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摘要:本文介绍北京地铁14号线平乐园站~九龙山站暗挖区间多种大断面二次衬砌施工方法,对施工工艺和不同断面拱架的設计进行了阐述,为城市地铁暗挖大断面二次衬砌施工提供了参考。
关键词:大断面,二次衬砌施工
中图分类号:TU74文献标识码: A
1、工程概况
平乐园站~九龙山站区间南起平乐园站,沿西大望路向北到达九龙山站。区间全长693.02米,覆土深度为12.6m~18m,隧道主要穿越中粗砂层。本区间右线为双线单洞大断面,断面种类有B断面(断面尺寸为12.850*9.975m)、F断面(断面尺寸为10.400*8.600m)、G断面(断面尺寸为11.000*7.830m)、H断面(断面尺寸为12.000*9.380m)、I断面(断面尺寸为11.600*8.830m)、L断面(断面尺寸为10.400*9.700m)。初支为格栅钢架+C25喷射混凝土,厚度350mm。
2、拱架设计
根据大断面设计图纸,采用加工厂定做的工字钢定型拱架,拱架中间平直部分采用20a工字钢,弧形部分采用10mm钢板组合成的H型钢,针对多种大断面的情况,将中间平直部分的拱架设计成通用型号,节约费用。拱架沿隧道方向每榀间距1.2m,用钢管连接,保证稳定性。模板采用3012的组合钢模板。(见图1)
图1 大断面二衬施工拱架图
拱架受力计算(以最大断面B断面为例):
拱部(H型钢)强度和变形计算:
δ= Mmax/W=28.71*106/229300=125.2MPa<215MPa
ε=3.27mm 工字钢稳定验算:
σ=94200/(0.716×3555) = 37 N/mm2< [f] = 215.000(竖向)
σ=146500/(0.434×3555)= 95 N/mm2< [f] = 215.000(横向)
拱架受力满足要求。
3、二衬施工
大断面二衬施工顺序:先施工仰拱,再施工边墙与拱部,每段施工长度8~10m。
3.1仰拱二衬施工
(1)临时支撑破除
对隧道底部进行清理,并破除临时中隔壁下部部分,破除高度比仰拱高20cm左右,只破除初支混凝土,保留格栅钢架。
(2)防水及钢筋施工
对基面进行处理,补平欠挖部分,凿除鼓包,割除钢筋、铁丝、钢管等尖锐突出物,并用水泥砂浆覆盖,达到防水施工要求。未割除格栅钢架部位采用非固化橡胶沥青防水涂料作防水层,其余部位按设计要求铺设防水板。
防水板完成后,进行仰拱钢筋安装。钢筋安装时,测量人员先放出隧道中线和边线位置,用以确定预留钢筋的定位,保证后续边墙钢筋的正确连接。
(3)仰拱混凝土浇筑
仰拱二衬混凝土可超前施工,每次浇筑30m。仰拱完成后,继续浇筑回填层混凝土。
3.2边墙与拱部二衬施工
(1)临时支撑破除
仰拱混凝土达到一定强度后,破除两侧洞临时支撑和拱顶处的临时中隔壁,割除格栅钢架,临时支撑每段破除8~10m。
临时支撑破除时,对已完成的两侧墙防水板必须进行保护,防止钢筋头和焊渣对防水板破坏。
(2)防水和钢筋施工
防水施工前,对临时支撑根部割除部位重点处理,割除多余钢筋和注浆小导管,补喷混凝土。接续仰拱防水板继续向上施做防水,由于边墙和拱部为凹面,防水板不能拉的过紧,必须留有一定富余量,保持紧贴初支混凝土,避免混凝土浇筑时崩裂防水板。
防水板完成后,按设计要求安装拱墙钢筋,拱墙钢筋与仰拱预留钢筋采用直螺纹连接。
