地鐵暗挖隧道下穿雨水方溝的施工技術(shù)

孫 亮

(中鐵十四局集團(tuán) 隧道公司，濟(jì)南 250002)

1 工程概況

北京地鐵九號(hào)線太平橋站—北京西站區(qū)間線路基本呈西南—東北走向，線路出太平橋站后，區(qū)間與廣安路近似平行。區(qū)間在左線K9+563.565～K9+617、右線K9+578～K9+632范圍內(nèi)下穿市政雨水方溝。雨水方溝與區(qū)間交叉段地面位于6路公交車站停車場(chǎng)用地內(nèi)，地面公交車輛較多。

雨水方溝與區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 雨水方溝與區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)平面位置

雨水方溝為并排兩個(gè)5.5 m×2.5 m的箱形結(jié)構(gòu)，區(qū)間隧道頂與管溝內(nèi)底距離為4.5 m。雨水方溝左、中、右邊墻均為磚墻，頂板為混凝土蓋板，底板為混凝土基礎(chǔ)，邊墻外50 cm處設(shè)置27 cm×50 cm擋水墻。溝內(nèi)雨污合流水位18～20 cm，雨季最高水位2.0 m，且存在嚴(yán)重滲漏水現(xiàn)象。

該段線路穿越地層主要為砂卵石地層，且雨水方溝年久失修存在嚴(yán)重的滲漏水。根據(jù)工前空洞探測(cè)成果顯示方溝下方存在8處空洞異常區(qū)，多在地下5.5 m處。

2 施工方案及主要施工工藝

太～北區(qū)間下穿雨水方溝施工其周邊環(huán)境復(fù)雜、工程及水文地質(zhì)狀況差，且雨水方溝本身年久失修、存在嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，對(duì)施工安全造成了較大的影響。在工前針對(duì)施工各環(huán)節(jié)制定了專項(xiàng)措施，確保施工安全。

2.1 地質(zhì)異常區(qū)的處理

下穿段地質(zhì)異常區(qū)圍巖穩(wěn)定性更差，且存在富水區(qū)域，開(kāi)挖過(guò)程中極易造成隧道掌子面的失穩(wěn)，必須對(duì)異常區(qū)提前進(jìn)行加固處理?；痉桨笧樵诜綔系装迳香@孔并打設(shè)注漿管，對(duì)底板下方土體進(jìn)行加固。

方溝下方的加固處理分為兩循環(huán)完成。第一循環(huán):在方溝東半側(cè)水流上游修建臨時(shí)擋水圍堰，將水流全部倒入方溝的西半側(cè)，確保東半側(cè)處于無(wú)水狀態(tài)。在東側(cè)方溝底板測(cè)放區(qū)間隧道中心線，確定注漿加固范圍。在方溝底板上用水鉆垂直鉆孔，穿透底板后打設(shè)注漿管后再進(jìn)行注漿加固。注漿管采用φ25焊接鋼管，長(zhǎng)度3～3.5 m，梅花型布置，間距為1 m;邊墻部位斜插角30°打設(shè)小導(dǎo)管。

注漿加固范圍為雨水方溝底部至區(qū)間開(kāi)挖輪廓外1 m，注漿管布設(shè)范圍為區(qū)間隧道中線兩側(cè)各5 m范圍內(nèi)，具體布置形式如圖2、圖3所示。

注漿漿液采用水泥漿，漿液水灰比0.8～1.0，注漿壓力0.3～0.5 MPa。注漿時(shí)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視，避免因注漿而導(dǎo)致的方溝結(jié)構(gòu)發(fā)生局部隆起。注漿施工結(jié)束后，采用防水水泥砂漿對(duì)底板注漿管管頭部位進(jìn)行處理。

圖2 區(qū)間過(guò)雨水方溝拱頂加固范圍示意(單位:m)

圖3 區(qū)間過(guò)雨水方溝加固剖面(單位:m)

2.2 雨水方溝內(nèi)部防滲、加固處理(如圖4)

圖4 雨水方溝防滲處理(單位:mm)

1)在雨水方溝內(nèi)底鋪50～60 mm的細(xì)石混凝土保護(hù)墊層;

2)鋪設(shè)一層LDPE柔性防水卷材，外層貼過(guò)水帆布，采用膨脹螺栓將其錨固在墻體上;

3)在區(qū)間左右線保護(hù)范圍內(nèi)用φ800的軟管進(jìn)行導(dǎo)流。

2.3 隧道過(guò)雨水方溝段施工保護(hù)措施

2.3.1 超前探測(cè)

在區(qū)間下穿雨水方溝加固段開(kāi)挖過(guò)程中，在掌子面核心土的上方增設(shè)兩個(gè)超前探孔，探明開(kāi)挖拱頂?shù)乃牡刭|(zhì)狀況，指導(dǎo)下一循環(huán)開(kāi)挖施工。探孔打設(shè)深度 3.5～4.0 m，仰角 15°～20°。

2.3.2 超前注漿

在管溝前后15 m的范圍內(nèi)，每榀格柵開(kāi)挖前打設(shè)雙排超前小導(dǎo)管，并采用水泥水玻璃雙液漿注漿加固，使加固后土體具有一定的抗?jié)B性(抗?jié)B系數(shù)小于10－8cm/s)。超前導(dǎo)管采用 φ25鋼管、厚2.75 mm、長(zhǎng) 2.0 m，環(huán)向間距0.3 m，縱向間距0.5 m，如圖5所示。

