水平凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道開挖施工技術(shù)

李健學(xué)

(中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 101300)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市地下空間開發(fā)也逐漸深入，遭遇的環(huán)境越來越復(fù)雜，工程施工難度也越來越大，對(duì)地下施工技術(shù)的要求也越來越高，尤其是水平加固的要求。凍結(jié)法作為一種軟弱土體加固的工法自20世紀(jì)中葉在我國開始應(yīng)用，隨著凍結(jié)法的不斷發(fā)展，從20世紀(jì)90年代以來凍結(jié)法在我國隧道、地鐵和建筑基礎(chǔ)等領(lǐng)域中得到不斷應(yīng)用和發(fā)展。凍結(jié)加固的開挖和普通工法不同，有其特殊的一面，本文結(jié)合水平凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道的開挖施工對(duì)該問題進(jìn)行了探討。

1 工程概況

無錫地鐵1號(hào)線南禪寺站—永豐路站區(qū)間隧道自南禪寺起，沿中山路向南，下穿解放南路、古運(yùn)河、南洋小區(qū)至永豐路。南禪寺站—永豐路站區(qū)間設(shè)聯(lián)絡(luò)通道及泵站1座，聯(lián)絡(luò)通道底板以上位于⑥1粘土層中，集水井位于⑥2-1粉質(zhì)粘土夾粉土中。由于聯(lián)絡(luò)通道位于兩種不同土性地層，工程性能相差較大，施工設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其過渡部位特征，以防聯(lián)絡(luò)通道產(chǎn)生不均勻沉降。⑥2-1粉質(zhì)粘土夾粉土層土質(zhì)均勻較差，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，為弱透水層～中等透水層，施工設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮漏水產(chǎn)生，因此，采用隧道內(nèi)水平凍結(jié)加固土體，凍土帷幕見圖1。

2 開挖方案

水平凍結(jié)加固的聯(lián)絡(luò)通道采用礦山暗挖法進(jìn)行施工，從冷凍站側(cè)開口向?qū)?cè)方向暗挖。

3 開挖施工技術(shù)

3.1 開挖順序

根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，聯(lián)絡(luò)通道開挖掘進(jìn)采取分區(qū)分層方式進(jìn)行，其施工順序如圖2所示。

3.2 通道施工

圖1 凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

圖2 聯(lián)絡(luò)通道開挖順序圖

1)開挖。鋼管片拆除后即可正式開挖。由于土體采用凍結(jié)法加固，凍土強(qiáng)度較高，凍結(jié)帷幕承載能力大，開挖采用全斷面一次開挖，開挖步距為0.6 m。挖出的土方裝入推土車，經(jīng)隧道運(yùn)到提升井后提至地面，再用汽車運(yùn)出。開挖過程中及時(shí)進(jìn)行收斂變形監(jiān)測，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)，并且注意凍結(jié)管的位置的施工，以防風(fēng)動(dòng)工具打穿凍結(jié)管，發(fā)生鹽水泄露。若發(fā)生打破凍結(jié)管，應(yīng)及時(shí)通知凍結(jié)站人員，關(guān)閉閥門，補(bǔ)焊凍結(jié)管。通道兩側(cè)底板在掘砌集水井時(shí)開挖。排水管為2根DN200不銹鋼管，掘砌至排水管位置時(shí)，采用現(xiàn)挖溝槽敷設(shè)法，管片正確定位后，其下方用素混凝土回填。

2)臨時(shí)支護(hù)。聯(lián)絡(luò)通道開挖后，地層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布，這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)生位移，而且會(huì)形成新的附加荷載作用在已形成的凍土帷幕上，凍土帷幕墻所承受的壓力導(dǎo)致凍土帷幕產(chǎn)生蠕變，為控制變形，凍土開挖后要及時(shí)對(duì)凍結(jié)帷幕進(jìn)行支護(hù)，聯(lián)絡(luò)通道的臨時(shí)支護(hù)既維護(hù)地層穩(wěn)定，確保施工安全，又作為永久支護(hù)的一部分，是支護(hù)工藝最為關(guān)鍵的一步。

臨時(shí)支護(hù)采用型鋼支架、木背板加噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)。支架間距為0.5 m，為增加支架的穩(wěn)定性，相臨兩排支架間必須用支撐桿相互連接。集水井的臨時(shí)型鋼支架為矩形且上下支架用φ16圓鋼吊掛，支架間距0.5 m。所有支架間凍土體全用木板背實(shí)背緊，少量空隙用水泥砂漿充填嚴(yán)實(shí)。通道臨時(shí)支護(hù)見圖3。