(3)拱架、模板施工
测量人员放出隧道中心线和仰拱回填层设计标高,每榀拱架的中线与隧道中心线重合,第一层拱架高出回填层设计标高5cm,定位好第一层拱架后,按照拱架设计图纸向上进行拼装,拱架之间采用螺栓连接,拱架安装完毕后,通过从顶部正中位置吊垂球的方法来检查调整拱架的位置。经检查符合要求后,拧紧拱架连接板的螺栓和扣紧纵向联结钢管。
拱架安设并经检查无误后,再进行模板安装。为保证模板间的接缝密贴,防止砼的浆液向外渗漏,钢模板之间采用U形卡或螺栓进行连接。
(4)拱墙混凝土浇筑
拱墙混凝土浇筑时,应从两侧向中间同步分层浇筑,采用小型附着式平板捣固器进行捣固。模板上留观察孔,时刻注意混凝土浇筑界面,混凝土尽量浇满。
3.3拱架拆除
拱部混凝土达到设计强度后,方可拆除拱架,按照“先装后拆,后装先拆”的原则,顺序拆除。
3.4监控量测
监测项目有:拱顶沉降、洞内收敛、地表和管线沉降。
二衬施工前,重新布设监测点,监测点间距5m,保证每段施工时至少有两个监测点。从破除临时支撑开始进行监测,直至二衬完成。本工程二衬施工期间监测数据均在可控范围内,无预警点。
4、工法分析
4.1缩短工期
由于拱架安拆方便快捷,提高了施工速度,经试验证明,每施工段的二衬施工时间与破除临时支撑时间基本一致,可以更好的组织等节拍流水施工,缩短了施工工期。
4.2确保质量
拱架在加工厂根据设计断面图纸定制,在安装时,只要控制好拱架中心线和第一层拱架标高,再进行微调,就可以保证整个隧道的断面尺寸,达到设计和规范要求。
4.3节约费用
本工程有多种断面形式,将拱架的平直部分设计成通用型号,既能确保各个断面拱架的正常使用,又能减少拱架的浪费。
5、结论
本工程采用拱架提高了施工进度,解决了多种断面二衬施工的难题,确保了施工质量,对以后同类工程的施工有一定借鉴作用。
关键词:大断面,二次衬砌施工
中图分类号:TU74文献标识码: A
1、工程概况
平乐园站~九龙山站区间南起平乐园站,沿西大望路向北到达九龙山站。区间全长693.02米,覆土深度为12.6m~18m,隧道主要穿越中粗砂层。本区间右线为双线单洞大断面,断面种类有B断面(断面尺寸为12.850*9.975m)、F断面(断面尺寸为10.400*8.600m)、G断面(断面尺寸为11.000*7.830m)、H断面(断面尺寸为12.000*9.380m)、I断面(断面尺寸为11.600*8.830m)、L断面(断面尺寸为10.400*9.700m)。初支为格栅钢架+C25喷射混凝土,厚度350mm。
2、拱架设计
根据大断面设计图纸,采用加工厂定做的工字钢定型拱架,拱架中间平直部分采用20a工字钢,弧形部分采用10mm钢板组合成的H型钢,针对多种大断面的情况,将中间平直部分的拱架设计成通用型号,节约费用。拱架沿隧道方向每榀间距1.2m,用钢管连接,保证稳定性。模板采用3012的组合钢模板。(见图1)
图1 大断面二衬施工拱架图
拱架受力计算(以最大断面B断面为例):
拱部(H型钢)强度和变形计算:
δ= Mmax/W=28.71*106/229300=125.2MPa<215MPa
ε=3.27mm
σ=94200/(0.716×3555) = 37 N/mm2< [f] = 215.000(竖向)
σ=146500/(0.434×3555)= 95 N/mm2< [f] = 215.000(横向)
