淺埋暗挖法施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施

倪守睿

（1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京100068；2.城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100068）

1 引言

隨著城市地鐵建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，業(yè)主要求的區(qū)間和車站附屬功能增加，聯(lián)絡(luò)線、折返線施工就變得越來(lái)越普遍。區(qū)間正線斷面尺寸由大變小施工相對(duì)方便，但斷面尺寸由小變大，為施工增加了一定的難度。目前，大多借助施工輔助橫通道，使變斷面有效合理銜接。橫通道施工往往斷面挑高高度大，斷面凈空狹小，受地層情況影響大，施工難度大。

2 工程概況

牡丹園站-終點(diǎn)區(qū)間1 號(hào)施工橫通道起始端接牡丹園站3 號(hào)橫通道5～6 層，施工橫通道軸線總長(zhǎng)度156.8m，分為QA、QB、QC3 段。QA 段為等高雙層段，總長(zhǎng)81.6m；QB 段為挑高多層段，長(zhǎng)度為45.8m；QC 段為橫通道標(biāo)準(zhǔn)段，長(zhǎng)度29.4m。通道結(jié)構(gòu)上部覆土約16～23m。橫通道初期支護(hù)采用鋼格柵拱架和噴射C25 混凝土結(jié)構(gòu)，初支結(jié)構(gòu)厚度為0.35m，凈寬為4m，各導(dǎo)洞采用臺(tái)階法開(kāi)挖。橫通道主要位于粉質(zhì)黏土④和卵石⑦層中，受層間水（三）的影響。

3 技術(shù)特性

結(jié)合本工程的特點(diǎn)及地質(zhì)情況，橫通道施工嚴(yán)格按照淺埋暗挖法十八字方針“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測(cè)量”進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)做到“地質(zhì)超前探、格柵節(jié)點(diǎn)強(qiáng)連接”。橫通道開(kāi)挖前，應(yīng)對(duì)通道影響范圍內(nèi)的地下管線及空洞進(jìn)行排查，及時(shí)與管線各產(chǎn)權(quán)單位溝通，排查結(jié)構(gòu)上方的管線有無(wú)滲漏水，同時(shí)及時(shí)將地面結(jié)構(gòu)下方的空洞進(jìn)行回填處理。

4 施工工藝

4.1 施工流程

施工工法工藝流程：超前小導(dǎo)管打設(shè)（挑高段采用深孔注漿）→超前注漿→土方開(kāi)挖→鋼格柵安裝→連接筋安裝→網(wǎng)片安裝→鎖角錨桿打設(shè)→噴射混凝土→初支背后回填注漿[1]。

4.2 超前注漿

牡丹園站-終點(diǎn)區(qū)間1 號(hào)橫通道在QA 斷面、QC 斷面超前小導(dǎo)管支護(hù)參數(shù)為：小導(dǎo)管規(guī)格為φ42.5mm×2.75mm，環(huán)向間距為300mm，長(zhǎng)度為2.3m，拱部180°范圍內(nèi)打設(shè)，打設(shè)角度25°，每榀打設(shè)，小導(dǎo)管注漿擴(kuò)散半徑不小于0.3m，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa 范圍內(nèi)。

注漿材料：黏土地層采用1∶1 水泥漿，粉細(xì)砂一般情況下采用改性水玻璃，改性水玻璃具體配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

4.3 超前深孔注漿加固

牡終區(qū)間1 號(hào)橫通道在QB 挑高段采用深孔注漿預(yù)加固土體，土體加固范圍為通道結(jié)構(gòu)拱部180°范圍內(nèi)，初支結(jié)構(gòu)外輪廓線1.5m，內(nèi)輪廓線0.5m，注漿長(zhǎng)度為16.7m。

該段共分為2 個(gè)注漿段，2 個(gè)注漿循環(huán)段搭接3m，第二段深孔注漿前設(shè)置止?jié){墻。止?jié){墻具體做法為：上臺(tái)階掌子面噴射300mm 厚C25 混凝土，采用1m 長(zhǎng)的φ25mm 鋼筋，按照500mm×500mm 間距打設(shè)，并掛設(shè)單層φ6mm@150mm 鋼筋網(wǎng)。

