1.工程概况
北京城铁13号线14标段暗挖地下结构为双跨连拱隧道,采用浅埋暗挖中洞法施工。典型断面开挖宽度为12.05m,开挖高度为7.397m,支护形式为复合式衬砌。区间隧道在里程K39 505~K39 585之间,从两栋Y型高层居民楼中间下穿,在K39 618处(居民楼以南33m)设1号施工竖井承担该段隧道施工。两座高层楼房地面以上22层(66米高),地下两层,楼房基础为现浇钢筋混凝土箱型基础(无桩基),箱型基础持力层为2.7米厚的换填级配砂石,暗挖隧道外轮廓线距楼房基础水平距离最小为1.6m。楼房与暗挖隧道的位置关系如图4所示。
该段的地层情况由上到下依次为:8.40m厚的人工填土层、1m厚的粉细砂层、3.8m厚湿~饱和状的硬塑粘质粉土与粉质粘土层、2.9m厚稍密~中密状的饱和粉细砂层及下层粘土。
地下上层滞水水位埋深4.0m左右;潜水水位埋深在地面下7.5m,高出隧道开挖拱顶;承压水水位埋深18.8m,对隧道施工无影响。
区间隧道在粘质粉土和粉细砂地层中穿过,上层滞水和潜水已进入隧道断面。
2.监测技术与分析
采用《导洞施工防护隔离桩墙施工工法》防护后,为保证施工过程楼房的安全稳定,并及时监测各主要工序施工阶段引起的沉降动态数值,北京市房屋鉴定总站和施工单位监测组对过楼房施工进行了全过程监控量测。
地表沉降监测结果显示,地表最大沉降量为-45.2mm,发生在隧道中线位置,中洞施工引起沉降占总沉降量的46%,较侧洞稍大。整个沉降槽断面较窄,宽20m左右,基本位于隔离桩之内,说明隔离桩隔离作用明显,改进的暗挖双连拱隧道施工工艺有效控制了沉降。
地中水平位移观测结果显示,最大值为2.4mm,大多发生在隧道拱腰以上位置。中洞引起地中水平位移最大为1.8mm,侧洞施工和中洞初支拆除引起地中水平位移较小。
楼房基础沉降监测结果显示,最大沉降值为18.9mm,平均沉降为12.7mm,中洞施工引起楼房基础沉降最大,占总沉降量的50%。
3.施工情况
暗挖隧道开挖跨度达12m,覆土仅为1倍洞径左右(7~12m),围岩难以形成承载拱,上覆土柱荷载较大,采用中洞法施工,工况要求中隔墙形成承载能力后才进行侧洞开挖,最后施作侧洞衬砌形成双连拱结构。
工程施工时,在K39 618(居民楼以南33m处)设施工竖井一座。在里程K39 505~K39 585的过楼房段于2001年4月6日开工,2002年7月28日竣工。由于采用导洞—隔离桩墙的防护结构,并充分利用了地下土体的受力与平衡作用。采用仰拱底水平降水技术,有效地解决了施工降水问题。通过对隧道周围土体的换填、超前支护和注浆加固,有效地控制住了地层变形。施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态,楼房倾斜率不到0.3‰~0.4‰,化解了居民因担忧而干扰施工的矛盾,双连拱隧道中洞、侧洞平均施工进度为45m/月,进度合理,3个月的停工也未影响到工程总工期。工程质量优良率达98%以上,无安全生产事故发生。