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上海大连路越江隧道施工技术综述

09-14 16:15:09  浏览次数:318次  栏目:综合实务与案例分析复习指导

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  位于浦西侧的联络通道一,东西线隧道间高差3.11m,净距22.87m,;位于浦东侧的联络通道二,东西线隧道间高差1.02m,净距17.17m。由于联络通道位于黄浦江底全断面饱和含水草黄色砂质粉土地层,施工过程中可能会发生水砂突出和地层沉陷甚至黄浦江水涌入,施工风险和难度极大,为确保工程安全,采用在黄浦江底“水平孔冻结加固土体,隧道内开挖构筑”的施工方案。1 施工方法

  在隧道内利用水平孔冻结加固地层,使联络通道外土体冻结,形成强度高、封闭性好的冻土帷幕,然后根据“新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工。地层冻结和开挖构筑均在圆隧道内进行。2 冻结方案

  按弹性理论设计冻结壁,冻土强度按砂质粉土冻结强度计算,σ压=4.5MPa,σ拉=2.3MPa,σ剪=1.9MPa。通过计算及强度安全系数校核,冻结壁厚取1.8m,冻结孔开孔间距取0.6m,从西线隧道往东线隧道钻水平孔,采用全深冻结。3 施工措施

  为杜绝在饱和砂质粉土地层水平钻孔时易出砂涌水的问题,采用强力水平钻机MKD-5S全液压钻机,实现无水钻进。在开孔前先进行水泥-水玻璃双液注浆,以提高孔口隧道外地层稳定性。在圆隧道预留钢管片采用金刚石取芯钻开孔,跟管钻进下冻结管,每个钻孔都设有孔口管,并安装钻孔密封装置,以防钻进时出泥、出水。

  严格控制钻孔精度,终孔间距小于1.0m。在冻土帷幕内布置测温孔、观测孔,以便正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否交圈。为确保连接通道开挖和衬砌施工安全,选用可靠的冻结施工机械,安装足够的备用设备,开挖时在冻土帷幕表面喷洒低温氮气,避免冻土帷幕化冻。

  开挖采用短段短砌技术,开挖步距控制在0.3~0.5m,采用预应力钢支架加背板作为第一次支护,以维护地层稳定。钢支架的间排距与开挖步距相对应,所有钢支架后用木背板密背并紧贴冻结壁,以控制冻结壁的变形和减少冻结壁冷量损失。第二次支护为结构设计中的400mm厚永久钢筋混凝土衬砌。为减少施工接缝,在通道开挖和第一次支护后一次性连续浇筑。

  为防止打开连接通道预留钢管片时隧道结构的变形和受损,在该区隧道内设置预应力支撑。在连接通道混凝土中按水泥用量的4%掺入PH型防冻剂。并在衬砌中预埋注浆管,在冻土帷幕融化过程中采用注浆方式补偿土层融沉。

  5 岸边段隧道施工技术

  岸边段隧道分为浦东和浦西两部分。浦东共17个施工段,包括浦东盾构工作井以及9段暗埋段(图8)、2段光栅段以及5段敞开段。浦东工作井为盾构始发井,基坑设计开挖深度达到23.84m(实际开挖深度达24.0m),为超深基坑。浦西共13个施工段,含浦西盾构接收井、5段暗埋段、2段光栅段和5段敞开段。浦西盾构接收井的设计开挖深度为20.18m(实际为20.32m),也属于超深基坑。

  岸边段隧道地处闹市区,除了基坑开挖深度较大以外,两岸的隧道结构紧邻大量地下管线、城市道路以及破旧民房,环境保护的要求较高。此外,两岸的隧道结构段多次跨越交通主干道,必须对主要道路实施翻交作业,施工难度较大。

  岸边段隧道为滨海地貌,根据地质钻探揭示的土层基本为第四纪松散堆积物。从地面以下依次为:人工填土、褐黄色粉质粘土、灰色粘质粉土、灰色淤泥质粉质粘土、灰色粘土、灰色粉质粘土、暗绿色粘土、草黄色砂质粉土、草黄色粉细砂等。第一承压水存在于草黄色砂质粉土及草黄色粉细砂层中,承压水头在地表下8~10m。1 盾构工作井及暗埋段

  盾构工作井及暗埋段基坑开挖较深,特别是浦东盾构始发井,其平面尺寸为36.2m×20.6m,开挖深度达到24m,属于超深基坑。

  根据基坑开挖的实际条件和环境要求,两岸的工作井和暗埋段均采用了地下连续墙作为围护结构,基坑内采用了辅助真空的深井井点进行降水。另外,根据承压水计算,浦东和浦西的工作井开挖后的承压水覆盖层仅3~4m,设置了降承压水井以降低承压水头,防止坑底隆起和涌水。

  为了有效地降低基坑开挖和内部结构施工中围护结构的位移和周边地面的沉降,盾构工作井和暗埋段均采用了钢筋混凝土支撑结合钢支撑的支撑体系,综合了钢筋混凝土支撑刚度大以及钢支撑施工快捷的优点。在基坑开挖中还充分运用“时空效应”的原理,分区分块、快挖快撑。由于措施运用得当,超深基坑的变形得到了很好的控制。监测资料显示,浦东工作井围护结构的最大位移在55mm,浦西工作井最大位移在45mm,均达到了设计要求。2 地铁M6线预留技术

