首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术.pdf

  • 文档大小:2.99 MB
  • 文档格式:pdf
  • 约 6页
  • 2021-09-10 发布
  • 举报
首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术1 首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术2 首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术3 首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术4 首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术5 首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术6
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共6页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
・隧道/地下工程・首都机场下穿跑道隧道施工道面沉降修复技术马栋黄立新(中铁十六局集团有限公司北京100018)摘要首都机场T3E.T2捷运联络线及汽车通道工程下穿既有机场主跑道,隧道宽23.2m,顶部距离道面最大仅5.6m。不停航施工下地面不具备加固条件。通过施工沉降因素和数值计算分析、现场模拟实验等对道面沉降修复技术进行研究,采取了管幕、隧道施工超前预注浆和通过管幕预留注浆孔向上部土体进行小量多次顶升注浆措施,有效地控制了道面的最终沉降,保证了跑道的正常运营,为今后类似工程提供了借鏊。关键词隧道施工下穿机场跑道沉降控制道面修复中图分类号U455.49文献标识码B———文章编号10094539(2016)08003105SettlementRepairTechniqueofCapitalAirportPavementUndercrossingRunwayandTunnelMaDong。HuangLixin(ChinaRailway166BureauGroupCo.1.,td.,Beijing100018,China)AbstractTheT3E-T2MRTLineandAutomotiveChannelEngineeringoftheCapitalAirportExtensionProjectwasunder-crossingtheexistingairportmainrunways,thewidthofthetunnelis23.2m,andthemaximumspacetotheSuIfacegroundis5.6m.ItWasdittqculttostrengthenthepavementintheoperationconditionontheground.Afterresearchingonthecon-structionsettlementfactorsandnumericalcalculation,simulatedfieldexperimentandSOon,thispaperexploredtherepairsolutions,andemployedthemeasuressuch黔thetuberoof,pre-groutingintunnelconstructionandpresettinggroutingholesinthetuberooftojackgroutinginasmallamountinseveraltimesintotheroofsoils,whicheffectivelycontrolledthefinalpavementsettlementandensuredrunwayinanormaloperationcondition.Thiscouldgiveothersimilarworksausefulreference.Keywordstunnelconstruction;undercrossingtherunway;settlementcontrol;pavementrepair1引言近年来,随着城市化的持续进行以及国家对于基础设施建设