超大斷面暗挖車站修建技術(shù)

劉湛省

1 工程概況

重慶軌道交通2號線臨江門車站工程,地處重慶市最繁華的商業(yè)步行街下,車站主體沿鄒容路走向布置,車站主體洞室長198m,寬21.8 m～23.4m,高約19.9 m～20.6m,埋深約10m～15m。

該車站具有復(fù)雜的工程環(huán)境條件:單跨大斷面、淺埋、鄰近地面高層建筑物多、地下人防洞室密布。車站隧道洞室采用曲墻拱形斷面形式、等截面封閉襯砌結(jié)構(gòu)。

該車站為地下雙層島式站臺車站,由上至下分別為站廳層、站臺層。附屬工程有4個出入通道,2處排風(fēng)道。工程全部位于地下。

車站工程地質(zhì)條件:臨江門車站在區(qū)域構(gòu)造上處于解放碑向斜軸部地段,巖層產(chǎn)狀平緩,巖層走向北北東,傾角變化范圍5°～16°,無斷裂構(gòu)造。車站隧道洞室拱頂為砂巖,邊墻與底板為中微風(fēng)化厚層砂巖、砂質(zhì)泥巖。砂巖圍巖分級為Ⅱ級,砂質(zhì)泥巖圍巖分級為Ⅲ級。

2 車站施工的難點

1)車站隧道斷面大(斷面截面積約420m2),開挖難度大。掘進過程中需要及時支護,嚴(yán)格控制爆破能量。2)車站洞室周圍地下人防洞室密布,破壞了原有巖體的完整性,施工風(fēng)險大。這些人防洞室一般寬3.5 m～5m,高2.5 m～5m。成洞年代不一,縱橫交錯,在空間上錯綜復(fù)雜,上下層疊,有的在車站開挖范圍內(nèi),有些與車站洞室相交,有些與車站相距甚近,構(gòu)筑標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,有的已經(jīng)襯砌,有的未襯砌。3)車站周邊高層建筑物林立,距離過近,施工風(fēng)險大。這些高層建筑的深基坑與車站間距很小,基坑底標(biāo)高多位于車站隧道拱部附近,使得車站隧道周邊出現(xiàn)很大側(cè)壓力。4)由于臨江門車站位于鬧市區(qū),上部為解放碑步行街及分布了較多的重要建筑物。周邊地表建筑物控沉、防坍是施工難點之一。

3 車站隧道的開挖方法

經(jīng)過方案比選,數(shù)字仿真分析,車站開挖采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞預(yù)留核心土分部開挖、初期支護緊跟開挖工作面、全斷面二次襯砌的施工方法。

3.1 具體開挖步序

隧道開挖步序橫斷面圖見圖1。

1)上部導(dǎo)洞A部的開挖→初期支護→臨時中隔墻支護、臨時Ⅰ20b型鋼橫向支撐Ⅰ→復(fù)噴至設(shè)計厚度(英文數(shù)字表示開挖及施工二次襯砌步序,羅馬數(shù)字表示初期支護及臨時支護步序,其與開挖步序相同)。2)中部導(dǎo)洞B部的開挖→初期支護Ⅱ→臨時中隔墻支護Ⅱ、臨時型鋼橫向支撐Ⅱ。3)下部導(dǎo)洞C部的開挖→初期支護Ⅲ→臨時中隔墻支護Ⅲ。4)施工C部邊墻基礎(chǔ)仰拱鋼筋混凝土。5)隧道拱部D部的開挖→初期支護Ⅳ→在核心土上部架立鋼桁柱支撐Ⅳ。6)拆除鋼桁柱支撐,隧道核心土E部的開挖。7)采用模板臺車全斷面二次襯砌F部(距隧道拱部開挖面的距離不大于16 m)。8)隧道核心土G部的開挖。9)隧道仰拱H部的開挖。10)隧道K部仰拱鋼筋混凝土及仰拱H部的填充。

3.2 淺孔微震爆破技術(shù)

由于車站隧道位于市中心繁華商業(yè)區(qū),地表行人車輛密度大,隧道埋深淺,地表高層建筑物林立、高層地下室與車站開挖邊線距離近,且基底標(biāo)高在車站隧道拱部,又有縱橫交錯的人防洞室。經(jīng)過反復(fù)研究和試驗,隧道爆破施工確定不同的開挖部位采用不同的爆破方法和參數(shù),主要采用了光面爆破、低爆速炸藥、開挖面增打減震孔、預(yù)留光爆層、非電毫秒不對稱起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(將相鄰段起爆時差控制在50ms～70ms內(nèi),以免地震波發(fā)生疊加增大)等綜合減輕震動的控制爆破技術(shù)。