臨時(shí)支護(hù)中預(yù)埋注漿管:集水井設(shè)12個(gè)，通道底部、直墻下部約按2.0 m間距布設(shè)。壓漿管選用DN40的焊接管，頂端接管箍，并用絲堵封閉。

3)噴射混凝土。臨時(shí)支架及木背板安裝完畢后即噴射混凝土。由于受噴面為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，不利噴射物集結(jié)，因此在施工前用金屬網(wǎng)掛焊于金屬支架上。另在金屬支架適當(dāng)位置焊接若干短鋼筋，控制噴射混凝土厚度。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，厚度不小于250 mm，噴射混凝土施工按GB 50086-2001錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。支護(hù)層厚度為250 mm，前兩次噴射厚度分別為100 mm，第三次噴射找平，在前次噴射混凝土初凝后進(jìn)行下一次噴射。

圖3 通道臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

4)止水帶施工。喇叭口部位開挖至設(shè)計(jì)尺寸，完成臨時(shí)支護(hù)后，進(jìn)行止水帶施工。止水帶沿著臨時(shí)支護(hù)斷面內(nèi)側(cè)直接粘到隧道管片上。

5)防水層施工。鋪設(shè)防水層前對(duì)初期支護(hù)大致找平，拱墻補(bǔ)噴找平，底部砂漿找平，對(duì)外部的鋼筋接頭切除、磨平。鋪設(shè)防水層時(shí)應(yīng)注意防水層采用自粘式防水卷材鋪貼應(yīng)平整、牢固;防水卷材縫搭接長度不應(yīng)小于100 mm。

6)鋼筋工程。按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，進(jìn)行鋼筋加工、綁扎和焊接，鋼筋搭接長度控制在10 cm，和鋼管片焊接采用丁字形焊接，保證鋼筋保護(hù)層厚35 mm。

7)立模。立模時(shí)凈寬放大10 mm，凈高放大20 mm以防下沉。嚴(yán)格按線立模，誤差控制在±3 mm以內(nèi)。模板表面刷脫模劑，模板接縫嚴(yán)密，接槎平整，并檢查模板的垂直度、水平度、標(biāo)高、鋼筋保護(hù)層的厚度及結(jié)構(gòu)內(nèi)層尺寸。

8)澆筑施工。澆筑混凝土順序?yàn)?兩端底板、側(cè)墻、拱頂。分層澆筑，機(jī)械振搗，振厚控制在300 mm左右，振搗器插入下層混凝土的深度應(yīng)大于50 mm，但不宜過深。

3.3 集水井施工

1)開挖。通道混凝土澆筑達(dá)到拆模強(qiáng)度后(達(dá)到混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的60%)，通道中間部分模板予以拆除，利用兩端喇叭口底板形成運(yùn)輸平臺(tái)，在其上輔以木板，以便行人和推車。集水井按線開挖至一定深度時(shí)安裝鋼支架。首層鋼支架應(yīng)和通道支護(hù)層中的金屬支架焊接，鋼支架之間用螺栓或焊接連接并在井幫上打入若干鋼橛子，以輔托鋼支架重量。挖掘采用風(fēng)動(dòng)工具、手鎬、鐵鏟等，如土層穩(wěn)定性較好，則邊挖邊架一次到底;如土層條件很差護(hù)幫很難時(shí)，則采用短段槽鋼板柱超前護(hù)幫，分段到底。集水井挖掘較深時(shí)，采用滑輪編筐人工提土，開挖誤差控制在20 mm以內(nèi)。

2)臨時(shí)支護(hù)、噴射混凝土、防水層施工。臨時(shí)支護(hù)、噴射混凝土、防水層施工方法與通道施工相同。集水井臨時(shí)支護(hù)詳見圖4。

圖4 集水井支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

3)鋼筋綁扎及混凝土澆筑。通道底板和集水井鋼筋混凝土同時(shí)施工，集水井底板先行澆筑，后澆筑側(cè)墻和通道底板。

4 結(jié)語

無錫地鐵1號(hào)線南禪寺站—永豐路站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道采用凍結(jié)加固，礦山法施工，根據(jù)地層特點(diǎn)，有針對(duì)性的采取了相應(yīng)的二次支護(hù)方式和全斷面一次開挖方法，有效地確保了施工安全和施工質(zhì)量。根據(jù)不同地層采用不同方案的施工參數(shù)是可靠的，可以為類似工程借鑒。

［1］翁家杰.井巷特殊施工［M］.北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991.

［2］劉典基.凍結(jié)技術(shù)在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中的應(yīng)用［J］.隧道建設(shè)，2004，24(2):32-35.

［3］馬玉鋒.地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道和泵站的水平凍結(jié)施工［J］.建井技術(shù)，2000，21(3):39-41.