的大力投入,城市地铁、人防工程、机场和公路修(扩)建工程越来越多,建设环境也越来越复杂多变,地下工程施工穿越公路、铁路、桥梁、管线、建(构)筑物的案例不断增多,如北京地铁5…号线崇文门站下穿既有地铁2号线、南京地铁穿——收稿日期:20160418基金项目:北京市科技计划项目(Z121100003012002)越南京火车站uJ、首都国际机场箱涵顶进隧道穿越∞机场滑行道J、上海仙霞西路新建隧道工程大直径泥水平衡盾构下穿机场绕滑道Ho等,积累了一定的施工经验,但在不停航条件下,在机场跑道飞机起降区域下进行超长管幕保护暗挖隧道施工还未有先例,没有类似工程经验可以借鉴。在首都机场T3E一他捷运联络线及汽车通道工程施工中,通过监控量测、现场实验,及时掌握跑道变形情况,适时对道面下土体进行顶升注浆修复道面沉降,保证了机场跑道运营安全,为类似工程提供了借鉴。铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2016(08)31万方数据・隧道/地下工程・2工程概况工程位于北京首都国际机场,13E-他航站楼之间,由两条呈单层双跨连拱形式的捷运通道和汽车隧道共构组成,捷运隧道用于运输中转旅客,汽车隧道用于通行车辆,两条隧道并行下穿使用中的机场中央主跑道(见图1),隧道覆土厚最大5.6m,结构标准截面宽23.2m,高8.55m,两隧道中间设置中隔墙。图1捷运通道和汽车隧道暗挖段位置隧址处地层表层为人工填土,其下为一般第四纪冲洪积成因的黏性土、粉土和砂类土。40m深度范围内探有两层地下水,第一层上层滞水,埋深5.3~9.0②m,主要含水层为粉质黏土层;第二层潜水~层间水,埋深12.3~18.0m,主要含水层为粉③④土层及细砂层,受地层分布影响,该层水局部表现为微承压性。3沉降分析及控制标准3.1沉降形成因素分析下穿跑道的隧道施工主要分管幕施工和管幕保护下的隧道结构施工两个阶段。按施工工况分析,造成跑道道面及其下地层沉降的因素主要有3个方面。∞一是管幕顶进施工引起的沉降J。本工程采用60根+970mm的管幕,管幕尺寸相对较大,数量较多,盾构牵引管幕顶进就位过程中,引起掌子面和盾构四周土层流失并在盾尾形成间隙,造成顶进阶段地表沉降。根据有限元数值模拟计算结果:不考虑注浆时,上层管幕施工完成,地表沉降最大达6.10mm;两侧和下层管幕施工完成,地表沉降最大达8.54mm和13.19mm。二是隧道开挖和二衬施作引起的沉降:(1)隧道开挖对土体形成扰动,打破了原地层的应力平衡状态,在地层应力释放过程中,施作初期支护结构,32铁道建筑技术支护结构和地层相互作用产生一定的变形,形成地层和地表沉降,且随着边洞、中洞、中洞与边洞间导洞的开挖而累积叠加在一起。数值模拟计算结果显示:不考虑注浆时,南北两侧边导洞开挖支护完成,最大沉降达44.80mm;中间导洞开挖支护完成,最大沉降达61.97mm;全部导洞开挖支护完成,最大沉降达95.66mm。(2)上下导洞错距开挖,初期支护闭合成环过程中,支护结构变形造成沉降。(3)飞机动荷载的影响。飞机频繁升降作用下隧道上覆土体容易产生松动,且在隧道衬砌施作前全部荷载由超前支护或超前支护+初期支护承担,使土体和初支结构产生沉降。(4)地质条件的影响。施工中流沙层、滞水层水体及含泥沙的渗流会造成局部土体和地表的沉降。(5)二衬结构施工时,破除中隔壁初期支护,形成初支与二衬受力体系转换,会产生突变式的沉降。(6)二衬结构与初支防水层之间的间隙及二衬结构基础的沉降,也会造成地层一定的沉降。三是后期土体固结引起的沉降。由于土体固结是一个漫长的过程,施工过程重点考虑前两个因素。3.2沉降控制标准确定∞根据相关规范要求及先期理论分析结果。J,通过收集大量国内外下穿式隧道施工的经验并结合本工程在不停航条件下暗挖施工的特殊性,制定了地表和洞内沉降控制标准:(1)地表沉降:中央跑道沉降控制在30mm以内,其中管幕施工阶段控制在10mm内,暗挖施工阶段控制在18mm以内,二次结构衬砌施工阶段控制在24mm以内,且跑道道面相邻两个坡度的变化不得大于1%o。(2)洞内变形:隧道施工时拱顶沉降及拱腰侧移收敛控制在30mm以内,变形速率小于1mm/d。4道面沉降修复技术4.1总体施工方案隧道下穿建(构)筑物施工,对建(构)筑物的沉降控制主要技术措施有:地表预注浆、洞内大管棚加小导管超前预加固、洞内补偿注浆、隔离防护、分部开挖、初支背后回填注浆等旧。