基于復(fù)雜環(huán)境條件的地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工藝分析

李景惠

長(zhǎng)春天然氣集團(tuán)有限公司 吉林 長(zhǎng)春130000

一、復(fù)雜環(huán)境條件下地鐵隧道施工情況

地鐵建設(shè)是緩解城市交通壓力的關(guān)鍵,但是由于其地形比較復(fù)雜,需要結(jié)合地鐵隧道及其環(huán)境的特點(diǎn),對(duì)穿燃?xì)夤芫€施工工藝中的內(nèi)容進(jìn)行分析,掌握其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

例如某個(gè)城市地鐵1號(hào)線的地質(zhì)情況是非常復(fù)雜的,隧道下的穿構(gòu)筑物也比較多,在地鐵中比較常見(jiàn)。在對(duì)其進(jìn)行施工前,需要結(jié)合該城市的軌道交通1號(hào)線火車(chē)站的特點(diǎn),開(kāi)展施工工作。此外,要想在此背景下,保障地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工的順利進(jìn)行,需要清楚該城市的鐵路股道和地形,制定完善的施工方案。

二、計(jì)算分析和安全判斷

技術(shù)人員還需要結(jié)合計(jì)算結(jié)果,制定完善的施工方案,如果大跨隧道施工中引起拱頂最大沉降為13 mm,這個(gè)時(shí)候需要控制地表的最小曲率半徑為1317 m,管線的最大附加拉應(yīng)力需要為27 MPa,只有這樣才能保證計(jì)算的有效性。如果在對(duì)其最小曲率半徑小于Φ700高壓燃?xì)夤?初步判定此管線是比較安全的,但是其安全性并不高。這就需要技術(shù)人員要嚴(yán)格控制對(duì)隧道施工中的地層豎向位移情況,需要確保Φ700高壓燃?xì)夤苓\(yùn)行的安全性。

此外,在地鐵隧道施工的時(shí)候,還需要采用頂部密排大管棚,對(duì)地層進(jìn)行加固,及時(shí)噴砼和架設(shè)鋼隔柵,然后進(jìn)行封閉初期支護(hù)。同時(shí),在二襯施工鑿除臨的過(guò)程中,需要按照要求及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支撐,密切監(jiān)測(cè)隧道洞內(nèi)水平收斂以及管線沉降等情況,從而不斷提高對(duì)地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

三、復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工藝的重要性

最近幾年,隨著我國(guó)交通事業(yè)不斷發(fā)展,為了促進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程,加強(qiáng)了對(duì)地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工藝的重視,分析地鐵網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。尤其是在對(duì)地鐵建設(shè)中的問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí),發(fā)現(xiàn)地鐵施工一般都是在地表下進(jìn)行的,所以施工質(zhì)量非常容易受到地質(zhì)條件的影響,復(fù)雜和獨(dú)特的地質(zhì)條件會(huì)導(dǎo)致地鐵隧道施工不能順利進(jìn)行。

因此,需要對(duì)穿燃?xì)夤芫€施工工藝的特點(diǎn)進(jìn)行分析,加強(qiáng)此工藝在具體施工的有效應(yīng)用。如,在某個(gè)城市地鐵9號(hào)線進(jìn)行建設(shè)時(shí),提前對(duì)周?chē)牡叵鹿芫€的分布情況進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)量非常多,并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,周?chē)行W(xué)、大廈和家園等多棟建筑物,地下的給水管和燃?xì)怃摴芤矔?huì)對(duì)施工帶來(lái)不利影響。因此,相關(guān)的建筑施工單位需要對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行分析,優(yōu)化地鐵的施工方案。

四、分析地鐵大截面的暗挖施工內(nèi)容和難點(diǎn)

(一)地鐵暗挖內(nèi)容。在我國(guó)建筑施工水平不斷提高的背景下,各項(xiàng)先進(jìn)的施工技術(shù)和方式在地鐵隧道施工中得到了有效應(yīng)用,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可以說(shuō)是以“新奧法”為基礎(chǔ)的主要施工方式,在其原理出發(fā),采用錨噴初期支護(hù)技術(shù),不斷減少施工過(guò)程中的沉降問(wèn)題。

平交段的暗挖大截面在施工的過(guò)程中,主要分為了六個(gè)小導(dǎo)洞對(duì)其進(jìn)行施工。在此過(guò)程中,每個(gè)小導(dǎo)洞都可以單獨(dú)開(kāi)挖,然后形成環(huán)狀,所以在施工環(huán)節(jié),需要積極采用掛網(wǎng)噴錨的支護(hù)技術(shù),讓土層表面變得更加嚴(yán)密,從而不斷完善地鐵隧道施工方案[2]。