4.4 土方開(kāi)挖

橫通道各導(dǎo)洞采用臺(tái)階法開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在1～1.5 倍的洞徑，上臺(tái)階預(yù)留核心土面積不宜低于開(kāi)挖斷面面積的50%，核心土尺寸滿足開(kāi)挖面穩(wěn)定、格柵架設(shè)、噴射混凝土的工序的空間要求。開(kāi)挖榀距嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求，不得超欠挖，嚴(yán)禁掏槽開(kāi)挖。

4.5 格柵加工與安裝

初支結(jié)構(gòu)格柵加工及安裝的工作內(nèi)容主要包括：鋼筋格柵的加工、鋼格柵運(yùn)輸及架設(shè)、格柵拱架安裝、鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)、鎖腳錨管打設(shè)。其施工步驟如下。

4.5.1 鋼筋格柵的加工

格柵鋼架在鋼筋加工廠冷彎分段制作，每節(jié)之間采用角鋼螺栓連接，加工完成驗(yàn)收合格后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。格柵質(zhì)量必須滿足設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求。

4.5.2 鋼筋網(wǎng)片及拱架的安裝

鋼筋網(wǎng)片及拱架的安裝需注意以下事項(xiàng)：

1）土方開(kāi)挖到位，滿足初支厚度要求之后，立即鋪設(shè)內(nèi)層鋼筋網(wǎng)片，內(nèi)層網(wǎng)片用鐵絲固定于拱部土層，網(wǎng)片之間搭接長(zhǎng)度不小于1 個(gè)網(wǎng)格。

2）網(wǎng)片鋪滿之后，安裝該部位的拱架，拱架由人工搬運(yùn)至掌子面。架設(shè)拱架之前，拱腳位置土體先夯實(shí)，并墊上厚木板，以增大拱腳的受力面積，減小拱架沉降。

3）鎖腳錨管的打設(shè)。拱架架設(shè)完成之后，應(yīng)立即打設(shè)鎖腳錨管。鎖腳管采用DN32mm×2.75mm 鋼管，長(zhǎng)度2m，在拱腳以水平傾角40°～45°向下臺(tái)階處每個(gè)節(jié)點(diǎn)打設(shè)1 根，注漿漿液采用水泥漿，注漿壓力0.3～0.5MPa，鎖腳錨管與格柵主筋之間采用焊接，以穩(wěn)定拱架減小沉降。

4）加強(qiáng)筋及縱向連接筋焊接。鋼格柵拐角處均采用L 形幫焊筋焊接加強(qiáng)，幫焊筋采用跟鋼拱架主筋同型號(hào)的鋼筋，與拱架主筋的搭接長(zhǎng)度不得小于10d（d為鋼筋直徑），每個(gè)拐角處設(shè)4 根幫焊筋將拱架的主筋連接?？v向連接筋采用φ22mm三級(jí)鋼筋，環(huán)向間距為1.0m，沿拱架主筋內(nèi)外兩側(cè)梅花形布置?？v向連接筋采用機(jī)械連接。

5）網(wǎng)片安裝。鋼筋網(wǎng)片采用φ6150mm×150mm，鋼筋網(wǎng)片與格柵鋼架采用綁扎或焊接，安裝的網(wǎng)片必須平順，并且不得有松動(dòng)，以免影響噴射混凝土質(zhì)量。網(wǎng)片之間的搭接不得小于1 個(gè)網(wǎng)格。

4.6 初支背后注漿

初期支護(hù)施工后，距開(kāi)挖面5m 處，對(duì)初支背后的間隙進(jìn)行注漿填充，注漿孔應(yīng)沿通道拱部和邊墻布設(shè)，長(zhǎng)0.85m；環(huán)向間距：起拱線以上為2.0m，邊墻為3.0m；縱向間距：3.0m，初支背后注漿管呈梅花型布置。初支背后回填注漿分2 次進(jìn)行：第一次距開(kāi)挖面5m，為低壓注漿，注漿壓力以控制漿液從開(kāi)挖面溢出結(jié)束；第二次距開(kāi)挖面10m，為飽壓注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)情況可多次補(bǔ)充注漿。