12J,本工程由于飞行区的特殊要求,无法采取地表注浆、隔离防护等措施,只能考虑利用管幕和开挖洞室,针对沉降产RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2016108)万方数据・隧道/地下工程・生的原因,在不同施工阶段、不同位置对跑道下土填1.1m厚土体。将注浆体进行超前和修复注浆,降低和修复由于施工造成管加工成带有丝扣的短的土体和道面变形。节,在水泥管内用千斤顶(1)超前预注浆:在管幕顶进和隧道开挖过程顶人,而后将注浆管接中,对要产生沉降的部位预先注浆,防止产生较大出,压注水泥浆液(水灰的沉降。比l:l,掺早强剂),注浆上层管幕施工中,钢管顶进且环向注浆完毕后在压力0.15MPa,实验过程钢管内埋设注浆管,对管幕周边及跑道下土体进行整中未发生隆起现象。体注浆加固,降低本根钢管的工后沉降及相邻钢管的注浆24h后,将覆施工和工后沉降。逐根顶进逐根注浆,直至上层管幕土和钢板移除,结果如顶进完成。侧边及底部管幕施工时,根据沉降监测数图2和图3所示:注浆据利用上层管幕内的注浆管进行补充注浆。后沉降槽被浆液全部填导洞开挖前,对掌子面土体进行超前注浆加充,填充效果良好,说明淼m麓蹴2m器墨蔫嚣彳搿缀。见,ptq4,蓠I挖20,预留作为下一注浆循环的止浆墙¨3J。4.3.1工艺流程()’粼缀f竺翌兰妻周围土体及二衬与初支之间存在空隙引响范围外,设立监测基站,利I墓墓鋈譬豢萎f黑麓敞魑嬲害嚣登磬吉孚萋篓J蚴.LLkt.、|J;在I-L.导洞开挖过程中,每赢磊‘≤’竺,只婺竺苎兰兰凳宁,。恐昱圭篓孽孳皇七翌孳孽隔5:,o二二五萄薪击:羞I夏蒜茹雾艘I姜圭霪羹至要翌鎏麓翌薹票雾慧鲁奎璧塞裹意竺赫和两侧筷腰赫赢鬲高商奎害薏妻耋姿注浆,确保道面沉降及变形始终保持磊聂篮萄綦荔弑谥磊落磊兰兰兰鼍了?鼍.翼罂二。。。■洞周收敛变形进行监测;在夜L垄笠!竺!!堂…4卫曩熙俺¨卉一鼬出砷T蒿蕃磊箍端嚣蒜藩图4沉降控制工艺流程为验证注浆方案的可行性,在隧道外选取一工“…“”…”“”“““…“…‘‘。一。田1m阳_L明任万方数据・隧道/地下工程・表1沉降控制及注浆启动标准施工阶段控制值/预警值注浆启动标准(1)道面沉降累计超出预警值4tutTI;管幕施工道面总沉降不超≥(2)土体沉降速率O.5mm/d;(3)阶段过6mm/4turn≥土体沉降值6mm,或经过注浆修复≥后土体与修复前土体沉降差6rPJTI(1)道面沉降累计超出预警值(15/道面总沉降不10≥mill);(2)土体沉降速率2mm/d,超过24mm/≥或拱顶沉降速率2mm/d,或初支侧壁暗挖阶段15mm(初衬)、≥收敛1≥mm/d;(3)土体沉降值10mm(初衬与24姗,或经过注浆修复后土体与修二衬转换)≥复前土体沉降差18mm;(4)道面平整度超出1%o(3)注浆管安装沿上层管幕通长布设+32PPR水平浆液输送管,在每个注浆口设三通与径向注浆管相连。在每一个垂直注浆管上安装注浆阀门(C),在水平注浆管安装截止阀门(B)和排气阀门(A),如图5所示。蛔塑转换接头阀门——————————i-\^一笠lB—I—P遗遗.1‘图5注浆管系统安装径向注浆管选用,1,25无缝钢管,由于钢管内空间狭小,采取分节加工制作,第一根管节长0.5rn,其余0.4rll,前后节用丝扣相连。第l节钢管顶部加工成椭圆形,并打磨光滑,以减小顶进阻力。各节注浆管按纵向150mm、环向43mm、梅花形布设注浆孔,孔径4,8mm。施工人员采用卧姿,通过小滑车移动到预定位置。打开阀门盖,支好千斤顶,将第一节注浆管顶人,依次进行第二节、第三节,直至安装到位(见图6),移动到下一节点,完成全部的注浆管安装。①由击出笔!堇篁垫垡笔!堇量堕全篷!堇篁塾垡箜!堇篁塑全图6顶入工艺铁道建筑技术(4)注浆施工隧道采用两侧向中间分部开挖,注浆机布置在东西工作坑内,注浆时将水平注浆管与注浆机相连。作业人员钻入管内,打开要注浆的孔的阀门,见图5,如注GZ24-26孔时,关闭B、C两个阀门,打开A阀门,注浆开始时浆液从注浆泵进入,A阀门冒浆后,关闭A阀门,打开C阀门,GZ24-26孔浆液开始注入,记录注浆压力与注浆量,GZ24-26孔注浆完成后,关闭c阀门,打开B阀门,进入下一注浆点。注浆材料选用R42.5普通水泥或微膨胀无收—缩超细水泥;注浆压力控制在0.20.5MPa之间,施工时,根据监测数据适当调整,防止跑道隆起超过2mm;注浆量根据监测数据、注浆范围及孔隙率估算,现场控制流量,达到预估注浆量或不再进浆后即可停止注浆。