圖5 區(qū)間加固段導(dǎo)管布設(shè)(單位:m)

超前注漿應(yīng)保證導(dǎo)管注漿飽滿。在導(dǎo)管接頭部位設(shè)置止?jié){環(huán)，通過(guò)確保注漿壓力和注漿量來(lái)保證注漿效果。注漿壓力達(dá)到終壓且注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%時(shí)，可停止注漿，或注漿壓力雖未達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力，但注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量時(shí)，亦可認(rèn)為該孔已經(jīng)注滿。注漿必須確保每根導(dǎo)管注漿均達(dá)到飽滿的程度。

2.3.3 臺(tái)階法土方開(kāi)挖

區(qū)間正洞土方開(kāi)挖采用臺(tái)階法施工，以臨時(shí)支撐分上、下臺(tái)階分別掘進(jìn)(圖6)。上下臺(tái)階間最小步距不小于5 m;左右線開(kāi)挖步距不小于15 m。開(kāi)挖時(shí)首先環(huán)形開(kāi)挖上臺(tái)階，并預(yù)留核心土，核心土尺寸不小于2 m×2 m。待上臺(tái)階初支完成后，再環(huán)形開(kāi)挖下臺(tái)階，及時(shí)施作初期支護(hù)，使隧道初支及時(shí)封閉成環(huán)。如圖7示。

圖6 上下臺(tái)階間增設(shè)臨時(shí)支撐

圖7 臺(tái)階法施工步序

2.3.4 格柵架設(shè)

為減小區(qū)間隧道開(kāi)挖過(guò)程造成的拱頂沉降，實(shí)現(xiàn)快速封閉的原則，每榀格柵增設(shè)臨時(shí)鋼支撐I16a。格柵架立步距為0.5 m，架立偏差3 cm內(nèi)，嚴(yán)格按規(guī)范施工。連接筋采用φ22螺紋鋼，環(huán)向間距0.5 m，內(nèi)外雙層布置。鋼筋網(wǎng)片采用φ6.5鋼筋，網(wǎng)格尺寸150 mm×150 mm。網(wǎng)片間搭接長(zhǎng)度不小于2個(gè)網(wǎng)格，且允許偏差控制在±25 mm;在上臺(tái)階每榀格柵側(cè)墻節(jié)點(diǎn)處各設(shè)一根鎖腳錨桿(φ25×2.75，L=1 500 mm)，并壓注水泥漿。

2.3.5 噴射混凝土

1)格柵架立完成后及時(shí)報(bào)檢，報(bào)驗(yàn)合格后迅速錨噴封閉成環(huán)，以達(dá)到有效控制地表沉降的目的;

2)噴射混凝土表面密實(shí)、平整、無(wú)裂縫、脫落、漏噴、空鼓等現(xiàn)象，低凹處矢弦比不大于1/10。

2.3.6 初支背后回填注漿

初支封閉成環(huán)后，應(yīng)及時(shí)施工背后回填注漿，確保初支背后密實(shí)，控制拱頂及地表沉降。

1)注漿及時(shí)跟進(jìn)，在距開(kāi)挖工作面5 m的地方進(jìn)行;

2)注漿采用φ32鋼焊管，注漿孔沿隧道拱部及邊墻設(shè)置。環(huán)向間距:起拱線以上為2.0 m，邊墻為3.0 m;縱向間距為3.0 m，梅花型布置;注漿深度為初支背后0.5 m;

3)漿液采用水泥漿單液漿。

3 監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

針對(duì)下穿雨水方溝施工的監(jiān)控量測(cè)，主要從雨水方溝內(nèi)部、洞內(nèi)兩方面進(jìn)行。在雨水方溝內(nèi)部對(duì)應(yīng)的地段布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)模擬沉降曲線;在區(qū)間隧道內(nèi)設(shè)置拱頂沉降點(diǎn)和凈空收斂點(diǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)間隧道拱頂?shù)某两岛蛢艨盏氖諗浚瑏?lái)評(píng)估隧道的安全狀況。

雨水方溝監(jiān)測(cè)點(diǎn)均布置在方溝內(nèi)部，在區(qū)間正上方監(jiān)測(cè)斷面縱向間距5 m，影響范圍內(nèi)10 m一組監(jiān)測(cè)斷面。

4 小結(jié)

太平橋站—北京西站區(qū)間下穿雨水方溝已經(jīng)順利通過(guò)，施工期間未發(fā)生任何安全、質(zhì)量事件，雨水方溝最大沉降4.7 cm?？偨Y(jié)其中經(jīng)驗(yàn)有下述幾點(diǎn):

1)工前對(duì)周邊環(huán)境及工程水文地質(zhì)進(jìn)行精細(xì)的調(diào)查，施工中強(qiáng)化地質(zhì)超前探測(cè)，根據(jù)調(diào)查、探測(cè)結(jié)果，制定有針對(duì)性、可操作性強(qiáng)的安全、技術(shù)措施;

2)重視水的影響，重視異常地質(zhì)狀況的影響并進(jìn)行有針對(duì)性的處理;

3)結(jié)構(gòu)的快速封閉和及時(shí)的回填注漿是控制地層及建(構(gòu))筑物沉降的關(guān)鍵;

4)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

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