(二)施工中的風(fēng)險(xiǎn)難點(diǎn)

1.為了提高地鐵隧道施工質(zhì)量,在對(duì)暗挖大截面進(jìn)行開(kāi)挖時(shí),需要對(duì)其自身過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,加強(qiáng)對(duì)支護(hù)施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)管控。例如,在某地區(qū)的項(xiàng)目工程進(jìn)行分析時(shí),需要對(duì)地鐵隧道區(qū)域的覆土層厚度進(jìn)行控制,主要將其控制在7.68m 到8.86m,對(duì)結(jié)構(gòu)截面進(jìn)行具體劃分,可以采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法對(duì)其進(jìn)行施工。

2.地鐵隧道施工過(guò)程中存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),需要對(duì)區(qū)間隧道進(jìn)行平行下穿,對(duì)500中壓燃?xì)夤苓M(jìn)行控制,優(yōu)化結(jié)構(gòu),將其距離燃?xì)夤芄艿遵羁刂茷?.810m。因此,為了避免高壓燃?xì)夤艿捞厥庑詫?duì)施工工程的影響,需要加強(qiáng)對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)的控制。因此在具體的施工過(guò)程中,需要對(duì)特殊地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其屬于細(xì)分砂層,但是由于細(xì)分砂石的降水效果并不強(qiáng),這會(huì)導(dǎo)致工程的施工難度不斷提高。如果不積極采取科學(xué)的支護(hù)方式對(duì)其進(jìn)行支護(hù),會(huì)導(dǎo)致在具體的施工中出現(xiàn)隧道局部坍塌的情況。

因此,為了有效降低燃?xì)夤芫€在這地鐵下通過(guò)的風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)踐中,施工人員還需要結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況,對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分析,優(yōu)化支護(hù)方案,加強(qiáng)對(duì)超前地質(zhì)的探測(cè)程度,對(duì)地質(zhì)的情況進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè),然后在超前支護(hù)上,進(jìn)行封閉處理。在對(duì)強(qiáng)層間水進(jìn)行疏導(dǎo)注漿的時(shí)候,需要進(jìn)行止水填充,目的為了讓無(wú)水作業(yè)得到保障。

在對(duì)導(dǎo)洞進(jìn)行開(kāi)挖的時(shí)候,需要加強(qiáng)對(duì)拱腳的質(zhì)量控制,主要目的是為了避免由于土層含水量過(guò)大,所導(dǎo)致拱腳承載能力出現(xiàn)問(wèn)題,積極做好加固處理工作。此外,還需要對(duì)開(kāi)挖步距進(jìn)行嚴(yán)格控制,按照具體施工情況及時(shí)跟進(jìn)注漿,將拱頂沉降和的地面沉降控制到預(yù)警值之內(nèi),進(jìn)而不斷降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

五、復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵隧道施工的要點(diǎn)

(一)盾構(gòu)施工技術(shù)。復(fù)雜環(huán)境下的地表土壤會(huì)產(chǎn)生非常大的壓力,這些壓力會(huì)對(duì)地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工藝造成比較嚴(yán)重的影響,盾構(gòu)施工技術(shù)在此過(guò)程中的有效應(yīng)用,能夠?qū)⑵渲巫?優(yōu)化地層中的鋼筒架構(gòu)。因此,在盾構(gòu)施工后,地鐵的施工就會(huì)變得更加安全,提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實(shí)際的施工中,會(huì)遇到一些含沙量高的土質(zhì),如果不應(yīng)用盾構(gòu)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理,就會(huì)對(duì)地鐵隧道施工的穩(wěn)定性帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。

(二)淺埋暗挖施工技術(shù)。在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行地鐵施工的時(shí)候,除了上述技術(shù),還可以對(duì)淺埋暗挖技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用,效果是非常突出。如果在土質(zhì)不堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)下,地鐵隧道的直徑和深埋差別不大的話,就需要應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù),對(duì)其地質(zhì)進(jìn)行處理。同時(shí),淺埋暗挖技術(shù)可以在保證土壤穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,發(fā)揮支撐防護(hù)的作用效果,然后形成一個(gè)開(kāi)槽施工的狀態(tài)。此外,淺埋暗挖技術(shù)還具有比較強(qiáng)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)能力,這個(gè)時(shí)候施工人員就可以應(yīng)用劈裂注漿的方法,進(jìn)一步提高施工的效果。

