莞惠城際交通DK32+300豎井橫通道下穿松山湖大道施工工藝探討

盧偉濱，何有章

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

1 工程簡介

莞惠城際軌道GZH－5標(biāo)工程位于東莞市寮步鎮(zhèn)和松山湖管委會境內(nèi)，里程樁號為DK25+080～DK33+022，正線長 7.942 km，全部為地下工程，其中明挖段長3.946 km，暗挖段長3.555 km，兩個地下車站，寮步車站和松山湖北站；包含4個功能井，1個施工豎井，樁號分別為DK30+300（輔泵）、DK30+750（主排泵）、DK31+700（輔泵及電力）、DK32+300（施工豎井）、DK28+883(風(fēng)井)。

DK32+300施工豎井橫通道位于東莞市常平鎮(zhèn)松山湖大道南側(cè)約22m處、DK31+700臨時施工豎井內(nèi)，橫通道與區(qū)間隧道正交，起始于豎井內(nèi)，先挖向右線，再由右線挖到左線，全長53.95 m。橫通道拱頂埋深約9.52 m。根據(jù)橫通道斷面形式、埋深及所處地質(zhì)條件，施工豎井橫通道采用淺埋暗挖法及噴錨構(gòu)筑法設(shè)計和施工。橫通道中心里程為右線DK32+300，左線DZK32+296.781。橫通道馬頭門段結(jié)構(gòu) 尺寸7.3 m×9 m，進(jìn)區(qū)間正洞挑高段結(jié)構(gòu)尺寸7.3 m×12.95 m。橫通道為曲墻拱形斷面，采用復(fù)合襯砌。橫通道初期支護(hù)采用小導(dǎo)管超前注漿+大管棚支護(hù)，格柵和網(wǎng)噴混凝土厚300 mm，加強環(huán)采用C25模噴混凝土，厚350 mm。

2 掘進(jìn)方案選擇

DK32+300豎井明挖開挖完畢，并施做了暗挖大管棚后，項目部通過鑿除圍護(hù)樁后，橫通道掘進(jìn)掌子面業(yè)已呈現(xiàn)在面前。通過對地質(zhì)巖土層觀察揭示，從掘進(jìn)掌子面上看，上層有回填土，下部位于全風(fēng)化紅砂巖，有地下水岀漏現(xiàn)象，開挖導(dǎo)致地面沉降的風(fēng)險大，開挖過程中拱頂、掌子面自穩(wěn)時間短。在如此情況下，通過對各種施工工藝進(jìn)行比較，項目決定采取CRD法進(jìn)行橫通道掘進(jìn)施工。

所謂“CRD”法，就是在隧道等地下工程掘進(jìn)施工中，通過設(shè)置中隔壁和臨時仰拱（兩者交叉）將開挖斷面分成4個部分，然后再根據(jù)圍巖情況細(xì)分部進(jìn)行開挖。此法是以新奧法的基本原理為依據(jù)，在開挖過程中盡量減少對圍巖的擾動，通過超前導(dǎo)管、錨噴網(wǎng)、格柵洞壁支護(hù)系統(tǒng)和中隔壁、臨時仰拱聯(lián)結(jié)，使斷面支護(hù)及早閉合，控制圍巖的變形，并使之趨于穩(wěn)定。同時，建立圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)，隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化，合理安排，調(diào)整施工工藝和修改設(shè)計參數(shù)，確保施工安全。

該工法主要特點如下：

（1）能有效地控制圍巖變形和地表下沉。

（2）充分利用了中隔壁和臨時仰拱的支撐作用，并輔以超前注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)、掛網(wǎng)和格柵噴混凝土等支護(hù)手段，加之開挖對圍巖擾動小，故大大地提高了施工的安全度。

（3）其支護(hù)系統(tǒng)能很好地適應(yīng)圍巖的變化，與圍巖形成一個整體，能充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

（4）能有效地應(yīng)用監(jiān)控量測等信息化管理方法指導(dǎo)施工，使整個施工過程處于受控狀態(tài)。

（5）采用分部開挖，其超前導(dǎo)坑可以起到超前預(yù)報的作用。

3 掘進(jìn)實施過程

根據(jù)設(shè)計，隧道該段CRD法隧道開挖分1、3、5、7四部分進(jìn)行（見圖1）。由于每部開挖斷面較大，每部中分兩臺階開挖，以防止側(cè)壁因開挖過高而出現(xiàn)坍塌；每分部施作中上下臺階步距2～3m，每部開挖步距3～5 m。CRD法施工中1、3部開挖采用人工配合小型機械進(jìn)行；5、7部采用人工配合小型機械施作，大型機械輔助。

圖1 CRD法施工斷面圖

隧道CRD法施工段隧道開挖超前支護(hù)采用注漿小導(dǎo)管，注漿漿液為雙液漿。隧道初期支護(hù)采用格柵鋼架、噴C25混凝土、掛鋼筋網(wǎng)；支護(hù)中錨桿采用中空注漿錨桿，中隔壁及臨時仰拱采用I18工字鋼、掛鋼筋網(wǎng)噴C25混凝土支護(hù)。

