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1、富水岩溶区铁暗挖施工关键技术-以贵阳铁2号线观水路站为例00 贵阳地铁的特点01 工程背景及意义目录页02 地铁车站附属工程外挂设计03 大断面暗挖车站施工优化04 复杂地质、环境条件施工应对技术05 贵阳地铁施工特殊性讨论Content page0 贵阳地铁工程的特点1、地铁建设的特点？1）周边环境复杂-建（构）筑物、各种管线；2）“上跨、下穿”、“立体交叉”问题；铁路、公路、市政；先建和后建线间3）施工对环境的影响巨大-对变形的敏感性；（1）需要通过精细化施工控制变形；满足周边建(构)筑物的要求。（人的感官要求）（2）满足管线对变形的要求-水管-煤气要求（3）繁忙交通对路面的要求；（4）工
2、期要求-少、快、短的要求。0 贵阳地铁工程的特点2、贵阳地铁施工的特殊性1）岩石=爆破=振动影响：（1）爆破振动对周边建筑物的影响；（2）爆破冲击波的扰民问题2）西南-地下水丰富-多次穿越河流等！南明河、贯城河、以及众多的水库等3）石灰岩-白云岩-岩溶、岩溶水？4）含煤、有毒有害气体问题？（1）区间隧道穿越含煤地层；（2）回填土、腐殖土地层有害气体问题。5）山区城镇地铁建设的特点：城区的发展-平地坝子建房；人员、货物、资源的向心运动；造成建设的相互影响问题十分突出！01 工程背景及意义1.1 工程背景贵阳地铁2号线省医站和观水路采用暗挖法施工，其中省医站采用拱盖法施工，观水路站采用双洞岩柱法施
3、工。01 工程背景及意义内容组成观水路站为 地下2层岛式车站长度180m；尺概 寸：况 22.16*19.21m；断面面积370m2；轨面埋深3334m地 穿越水口寺断质 层，且岩溶发情 育；主体结构况 处于中风化白云岩中，地下01 工程背景及意义内容组成省医站、地下2层岛式车站长度200m；概 尺寸：20.9*17.7m，况 断面面积334m2；轨面埋深1725.2m中风化白云岩夹溶塌地质情况角砾岩中，局部位于红黏土层。暗挖穿越东山断层，基坑发育有溶隙、溶洞，地下水发育工法暗挖初支拱盖法01 工程背景及意义1.2 施工中存在高风险及技术难点（1）岩溶强发育，溶洞分布极多拟建区为典型喀斯特地貌
4、，结构处于地下水水平循环带，加之段内发育水口寺、南明河断层，构造为岩溶水的运移提供了良好通道，同时又发育岩溶泉，岩溶总体属中等至强烈发育区。01 工程背景及意义（2）线路穿越多处断层，围岩极破碎，施工过程中容易坍塌。穿越水口寺断层，与线路呈约71角相交。断层弹性节理，裂隙发育，岩体破碎呈碎石，稳定性差，富水性强，为地下水的主要通道。01 工程背景及意义（3）车站穿越顺层，施工过程中边墙容易失稳。省医站东侧为东山山体，车站主体和4号出入口东侧边坡是顺层，顺层方向为东向西，真倾角30，视倾角26，边墙发生变形、失稳的可能性很大。山南侧（车站东南角）1996年修建机场公路时发生过顺层滑坡，东西长70
5、m，南北宽60m。东山：曾发生顺层滑坡01 工程背景及意义（4）车站主体拱顶处于土岩分界面处，施工中易出现拱顶坍塌冒顶省医站主体及出入口暗挖段，主体拱顶结构大部分处于强风化白云岩和可塑红黏土接触带附近，覆土侵入结构最大厚度57米，水位又在拱顶以上，拱顶稳定性极差，易发生坍塌，地表下沉可能性也很大。01 工程背景及意义（5）标段所处环境复杂，风险源多地处城市繁华区，所处环境复杂，两侧范围内民用建筑物密集，既有构筑物及管线较多。如何确保周围建（构）筑物、管线安全是本工程施工管理的重点。省医站观水站02 地铁车站附属工程外挂设计基于西南山区城镇周边环境复杂，场地狭窄的特点，考虑工程功能和施工的实现性