(三)管片生產(chǎn)技術(shù)。為了保證地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工作的順利進(jìn)行,需要對(duì)管片質(zhì)量進(jìn)行控制,施工人員在開(kāi)展相關(guān)地鐵隧道建設(shè)工程前,要加大對(duì)管片的處理和控制,積極采取高質(zhì)量的管片,在管片的生產(chǎn)方案入手,嚴(yán)格控制生產(chǎn)管片中所應(yīng)用的材料,加強(qiáng)對(duì)脫模技術(shù)和混凝土配合比技術(shù)的有效應(yīng)用,不斷優(yōu)化管片生產(chǎn)的工序[3]。

首先,施工單位需要審查管片生產(chǎn)商的具體資質(zhì),一定要確保管片生產(chǎn)商的生產(chǎn)資質(zhì)合格,并且還要對(duì)管片生產(chǎn)工作人員進(jìn)行定期的專業(yè)培訓(xùn)。其次,在對(duì)管片原材料質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)的過(guò)程中,要及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的原材料,不能將其投入到管片生產(chǎn)中,要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)處理。此外,在管片入場(chǎng)前還需要取樣檢測(cè),對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證,保證抽樣檢測(cè)結(jié)果的有效性。

(四)礦山法施工技術(shù)。由于地鐵隧道的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,除了具有土質(zhì)松散外,其中的巖石地質(zhì)也是非常常見(jiàn)的。如果在此背景下,對(duì)地鐵隧道進(jìn)行開(kāi)挖,其效果并不是十分明顯。因此,在開(kāi)展地鐵隧道施工環(huán)境時(shí),需要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行整合,對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行綜合性考量,需要在條件允許的范圍內(nèi),合理應(yīng)用利用鉆爆施工技術(shù),對(duì)巖石的地址進(jìn)行科學(xué)開(kāi)挖,主要目的是完成噴錨支護(hù)的建設(shè)。

此外,在具體的施工中,還需要合理應(yīng)用管棚以及鋼架,按照相關(guān)計(jì)劃進(jìn)行鉆爆,然后需要按照施工方案,對(duì)開(kāi)挖出來(lái)的土方進(jìn)行運(yùn)輸,最后才能進(jìn)行噴錨支護(hù)施工。

六、地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工措施

(一)控制施工風(fēng)險(xiǎn)。復(fù)雜環(huán)境下的地鐵隧道施工,會(huì)出現(xiàn)燃?xì)夤芫€等多種問(wèn)題,施工質(zhì)量也會(huì)不斷下降,出現(xiàn)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此,為了避免施工風(fēng)險(xiǎn)對(duì)地鐵隧道下穿燃?xì)夤芫€施工工藝的影響,需要合理應(yīng)用超前地質(zhì)勘探技術(shù),提前對(duì)施工中的地質(zhì)情況進(jìn)行勘探,結(jié)合地質(zhì)的具體情況,制定施工措施,預(yù)防其他風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的發(fā)生[4]。

同時(shí),還需要積極做好施工支護(hù)工作,開(kāi)挖時(shí)要保證封閉的快速性,注意對(duì)墻層間水的有效疏導(dǎo),應(yīng)用注漿止水進(jìn)行填充,然后加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)洞的開(kāi)挖,在此過(guò)程中需要對(duì)拱腳質(zhì)量進(jìn)行有效控制,主要目的是預(yù)防含水量較大,所引發(fā)的承載力弱化,降地面建筑物沉降發(fā)生的幾率。

因此,在進(jìn)行地鐵隧道施工中,需要合理應(yīng)用下穿燃?xì)夤芫€施工工藝,提前做好探查工作,然后結(jié)合具體的施工情況,對(duì)隧道空洞等內(nèi)容進(jìn)行加固處理,并且還需要嚴(yán)格遵守施工中的規(guī)章制度,提前對(duì)施工中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分,避免在開(kāi)挖的過(guò)程中出現(xiàn)其他風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。因此,施工人員需要嚴(yán)格控制開(kāi)挖的距離,把握“注漿量和注漿的壓力”,將地面沉降控制到可操作的范圍內(nèi),如果其超出了預(yù)警范圍,需要停止施工,積極采取預(yù)警處置,預(yù)防坍塌事故的發(fā)生。

此外,在進(jìn)行開(kāi)挖時(shí),還需要嚴(yán)格編制專項(xiàng)施工方案,應(yīng)用施工監(jiān)測(cè)量控技術(shù),提前分析燃?xì)夤芫€分布情況,應(yīng)用安全應(yīng)急保障措施,對(duì)各種施工的測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè),準(zhǔn)確探明其地下的管線,對(duì)地鐵隧道中的所有設(shè)施進(jìn)行綜合性監(jiān)測(cè),加強(qiáng)信息反饋,進(jìn)而為地鐵隧道施工的安全進(jìn)行提供保障。

