既有運(yùn)營(yíng)地鐵下方暗挖站臺(tái)隧道施工技術(shù)

丁新龍 吳發(fā)展

廣州市珠江新城核心區(qū)市政交通項(xiàng)目旅客自動(dòng)輸送系統(tǒng),南起海珠區(qū)的赤崗塔,向北下穿珠江主航道,經(jīng)由海心沙、珠江新城廣場(chǎng)、黃埔大道、體育中心至林和西站,線路總長(zhǎng)3.88 km,全部為地下線路,其中天河南一路站南端暗挖站臺(tái)隧道緊靠正在運(yùn)營(yíng)的地鐵一號(hào)線體育西站—體育中心站區(qū)間隧道左線隧道。地鐵一號(hào)線體育西—體育中心區(qū)間建于1997年,采用暗挖法施工,二次襯砌為厚300 mm的素混凝土。在天河南一路站暗挖站臺(tái)隧道施工中確保地鐵隧道安然無(wú)恙,難度相當(dāng)高。

1 工程概況

天河南一路站由明挖段和暗挖段兩部分組成,本車站為暗挖站臺(tái)隧道,車站附屬結(jié)構(gòu)西側(cè)設(shè)有一個(gè)獨(dú)立出入口,南端設(shè)一組風(fēng)亭和一個(gè)緊急出入口。車站兩端設(shè)計(jì)為暗挖隧道,車站暗挖段里程南段為 YDK2+898.500～YDK2+906.600,長(zhǎng)度 8.1 m,北段為YDK2+933.400～YDK2+943.500,長(zhǎng)度10.1 m,總長(zhǎng)度為18.2 m,暗挖隧道左右線間距13.0 m,與正在運(yùn)營(yíng)的地鐵一號(hào)線下行線橫向間距最近為2.236 m。暗挖站臺(tái)隧道與地鐵一號(hào)線平面相對(duì)位置關(guān)系如圖1所示。

2 工程難點(diǎn)

天河南一路站南段暗挖隧道距運(yùn)營(yíng)中的地鐵一號(hào)線體育西路—體育中心站區(qū)間隧道水平間距為2.36 m,與一號(hào)線隧道底部豎向間距為2 m。該段洞身位于強(qiáng)風(fēng)化⑦,中風(fēng)化⑧地層中,上覆巖層為粉質(zhì)黏土⑤-2,⑤-1和淤泥質(zhì)土層④-1地層。有效控制地鐵一號(hào)線既有隧道的沉降、變形,確保地鐵一號(hào)線的正常運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。

3 地鐵一號(hào)線保護(hù)要求

1)天河南一路站明挖、暗挖站臺(tái)隧道施工引起的地鐵一號(hào)線區(qū)間隧道總沉降與位移不超過(guò)15 mm;2)地鐵一號(hào)線軌道左右股道高差不超過(guò)4 mm;3)地鐵一號(hào)線隧道結(jié)構(gòu)縱向變形不超過(guò)4 mm(10 m范圍內(nèi)),可根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置線性內(nèi)插;4)預(yù)警值為上述最大值的90%,當(dāng)超過(guò)預(yù)警值時(shí),運(yùn)營(yíng)部門(mén)根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整軌道或采取相應(yīng)限速處理措施,減輕隧道變形對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響,保證運(yùn)營(yíng)安全。

4 施工方案的研究與實(shí)施

4.1 洞門(mén)處理

暗挖隧道洞門(mén)處理原則為:先支護(hù)加固后破洞,分步進(jìn)洞,以保證車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和進(jìn)洞安全。車站暗挖段洞門(mén)破洞施工隨車站基坑底板結(jié)構(gòu)完成后破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行洞門(mén)加固處理,先在圍護(hù)樁上測(cè)出車站暗挖段洞門(mén)開(kāi)挖輪廓線,沿開(kāi)挖輪廓線外側(cè)布設(shè) 4.5 m長(zhǎng)φ 42超前小導(dǎo)管,間距 0.25 m,在開(kāi)挖外輪廓線外側(cè)沿隧道頂部的圍護(hù)樁內(nèi)設(shè)一加強(qiáng)梁。車站暗挖段洞門(mén)處理,挖孔樁分三步破除,洞門(mén)架設(shè)拱架封閉成環(huán),如圖2所示。

4.2 暗挖站臺(tái)隧道施工

天河南一路站暗挖站臺(tái)層隧道里程斷面形狀為馬蹄形,結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌,初期支護(hù)采用噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和格柵鋼架;二襯為防水鋼筋混凝土,全包防水。