3.1 超前注漿小導(dǎo)管施工

施工方法：在1部和5部開挖之前對拱部按設(shè)計施作超前小導(dǎo)管，并注水泥－水玻璃雙液漿。首先用鑿巖機鉆孔后放入小導(dǎo)管，雙液注漿機注漿。

施工參數(shù)：

（1）選Φ42鋼插管，管長5.0 m，在管段中部設(shè)梅花形Φ8出漿孔，孔距0.2 m；雙液注漿一定要保證注漿效果。

（2）鋼管沿開挖輪廓線布置，外插角5°～10°，間距 0.4 m。

（3）注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。注漿時先采用較小壓力，當(dāng)壓力升高至1.0 MPa時，停止注漿，等待幾分鐘后（不得長于漿液凝膠時間），當(dāng)壓力降低后重新注漿。這樣反復(fù)幾次，直到壓力不再下降為止，以達(dá)到最佳注漿效果。當(dāng)進(jìn)漿量很大，壓力長時間不升高，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短漿液凝膠時間。

（4）雙液注漿：注1:1水泥－水玻璃雙液漿，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。注漿時先采用較小壓力，當(dāng)壓力升高至1.0 MPa時，停止注漿，等待幾分鐘后（不得長于漿液凝膠時間），當(dāng)壓力降低后重新注漿。這樣反復(fù)幾次，直到壓力不再下降為止，以達(dá)到最佳注漿效果。

（5）小導(dǎo)管端部應(yīng)與鋼架聯(lián)接，和鋼架與注漿小導(dǎo)管配合使用，以形成棚架支護(hù)體系，在拱部根據(jù)設(shè)計要求布置。

3.2 開挖及支護(hù)

(1)開挖順序：1部先開挖，隨即依次開挖3部－5部－7部；1部、3部采用人工配合小型機具開挖，架子車運土至下臺；5部、7部采用人工開挖兩側(cè)邊墻，中間采用裝載機（挖掘機）開挖，自卸車出渣。開挖分部見圖1所示。開挖循環(huán)進(jìn)尺與設(shè)計鋼架間距相同（0.5 m/榀），即每次開挖進(jìn)尺為0.5 m。

(2)初期支護(hù)為：C25噴射混凝土厚30 cm（II～VIII組成）；格柵鋼架0.5 m/榀；φ6.5鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距15 cm×15 cm；拱墻布設(shè)系統(tǒng)錨桿，采用φ25中空注漿錨桿；每兩榀拱架之間設(shè)縱向φ22連接筋，環(huán)向間距0.8 m。

(3)施作工序（見圖2）：

a.先開挖1部上臺階，開挖單循環(huán)0.5 m；開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)拱部及中隔壁鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

b.1部上臺階施工2～3 m后，開挖1部下臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m；開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)上邊墻、中隔壁、及臨時仰拱鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

c.1部下臺階施工2～3 m后，開挖3部上臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)下邊墻、中隔壁鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

d.3部上臺階施工2～3 m后，開挖3部下臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)下邊墻、中隔壁及仰拱鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

e.3部下臺階施工后，開挖5部上臺階，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)拱部及中隔壁鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

f.5部上臺階施工2～3 m后，開挖5部下臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)上邊墻、中隔壁及臨時仰拱鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

g.5部下臺階施工2～3 m后，開挖7部上臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)下邊墻、中隔壁鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。

h.7部上臺階施工2～3 m后，開挖7部下臺階，每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，架設(shè)下邊墻、中隔壁、仰拱鋼架，施工系統(tǒng)及鎖腳錨桿，最后復(fù)噴至設(shè)計厚度。仰拱鋼架每3 m封閉一次。

圖2 CRD法開挖臺階分部圖

（4）施工注意事項：

a.施工1、3、5、7部上斷面時，要做好鋼架鎖腳導(dǎo)管，并注漿加固，初期支護(hù)及中隔壁鋼架底部墊設(shè)混凝土預(yù)制塊，防止出現(xiàn)過大收斂和沉降變形。

b.7部下臺階仰拱初期支護(hù)，每3 m封閉一次，以便中心排水管施工。

3.3 拆除中隔墻，仰拱及填充施工

7部下臺階仰拱初期支護(hù)封閉完成，超前設(shè)計仰拱6～8 m后，僅靠設(shè)計仰拱端拆除底部中隔墻噴射混凝土及工字鋼架，拆除長度5 m，實際拆除時根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果調(diào)整拆除長度，然后施工仰拱及填充。

