地鐵施工曲線暗挖通道施工技術(shù)

文／胡春香 北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司 北京 100037

1、工程概況

豐臺(tái)東大街站位于現(xiàn)狀東西向游泳場北路(文體東街)與現(xiàn)狀南北向東大街(規(guī)劃萬壽路南延)道路交匯處的T型路口路下。安全疏散通道位于車站西側(cè)中部，豐臺(tái)東大街道路西側(cè)，采用淺埋暗挖法施工。暗挖部分長約28m，馬蹄形斷面形式，結(jié)構(gòu)凈寬3.1m，開挖寬度3.6m，凈高4.17m，馬蹄形斷面，平面曲線半徑為7.5m；豎井深10.9m，洞口尺寸長7.0m，寬4.2m；疏散通道埋深5.61m，初襯結(jié)構(gòu)厚0.25m，二襯結(jié)構(gòu)厚0.35m、0.40m。

安全疏散道位置的土層性狀自上而下依次為填土層1.5m，新近沉積層圓礫②5層3.56m，第四紀(jì)晚更新世沖洪積層圓礫卵石⑤層4.24m，土層中無地下水，見安全疏散通道平面圖1和安全疏散地質(zhì)剖面圖2。

圖1 安全疏散通道平面圖

圖2 安全疏散通道地質(zhì)剖面圖

2、施工風(fēng)險(xiǎn)分析與對策

安全疏散通道采用淺埋暗挖法施工，車站主體部分采用圍護(hù)樁護(hù)壁，結(jié)構(gòu)已先期施工完成，預(yù)留馬蹄形斷面接口，后期暗挖施工接頭位于曲線段，施工應(yīng)確保順利平緩接頭。暗挖曲線結(jié)構(gòu)施工中，曲線段內(nèi)外弧施工差異控制難，容易造成偏離中線；與已完成結(jié)構(gòu)不透視，貫通誤差要求小；地質(zhì)條件特殊（砂卵石地層）容易造成超挖現(xiàn)象。針對以上風(fēng)險(xiǎn)，施工測量采用切線相交垂直、逐榀投點(diǎn)定位的測量方法，使初襯凈空偏差超標(biāo)率大大減小，提高了暗挖質(zhì)量合格率。

安全疏散通道南側(cè)距離六層居民樓6.8m，西側(cè)距離博蘭特工貿(mào)集團(tuán)一層辦公樓1.3m，工程風(fēng)險(xiǎn)較大。安全疏散通道周圍有電力、上水管線，距離暗挖斷面近，施工中嚴(yán)格遵循"管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測"十八字方針，對管線和地表加強(qiáng)監(jiān)控量測，嚴(yán)格控制沉降，避免對管線造成破壞。

3、安全疏散通道施工技術(shù)

3.1 通道曲線暗挖施工順序

安全疏散曲線通道暗挖施工順序分解為以下三個(gè)步驟：

鑿除安全疏散通道與主體相連通部分的圍護(hù)樁，并在截樁范圍內(nèi)架設(shè)兩榀格柵，噴射混凝土與四周截樁連為一體，形成對開挖洞口的保護(hù)圈；

打設(shè)小導(dǎo)管，采用臺(tái)階法施工，開挖過程中及時(shí)架設(shè)格柵、噴射混凝土，形成封閉初襯結(jié)構(gòu)，開挖至通道最外側(cè)，做封端支護(hù)。

鋪設(shè)防水層，澆筑通道部分二襯結(jié)構(gòu)混凝土。

3.2 豎井開挖施工

（1）施工流程

豎井施工步驟：施工準(zhǔn)備→管線改移→鎖口圈梁施工→提升架安裝→豎井土方開挖→格柵安裝→噴射混凝土→底板施工→豎井二襯施工→破除橫通道與豎井交匯處封端。

施工豎井與通道結(jié)構(gòu)平面圖如圖3所示。

圖3 安全疏散通道結(jié)構(gòu)剖面圖

（2）鎖口圈梁施工

豎井井口位置采用人工開挖，基槽檢驗(yàn)合格后綁扎鎖口圈梁鋼筋，并預(yù)埋Φ20鋼格柵聯(lián)結(jié)筋，環(huán)向間距0.75m，錨固長度0.8m。同時(shí)要精確預(yù)埋（留）提升架地腳螺栓、豎井步梯、護(hù)攔基礎(chǔ)、風(fēng)水管線等預(yù)埋件（孔）。鎖口圈梁模板選用木膠板，鋼管支撐，經(jīng)監(jiān)理檢查合格后澆筑混凝土，頂部擋水墻同鎖口圈梁一體澆筑，并預(yù)埋龍門架立柱預(yù)埋鐵，終凝后灑水養(yǎng)護(hù)。

（3）龍門架安裝

當(dāng)豎井混凝土支墩強(qiáng)度達(dá)到100%后，安裝豎井提升設(shè)備，設(shè)立龍門架，安裝1組5t電葫蘆和1臺(tái)特制U5型四繩抓斗（抓斗容積1.5m3），用于出土、進(jìn)料。提升系統(tǒng)經(jīng)有關(guān)部門檢測合格后投入使用。

（4）豎井開挖與支護(hù)

