摘 要

当今,盾构法在南京地铁施工中越来越多的得到应用,但是南京地铁既有及在建的盾构区间为多家单位共同参与设计及施工,联络通道的建设过程中出现了比如设计标准不够统一、施工技术的差异较大等问题,给盾构区间隧道的联络通道设计、施工及管理带来一定的混乱。本论文将解决联络通道的施工方法及地基加固的问题,以期促进南京地铁四号线鼓楼站联络通道施工的统一化进程。

关键词:联络通道；工法选择；力学性能

Shield tunnel design and construction of connecting passage pump station

ABSTRACT

Today, shield method in Nanjing subway construction in more and more applications, but Nanjing Metro existing and in construction of shield interval for a number of units participate in design and construction, engineering construction process appeared such as design standards are not unified, construction technical measures difference bigger problems, to shield tunnel connecting passage design, construction and management to bring some confusion. Some of them even caused the unnecessary waste. This paper will solve some problems, in order to promote the construction of the Nanjing metro shield tunnel construction of the unified process. In the rapid development of urban rail transit construction, the interval shield contact channel construction generally use a variety of techniques to reinforce the contact site channel in the soil, how to correctly handle the shield construction, connecting passage construction, track construction between the relationship. Under different working conditions, the corresponding construction sequence is adopted. It plays a decisive role in theconstruction of the shield tunnel.

Keyword:Contact ;channel;method selection;mechanical propertie

目录

1绪论 1

1.1联络通道研究背景和意义 1

1.2联络通道断面与工法选择 1

1.3隧道结构施工步骤 2

1.4隧道结构设计要点 2

1.5地基加固 3

1.5.1地基加固顺序 3

1.5.2地基加固意义 3

1.5.3地基加固方案 3

2 工程概况，设计原则和依据 4

2.1工程概况 4

2.2工程地质 4

2.3水文地质 5

2.4水文地质评价 5

3联络通道断面与工法的选择 11

3.1联络通道断面的选择 11

3.2联络通道工法的选择 11

3.2.1联络通道明挖法 11

3.2.2联络通道暗挖法 12

3.2.3联络通道竖井暗挖法 13

3.3联络通道常用施工方法的技术特点 13

3.3.1冻结加固暗挖法 13

3.3.2水泥土加固暗挖法 15

3.3.3顶管法 15

3.3.4管棚法 16

3.3.5竖井暗挖法 16

3.4各种工法技术经济分析比较 17

3.5结语 17

4 联络通道结构检算 18

4.1上部土层状态 18

4.2荷载验算 19

4.2.1 竖向荷载 19

4.2.2 水平荷载 19

4.3顶板受力验算 20

4.3.1载荷组合 20

4.3.2模板强度验算 20

4.4侧墙受力验算 22

4.4.1强度验算 22

4.4.2刚度验算（挠度） 22

4.4.3次楞验算 22

4.4.4主楞验算 23

4.5碗扣式支架立杆及整体稳定性检算 23

4.6 脚手横杆验算 24

4.6.1几何性质 24

4.6.2 验算 24

5联络通道地基加固方案 26

5.1地基状况 26

5.2.1深层搅拌法 26

5.2.2高压旋喷工法 27

5.3加固方案的选择 28

5.3.1冷冻法加固 29

5.3.2冻结法加固原理 30

5.3.3冻结法加固顺序 30

5.4施工需注意的几个问题 30

5.5暴露土体涌水涌泥应急预案 31

5.6地表沉降过大应急预案 31

5.7脚手架塌陷应急预案 31

6富水砂层中联络通道施工遇到的困难和对策 33

6.1联络通道概况 33

6.2联络通道断面、地质、工法选择 33

6.2.1联络通道的设计断面 33

6.2.2联络通道地质情况 34

6.2.3富水砂层联络通道工法选择 34

6.3富水砂层加固困难 34

6.4富水砂层施工对策 35

6.5富水砂层地基加固范围 36

6.6富水砂层联络通道施工中加固与冷冻法的应用 36

总 结 37

致 谢 38

参考文献 39

1绪论

1.1联络通道研究背景和意义

在快速发展的城市轨道交通施工中，盾构区间联络通道的施工一般采用冻结技术加固联络通道部位的土体，由于冻结加固土体施工工期较长，因此联络通道的施工工期对盾构隧道的工期影响很大，如何正确处理盾构施工、联络通道施工、铺轨施工三者之间的关系。在不同的工况条件下，采取相应的施工顺序。对能否按期完成盾构区间联络通道的施工起着决定性的作用^[1]。由于盾构法具有施工安全性高、速度快、建成后的隧道防水性能好等特点，所以成为了软土工程的首选方法^[2]。目前工程界常采用一定假设条件下结构力学法即框架结构来分析计算一定厚度的冻土帷幕应力状态，其计算模型是单纯的荷载-结构模型^[3]，即并不考虑土体抗力、弹性地基梁等因素，在许多方面进行了假设，使得该模型的刚度明显变小，计算的冻土帷幕厚度增大，设计偏安全^[4]。而实际工程中冻土帷幕结构受到多种复杂因素的影响，因此该法计算并不能有效地反映冻土帷幕的应力状态。为了考察该法的准确性和适用性，尝试考虑弹性地基梁的因素，结合结构力学法对冻土帷幕进行计算，并将这两种方法与荷载-结构、土层-结构模型的平面应变问题数值计算与联络通道和集水井的整体三维模型的数值计算进行比较分析^[5]。地铁联络通道常用的施工方法有明挖法、管棚法、土体加固暗挖法、顶管法、小型盾构法、土层冻结法等。这些方法各有其优势与不足，因不同的工况条件有着不同程度的应用，土层冻结法因具有防水效果好。对周围环境影响小等特点。与矿山暗挖法结合后，被广泛用于软弱土层及含水砂层的地下工程施工中。