3.4 二次襯砌施工

在施作二次襯砌前混凝土，采用整體定型鋼模臺車，配備混凝土輸送泵灌注混凝土。仰拱及填充超前5 m后，二次襯砌施作一環(huán)，襯砌灌注10～20 h后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷翉姸冗_(dá)到規(guī)范要求強度后拆模，施作下一循環(huán)。拆除中隔墻及臨時仰拱，然后鋪設(shè)防水層；二次襯砌為模筑鋼筋根據(jù)監(jiān)控量測反饋的信息，確定二襯施作長度并及時施作監(jiān)控量測的項目及方法。

（1）地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察。對開挖掌子面進(jìn)行觀察、地質(zhì)素描，對圍巖及初期支護(hù)表面進(jìn)行觀察。

（2）拱頂下沉量測，在中隔壁的兩側(cè)即1部、5部的開挖拱頂，各設(shè)一個測點，采用水平儀測其下沉量。

（3）周邊收斂量測，根據(jù)需要，在洞內(nèi)拱腳、最大跨度線、邊墻角等處布設(shè)水平基線，采用收斂儀量測。

（4）拆除中隔墻及臨時仰拱過程拱頂下沉及周邊收斂量測監(jiān)控。量測拱頂下沉、收斂全部測點均埋設(shè)在同一斷面。

（5）根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求，制定監(jiān)控量測斷面間距及量測頻率等量測方案。

（6）施工測量組和監(jiān)控量測組負(fù)責(zé)量測、數(shù)據(jù)整理、繪制回歸曲線并及時反饋至隧道專業(yè)工程師，以采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

（7）噴混凝土、二次襯砌、鋼架支立，仰拱填充等施工工藝與臺階法施工相同。

3.5 CRD法施工關(guān)鍵技術(shù)及作業(yè)要點

（1）保持各分部開挖斷面和各部的縱向間距，分部開挖要嚴(yán)格按預(yù)定尺寸放線，開挖遵循“寧欠勿超”的原則（局部欠挖采用風(fēng)稿修正），斷面開挖力求圓順，以減少出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（2）每塊小斷面開挖長度3～5 m，及時設(shè)置臨時仰拱封閉、步步成環(huán)，盡量縮短成環(huán)時間，必要時進(jìn)行掌子面噴射混凝土臨時支護(hù)。

（3）中隔壁設(shè)置為弧形臨時支護(hù)，隧道左右開挖小斷面底部臨時仰拱保持在同一斷面上，各節(jié)點的連接一定要對齊，螺栓連接牢固，并及時施作鎖腳錨管。

（4）必須保證中隔壁和臨時仰拱鋼架的規(guī)格數(shù)量和噴射混凝土的厚度，鋼架之間縱向連接鋼筋及時施作并連接牢固。

（5）為減小支護(hù)結(jié)構(gòu)對地基的壓力，提高地基的承載能力，對型鋼拱架的底部設(shè)置40 cm×40 cm×20 cm的預(yù)制墊塊。

（6）初期支護(hù)穩(wěn)定后分段拆除中隔壁臨時支護(hù)，拆除長度應(yīng)根據(jù)變形監(jiān)控量測信息和仰拱澆筑長度確定（一般為4～6 m）。但一次拆除長度不宜超過15 m，并加強拆除過程監(jiān)控量測。

（7）中隔壁混凝土拆除時，要防止對初期支護(hù)系統(tǒng)形成大的振動和擾動。可采用風(fēng)鎬由上至下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土，以及臨時支護(hù)與初期支護(hù)連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土，臨時鋼構(gòu)件采用氣焊燒斷。

（8）臨時支護(hù)拆除后及時施作隧道仰拱和二次襯砌。

（9）加強對圍巖的量測監(jiān)控。

4 掘進(jìn)實施情況

目前在DK32+300豎井橫通道施工中，雖然也采用了此工法，通過地表和橫通道內(nèi)變形量測，局部位置仍然存在數(shù)據(jù)波動大，甚至有個別處超過設(shè)計變形值，但都有同樣的規(guī)律性，即漏水、突泥量較大，帷幕注漿效果較差，即均存在變形過大的風(fēng)險。

5 結(jié)語

從DK32+300橫通道監(jiān)測數(shù)據(jù)看，項目采用CRD法掘進(jìn)是切實可行的，但掘進(jìn)掌子面止?jié){墻效果和帷幕注漿情況，直接影響到掘進(jìn)施工安全和地表沉降控制，在淺埋和突水突泥的風(fēng)險隧道中，控制水量流失，是控制地表沉降的重要舉措，若輔以地面注漿或設(shè)置止水隔離帶，必定能做到隧道安全和地表沉降可控的良好施工基礎(chǔ)。

[1]GB500026-2007，工程測量規(guī)范[S].

[2]GB50308-2008，城市軌道交通工程測量規(guī)范[S].

[3]JGJ／T 8—2007，建筑變形測量規(guī)范[S].

[4]孫洪霞.城市地下工程施工中的監(jiān)控量測技術(shù)[J].鐵道勘察，2004(1)：46-48.

[5]李永盛.深基坑相鄰房屋的沉降控制[J].地下空間，1997，13(1)：147—150.