吉隆坡新捷运工程地下北段A标段联络通道设计

1. 概况

1.1 概况。

吉隆坡新捷运地下工程北段A标起自Semantan North Portal, 止于Pasar Seni车站端头, 工程主要包括Museum Negarar地下车站, 和Museum Negarar车站两段的区间隧道 (Semantan North Portal-Museum Negarar区间隧道, Museum Negarar-Pasar Seni区间隧道) 。隧道具有穿越复杂地层 (肯尼山地层及硬岩) , 隧道工程范围全长2.7km, 盾构采用双洞单线方案, 结构内径为5.8m, 外径6.35m, 采用5+2+1分块方式的钢纤维混凝土单层管片衬砌。

由于该隧道为海外第一条盾构隧道, 具有较高的安全等级, 并且规范要求更为严格, 在本标段内共设置8座联络通道。设置联络通道的主要作用是:为养护维修人员提供左右线之间的便捷通道;紧急情况下人员的疏散;紧急情况下消防、救援人员的进入。

2. 联络通道总体设计

2.1 隧道线形。

考虑NFPA130规范, 要求从一个隧道通过联络通道到另一个隧道最长时间为6分钟, 联络通道设置的最大间距为244m, 全隧道共设置8个联络通道。联络通道的平面如下图所示。

2.2 联络通道布置。

8个联络通道CP1~CP8将会在南线隧道与北线隧道之间设置来满足逃生的需要, 联络通道位置信息如下图所示。

按该项目规范要求, 最小净空尺寸为1.4m (宽度) x2.1m (高度) , 尺寸及净空需要满足信号、通风、紧急照明、机电设备等要求, 因此联络通道最小内径3.4m可以满足要求。本项目联络通道每隔244设置一座, 泵房设置在线路的最低点。而国内通常的做法是联络通道和泵房设置在一起, 如下图所示。

3. 联络通道地质情况

从SB CH1+048至SB CH6+450是肯尼山地层, 在SB CH6+450之后位于灰岩地层, 因此8个联络均位于肯尼山地层。具体地质信息如下表所示。

4. 联络通道环撑设计

联络通道施工时, 需要切除一环管片, 这样使得由于开口引起的荷载全部被管片所承受, 因此在破管片之前必须先安装环撑作为一种保护措施。

由于开口引起的荷载将会永久地被联络通道开口处的圈梁所承受, 在荷载传递到圈梁之前, 这些荷载必须被环撑所承受。为了估计该环撑所承受的荷载, 隧道管片衬砌被模拟为弹簧支撑, 应该进行结构分析, 从而使得该环撑具有足够的富余量去承担该荷载。该荷载被用来设计环撑的具体细节及尺寸。由于圆形环撑具有受力性能好, 并且中间空间大的优点, 本项目采用圆形环撑。环撑采用UC203X203X86kg/m, 纵向大梁采用UC457x279x

157.7kg/m, 连接槽钢采用152x89x24kg/m的槽钢。

而国内通常采用井字撑, 在井字撑内部预留电瓶车的通道。相比较而言吉隆坡MRT的环撑更为安全可靠。

5. 联络通道开口设计

施工联络通道需要在已拼装好的特殊管片上开口, 管片开口的第一种方式是采用钢管片特殊衬砌环, 通过拆除预先设计的K块来实现。这种方法在国内地铁盾构隧道的建设中已有广泛的应用, 技术较为成熟。但钢管片制作工艺复杂, 造价较高, 适用于地质条件较差的情形。

管片开口的第二种方式是在混凝土特殊衬砌环上通过切割混凝土管片来实现。这种方式较第一种钢管片开洞方式施工工艺简单, 经济性较好。本隧道设计中采用这种方法进行设计, 宽度方向拆除整一环管片, 切除的管片的范围为63.305度, 并且该开口处不允许出现K块 (S1) 及相邻块 (S2, S8) , 这样有利于保持管片结构的完整, 保证结构的耐久性能, 同时拆除高度应满足永久结构的要求, 满足钢筋及止水条注浆管布置的要求。在管片缝上植筋6T32钢筋并且与二衬混凝土连接在一起, 加强结构的整体性。

6. 联络通道初期支护设计

6.1 超前小导管

该设计中假如地质条件较差的时候, 采用探孔观察水量, 并且现场地质工程师与监理共同决定是否采用超前小导管, 如果采用超前小导管, 该小导管采用42mm外径的无缝钢管, 并且根据项目规范厚度至少为4.5mm, 间距为250mm, 外插角为15~20度, 顶部加固范围为120度, 并且第一环超前小导管应该在环撑安装前, 破管片之前按转超前小导管, 先用水钻钻孔 (不超过100mm) , 然后打设超前小导管, 最后采用止水条及砂浆封孔。