3.3 開挖爆破方法

1)A部開挖采用核心掏槽(為降低爆破震動波速度,增大爆源與周圍建筑物的距離,核心掏槽部位設(shè)在A部靠核心土側(cè))逐層剝離光面爆破施工。2)B,C部開挖采用微臺階(臺階長3 m～5 m)拉中槽、兩側(cè)預(yù)留1 m光爆層的施工方法。3)D部開挖爆破距離襯砌臺車距離近,控制爆破飛石距離是爆破控制的關(guān)鍵。4)核心E,G,H部的開挖采用松動爆破,機械裝碴的開挖方法,個別比較大的利用小炮二次破碎。

3.4 開挖效果

從整體爆破效果看,開挖面成型較好,爆破震速得到了有效控制,開挖爆破對周邊建筑物未造成傷害,未引起地表沉降,超(欠)挖均控制在允許范圍內(nèi)。

4 車站隧道二次襯砌施工

綜合比較,確定采用大斷面整體模板臺車全斷面襯砌方法。

為了確保全斷面大體積現(xiàn)澆混凝土的質(zhì)量,首先制定了詳細(xì)的施工方案,研制裝配了通用性好的一次襯砌成型模板臺車,做好了施工前的準(zhǔn)備工作如人員配備、技術(shù)交底、機具和設(shè)備的準(zhǔn)備、測量準(zhǔn)備、安全和質(zhì)量保證措施交底等;其次在混凝土進場驗收、泵送速度控制、混凝土澆灌、模板臺車加固及變形觀測、混凝土搗固、澆筑完成后混凝土的養(yǎng)護都有詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定并且嚴(yán)格地加以實施。

臨江門車站隧道二次襯砌施工從開始至結(jié)束,歷時8個月。二次襯砌完成后對車站隧道凈空測量,襯砌凈空符合要求,最大偏差4cm(設(shè)計允許誤差5cm),說明臺車設(shè)計和襯砌混凝土施工合格;襯砌混凝土表面大面平順光滑,觀感好;襯砌混凝土表面無蜂窩麻面、露筋現(xiàn)象;混凝土實際用量為設(shè)計值的102.5%,說明超欠挖控制較好,初期支護成型較好,混凝土用量較合理。

5 車站暗挖隧道施工效果

1)由于車站地處重慶市最繁華的解放碑商業(yè)區(qū),隧道埋深淺,周圍建筑物密集,地面車流如潮,行人摩肩接踵,隧道結(jié)構(gòu)采用了單跨、大斷面、曲墻、仰拱的形式,避免了對地面交通、周圍建筑物及地下構(gòu)筑物的影響。

2)由于車站隧道地理位置的特殊性,優(yōu)選了“雙側(cè)壁導(dǎo)洞預(yù)留核心土多層分部開挖”的施工技術(shù),不但確保了施工安全,而且也加快了施工進度。

3)在臨江門車站特殊環(huán)境條件下,對不同的分部開挖面采用了不同的爆破方式和爆破參數(shù),形成了一套完整的城市復(fù)雜環(huán)境條件下大斷面隧道微臺階分部開挖的淺孔微震控制爆破的技術(shù)和方法。

4)臨江門暗挖車站隧道結(jié)構(gòu)凈空高18.5 m、寬 20.1 m、斷面截面積約334.7 m2,一次澆筑混凝土量達200m3。經(jīng)過反復(fù)研究和采取一些特殊措施,有效解決了模板臺車的剛度和穩(wěn)定性,還解決了多種斷面采用同一臺車多變化的支護技術(shù),并且從混凝土配制、澆筑工藝、施工方法、支拆模及養(yǎng)護等方面采取了一系列措施,確保了混凝土質(zhì)量達到內(nèi)實外光的要求。

5)監(jiān)控量測是新奧法施工的重要措施之一,《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》對監(jiān)控量測做了必測項目和選測項目的具體規(guī)定,為了保證隧道施工安全,在臨江門車站施工時,把必測項目和選測項目均納入監(jiān)控量測范圍之內(nèi)進行實施,為保證施工安全、指導(dǎo)施工及優(yōu)化設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。

[1]瞿東江.新奧法施工在北斗坡隧道開挖支護中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(12):308-309.