大斷面地鐵暗挖車站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)

何 偉

1 總體施工方案

該車站位于深圳市一丘陵地區(qū)，呈東西走向，設(shè)計(jì)為局部暗挖、局部明挖的10 m寬島式站臺(tái)車站，車站總長(zhǎng)153.8 m，其中暗挖段105.5 m，寬20 m，最大開(kāi)挖斷面面積411.7 m3，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，明挖段施工完后開(kāi)始進(jìn)洞，洞口采用超前大管棚支護(hù)作為輔助進(jìn)洞措施，初期支護(hù)采用型鋼鋼架支護(hù)，噴射混凝土采用濕噴工藝，二次襯砌采用整體鋼模型襯砌臺(tái)架分層澆筑施工。

2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

2.1 大管棚施工

明暗交接處覆土深度僅4 m，埋深淺，巖層差，為覆蓋土，進(jìn)洞安全威脅較大，為確保洞口安全，采用超前大管棚進(jìn)行輔助支護(hù)。

2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

管棚規(guī)格:外徑159 mm，壁厚8 mm的無(wú)縫鋼管;

管距:環(huán)向間距40 cm。

傾角:外插角1°～3°，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整;

注漿材料:M20水泥漿或水泥砂漿;

設(shè)置范圍:拱部及邊墻上部;

長(zhǎng)度:單節(jié)長(zhǎng)度為8 m和11 m，單根總長(zhǎng)30 m。

2.1.2 施工工藝

管棚施工工藝流程:

施工導(dǎo)向墻→管棚鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→安裝第8 m管棚體→鉆桿退回→接11 m管棚→繼續(xù)頂進(jìn)安裝至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度→下一根11 m管棚鉆進(jìn)→固定管棚→注漿。

2.2 洞身開(kāi)挖

由于斷面施工面積大，跨度大，分為9部施工，每層采用雙側(cè)壁法施工，每部采用上下臺(tái)階法施工。

施工順序?yàn)?①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→⑨，側(cè)導(dǎo)洞分上下兩個(gè)臺(tái)階，上臺(tái)階土方采用人工配合小型機(jī)具開(kāi)挖，并直接翻入下臺(tái)階，采用翻斗車外運(yùn)，在分部開(kāi)挖過(guò)程中采用臨時(shí)中隔墻臨時(shí)成環(huán)。中洞開(kāi)挖作業(yè)方式同側(cè)洞，并及時(shí)架設(shè)拱部拱架，使之與兩側(cè)洞及時(shí)連接成環(huán)，施工過(guò)程中初期支護(hù)采用C20的噴射混凝土+φ8的鋼筋網(wǎng)+R25的中空注漿錨桿+Ⅰ25a的型鋼拱架組合進(jìn)行支護(hù)。

具體施工順序見(jiàn)圖1。

圖1 洞身開(kāi)挖施工順序

2.3 注漿錨桿施工

2.3.1 錨桿施工

錨管采用φ42無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度為3 m，管前端加工成尖錐狀，尾部加工螺紋以便連接閘閥，管壁按梅花形布置小孔，間隔為15 cm，眼孔直徑8 mm，尾部置于鋼架腹部并與鋼架焊接，以增加共同支護(hù)能力，管尾外側(cè)纏麻筋呈楔形與鉆孔口間隙塞緊，防注漿時(shí)漿液外流。用鑿巖風(fēng)鉆頂進(jìn)錨管，偏差小于5 cm，插入長(zhǎng)度不小于管長(zhǎng)的90%。

錨管構(gòu)造如圖2所示。

2.3.2 錨桿注漿

采用水泥水玻璃雙液注漿，注漿前，錨管與開(kāi)挖面連接處噴初支厚度的止?jié){墻，防注漿時(shí)跑漿，施工后及時(shí)噴射初噴混凝土封閉工作面，以防漏漿。注漿壓力為0.5 MPa～1.0 MPa，在孔口設(shè)置止?jié){塞，注漿時(shí)先注無(wú)水孔，后注有水孔，如遇竄漿或跑漿，則間隔一孔或幾孔注漿。完成后檢驗(yàn)注漿效果，不合格者進(jìn)行補(bǔ)注。注漿達(dá)到需要強(qiáng)度后方可進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。

圖2 錨管構(gòu)造圖（單位：mm）

注漿參數(shù)如下:

1)水泥采用普通42.5 水泥;水灰比采用2∶1～1∶1。

2)水玻璃濃度30 Be'～35 Be'，模數(shù)2.8～3.4;水泥漿與水玻璃體積比為1∶1～1∶0.3。

3)凝膠時(shí)間根據(jù)需要在2 min～30 min之間，根據(jù)初步選定的配合比，測(cè)定凝膠時(shí)間，直到滿足凝膠時(shí)間的要求，確定施工配合比。

4)初始注漿壓力 0.5 MPa，注漿終止壓力 0.5 MPa～1.0 MPa;漿液擴(kuò)散半徑0.2 m～0.3 m。

2.4 型鋼鋼架支護(hù)及濕噴混凝土施工

型鋼鋼架在加工棚設(shè)置的1∶1樣臺(tái)上，采用冷彎分段制作，按單元試拼后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。鋼架是初期主要受力結(jié)構(gòu)，是開(kāi)挖過(guò)程中的安全保障，制作和安裝嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工。