6、，提出了将车站“出入口”、“活寨风道”、“新风出入口”和施工辅助坑道相结合，集中统一布置为风亭兼施工竖井的“地铁附属结构的外挂”方案，永临结合，一体施工，减小了占地空间并节约工程量及造价。（常规方案）（优化方案）02 地铁车站附属工程外挂设计“地铁附属结构的外挂”方案采取措施：（1）加宽竖井，使风亭组与消防通道能充分布设；（2）挑高设置双层横通道，满足风道布置与通风设备的安放；（3）通过设置“品字形”隧道，将风道接入车站，且同时满足从竖井进洞的要求。02 地铁车站附属工程外挂设计“地铁附属结构的外挂”方案的优缺点：（1）节约城市用地和施工成本；且排风隧道和区间隧道断面形成“品字形”断面形式，地
7、铁车站后期的排风运营方便。（2）竖井横通道通过“品字形”断面转换到车站主体结构施工，“品字形”断面洞室间施工相互扰动，转换段施工受力复杂；如先行洞施工对后行洞围岩稳定性的影响以及后行洞室对先行洞室支护结构的影响；“品字形”断面中三个小断面隧道向车站主体结构超大断面隧道的过渡施工问题。02 地铁车站附属工程外挂设计“地铁附属结构的外挂”方案中的”中的“品字形”断面：附属结构进入主体暗挖段，由于围护和结构的受力体系复杂，转换工序多，需要认真组织科学施工，确保“品字形”断面过渡施工的顺利完成。（1）暗挖变截面：由于主体暗挖段大断面和风道暗挖段的3个小导洞的标高不一致。在暗挖掘进中会多次出现爬坡、降坡
8、、破马头门等变截面施工。变截面处施工扰动大，应力集中，是暗挖施工安全控制的重点。（2）群洞效应：风道暗挖段和主体暗挖段的3个导洞相互临近，施工相互影响，需要考虑群洞效应。03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.1 九步双侧壁导坑法观水路地铁车站最大开挖断面面积巨大（370m2），并且施工场地位于城市的繁华地段和车站结构上面城市管线密集，对地表沉降要求较高，为之，初步确定采用能很好控制地表沉降的九步双侧壁导坑法施工。但观水路站车站断面面积巨大，工程地质条件复杂，需要研究不同地质条件下的双侧壁导坑法施工围岩的稳定性及结构支护的稳定性。19.21m22.16m03 大断面暗挖车站施工方案的优选依据现场
9、勘查资料，地层从上往下依次为杂填土、红黏土、强风化白云岩和中风化白云岩，忽略地表起伏高差影响，构建2维平面应变有限元模型进行观水路地铁车站九步双侧壁导坑法施工工序模拟研究，下面分别对各个工序下围岩塑性区和支护结构轴力变换规律进行介绍。75m120m03 大断面暗挖车站施工方案的优选双侧壁导坑各步序围岩塑性区变化规律03 大断面暗挖车站施工方案的优选双侧壁导坑各步序结构支护轴力变化规律03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.2 双洞中岩柱法施工方案03 大断面暗挖车站施工方案的优选03 大断面暗挖车站施工方案的优选03 大断面暗挖车站施工方案的优选03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱
10、法”多源信息自动化监测03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱法”多源信息自动化监测应变计采集箱发射箱无线透传+GPRS服务器（大连海事大学）PC终端+移动终端03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱法”多源信息自动化监测03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱法”多源信息自动化监测03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱法”多源信息自动化监测03 大断面暗挖车站施工方案的优选3.3“双洞岩柱法”多源信息自动化监测04 复杂地质、环境条件应对技术研究（1）红黏土地层超前帷幕注浆技术施工研究红黏土层广泛分布于区间范围内基岩面以上，厚0.013.2m，层底最
11、大埋深15.2m。地表及挡墙开裂情况04 复杂地质、环境条件应对技术研究（1）红黏土地层超前帷幕注浆技术施工研究可塑状，局部夹硬塑状透镜层，质纯，质地细腻，切面光滑、平整，有光泽，干强度较高，韧性较好，易于搓成细条状而不断裂，该层与下伏基岩接触带附近多呈软塑状。具有高孔隙比、高液限、高含水量、高饱和性，遇水软化、失水强烈收缩、裂隙发育、易剥落的工程性质，局部具弱膨胀性。拱部出现溜塌和涌水情况。隧道开挖前必须对该段土层进行超前预注浆加固处理。04 复杂地质、环境条件应对技术研究（1）红黏土地层超前帷幕注浆技术施工研究由外向内，分导施钻注浆，同一环要隔孔施钻注浆；同一孔安设多根导管的，需先安设长管
12、，再安设短管（树枝注浆法）；同一孔多根导管的，先对长管进行注浆，后对短管进行注浆，其目的是注浆时浆液渗透更均匀，咬合更严密。04 复杂地质、环境条件应对技术研究（2）西南山区城镇地铁非爆破开挖施工04 复杂地质、环境条件应对技术研究第四工作段安北区间下穿房屋2第四工作段安北区间下穿房屋1第四工作段安云路站下穿八鸽岩路及房屋04 复杂地质、环境条件应对技术研究第五工作段北延区间下穿三鑫大厦 第五工作段延中区间下穿2008小区第五工作段北延区间下穿黔灵西路第五工作段北延区间下穿永乐路及城基路04 复杂地质、环境条件应对技术研究第六工作段中人区间下穿南明河第六工作段中人区间下穿都司路高架桥第七工作段
13、火沙区间下穿贵阳火车站站房第七工作段火沙区间下穿贵阳火车站股道站场04 复杂地质、环境条件应对技术研究第七工作段火沙区间左右线下穿新一栋小区 第七工作段火沙区间左右线下穿南明区人民法院第八工作段沙望区间隧道下穿南关铁路第八工作段沙望区间隧道下穿众多居民房屋04 复杂地质、环境条件应对技术研究盾构和TBM存在问题：对于大型岩溶地层,现代盾构寸步难行，即使对于小型岩溶地层,现代盾构也难以按轴线行进。04 复杂地质、环境条件应对技术研究对于高强度和孤石地层，现代盾构刀具磨损严重。在沈阳、北京、成都、广州、南宁等砾砂地层：每200300米，甚至50-60米就要高地应力地层TBM的破损换一次刀具。坚硬岩
14、石导致TBM破损04 复杂地质、环境条件应对技术研究解决思路悬臂式掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身，进退自如，操作灵活，对复杂地质适应性强。悬臂掘进机在我国煤矿部门应用较多，而铁路、公路、水电、地铁等交通隧道工程施工中应用鲜见报道。在国外，悬臂掘进机在交通隧道有大量应用，特别是在欧美发达国家，已有大量相应的研究成果。05 贵阳地铁施工特殊性讨论1)、不同于“北、上、广”的“软土”，为硬岩；单轴抗压强度基本上大于30Mpa；给人的印象好围岩条件好!但我认为这是和假象！围岩条件的好是个相对的概念；大连的好围岩等于慢速度；北京、上海、深圳的差围岩速度是真正的“北上广”速度。问题：地铁施工的硬岩不同于“山岭隧道”，其一定不是好事情！2)、降水问题？降水引起的沉降问题？是降还是不降？如何降的问题？3)、近距离爆破振动影响问题！汇报完毕敬请指正
