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第121期 城市核心区明挖隧道关键技术

2021-4-21 14:57
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【52监测网】第121期 城市核心区明挖隧道关键技术

第114期 低空遥感技术在城市轨道交通勘测设计中的应用

52监测网专家报告分享-第121期

《城市核心区明挖隧道关键技术》
上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 
陈鼐基 隧道与桥梁设计研究院

目录
城市核心区明挖隧道面临的挑战
近距离多次穿越轨道交通线路关键技术
老旧重大市政管道保护技术
城市狭窄空间明挖隧道关键技术

内容介绍

一、城市核心区明挖隧道面临的挑战


▪︎ 对于特大城市,城市地上、地下空间是一种稀缺的城市资源。
▪︎ 城市核心区高强度、长时间开发(空间占用:在城市内穿针引线;时间占用:工程开发周期被压缩,与时间赛跑)

▪︎ 地道概况——3公里长明挖地道
・多次穿越地铁:3km内穿越4条轨交线,2条在建,2条既有
空间狭窄:实施宽度小,可用道路宽度43m,基坑宽度接近30m
沿线布设有各类重大市政管线


二、近距离多次穿越轨道交通线路关键技术

▪︎ 地理位置:地道在曹杨路路口上跨穿越轨交11号线
▪︎ 相对关系:地道基坑宽度为27米,基坑深8.4m,与地铁区间结构净距为4.87m,卸荷比0.63


▪︎ 五大保护措施
大坑分小坑:结合交通组织分四小块实施
门式加固:三轴搅拌桩加固,与地铁净距1m
单坑抽条开挖:二道支撑下抽条宽度3~4m
抗拔桩抗浮:3m净距,提供抗浮力
底板分层浇筑:分层浇筑,保证底板整体性


▪︎ 单条利用1个地铁运营停止期间施工
▪︎ 开挖后制作底板,与2根抗拔桩形成门式结构
▪︎ 单条土方开挖至700mm厚底板浇筑完成,需在11小时内完成,控制完成时间:7小时内


▪︎ 在施工厂区内对抽条底板进行了钢筋绑扎演练。钢筋绑扎由12:30开始,至13:45完成。按此速度预估,在坑内施工时预计最快3小时完成绑扎及封模。




(自动化监测数据显示,完成70cm底板后最大变形为上抬5.83mm,根据人工测量数据,完成后至今上抬为3.8mm。)

▪︎ 地道从中宁路站旁穿越,车站出入口与地道共建
▪︎ 地道与地铁区间存在交织关系,地铁区间长度620m
▪︎ 地道位于14号线东新路站上方,两者结构脱开
▪︎ 隧道与地道竖向间距2m~10m



▪︎ 设计原则
地道与地铁区间存在交织关系,地铁区间长度620m,地道尽可能先实施
地道先施工区段围护原则上采用SMW工法,施工完成后拔出型钢
钻孔桩原则上距离地铁区间净距>2m
工法桩进入地铁区间范围内时,搅拌桩需插入至盾构底
紫色区域为地铁盾构完成后地道实施区域,但尽可能在14号线运营前完成


▪︎ 地道后实施区域设计原则
地铁与地道结构净距5.5m~9.8m
后实施段地道基坑原则上采用650SMW工法桩,基坑坑底采用满堂加固
内环高架下方施工净空受限,围护采用600钻孔桩,平面桩位尽可能避让轨交14号线区间


▪︎ 地道后实施区域总图
地道后实施段总长约200m,主要为地道北线
地道标准段基坑宽度为10.8m,含附属用房处基坑加宽
地道后做区域共设置10到封头墙,将地道划分成15个小基坑实施




▪︎ 地道对地铁保护措施——地基加固
地道后实施范围长达200m,基坑卸荷比在0.36~0.54之间
参考北横通道与东西通道的建设经验,建议基坑卸荷比小于0.5区域地道采用坑内MJS桩满堂加固实施;卸荷比0.5~0.54区域采用MJS门式加固,门式加固深度深入隧道底以下6m。
根据加固方案,工程建安费增加约5500万



▪︎ 地道对地铁保护措施——设置控沉桩
为进一步控制地道基坑开挖引起的地铁隧道上浮以及远期地道沉降,地道后做段底板以下设置控沉桩
对于基坑卸荷比大于0.4、地道与地铁间距小于9m的区域(绿色),地道底板设置控沉桩
对于基坑卸荷比小于0.4、地道与地铁间距大于9m的区域(紫色),地道底板不设置控沉桩
对于围护结构采用钻孔桩的区域(红色),局部围护桩加深作为控沉桩
控沉桩原则上与地铁净距>1.5m
单个基坑纵向按5m宽度抽条开挖,单条基坑开挖至


三、老旧重大市政管道保护关键技术

▪︎ 节点地理位置:武宁路中山北路口,内环高架下
▪︎ 穿越管道:合流污水治理一期工程Φ3500污水总管,“零距离” 穿越
▪︎ 总管概况
市区西北片区总管,日均输送污水量为86.1万m3/d
目前运行工况尚可,管内混凝土氧化及脱落情况


▪︎ 节点设计方案
零距离:管道与地道竖向净距不足0.5m
路面抬高:地面标高由现状的3.4m抬升至4.4m
设置桩基:在合流管两侧施工Ø600钻孔灌注桩(作为桩基,地道底板至于桩基承台上,避免结构自重及车辆荷载等直接作用于合流管上)

▪︎ 水务部门要求增加耐久性,但不能断水处理


▪︎ 保护措施:内部钢内衬+外包MJS
▪︎ 实施方案:管内临排+管外临泵组合
▪︎ 不利条件:汛期施工,场地狭小
▪︎ 协调量大:需协同上游、下游30个泵站联动配合


四、城市狭窄空间明挖隧道关键技术

▪︎ 管线搬迁投资高(市区主干路网内管线密布,管线搬迁费用占近一半工程总投资)
▪︎ 管线搬迁时间长(等级越高的管道,搬迁周期越不可控,有时将制约工程顺利推进)


▪︎ 与时间赛跑——各种工艺齐上阵
全逆作——顶板逆作,将管线搬迁至顶板上方,工程工期与管线搬迁周期结合
半逆作——为交通翻交和管线搬迁腾出空间,利用顶板上方空间,解决管线管位不足的问题
盖挖+管线桥——解决路口管线多次翻交问题

▪︎ 通过多种技术措施运用,可将管线搬迁周期缩短20%~40%,费用降低近50%


▪︎ 免共振锤+钢管桩
采用施工快、无需泥浆护壁的预制钢管桩
桩接头锁口可采用C型扣或小锁扣,控制桩间渗漏水
可多根桩同时实施,接口焊接,大幅提升功效
单根桩的实施时间控制在30分钟内
可实现夜间施工,白天开放交通
若结合钢盖板+盖挖施工,可极大减小对地面交通影响

▪︎ 明挖隧道全预制拼装工艺
意义:加快内部结构施工进度,提高现场机械化程度
分块:多块分幅错缝拼装,保证结构整体性
防水:纵向预应力张拉+橡胶密封垫,保证止水性能
接头:接头斜螺栓+凹凸榫,增加接头刚度

▪︎ 装配整体式预制拼装工艺
以叠合板预制构件为载体,减少现场钢筋作业量
以现浇混凝土为依托,增加结构整体性和防水性能
适用于各种明挖隧道,对隧道线形、空间要求低

《城市核心区明挖隧道关键技术》
陈鼐基 隧道与桥梁设计研究院

注:本文仅供个人研学交流,版权归原作者所有

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