隧道施工中嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、無(wú)爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋”的原則組織。車站暗挖段洞身穿過(guò)⑦號(hào),⑧號(hào)地層,大部分為⑦號(hào)地層,由于隧道較短,采用人工開(kāi)挖為主,輔以機(jī)械開(kāi)挖,為保證地鐵一號(hào)線安全,局部硬巖地層采用松動(dòng)控制爆破液壓錘破碎或靜態(tài)破碎劑開(kāi)挖。采用CRD工法分兩層四部施工,先右洞進(jìn)上導(dǎo)坑和下導(dǎo)坑,再進(jìn)左洞上導(dǎo)坑和下導(dǎo)坑,上下導(dǎo)坑錯(cuò)開(kāi) 3 m～5 m左右距離,上斷面每部開(kāi)挖進(jìn)尺控制在0.5 m左右,下斷面每部開(kāi)挖進(jìn)尺控制在1 m左右。左右線暗挖隧道洞渣均用人工推斗車或小型挖機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至洞口處垂直提升出土。

4.3 隧道超前支護(hù)

車站暗挖站臺(tái)隧道超前支護(hù)采用超前小導(dǎo)管注漿加固。其加固示意圖見(jiàn)圖3。小導(dǎo)管采用直徑為42的普通鋼管,壁厚3.25 mm,L=3.5 m,管口車絲,管頭制作為25°～30°的錐體,小導(dǎo)管前端2.5 m范圍內(nèi)布設(shè)泄?jié){孔,孔徑為8,梅花形布置,環(huán)向間距0.3 m,縱向間距2 m。小導(dǎo)管布置于隧道拱部150°,外插角10°左右 。

4.4 隧道端頭掌子面封堵

本站為盾構(gòu)吊出站,兩端頭均為盾構(gòu)到達(dá)端,為保證端頭掌子面的穩(wěn)定和盾構(gòu)出洞安全,本工程站臺(tái)隧道端頭掌子面采用先噴射30 cm厚C25混凝土封閉,后模筑70 cm厚C25素混凝土,為防止盾構(gòu)到達(dá)前提前倒塌,采取隧道內(nèi)架設(shè)支撐支頂。

4.5 隧道端頭加固

隧道內(nèi)注漿范圍:自暗挖隧道端頭穿越地鐵一號(hào)線下行線隧道南邊1 m,鋼花管與盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)保持不小于0.3 m的距離。針對(duì)注漿區(qū)域地層特點(diǎn),結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn),本工程注漿材料選擇普通硅酸鹽水泥P.O32.5R。

5 暗挖隧道信息化施工

1)在地鐵一號(hào)線上下行隧道內(nèi)布置自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng),分別對(duì)垂直位移、水平位移、軌道左右兩側(cè)高差、隧道斷面收斂變形等進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測(cè),做到數(shù)據(jù)的快速采集和及時(shí)的反饋。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用兩臺(tái)徠卡TCA2003全站儀,在地鐵一號(hào)線上下行分別觀測(cè)11個(gè)斷面,每個(gè)斷面5個(gè)測(cè)點(diǎn),儀器每小時(shí)自動(dòng)對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至地面,通過(guò)專用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示。

2)在暗挖隧道施工期間,加強(qiáng)地鐵一號(hào)線內(nèi)部的監(jiān)測(cè)力度,監(jiān)測(cè)頻率3 h/次,如遇變形超過(guò)報(bào)警值,將進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),并立即通知相關(guān)人員。

6 施工完成情況

天河南一路站南端暗挖站臺(tái)隧道從2007年4月18日開(kāi)始破除右線洞門(mén),到2007年8月 2日,左右線二次襯砌結(jié)構(gòu)施作結(jié)束,地鐵一號(hào)線結(jié)構(gòu)最大沉降7.7 mm,軌道左右股道最大沉降差和水平最大位移都在0.90 mm以內(nèi)。暗挖站臺(tái)隧道的順利施工,確保了地鐵一號(hào)線隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程較好的解決了既有運(yùn)營(yíng)地鐵受施工影響產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形和軌道變形問(wèn)題,保證了隧道正常運(yùn)營(yíng),因此,該項(xiàng)施工技術(shù)對(duì)以后類似工程具有很好的參考價(jià)值。

[1]葉建興,王世君.暗挖隧道施工地鐵一號(hào)線變形控制指標(biāo)[R].廣州:廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院,2000.

[2]崔玖江.隧道與地下工程修建技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[3]孫東瑞.城市地鐵施工中超前預(yù)支護(hù)加固施工技術(shù)應(yīng)用[J].山西建筑,2003,29(17):21-23.