(二)加強(qiáng)對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的應(yīng)用。由于地鐵隧道的燃?xì)夤芫€結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要想保證施工質(zhì)量,需要對(duì)各個(gè)小型導(dǎo)洞進(jìn)行開(kāi)挖,然后進(jìn)行支護(hù),一個(gè)要按照相關(guān)要求積極做好支護(hù)工作,提前進(jìn)行 勘察工作,讓導(dǎo)洞內(nèi)進(jìn)行分臺(tái)階開(kāi)挖,并且還需要在上部各導(dǎo)洞的各層臺(tái)階進(jìn)行能拱腳處設(shè)定,安裝32鎖腳錨管,最后需要按照設(shè)計(jì)要求對(duì)其進(jìn)行注漿加固。此外,各導(dǎo)洞在開(kāi)挖的過(guò)程中,需要嚴(yán)格控制導(dǎo)洞間之間的距離,讓其在開(kāi)挖的過(guò)程中,能夠避免導(dǎo)洞貫通,提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[5]。

因此,施工人員為了保證導(dǎo)洞有序性,需要將導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)15 m 到25 m,并且每個(gè)導(dǎo)洞也需要自行封閉成環(huán)狀,其同側(cè)導(dǎo)洞前后的距離需要錯(cuò)開(kāi),主要為5m 到7 m。同時(shí),在進(jìn)行后續(xù)開(kāi)挖時(shí),需要控制下側(cè)導(dǎo)洞與上側(cè)導(dǎo)洞前后之間錯(cuò)開(kāi)20 m 到35 m,只有這樣才能提高地鐵隧道的穩(wěn)定性,加強(qiáng)對(duì)下穿燃?xì)夤芫€施工工藝的有效應(yīng)用。這就需要施工人員在開(kāi)挖的時(shí)候,需要預(yù)先埋下背后的回填注漿管,優(yōu)化施工環(huán)節(jié),當(dāng)其完成5 m 到7 m 時(shí),要進(jìn)行一次回填注漿,加強(qiáng)對(duì)的注漿壓力和注漿量的控制,然后結(jié)合具體的施工需,保障注漿過(guò)程中的有效性,避免管線和其他設(shè)備出現(xiàn)沉降變化問(wèn)題。

(三)加強(qiáng)巖溶處理。為了避免復(fù)雜環(huán)境對(duì)地鐵隧道的影響,更有效地優(yōu)化穿燃?xì)夤芫€施工流程,在對(duì)拱部充填溶洞時(shí),需要進(jìn)行管棚超前預(yù)支護(hù),然后才能進(jìn)行開(kāi)挖工作。在對(duì)小型溶蝕空腔進(jìn)行處理時(shí),需要結(jié)合溶洞規(guī)模和形態(tài),制定完善的處理方案。在一般情況下,隧底的溶洞要結(jié)合水文條件,進(jìn)行回填,不然就要采用梁和樁基措施進(jìn)行跨越,在此原則上,進(jìn)行混凝土回填處理[6]。

在對(duì)大型溶洞進(jìn)行處理時(shí),需要結(jié)合具體情況,制定專項(xiàng)的處理方案,要在隧道內(nèi)封堵溶洞預(yù)留泵管后,要進(jìn)行泵送混凝土的回填。同時(shí),在對(duì)溶洞填充物和溶洞圍巖進(jìn)行處理前,需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行提前分析,提前預(yù)測(cè)涌水量,合理設(shè)計(jì)抽排系統(tǒng),然后配足抽排水機(jī)具,整合地勘資料,對(duì)巖溶管道和裂隙水發(fā)育進(jìn)行分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部出水點(diǎn),然后在此基礎(chǔ)上采用深孔注漿,對(duì)其進(jìn)行封堵,結(jié)合地鐵隧道的具體發(fā)育形態(tài),大型巖溶管道進(jìn)行有效處理,從而不斷提高地鐵隧道的整體質(zhì)量,優(yōu)化燃?xì)夤芫€施工流程。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,由于地鐵隧道施工環(huán)境復(fù)雜,在施工中存在很多管線,這就需要施工人員提前應(yīng)用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和超前地質(zhì)勘探技術(shù)優(yōu)化下穿燃?xì)夤芫€施工工藝,加強(qiáng)對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的控制,從而進(jìn)一步提高地鐵隧道施工質(zhì)量。