暗挖法穿越既有构筑物技术研究.ppt
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1、浅埋暗挖法近距离穿越既有地铁构筑物(区间与车站)关键技术研究1 1 立项背景立项背景 近年来我国城市快速轨道交建设得到了迅速发展,逐步形成地下铁道网。在地铁网的建设中必然会遇到众多的节点车站(即换乘车站),仅北京市线网规划中节点车站就达118处,因此换乘车站的设计和施工通常是城市地铁建设中的难点和重点工程。换乘车站的建设方式:换乘车站的建设方式:A.A.同期建设4、10号线黄庄车站B.B.前期建设预留 如2、4号线西直门站C.C.穿越既有线施工,如崇文门、东单、宣武门站等 显然,在以上 3 种建造方式中,显然是以穿越既有线结构的方式技术难度和风险最大。序号新建线既有线穿越情况穿越类型最小间距/
2、m152崇文门暗挖车站下穿地铁2号线区间下穿1.98021东单暗挖车站上穿地铁1号线区间上穿0.632雍和暗挖区间穿环线雍和宫站下穿0.3442宣武门暗挖车站下穿2号线宣武门车站下穿1.951西单暗挖车站上穿1号线区间上穿0.5462西直门站改造(预留)7101国双区间下穿1号线区间下穿1.245813北芍区间下穿13号线芍药居站下穿9.215 9机场线13东直门站穿13号线东直门折返线下穿、侧穿0北京地铁在建线路近距离穿越既有地铁线工程汇总表北京地铁在建线路近距离穿越既有地铁线工程汇总表 通常认为,当结构间距大于5.0m以后两者的影响就非常明显,即5.0m以下可以认为是小间距,上表中除穿越芍
3、药居城铁站外,其他间距均小于2.0m,因此均为近距穿越。隧道穿越既有线的主要形式隧道穿越既有线的主要形式:依据新建隧道与既有线结构的位置依据新建隧道与既有线结构的位置关系可分为以下关系可分为以下3种穿越形式:种穿越形式:下穿既有线下穿既有线 上穿既有线上穿既有线 侧穿既有线侧穿既有线 宣武门下穿既有线结构宣武门下穿既有线结构东单站上穿既有线结构东单站上穿既有线结构崇文门联络通道崇文门联络通道侧穿既有线结构侧穿既有线结构在3种穿越方式中以下穿既有线工程的技术难度最大。而在北京在建的穿越既有线工程中,以五号线崇文门车站下穿既有线工程条件最为复杂,难度和风险最大,同时也是最先建设的穿越工程。因此本课
4、题重点以崇文门车站作为工程北京开展研究工作,并在该工程建设中进行本成果的应用。以五号线东单车站作为上穿既有线的工程应用。北京地铁五号线崇文门车站工程概况 北北京京地地铁铁五五号号线线崇崇文文门门车车站站和和东东单单车车站站隧隧道道穿穿越越工工程程的的规规模模之之大大、条条件件之之复复杂杂以以及及控控制制标标准准之之高高是是国国内内外外罕罕见见的的,其其中中崇崇文文门门车车站站以以24.2m11.42m24.2m11.42m的的大大断断面面下下穿穿既既有有环环线线地地铁铁结结构构,结结构构最最小小间间距距仅仅为为1.98m1.98m;东东单单车车站站开开挖挖断断面面为为23.66m9.87m23
5、.66m9.87m,以以最最小小间间距距0.5m0.5m上上穿穿既既有有地地铁铁一一号号线线区区间间。在在如如此此复复杂杂的的环环境境下下实实现现施施工工过过程程中中的的安安全全运运营营,其其风风险险性性非非常常之之大。大。崇文门车站的主要技术难点:崇文门车站的主要技术难点:(1)崇文门车站是重要的换乘车站,在整个交通线网中崇文门车站是重要的换乘车站,在整个交通线网中 具有不可替代性。具有不可替代性。(2)施工技术难度大,国内外尚无成熟的经验可资借鉴,施工技术难度大,国内外尚无成熟的经验可资借鉴,需要通过技术创新来完成。需要通过技术创新来完成。(3)周围环境及其复杂,而且地处交通要道,一旦出现
6、周围环境及其复杂,而且地处交通要道,一旦出现工程环境事故,将造成非常恶劣的社会影响;如果工程环境事故,将造成非常恶劣的社会影响;如果造成既有线结构破坏迫使环线地铁停运,将使整个造成既有线结构破坏迫使环线地铁停运,将使整个北京地铁交通瘫痪。北京地铁交通瘫痪。(4)在如此复杂的条件下施工,要同时保证既有线和新在如此复杂的条件下施工,要同时保证既有线和新建工程的安全,技术要求高。建工程的安全,技术要求高。2 2 主要研究内容和总体思路主要研究内容和总体思路成功穿越既有线结构,要解决好以下关键问题:成功穿越既有线结构,要解决好以下关键问题:A.保证既有线的安全运营B.保证施工过程的安全C.监控量测和信
7、息反馈是工程安全的重要保证 隧道穿越既有线的核心问题是如何控制既有线结构的变形量和变形速率(防止灾难事故发生),因此从研究思路上可以采取以下3种方法:结构托换,即通过托换手段对既有结构进行预支护,如美国波士顿中央交通主动脉公路隧道工程穿越既有地铁线时使用了此方法。减小开挖断面,即在满足工程要求的条件下尽量减小隧道断面,或将大断面隧道分解成小断面,如4号线宣武门站拟采用的方法。隧道分部开挖,即将大断面隧道分多次开挖完成,从而减小对既有结构的扰动和变形,如5号线崇文门车站、东单车站以及穿越雍和宫车站所采用的方法。安全穿越既有线结构的基本思路安全穿越既有线结构的基本思路 穿越既有线工程主要包括以下
8、5个环节,课题研究也是围绕这5个环节的关键技术问题进行的,并且重视成果的实际应用。既有结构物的现状评估和安全性评价。由此可确定出既有结构的沉降和变形控制标准,即既有结构所能够承受的极限变形值。施工附加影响的分析及施工方法优化。实际上为施工方法以及辅助施工方法的优化,并且包括工法的优化以及细部优化(如到洞开挖以及支护顺序等细节问题)。过程控制方案制定与实施。考虑到隧道开挖对地层影响的时空效应,依据地层和结构的变位分配原理,初步拟定相应施工方案下的既有结构变形及稳定性控制方案并实施。方案制定的依据主要包括:既往经验及资料、数值模拟及理论分析、工程特点等。施工过程监测及信息反馈。基于信息化施工的原理
9、,通过监测结果与既定控制方案的对比,可及时对施工方案和控制标准进行调整,以及在必要时对地层和结构进行加固,以达到预期的目标。加固地层其作用是减小施工对结构的附加影响;加固结构其作用则在于提高结构的抗变形能力。工后评估及恢复方案制定。无论采取怎样的施工方案和技术措施,施工结束后都会或多或少地对既有结构造成影响,因此待施工完成后应对既有结构的损坏状况进行检测和评估,并据此制定恢复方案和具体措施,包括恢复的必要性、恢复程度以及工后沉降和变形的预测等。依据上述原理和方法,在浅埋暗挖法穿越地铁结依据上述原理和方法,在浅埋暗挖法穿越地铁结构成功实践的基础上,目前已在北京地铁施工的环境构成功实践的基础上,目
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