謝前波
(西安市地下鐵道工程有限責(zé)任公司,陜西 西安 710018)
西安市地鐵四號線航天新城站航天東路站區(qū)間,自航天新城站起,沿規(guī)劃航天南路地下敷設(shè),到達航天東路站。區(qū)間下穿西康高速公路,高速公路寬30m,下穿段的軌頂埋深約18m,采用礦山法下穿,下穿公路時加強超前支護,加強支護結(jié)構(gòu),遵循管超前、短開挖、強支護、早封閉、勤量測的原則,嚴(yán)格控制沉降,保證公路的正常運營。
根據(jù)鉆孔和探井揭露,擬建工程場地在勘探深度40.0m范圍內(nèi)的地層主要為第四系堆積物,即由全新統(tǒng)人工填土()、上更新統(tǒng)風(fēng)積()黃土、殘積()古土壤及中更新統(tǒng)風(fēng)積()黃土、殘積()古土壤組成。
3.2 埋深的因素。由于是淺埋隧道,所以拱頂部的最小覆蓋厚度僅為18m,而正是由于較淺的埋深也很容易導(dǎo)致沉降問題的出現(xiàn)。
3.3 開挖面積大。在開挖隧道的過程中,其高度為11.44m,寬度為9.25m,斷面的面積約為90m2,在對過往的施工經(jīng)驗進行研究和分析時,我們發(fā)現(xiàn)如果隧道的埋深是小于20m的,并且其跨度不超過8m時,在其上部所覆蓋的土體是具備較好的穩(wěn)定性的,而如果超過了此范圍,那么土體的穩(wěn)定性就會大大的下降。
3.4 路面通車的影響。由于西康高速公路是顯西安與安康及周邊地區(qū)的主要通道,高速公路上車流量大而且大多為載重量大的大型車輛,施工過程中高速公路是正常通車的,車輛的荷載也可能導(dǎo)致沉降問題的出現(xiàn)。
4.1 大管棚超前支護。大管棚的材料應(yīng)選擇鋼管,其厚度為3.5mm,外直徑約為108mm,其在隧道拱部150度的范圍內(nèi)應(yīng)采用環(huán)形的布置方式,外插角為10度。環(huán)向間距0.4m,縱向間距2.0m,鋼管內(nèi)部應(yīng)采用水泥漿作為注填材料。在隧道開挖的過程中,如果挖到了可能影響高速公路正常運行的路段,那么應(yīng)停止掘進,同時搭建管棚工作室并且噴射一個封閉的混凝土噴射面。之后應(yīng)對管棚測量定位,然后將大管棚鋼管旋轉(zhuǎn)并頂進就位,設(shè)備選擇的是小型的導(dǎo)向鉆機。施工的過程中應(yīng)準(zhǔn)確的掌握大管棚的外插角,其不能偏高0.5m,更不能進入到開挖線內(nèi),從而更好的發(fā)揮大管棚的支護作用。之后應(yīng)進行對鋼管的注漿填充的作業(yè),為提高大管棚的整體支護能力,應(yīng)采用型鋼鋼價來支撐每一環(huán)管棚的端部。
4.2 初期的支護。(1)初噴砼。在完成了隧道工程的開挖作業(yè)后,應(yīng)將開挖面封閉起來,此過程應(yīng)選擇C25早強砼作為噴射的材料,建議噴射的厚度為30mm,全斷面支護,從而充分的提高圍巖的穩(wěn)定性;(2)安裝拱腳托梁。在初噴砼的施工作業(yè)完成后,應(yīng)安裝拱腳托梁,材料選擇的為118工字鋼,長度為60cm,并且拱腳托梁與上環(huán)托梁應(yīng)焊接對接的。托梁能夠大幅度的提升拱腳的支承力,同時也擴大了拱腳的承壓面積;(3)支立鋼拱架。同樣材料也采用118型鋼,在各部分的開挖作業(yè)完成后應(yīng)立即進行支立鋼拱架的施工作業(yè),在施工現(xiàn)場應(yīng)分兩段制作拱部的鋼拱架并將它們合理的聯(lián)結(jié),同時用螺栓將托梁和拱腳緊緊的固定住。上鋼拱架的底板應(yīng)與邊墻鋼拱架的頂端連接,用混凝土將底腳墊實,而邊墻鋼拱架的兩端還應(yīng)與仰拱連接;(4)設(shè)置臨時的豎向支承和仰拱。在核心土開挖的施工作業(yè)完成后,應(yīng)立即設(shè)置臨時的豎向支承和仰拱,這樣才能盡快的形成閉合并支護拱部,從而有效的防止沉降變形的問題出現(xiàn)。臨時豎向支承可采用I20工字鋼,其位置應(yīng)在支護的中部,而仰拱則采用I18工字鋼,鋼拱架應(yīng)與其兩端連接。在臨時豎向支承和仰拱之間應(yīng)采用鋼筋焊接連接,間距為1m,直徑為20mm,之后應(yīng)用噴射砼填滿;(5)打設(shè)錨桿。在邊墻和拱部打設(shè)錨桿建議選擇藥卷錨桿作為材料,其長度為3.5m,直徑為22m,布設(shè)時縱向間距為0.8m,環(huán)向間距為1.0m,之后應(yīng)進行鉆孔的施工作業(yè),之后在孔內(nèi)放入浸水錨固卷并將其錘擊就位;(6)噴射混凝土。在以上工序都完成后,應(yīng)立即噴射混凝土,材料為C20,厚度為35cm。進行初期的支護工作時,應(yīng)有機的結(jié)合鋼拱架、托梁、臨時仰拱等各類支護結(jié)構(gòu),從而形成一個完善的剛性支護體系,最大限度的避免沉降變形的問題出現(xiàn)。
4.3 二次襯砌。二次襯砌采用的為模筑鋼筋混凝,在初期的支護作業(yè)完成后應(yīng)立即進行,進一步的提升了路基路面的整體承載能力。(1)施工方法。二次襯砌主要分為仰拱襯砌和拱墻襯砌兩部分的施工作業(yè),前者能夠進一步的提高初期支護的穩(wěn)定性,同時還能為之后的拱墻襯砌提供作業(yè)平臺,而在進行拱墻襯砌的施工作業(yè)時,其分段的長度應(yīng)是小于6m的;(2)砼灌注。通常應(yīng)采用就地灌注的方法來灌注仰拱砼,以襯砌臺車作為支承模板來關(guān)灌注拱部和邊墻襯砌,并且確保一次澆筑成型;(3)注漿充填。在二次襯砌的拱頂都是會留有注漿孔的,并且在初期支護和二次襯砌之間應(yīng)填充水泥-水玻璃雙液漿,從而有效避免初期支護后沉降變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。
在濕陷性黃土地區(qū)進行大斷面淺埋隧道下穿高速公路的施工作業(yè)時,我們應(yīng)遵循“管超前、強支護、短開挖、勤量測、早封閉”的施工原則,在保證車輛安全通行的前提下,不斷的完善加強初期支護、大管棚超前支護、二次襯砌以及監(jiān)控量測等施工技術(shù),有效的控制施工中沉降現(xiàn)象,大大的降低了施工過程中的交通配合和疏導(dǎo)的費用,同時也能取得了較高的經(jīng)濟效益和社會效益。
[1]倪魯肅.淺埋黃土隧道下穿高速公路沉降控制研究[J].北京交通大學(xué),2011.