噴射混凝土采用潮噴工藝，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比配料、拌和，混合料裝入噴射機(jī)前過(guò)篩。噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片、自下而上、先墻后拱順序?qū)嵤?，每段長(zhǎng)度不宜超過(guò)6 m。噴射作業(yè)時(shí)，噴嘴垂直受噴面做反復(fù)緩慢螺旋形運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑約20 cm～30 cm，同時(shí)與受噴面保持一定的距離，一般可取0.8 m～1.0 m。由于受噴面被鋼筋網(wǎng)或格柵鋼架覆蓋，將噴頭稍加傾斜，但不小于70°，以保證混凝土噴射密實(shí)，保證鋼支撐背面填滿混凝土，粘結(jié)良好。噴混凝土分二次施噴完成，第一層鋼筋網(wǎng)安裝后進(jìn)行第一次噴射混凝土施工，待第二層鋼筋網(wǎng)安裝好后再?gòu)?fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。后一層在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝1 h后再噴射時(shí)，先用水清洗噴層面。

2.5 車站主體工程施工

車站主體施工中拆除臨時(shí)鋼架按照以下施工順序拆除并施工主體結(jié)構(gòu):

1)中部底板、柱、中板施工，在中梁上設(shè)置臨時(shí)豎撐，拆除底層臨時(shí)鋼架。2)側(cè)墻及兩側(cè)底板、中板施工，設(shè)置臨時(shí)豎撐，拆除中層臨時(shí)橫撐。3)中柱及中部站廳層底板施工，設(shè)置臨時(shí)豎撐并拆除中層臨時(shí)鋼架。4)側(cè)墻及站廳層兩側(cè)底板施工，設(shè)置臨時(shí)豎撐并拆除頂層臨時(shí)橫撐。5)站廳層側(cè)墻及部分拱部施工拆除頂層臨時(shí)鋼架，拱頂二次襯砌模筑施工及內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。

3 施工中控制要點(diǎn)

3.1 施工監(jiān)測(cè)

施工監(jiān)測(cè)作為工程施工中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)工程中所出現(xiàn)的各種情況，并及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)急處理措施。同時(shí)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，可以預(yù)知工程未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并采取積極的預(yù)防措施，提前做好應(yīng)急處理準(zhǔn)備，進(jìn)而使整個(gè)工程施工完全處于信息化管理之中，確保工程施工安全和工程的順利進(jìn)行。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工程實(shí)際情況，車站暗挖段隧道的施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有:洞內(nèi)觀察、地表沉降、臨近地下管線和建筑物沉降及變形、隧道拱頂沉降、隧道凈空變形和鋼拱架應(yīng)力等。

3.2 隧道開(kāi)挖

1)左右導(dǎo)洞開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺小于1 m為宜，中導(dǎo)洞的拱部、仰拱的掘進(jìn)、初期支護(hù)循環(huán)進(jìn)尺1.5 m～2.0 m為宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況確定各步距以形成平行作業(yè)、減少干擾為原則。掘進(jìn)時(shí)由開(kāi)挖面向后依次開(kāi)挖，形成平行作業(yè)。各部的間距5 m為宜。

2)左右導(dǎo)洞作業(yè)相對(duì)獨(dú)立，施工作業(yè)對(duì)土體的擾動(dòng)對(duì)稱實(shí)施過(guò)程中根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的信息反饋，及時(shí)對(duì)左右導(dǎo)洞的步距進(jìn)行調(diào)整。中導(dǎo)洞與左右導(dǎo)洞之間步距以不影響左右導(dǎo)洞的開(kāi)挖為宜，其拱部掘進(jìn)應(yīng)在左右導(dǎo)洞的仰拱封閉成環(huán)后進(jìn)行。

3)兩側(cè)導(dǎo)洞施工要十分重視保護(hù)圍巖，隧道左右兩側(cè)導(dǎo)坑交錯(cuò)開(kāi)挖前進(jìn)，嚴(yán)禁同時(shí)開(kāi)挖;開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)行混凝土初噴，當(dāng)初期支護(hù)設(shè)計(jì)為兩層鋼筋網(wǎng)時(shí)，噴射混凝土須分層施工，以使其密實(shí)。

3.3 臨時(shí)支撐鋼架

臨時(shí)支撐鋼架系統(tǒng)是開(kāi)挖過(guò)程中主要受力構(gòu)件，要嚴(yán)格控制臨時(shí)支撐鋼構(gòu)件的施工質(zhì)量，尤其是焊接連接質(zhì)量，是受力的薄弱點(diǎn)。初期支護(hù)全環(huán)封閉后，圍巖變形已基本穩(wěn)定，依據(jù)圍巖量測(cè)結(jié)果(每天變形量小于0.5 mm)，臨時(shí)支撐可拆除。

4 結(jié)語(yǔ)

采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，將大斷面隧道開(kāi)挖分成9個(gè)小斷面開(kāi)挖，解決了開(kāi)挖過(guò)程中沉降問(wèn)題。施工中做到“短進(jìn)尺、早支護(hù)、勤量測(cè)、速反饋”，保證了結(jié)構(gòu)安全，成功解決了地鐵大斷面暗挖車站工期緊張、工藝復(fù)雜、地表沉降控制等難題。施工中采用的跟管法大管棚方向性較好，是保證洞口安全的有效輔助措施，同時(shí)，施工監(jiān)測(cè)在施工過(guò)程中起到了很好的指導(dǎo)和預(yù)警作用，對(duì)以后城市地鐵大斷面暗挖車站和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用。

[1]苗潤(rùn)前.城市地鐵大斷面隧道中洞法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)[J].科技與經(jīng)濟(jì)，2006(2):98-99.

[2]梁曉東.地鐵淺埋暗挖隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)[J].建設(shè)信息，2006(8):50-51.