井架施工完成后，開始豎井初支施工。豎井井身采用倒掛井壁施工，由上而下邊開挖邊支護(hù)，通過電葫蘆提升至地面碴場。豎井開挖嚴(yán)格控制進(jìn)尺，每次開挖至一榀格柵位置，立即架設(shè)鋼格柵并噴射混凝土，做到隨挖隨支護(hù)。

豎井為300mm厚的C20網(wǎng)噴混凝土、工字鋼內(nèi)撐及鋼筋格柵組成聯(lián)合支護(hù)。當(dāng)豎井開挖至橫通道方向暗挖初支上部時(shí)，沿豎井開挖外輪廓線設(shè)置三榀加強(qiáng)密排格柵。

3.3 疏散通道暗挖施工

安全疏散通道結(jié)構(gòu)形式如上圖4，破除主體結(jié)構(gòu)與通道交匯處的圍護(hù)樁，進(jìn)入暗挖通道施工，采用臺(tái)階法開挖土體。

圖4 安全疏散通道暗挖斷面圖

（1）臺(tái)階法施工工序

臺(tái)階法施工工序見圖5，說明如下：

圖5 臺(tái)階法施工工序示意圖

第1部：開挖①部后及時(shí)進(jìn)行上臺(tái)階噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架并復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度，形成較穩(wěn)定的承載拱。

第2部：在滯后①部2～3m后開挖②部，并進(jìn)行下導(dǎo)初期支護(hù)。

第3、4部：及時(shí)施作仰拱砼、填充混凝土，及早封閉成環(huán)。

第5部：根據(jù)開挖圍巖量測結(jié)果，適時(shí)施作二次襯砌。

（2）暗挖段通道主要施工步序

①施工循環(huán)進(jìn)尺長度0.5m。

②施工拱部超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)。

③環(huán)形開挖上半臺(tái)階、預(yù)留核心土，初噴混凝土，架立鋼筋格柵，安裝鎖腳錨管，復(fù)噴混凝土。

④環(huán)形開挖下臺(tái)階，初噴混凝土，架立鋼筋格柵，復(fù)噴混凝土；及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)背后注漿,使初期支護(hù)與地層密貼。

⑤在噴射混凝土表面進(jìn)行砂漿找平,鋪設(shè)防水層后自下而上施作二次襯砌。拱部二次襯砌預(yù)留壓漿孔，施作二次背后注漿保證初期支護(hù)與二襯之間密實(shí)。

（3）臺(tái)階法施工要點(diǎn)及技術(shù)措施

①采用“臺(tái)階法”施工，開挖長度不能超過每榀格柵間距。

② 嚴(yán)格控制隧道開挖的中心線位置，開挖輪廓要圓順，嚴(yán)禁超挖，局部欠挖處人工修鑿，但要充分考慮施工誤差及預(yù)留變形。

③ 隧道開挖時(shí)保留核心土，待拱部初支完成后再開挖核心部分土體。

④ 當(dāng)隧道圍巖自穩(wěn)能力較差時(shí)，應(yīng)盡可能縮短開挖臺(tái)階長度，盡快使初期支護(hù)閉合。

⑤ 鋼格柵接頭采用連接板和螺栓連接以方便安裝。

⑥ 格柵安裝位置要準(zhǔn)確，各節(jié)點(diǎn)要對齊，連接要牢固，確保格柵可靠受力。

⑦ 初支結(jié)束后及時(shí)回填注漿，漿液采用1:1水泥砂漿，注漿壓力控制在0.1～0.3MPa左右，以初支與土層密貼為原則。

⑧ 作好開挖的施工記錄和地質(zhì)斷面描述，加強(qiáng)對洞內(nèi)外的觀察。

⑨ 開挖過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設(shè)計(jì)允許值或出現(xiàn)突變時(shí)，應(yīng)及時(shí)施工臨時(shí)支撐或仰拱，形成封閉環(huán)，控制位移和變形。

4、監(jiān)控量測

安全疏散通道采用暗挖法施工，考慮到地質(zhì)環(huán)境與交通的特點(diǎn)，對洞內(nèi)收斂、拱頂下沉等進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格控制變形量，并及時(shí)反饋用于施工指導(dǎo)。暗挖段旁穿多條管線，對影響范圍內(nèi)的管線進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格控制其變形，以保證管線的安全。管線變形的極限標(biāo)準(zhǔn)值為無壓管20mm，有壓管10mm。施工中嚴(yán)格執(zhí)行了淺埋暗挖施工原則，經(jīng)監(jiān)測地表沉降和管線沉降均在控制值范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的效果，保證了施工安全。

5、施工中質(zhì)量安全控制要點(diǎn)

(1)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換時(shí)的監(jiān)測，及時(shí)反饋信息，由監(jiān)測反饋信息指導(dǎo)施工，做到信息正常，嚴(yán)密監(jiān)測；信息反常，即刻采取應(yīng)對措施。

(2)嚴(yán)格遵循淺埋暗挖“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”十八字方針。

(3)為了減小地面沉降，暗挖施工中重點(diǎn)采取及時(shí)進(jìn)行拱背回填注漿等措施。

(4)格柵連接板處是初支結(jié)構(gòu)受力的薄弱環(huán)節(jié)，連接筋的焊接質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制。

(5)針對淺埋暗挖風(fēng)險(xiǎn)比較大的特點(diǎn)，施工中應(yīng)制定防坍塌及管線保護(hù)措施以及詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案。配備搶險(xiǎn)應(yīng)急物資放在掌子面位置，以便發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)立即到位。