并且如果超前小导管需要连接的时候采用车丝套管连接, 而且超前小导管尾部也车丝加阀门进行水泥浆注浆。

而在国内开口处格栅采取加强措施, 密排3榀, 同时适当调整超前小导管的角度和长度, 使其能够满足现场施工要求及可以起到超前加固洞口的作用。

6.2 联络通道土石方开挖

在洞口圈梁混凝土达到设计强度时, 且超前小导管注浆 (必要时) 或者帷幕注浆 (必要时) 等强后可进行土石方开挖, 8个联络通道均采用台阶法施工, 开挖进尺一般为1m, 根据围岩情况可在0.75~1.5m之间调整, 先开挖上台阶之后再开挖下台阶, 根据项目规范要求, 上台阶最多开挖4m。

6.3 喷射混凝土

本项目采用钢纤维喷射混凝土, 喷射方式采用湿喷, 采用一用一备, 备用一台干喷机, 初期支护厚度为300mm, 先初喷50mm, 再立格栅, 复喷175mm, 最后喷射25mm的找平层, 以便达到铺设防水板的要求。找平层应采用细石喷射混凝土, 最大粗骨料粒径应小于4mm, 以便能更好地达到找平层的要求。同时本规范要求喷射混凝土必须先施工段与后施工段进行搭接, 多采用软管方式。

6.4 格栅

格栅采用三肢格栅, 采用工厂预制, 主筋为一根T32及两根T20高强度钢筋, 采用T10mm的连接钢筋, 并且两肢靠近开挖面, 同时施工该材料时考虑50mm的预留变形量。本项目由于联络通道采用圆形断面, 开挖线及初期支护均为圆形, 因此格栅也采用圆形, 设计为四段, 并且要求现场预制及焊接并且达到相应的英标要求及焊接要求。

国内的联络通道通常上部为半圆形断面及边墙采用直墙形式, 因此国内格栅多采用如下图的形式, 同时也同样采用锁脚锚管固定格栅。

7. 联络通道二衬设计

二次衬砌厚度300mm, 衬砌施工时先施工底部, 后施工边墙拱部, 联络通道均采用C32/40-20钢筋混凝土, 由于联络通道长度较短, 底板、边拱均一次浇筑完成, 联络通道洞门和洞身衬砌一起浇筑。在底板浇筑完成后, 需要回填混凝土至走道板的高度。

钢筋采用屈服强度为500MPa, 搭接长度为45D, 保护层为50mm。

8. 联络通道防排水

防排水采用全包防水的设计理念, 采用防水板及土工布进行防水, 防水板与土工布为分离式, 防水板幅宽2m, 厚度为2mm, 土工布采用500g/m2, 而且施工缝没有止水条及止水带的处理措施。

更为重要的时候管片开口处的防水, 该处防水通常是防水的薄弱环节, 而且施工的时候难以保证质量。本次设计采用可重复注浆管及止水条进行止水, 同时防水板与管片的粘接采用如下方式进行, 管片上抹一层化学胶, 220mm宽的PVC Tape与该胶粘在一起, 然后防水板焊接在该PVC Tape上。

同时在管片背后, 管片与管片之间的约5mm的缝会形成过水通道, 在施工时该缝内需要清理干净, 然后采用Sika专用的胶封堵该通道, 达到防水板与管片之间没有渗水的存在。

设环向排水管将水引入纵向排水管中, 利用三通接头连接使其形成网状结构, 并该排水管将水汇聚于临时集水坑排出隧道污水管中, 并且通过泵将其通过车站或者风井抽出地面。临时集水坑在施工结束时应该回填, 排水管应该封堵。

9. 联络通道辅助工程措施

在联络通道开挖过程中, 注浆区域必须有足够的能力来阻止可能的地下水涌入。

一般来说这8个联络通道来说不需要进行地层加固, 但是应该按照开挖前的探孔情况来确定。应该对联络通道全长进行探孔, 最少进行2个探孔, 直径最小为45mm, 进而检测地质情况和地下水条件, 进而确定地层加固的可能性。本项目初步确定对CP7进行注浆堵水。

1 0. 结论

由于该联络通道间距小, 水压高, 地质情况复杂等特点, 因此在设计过程中需要综合考虑这些特点, 完善设计, 确保工程建设的安全可靠。

摘要：吉隆坡新捷运工程地下北段A标段是我国第一条在海外设计施工总承包的地铁工程, 包括一站两区间, 隧道采用双洞单线的结构形式, 隧道具有高水压、地质情况复杂、地表建筑物重要等特点。本文简要介绍了吉隆坡新捷运工程地下北段A标段联络通道的一些设计情况, 可供类似的工程设计参考。

关键词：吉隆坡地铁,联络通道,设计

参考文献

[1] Aecom.吉隆坡MRT联络通道设计图.

[2] 南洋隧道工程公司.吉隆坡MRT联络通道细节图.

[3] Aecom.Technical Report Outline Design Report-Temporary Support of Cross Passage