1.2联络通道断面与工法选择

由于联络通道处于地质条件较差地层，且富水性较强，注浆效果远达不到设计质量要求，地面上加固施工场地占道时间较长，地下管线密集，旋喷桩无法按照设计进行加固，给施工带来诸多困难，对工期要求造成较多影响。因此，进行了施工方案的优化和实施。联络通道与隧道连接口洞门拆除过程中洞口顶部土体受到多次扰动，地层压力较大，通过计算分析，对施工中结构变形进行预测，采取提前注浆加固的方式进行预防。冻结加固法施工技术从诞生以来，以其独特的优势在松散含水层条件工程中发挥了重要作用，在地铁项目施工过程中功不可没，为我国经济建设做出了重大贡献^[6]。

人工制冷技术的发展和完善为冻结加固法的施工奠定了基础。地层加固的一般程序为:通过人工制冷的应用把地层中的水变成冰，从而把岩石或者土壤冻结成冻土，这样，经过连续冻结，周围的冻结区域就会形成结交圈，在施工区域形成相对封闭的连续冻土墙。由于冻土的物理力学性质远远胜于岩层或水土层，因此，连续的冻土层能够形成一定强度的防护结构，从而抵抗周围的地压水压，以达到对施工安全性和稳定性的保证。冻结技术来自于天然冻结现象，人类首次成功的使用人工制冷加固土壤是在1862年英国威尔士的建筑基础中，1880年德国工程师首次提出了人工冻结法原理，并于1883年在德国阿尔巴里煤矿中采用冻结法建造井筒。冻结法诞生100多年以来,已广泛应用于矿山、地铁、隧道、基坑、边坡等许多工程建设中，显示出其独特的截水性和可靠性。目前从冻结管的布置方式来看，分水平冻结加固、垂直冻结加固和倾斜冻结加固等。我国煤矿从1955年引入冻结法。至今,已使用该方法成井近400个，总冻结长度接70km，冻结最深达600m。而用于市政工程中，从上海地铁1号线联络通道施工开始，上海地铁2号线、1号线。北延伸、4号线、8号线、大连路越江隧道、复兴路隧道等工程中相继被使用^[7]。

1.3隧道结构施工步骤

施工准备—联络通道连通地面的垂直水管施工—冻结孔钻孔施工（同时安装冻结制冷系统）—安装冻结盐水系统和检测系统（同时在隧道内联络通道洞口附近进行支撑。原因是冻结过程中隧道受冻土力的作用会发生隧道横向断面变形，从而影响隧道的椭圆度。为减少这一变形，故在冻结前进行隧道内壁支撑）—积极冻结—探孔试挖—拆钢管片—联络通道掘进与临时支护—联络通道永久支护—强制解冻—进行土层注浆充填^[8]。

1.4隧道结构设计要点

根据工程结构特点，旁通道开挖，采取分区分层方式进行施工,先开挖通道断面部分，再开挖两个喇叭口并支护，开挖采用短段掘砌技术，开挖步距控制在600mm，特殊情况下最大不超过800mm，开挖断面超挖不大于30mm开挖中心线偏差不大于20mm，冻结壁暴露时间不大于24小时，并要求冻结壁暴露面收敛大于20mm，每天要定时监测初期支护收敛，变形和支护层后冻土温度，发现支护变形或冻土融化应分析原因，及时采取加强措施，采用两次支护方式，第一次支护（支护层）采用预应力钢支架加木背板，并挂网喷射混凝土找平，第二次支护（结构层）采用现浇钢筋混凝土^[9]。

1.5地基加固

1.5.1地基加固顺序

施工准备—联络通道连通地面的垂直水管施工—冻结孔钻孔施工，同时安装冻结制冷系统，安装冻结盐水系统和检测系统，同时在隧道内联络通道洞口附近进行支撑。原因是冻结过程中隧道受冻土力的作用会发生隧道横向断面变形，从而影响隧道的椭圆度。为减少这一变形，故在冻结前进行隧道内壁支撑。积极冻结，探孔试挖，拆钢管片，联络通道掘进与临时支护—联络通道永久支护，强制解冻，进行土层注浆充填^[10]。

1.5.2地基加固意义

联络通道一般位于地铁区间隧道或公路隧道的中间，通常与集、排水泵站连在一起，共同起着隧道连结、排水和防火等作用。联络通道土体开挖前，必须对周围土体进行加固。水平冻结法加固土体是一种行之有效的方法，在北京、上海、广州等城市地铁中得到了应用。但对于江底复杂地质条件下的大断面、长度较大