  大连路隧道浦东暗埋段在穿越浦东大道处与规划的地铁M6线正交,由于规划的M6线将从大连路隧道的下方穿越,该区段必须考虑规划M6线的实施的可行性,以及M6线实施时隧道结构的安全。

  为了满足M6线车站或区间隧道的实施,考虑隧道结构下部的车站站台层暗挖实施的条件,在大连路隧道区域规划地铁M6线车站的两侧预设深度为45m的地下连续墙,在中部柱网位置设置两道45m深的地下连续墙。两侧两道地下连续墙作为M6线车站暗挖区段的围护结构,全部四道地下连续墙,作为M6线车站开挖阶段大连路隧道结构的承载体系。同时考虑到区间隧道实施的可能性,两侧的地下连续墙适当向外侧放宽,留足区间隧道盾构穿越的空间。

  在该特殊区段隧道开挖的支撑体系也采用钢筋混凝土结合钢支撑的形式。3 超深地下连续墙施工

  在浦东工作井和规划地铁M6线预留段的围护结构中,均有深度超过40m的地下连续墙,尤其是M6线预留段的地下连续墙深度达45m,属于超深地下连续墙。地质资料显示,浦东段⑦1-2层的标贯击数在50以上,土体的埋深在37m左右。根据类似工程的经验,采用常规的液压抓斗施工极其困难,单幅地下连续墙的成槽时间在5~7d,进度极其缓慢。由于施工周期长,槽孔容易发生缩孔和塌方,地下连续墙的施工质量难以确保。

  在超深地下连续墙施工中,针对地质特点,采用了“两钻一抓”的工艺。即在每个开槽孔的两侧采用钻机打设先导孔,然后再采用液压抓斗沿着先导孔进行槽孔的开挖工作。在整个施工过程中加强过程管理和工序衔接,减少各工序之间的等工现象。在浦东工作井的超深地下连续墙施工中,平均施工时间3天一幅,施工质量全部达到设计和规范的要求。4 引道段施工

  隧道引道段(图9)开挖深度较浅,围护结构采用SMW工法。在开挖深度小于3.5m的区段采用水泥土搅拌桩重力式挡墙。引道段施工必须按由深至浅的顺序进行。

  在开挖深度较大、设置两道钢支撑的区域,为防止围护结构变形过大,造成引道段墙体开裂,施工采取换撑措施。即在完成底板后拆除第二道支撑,制作下部侧墙,待侧墙达到一定的强度后,将第一道支撑下移至下部侧墙上,再完成上部侧墙的施工。

  6 机电设备

  6.1 隧道通风系统

  本工程采用纵向通风方式,污染空气分别从隧道东、西端车辆驶出洞口附近的风塔内,由排风机集中高空排放,对洞口周围环境的影响将降低到允许标准内。

  6.2 给排水、消防系统

  隧道内不设生活用水设施,仅在两端道口处设置加水栓,供给冲洗车加水,并在雨水泵房内设置冲洗水龙。隧道内消防废水、冲洗废水沿侧墙下明沟及分段设置的五条横截沟分别将截流废水汇入浦东、浦西工作井废水泵房及最低点车道下的江中泵房。

  在浦东、浦西工作井内各设一座消防泵房,每座泵房接入两根DN200进水管,形成环网供水。由每座消防泵房接出的两根DN150出水管分别在两条隧道车道下管廊内全线贯通,以形成安全可靠的消火栓总管环网,在每孔隧道的一侧墙内,每隔45m设置一组消火栓箱。在圆形隧道段范围内,设置自动开式水喷雾系统。

  6.3 监控系统组成

  为实现隧道一体化集中管理,组成计算机网络的中央控制室对中央计算机信息系统、交通监控分系统、设备监控分系统(含电力SCADA、照明)、通信分系统(包括有线、无线、广播(PA)子系统)、闭路电视监控分系统(CCTV)、火灾报警分系统(FAS)进行集成和协调管理。监控系统在控制方式上可以分为计算机控制、区域控制器自动控制和就地人工控制。

  6.4 供电与照明系统

  浦西侧设一座10kV/0.4kV降压变电所,位于浦西隧道工作井内,供电范围为浦西隧道口至隧道江中心的动力照明负荷和管理中心大楼内的动力、照明、监控设备负荷;浦东侧设一座10kV/0.4kV降压变电所,位于浦东隧道工作井内,供电范围为浦东隧道口至隧道江中心的动力照明负荷。

  本隧道采用荧光灯作为隧道基本照明的主光源,高压钠灯作为加强照明光源。圆隧道和矩形隧道基本照明灯具均沿隧道二侧顶部纵向布置,隧道出入口的加强照明灯具布置于隧道基本照明两侧。

  7 结语

  上海大连路隧道是上海城市规划交通基础设施建设中的一个重要组成部分。工程的建成将对缓和黄浦江过江难的矛盾,特别是对减轻杨浦大桥和延安东路越江隧道的交通压力,促进经济飞速发展具有重要意义。工程目前正按预定计划进展正常,工程的建设将以“高标准、高质量、高效率”的一流水平取得成功。

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