(5)施工注意事项①注浆管分节加工时每根管长度要均匀,误差控制在±2mm内。丝扣采用内外丝形式,加工成锥形,以保证连接紧密,不漏浆。②管节上开孔要采用钻孔的方法,以保证管节外壁光滑均匀。③钢管内作业条件差、能见度低,注浆管连接前要将接头清理干净。连接完成后要进行打压试验,发现漏水点要重新连接。④每次注浆前要将管内水排干净,不允许水进入土体。注浆过程中,管内安排专人值班,不断观察管路,防止出现堵管、漏浆。注浆后要及时冲洗管道,防止下次注浆堵管。⑤注浆中,如果注浆量大于根据监测数据估算的注浆量而注浆压力不变,先停止注浆,待与业主、监理协商后再确定下一步措施。5现场测试在中央跑道中心线附近位置和跑道外远离飞机荷载作用影响范围的区域内各选取三个断面,对静荷载和飞机动荷载作用下地表和洞内拱顶沉降进行现场监测¨4|,地表沉降以隧道中心线为中心对称布置11个测点(见图7),拱顶沉降在上部导洞的洞顶中部布置5个测点。RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2016fD8J万方数据・隧道/地下工程・麓U机{;睫跑:茧线Jt掰V●_‰一i:我6Rj}DX一8{t6靠f0DX-11ttDM6Dmn^.图7地表沉降测点布置平面图地表和拱顶沉降监测结果如图8、图9所示-b一6§一7世一8q蜒--一9瞻一10一11—12≤≥琶曩}<F气≯彦歹吣过孓S一.—\《卜~;_■——▲~‘一)-6E-7C蕾一8坚一9鹾一10一ll一12DMlDM2DM3DM4DM5DM6测点编号a.横断面地表沉降对比曲线+D1+D2+D3*D4+D5+D6+D7一D8一D9+D10+D1lL■。漆么【n。7K群+DI●。N忒=嬲D】”飞泓二蒿+D]测点编号b.纵断面地表沉降最大值对比曲线图8地表沉降监测结果示意N.—氐*督—≤卜釜=j\∑心j:并一≥—N夕测点编号a.横断面拱顶沉降对比曲线.碾▲∥N/Jk..--,,r、,N髟、I/\妊一—≮≤≥—r71GDlGD2GD3GD4GD5测点编号b.纵断面拱顶沉降对比曲线+GDl+GD2+GD3—卜GD4—*一GD5+DMl+DM2十DM3*DM4—*一DM5+DM6监测结果显示:(1)跑道外(静荷载作用下)的地表和拱顶沉降最大值分别为9.81mm和8.76mm;跑道内(动荷载作用下)的地表和拱顶沉降最大值分别为11.98lnln和11.08mill,总沉降满足道面和拱顶最大沉降控制要求。实测数值与数值模拟计算结果相比大幅下降,说明注浆取得明显效果。(2)断面DMl、DM2、DM3和DM4、DM5、DM6测点沉降曲线表现出较为一致的规律性,即跑道外地表和拱顶沉降值较小,跑道下地表和拱顶沉降较大,飞机动荷载作用对地表和拱顶沉降有一定的影响。6结束语首都机场T3E~T2捷运联络线及汽车通道工程于2015年3月开通运营,施工期间及施工完成后,机场跑道保持正常运营,实践证明:(1)在管幕和导洞施工中进行超前预注浆,并根据道面、拱顶和土体沉降实时监测数据,对道面下土体进行小量多次的顶升注浆,是控制隧道施工沉降、对道面沉降进行修复的有效手段。(2)在类似首都机场运营极为繁忙的跑道下进行大断面浅埋隧道暗挖施工,采取数值计算分析、现场模拟实验、监控量测等多种措施,进行风险预测和防控,是非常有必要的。(3)采用管幕保护下的十导洞暗挖法施工穿越机场跑道方案是可行的,它的成功实施为类似工程的施工提供了借鉴。参考文献[1]贾永刚.北京地铁5号线下穿既有区间结构的安全评—估[J].都市快轨交通,2006(10):6265.[2]高善一.南京地铁一号线南京站下穿铁路站场施工技—术[J].山西建筑,2008(5):280281.[3]陈佑新.飞机滑行道下的长大箱涵顶进技术[J].建筑—科学,2007(7):9497.[4]周松,荣建,陈立生,等.大直径泥水盾构下穿机场的施工控制[J].岩石力学与工程学报,2012(4):806-813.[5]马锁柱.大直径超前管幕施工沉降试验研究[J].铁道—工程学报,2006(6):6466.[6]姚宣德,王梦恕.地铁浅埋暗挖法施工引起的地表沉降控制标准的统计分析[J].岩石力学与工程学报,—2006(10):20302035.图9拱顶沉降监测结果示意铁道建筑技术RA/LWAYc0NS丁只UC丁『0~硅ICH~0LOGy2016(08J(下转第54页)35五4石名m坦H五gg、犟世蟪《醛.4石培m坦Hgg、擐聿】i堰《鹾万方数据・隧道/地下工程・3.0MPa,恒压持续5min,观察周边注浆固结范围内有无明显出水现象。