淺析城市地鐵暗挖施工中的安全控制

熊發(fā)斌/中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司

淺析城市地鐵暗挖施工中的安全控制

熊發(fā)斌/中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司

【摘 要】為了避免延誤工期的現(xiàn)象發(fā)生，確保區(qū)間隧道的安全，需要科學(xué)研究淺埋暗挖法地鐵施工技術(shù)，解決地下管線過多造成的安全隱患等問題，并做好應(yīng)急處理措施，保證建設(shè)運(yùn)營(yíng)的安全穩(wěn)定。本文首先說明了影響淺埋暗挖法地鐵施工安全的主要因素，然后詳細(xì)闡述了淺埋暗挖法地鐵施工中安全有效控制的對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】城市地鐵；暗挖施工；安全；地表塌陷

一、影響淺埋暗挖法地鐵施工安全的主要因素

區(qū)間在施工過程中，需要最注意的重點(diǎn)就是它的安全情況，由于地鐵使用功能的特征，暗挖作業(yè)的復(fù)雜度高、地下工況極其復(fù)雜，水文條件、水質(zhì)情況都會(huì)影響施工的安全。具體而言，影響暗挖地鐵施工安全的主要因素如下：

（一）工程地質(zhì)的影晌

區(qū)間隧道人防段穿越黃土狀土、卵石層施工，如何保證其施工期間安全和質(zhì)量，是工程的重點(diǎn)。區(qū)間人防斷面高x寬為9.05m x 9.2m，穿越黃土狀土、卵石層，采用CRD法施工。初期支護(hù)及二次襯砌施工中多次受力轉(zhuǎn)換，易引起地表路面沉降和結(jié)構(gòu)安全問題，必須采取適宜的施工步序及措施。

（二）地下市政管網(wǎng)的影響

隧道上方地下管線密集，通信、燃?xì)?、雨污水、自來水管、油污干管等管線錯(cuò)綜復(fù)雜。且與區(qū)間隧道長(zhǎng)距離平行。地下管線密布，雨污水管網(wǎng)的滲水、自來水管的爆管或煤氣泄漏都會(huì)嚴(yán)重影響到地鐵施工的安全質(zhì)量。

（三）在暗挖中引起的地表沉降問題

區(qū)間隧道修建的過程中會(huì)引發(fā)地層損失問題，一旦回填注漿不及時(shí)、漿量不適宜等現(xiàn)象都會(huì)造成彈塑性的變形，導(dǎo)致地表下沉，從而促使施工安全質(zhì)量下降。

二、淺埋暗挖法地鐵施工中安全有效控制的對(duì)策

（一）區(qū)間隧道人防段穿越黃土狀土、卵石層施工

1.大斷面初期支護(hù)體系采用“小分塊，多循環(huán)，快封閉，勤量測(cè)，及時(shí)支撐，步步成環(huán)”的原則，合理控制步序間距，確保每步序施工的安全與穩(wěn)定。

2.控制各洞室開挖過程中拱頂沉降是控制地表沉降和管線安全的關(guān)鍵，而做好超前大管棚和小導(dǎo)管注漿加固地層、各步鎖腳錨管固定鋼格柵、臨時(shí)仰拱及時(shí)封閉成環(huán)又是開挖初支階段控制沉降的關(guān)鍵。

3.進(jìn)行超前和背后回填注漿，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，保證開挖后土體的穩(wěn)定。

4.加強(qiáng)信息化管理，注重監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋信息指導(dǎo)施工，適時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度、每循環(huán)進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)等是暗挖法的立足之本。

（二）區(qū)間隧道下穿眾多市政管線

1.下穿管線段暗挖施工應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的十八字方針，保證施工工序的質(zhì)量。

2.鎖腳錨管采用ф42 x 3.5熱軋鋼管，L=3.5m，并注水泥漿，注漿半徑不小于0.3m。

3.開挖掌子面步長(zhǎng)500mm，視地層情況調(diào)整，要快開挖，連續(xù)作業(yè)、及時(shí)噴射混凝土初期支護(hù)，盡量減少土層暴露時(shí)間。

4.需要利用非雨季對(duì)雨水渠施做防水內(nèi)襯，重新對(duì)雨水渠的變形縫進(jìn)行防水處理，雨、污水管施工前需對(duì)其進(jìn)行防水內(nèi)襯施做及采取導(dǎo)流措施。

5.施工中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)地層穩(wěn)定性變化決定是否采用臨時(shí)加固、封閉掌子面、架設(shè)臨時(shí)支撐等輔助措施。

6.加強(qiáng)施工管線監(jiān)控，根據(jù)不同的管線，建立各類管線的管理基準(zhǔn)值，通過監(jiān)控量測(cè)及時(shí)掌握管線變形狀況，及時(shí)調(diào)整施工工藝，做好背后注漿，確保管線保護(hù)管理在可控狀態(tài)有效進(jìn)行。

7.加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)沉降敏感的管線要布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)分析評(píng)估施工對(duì)管線的影響，根據(jù)施工和變位情況調(diào)節(jié)觀測(cè)的頻率，反饋指導(dǎo)施工。

（三）地鐵暗挖隧道地表塌陷的處理技術(shù)