拱架受力满足要求。
3、二衬施工
大断面二衬施工顺序:先施工仰拱,再施工边墙与拱部,每段施工长度8~10m。
3.1仰拱二衬施工
(1)临时支撑破除
对隧道底部进行清理,并破除临时中隔壁下部部分,破除高度比仰拱高20cm左右,只破除初支混凝土,保留格栅钢架。
(2)防水及钢筋施工
对基面进行处理,补平欠挖部分,凿除鼓包,割除钢筋、铁丝、钢管等尖锐突出物,并用水泥砂浆覆盖,达到防水施工要求。未割除格栅钢架部位采用非固化橡胶沥青防水涂料作防水层,其余部位按设计要求铺设防水板。
防水板完成后,进行仰拱钢筋安装。钢筋安装时,测量人员先放出隧道中线和边线位置,用以确定预留钢筋的定位,保证后续边墙钢筋的正确连接。
(3)仰拱混凝土浇筑
仰拱二衬混凝土可超前施工,每次浇筑30m。仰拱完成后,继续浇筑回填层混凝土。
3.2边墙与拱部二衬施工
(1)临时支撑破除
仰拱混凝土达到一定强度后,破除两侧洞临时支撑和拱顶处的临时中隔壁,割除格栅钢架,临时支撑每段破除8~10m。
临时支撑破除时,对已完成的两侧墙防水板必须进行保护,防止钢筋头和焊渣对防水板破坏。
(2)防水和钢筋施工
防水施工前,对临时支撑根部割除部位重点处理,割除多余钢筋和注浆小导管,补喷混凝土。接续仰拱防水板继续向上施做防水,由于边墙和拱部为凹面,防水板不能拉的过紧,必须留有一定富余量,保持紧贴初支混凝土,避免混凝土浇筑时崩裂防水板。
防水板完成后,按设计要求安装拱墙钢筋,拱墙钢筋与仰拱预留钢筋采用直螺纹连接。
(3)拱架、模板施工
测量人员放出隧道中心线和仰拱回填层设计标高,每榀拱架的中线与隧道中心线重合,第一层拱架高出回填层设计标高5cm,定位好第一层拱架后,按照拱架设计图纸向上进行拼装,拱架之间采用螺栓连接,拱架安装完毕后,通过从顶部正中位置吊垂球的方法来检查调整拱架的位置。经检查符合要求后,拧紧拱架连接板的螺栓和扣紧纵向联结钢管。
拱架安设并经检查无误后,再进行模板安装。为保证模板间的接缝密贴,防止砼的浆液向外渗漏,钢模板之间采用U形卡或螺栓进行连接。
(4)拱墙混凝土浇筑
拱墙混凝土浇筑时,应从两侧向中间同步分层浇筑,采用小型附着式平板捣固器进行捣固。模板上留观察孔,时刻注意混凝土浇筑界面,混凝土尽量浇满。
3.3拱架拆除
拱部混凝土达到设计强度后,方可拆除拱架,按照“先装后拆,后装先拆”的原则,顺序拆除。
3.4监控量测
监测项目有:拱顶沉降、洞内收敛、地表和管线沉降。
二衬施工前,重新布设监测点,监测点间距5m,保证每段施工时至少有两个监测点。从破除临时支撑开始进行监测,直至二衬完成。本工程二衬施工期间监测数据均在可控范围内,无预警点。
4、工法分析
4.1缩短工期
由于拱架安拆方便快捷,提高了施工速度,经试验证明,每施工段的二衬施工时间与破除临时支撑时间基本一致,可以更好的组织等节拍流水施工,缩短了施工工期。
4.2确保质量
拱架在加工厂根据设计断面图纸定制,在安装时,只要控制好拱架中心线和第一层拱架标高,再进行微调,就可以保证整个隧道的断面尺寸,达到设计和规范要求。
4.3节约费用
本工程有多种断面形式,将拱架的平直部分设计成通用型号,既能确保各个断面拱架的正常使用,又能减少拱架的浪费。
5、结论
本工程采用拱架提高了施工进度,解决了多种断面二衬施工的难题,确保了施工质量,对以后同类工程的施工有一定借鉴作用。