检查孔数量不少于注浆孔数量的5%。簇赫.线/\/一.b,髫板涌水点巫功/——、~√产节理裂隙,8/注浆小导管(m60或们6)/∑过间距1.0mxl.0m{《/梅花形布王a.钢管横断面布置b.钢管平面布置图7隧道涌水管道注浆处理6结束语(1)齐岳山隧道完成岩溶涌水治理后,经过了一个雨季的堵水效果观察,通过控制凝胶注浆方式封堵主要涌水点后,隧道内地下水水位并未升高,限量排放状态的岩溶水水量、水压与注浆堵水前基本一致,全隧道涌水量降低80%以上。说明强岩溶发育的山体内,岩溶管道纵横交错发育,隧道洞身周围一定范围内的岩溶管道经过注浆填塞,形成低透水性的固结圈后,岩溶水绕行固结区域排放,形成了新的岩溶水排放通道。(2)岩溶管道和围岩裂隙经过注浆封堵后,会改变山体岩溶水原有的渗流通道,极有可能在隧道周边形成新的高压水,而前期未联通的围岩裂隙可能会被高压水击穿形成新的出水点,严重影响隧道二期路面的施工和后期运营的安全,同时基底为运——・+--4--+一+-+--4--+-+一+一+-+一+一++-++(上接第35页)[7]晁凯.下穿机场跑道大断面隧道施工力学特性及沉降控制[D].北京:北京交通大学,2013.[8]柴军.人行通道长管棚支护下穿浅埋公路施工技术—[J].铁道建筑技术,2012(4):7276.[9]刘亚辉.新建盾构隧道穿越铁路应用技术[J].铁道建—筑技术,2015(12):6770.[10]张凤龙.沿海地区大直径盾构施工对邻近建筑物的保护及沉降控制[J].石家庄铁道大学学报:自然科学营期承载结构,必须保证其结构可靠性和防止底板出现较大渗水,故隧道注浆堵水要与基底及周边的围岩加固注浆同时进行。参考文献[1]郑玉辉.裂隙岩体注浆浆液与注浆控制方法的研究[D].长春:吉林大学,2005.[2]张民庆,张文强,孙国庆.注浆效果检查评定技术与应用实例[J].岩石力学与工程学报,2006,12(2):—39093918.[3]刘人太.水泥基速凝浆液地下工程动水注浆扩散封堵机理及应用研究[D].济南:山东大学,2012.[4]梁文育.高压富水岩溶隧道注浆帷幕技术应用研究—[J].铁道建筑技术,2011(6):4448.[5]孟君祥.乌鞘岭特长隧道注浆堵水施工技术研究[J].—铁道建筑技术,2007(3):5254.[6]徐京海.淤泥质黏土地基注浆加固效果的研究[J].铁道建筑技术,2014(6):109一113.[7]朱小藻.岩溶地区盾构隧道溶土洞充填注浆施工技术—[J].铁道建筑技术,2013(12):4952.[8]邓仁清.高压富水隧道注浆堵水施工技术及应用[J].—地下空间与工程学报,2006,2(2):263266.[9]李东.深埋引水隧洞富水段注浆堵水加固技术及工程应用研究[D].天津:天津大学,2014.[10]张海波,张耀辉.高压富水条件下破碎巷道钻孔施工—及防治水技术[J].煤矿安全,2015,46(1):6466.[11]赵健.歌乐山隧道岩溶富水区帷幕注浆堵水技术的研究[D].成都:西南交通大学,2004.[12]李术才,张霄,张庆松,等.地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究[J].岩石力学与工—程学报,201l,30(12):23772396.————-+-+一+++++一十一+-+--4-----4--+--+--+-+一+--4-铁道建筑技术—版,2013(9):134137.[11]熊乾.矿山法和盾构扩挖法施工地铁隧道地表建筑物—沉降监测分析[J].铁道建筑技术,2009(7):101104.[12]苏东,王德胜,幸智军,等.机场线盾构隧道下穿桥梁—接近施工沉降控制[J].施工技术,2008(9):6768.[13]吴应明.深圳地铁区间浅埋暗挖隧道施工与沉降控制—[J].铁道建筑技术,2005(2):2630.[14]冯建霖.下穿机场跑道大断面隧道施工对策及地层变—形规律研究[J].隧道建设,2015(5):473477.RAlLWAYcoNSTRUCTloNTEcHNoLoGY2016(08l万方数据
庸梦人
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:6.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档