5 質(zhì)量保證措施

質(zhì)量保證措施包括以下幾項(xiàng)：（1）開(kāi)挖前先進(jìn)性地質(zhì)超前探測(cè)，及時(shí)處理空洞、水囊或不良地層，施工過(guò)程中嚴(yán)格遵循淺埋暗挖法“十八字”方針，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工；（2）橫通道各導(dǎo)洞開(kāi)挖采用環(huán)形預(yù)留核心土臺(tái)階法，初支結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，出現(xiàn)的超挖或局部坍塌應(yīng)及時(shí)采用噴混凝土回填密實(shí)，并提前埋設(shè)注漿管，及時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿；（3）初支背后注漿：第一次距開(kāi)挖面5m，為低壓注漿，注漿壓力以控制漿液從開(kāi)挖面溢出結(jié)束；第二次距開(kāi)挖面10m，為飽壓注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa；（4）橫通道拱部深孔注漿段應(yīng)根據(jù)地層合理布設(shè)孔位，控制漿液配比及壓力，做好止?jié){墻封閉，防止注漿過(guò)程中掌子面及臨時(shí)初支結(jié)構(gòu)開(kāi)裂；（5）噴射混凝土結(jié)構(gòu)外觀，不得出現(xiàn)脫落和露筋現(xiàn)象，噴射混凝土厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，表面應(yīng)平整圓順，做到內(nèi)實(shí)外光。

6 安全措施

安全措施包括：（1）認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級(jí)人員的職責(zé)，抓好工程的安全生產(chǎn)；（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電嚴(yán)格按照GJ 46—2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行；（3）調(diào)查結(jié)構(gòu)周邊管線情況，加強(qiáng)地面和洞內(nèi)巡視，做好超前地質(zhì)探測(cè)，防止管線滲漏而造成掌子面坍塌；（4）施工現(xiàn)場(chǎng)和作業(yè)面配備足夠的應(yīng)急物資，定期檢查，禁止挪用[2]。

7 監(jiān)控量測(cè)

通過(guò)牡終區(qū)間1 號(hào)橫通道各導(dǎo)洞開(kāi)挖過(guò)程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，在橫通道破除馬頭門及QB 挑高段施工過(guò)程中，雖然對(duì)結(jié)構(gòu)拱部進(jìn)行深孔注漿預(yù)加固，但是多層橫通道的施工對(duì)結(jié)構(gòu)上方土體造成多次擾動(dòng)，累計(jì)沉降量較大，隨著暗挖施工措施不斷加強(qiáng)及現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制，沉降值趨于平穩(wěn)，地表最大沉降量為33.7mm（設(shè)計(jì)要求30mm），拱頂下沉最大沉降量為5.68mm（設(shè)計(jì)要求20mm），凈空收斂變形最大為7.26mm（設(shè)計(jì)要求15mm），工程施工風(fēng)險(xiǎn)整體處于可控狀態(tài)。

8 沉降控制措施

淺埋暗挖法施工技術(shù)在當(dāng)前工程應(yīng)用過(guò)程中，造成地表沉降現(xiàn)象發(fā)生的因素有2 點(diǎn)，一個(gè)是隧道覆土的深淺，另一個(gè)是施工過(guò)程中導(dǎo)致地層發(fā)生位移。（1）開(kāi)挖過(guò)程中的處理措施：嚴(yán)格控制各導(dǎo)洞掌子面之間的距離，一般要求控制在3～5m，上下層控制在8～10m，及時(shí)封閉成環(huán)。（2）地層預(yù)加固措施。橫通道施工前，可對(duì)地層軟弱、挑高或鄰近建筑物的部位的地層進(jìn)行預(yù)注漿加固，讓其結(jié)構(gòu)上方形成自然拱，減少土體擾動(dòng)。（3）提高施工效率。有效地提高施工效率，也能夠避免地面沉降，保障施工質(zhì)量與安全?？s短隧道開(kāi)挖的時(shí)間，釋放地層壓力，并將其控制在合理的范圍內(nèi)。

9 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通建設(shè)對(duì)于緩解我國(guó)城市交通壓力具有極為關(guān)鍵的作用，而在地鐵施工中，隨著城市建設(shè)規(guī)劃趨于完善，且城市居民的生活品質(zhì)日益提高，淺埋暗挖法的施工優(yōu)勢(shì)往往在城市繁華地段比較明顯，其具有斷面適應(yīng)性好、交通影響小、振動(dòng)噪聲小、地面拆遷小等優(yōu)勢(shì),特別適合在地質(zhì)情況特殊、地下管線復(fù)雜、斷面形式多變等條件下采用，通過(guò)增加施工技術(shù)措施解決暗挖法施工過(guò)程中的相關(guān)難題，有利于提升地鐵施工建設(shè)的質(zhì)量和效率。