以某城市地鐵暗挖施工為例，該工程下臺(tái)階(YDK 11+ 525)進(jìn)行仰拱開挖時(shí)，突然下臺(tái)階右側(cè)側(cè)墻腳涌水涌砂。施工單位迅速采取應(yīng)急措施進(jìn)行處理，并派人在涌水點(diǎn)對(duì)地表進(jìn)行觀察。由于涌水量大，難以控制，次日5:30地面坍塌形成寬約11m、長(zhǎng)約14m、深約6m的深坑。隧道上方DN 800污水管斷裂，污水不斷流入陷坑內(nèi)，Φ400給水管線和11kV高壓電力電纜懸空。隧道內(nèi)涌水量約2600m3、涌泥量約450m3。

1.初期支護(hù)加固

上臺(tái)階采用I 18工字鋼臨時(shí)橫撐+100cm× 100cm的方木扇形支撐體系。扇形支撐底梁在原有臨時(shí)仰拱上加設(shè)I 18工字鋼與原初支格柵鋼架連接。扇形支撐縱向間距1m(對(duì)應(yīng)隧道初支鋼架設(shè)置)。下臺(tái)階采用一排中間豎向Φ100鋼管支撐，豎向鋼管撐盡量與上臺(tái)階豎向木撐在同一斷面。

2.上臺(tái)階掌子面封閉

上臺(tái)階掌子面核心土上方采用I 16工字鋼橫向與初支鋼架相連，兩側(cè)拱腳部分用Φ28鋼筋斜向與格柵鋼架和I 16工鋼橫撐連接，掛Φ8@ 150cm×150cm鋼筋網(wǎng)并噴射200mm厚C 20混凝土。核心土部分直接掛Φ8@ 150cm×150cm鋼筋網(wǎng)并噴射200mm厚C 20混凝土封閉。

3.坍體分割與加固

（1）下臺(tái)階坍體豎向分割封堵

下臺(tái)階YDK 11+ 520處鑿除上臺(tái)階臨時(shí)仰拱鋼架間噴射混凝土，通過臨時(shí)仰拱間孔隙從上向下打設(shè)間距30cmΦ42鋼花管，并與臨時(shí)仰拱焊接作為擋板，在鋼花管前面填設(shè)砂袋，對(duì)鋼花管進(jìn)行壓注普通水泥漿，固結(jié)其周邊軟弱土體，以形成封堵墻。

（2）對(duì)坍體進(jìn)行注漿加固

對(duì)上臺(tái)階坍體下部采用砂袋反壓堆砌，并對(duì)整個(gè)坍體表面采用網(wǎng)噴混凝土封閉(300mm厚C 20混凝土+Φ8@ 100cm×100cm鋼筋網(wǎng)片)，然后從上臺(tái)階斜插打設(shè)2～6m長(zhǎng)Φ42鋼花管，采用間隔注漿方式對(duì)坍體進(jìn)行注漿加固，注漿壓力以塌體上表面不冒漿為準(zhǔn)，注漿材料采用雙液漿。

4.地表注漿加固

（1）加固范圍及孔位布置

地表注漿加固主要是加固坍穴回填區(qū)以下的坍塌體及坍穴滑移面以外的土體。平面加固范圍為坍陷坑及滑移面以外2m;豎向加固范圍為右線隧道拱頂上方及隧道周邊仰拱下2m。注漿孔坍穴內(nèi)布置2排，坍穴周邊布置2排，環(huán)向間距1.5m，排距1.0m。

（2）加固方法及工藝參數(shù)

主要采用灌漿填充和袖閥管注漿2種方式。

灌漿填充。在坍穴素混凝土回填時(shí)，已經(jīng)預(yù)留了3根Φ108鋼管作為灌漿孔，采用砂漿泵灌水泥砂漿。水泥砂漿常用的質(zhì)量配比為水：水泥：砂=（0.5～0.6）：1：0.3，砂粒粒徑一般不大于0.5mm。注漿壓力可控制在0.3～0.5MPa。

袖閥管注漿。袖閥管注漿加固采用地質(zhì)鉆直徑為90～110mm，孔下袖閥管后退式注漿。注漿順序?yàn)橛赏庀蚶铮戎苓吅罂觾?nèi)。注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿，漿液凝結(jié)時(shí)間控制在35～40s，注漿壓力控制在0.8～1.5MPa。

5.洞內(nèi)清淤

在洞內(nèi)加固及地面深孔注漿加固結(jié)束后開始進(jìn)行洞內(nèi)淤泥清理，由外向內(nèi)依次清理右線、左線。

6.洞內(nèi)徑向補(bǔ)充注漿

由于地表坍塌可能對(duì)坍塌前后范圍隧道周邊原狀土擾動(dòng)，同時(shí)地表注漿可能存在盲區(qū)，為確保隧道換拱施工安全，需通過洞內(nèi)徑向注漿對(duì)隧道開挖輪廓線外3m范圍補(bǔ)充加固。

三、結(jié)語

綜上，為了確保地鐵施工的安全性，暗挖技術(shù)作業(yè)方法一定要符合實(shí)際，根據(jù)詳情進(jìn)行施工。找到淺埋暗挖法存在的不足，從安全的各個(gè)方面進(jìn)行控制，確保建設(shè)的安全性、技術(shù)的合理性，并做好安全教育。

參考文獻(xiàn)：

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