淺析盾構(gòu)接收橫通道大斷面開挖支護(hù)

張銀

【摘 要】 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化腳步的加快推進(jìn)，地鐵建設(shè)日益重要。盾構(gòu)已成為區(qū)間正線的首選，受地面管線、交通導(dǎo)改等影響有些盾構(gòu)接收井不能設(shè)置在正線上方，需在橫通道平移后側(cè)位接收。本文針對盾構(gòu)平移接收橫通道雙側(cè)壁法開挖超大斷面施工進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 盾構(gòu)橫通道接收、大斷面、雙側(cè)壁導(dǎo)坑

1、工程概況

某區(qū)間盾構(gòu)接收段位于公路上方，地下主要管線較多，采用盾構(gòu)到達(dá)在橫通道接收后，從橫通道平移至側(cè)面盾構(gòu)吊出井分解拆除。考慮盾構(gòu)機(jī)整體平移，盾構(gòu)接收井開挖斷面達(dá)到15.6m，施工風(fēng)險極大。盾構(gòu)接收井基坑開挖尺寸為17.5m×12.3m，基坑深度為27.571m，橫通道開挖斷面尺寸為15.6×14.632（寬×高），通道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

2、主要施工措施

2.1 馬頭門施工

（1）馬頭門施工前，進(jìn)行洞口處地質(zhì)注漿加固，馬頭門開洞時連立三榀鋼格柵，并與切斷的豎井圍護(hù)樁鋼筋焊接成整體。

（2）分部破除馬頭門處的圍護(hù)樁

注漿完畢待土體穩(wěn)固后，隨即破除馬頭門處的圍護(hù)樁，采取水鉆先破除左上導(dǎo)洞斷面的圍護(hù)樁、并清渣，然后依照工序依次進(jìn)行左上導(dǎo)洞的土體開挖，架立左上導(dǎo)洞馬頭門處首榀格柵，與樁體預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接并及時組裝型鋼臨時支撐；待左上導(dǎo)洞掘進(jìn)3～5m后，破除右上導(dǎo)洞斷面圍護(hù)樁，重復(fù)左上導(dǎo)洞施工過程。依照上述施工過程及橫通雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序要求依次破除其余導(dǎo)洞斷面的圍護(hù)樁。

橫通道斷面破圍護(hù)樁時，保留中間圍護(hù)樁不破除，起到中央支撐作用，先破除兩側(cè)的圍護(hù)樁，待兩側(cè)全部破除完畢后最后破除中央圍護(hù)樁，及時架立馬頭門處的鋼格柵及臨時支撐，將第一榀鋼格柵鋼筋與圍護(hù)樁預(yù)留的鋼筋焊接在一起，及時噴射混凝土。馬頭門的格柵一定要架到位，務(wù)必保證橫通道結(jié)構(gòu)凈空，并在馬頭門處采用三榀格柵密拼加固馬頭門。圍護(hù)樁破除過程如下表2-1所示，每步具體破除位置如下表中第一列示意圖所示：

2.2 橫通道施工

2.2.1 橫通道施工概述

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的結(jié)構(gòu)形式，支護(hù)參數(shù)及所經(jīng)圍巖類別，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，橫通道施工參數(shù)如表4-1。施工中嚴(yán)格貫徹“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、早封閉”的方針。

開挖前，先沿橫向通道拱圈施作超前小導(dǎo)管，并注漿加固圍巖，環(huán)向間距根據(jù)地質(zhì)狀況控制在300mm之內(nèi)，注入水泥漿，然后環(huán)行開挖左上導(dǎo)洞土體。采用環(huán)形導(dǎo)坑留核心土，以發(fā)揮掌子面的三維支撐作用，保證掌子面的穩(wěn)定，其正面投影面積不少于左上導(dǎo)洞開挖面積的一半，初噴5cm厚混凝土，架鋼格柵，掛網(wǎng)噴混凝土，為防止拱腳下沉，拱腳可放置鋼板增大受力面。

2.2.2管棚施工

在豎井開挖至距橫通道拱部下1.5m左右時（即豎井開挖至橫通道第一層臨時仰拱位置時），豎井按照橫通道臨時仰拱的做法，進(jìn)行豎井臨時封底。待豎井封底噴射混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行橫通道拱部管棚的施工。

2.2.2.1管棚設(shè)計(jì)要求

橫通道管棚設(shè)計(jì)呈“拱”形分布，長度為37m。

（1）管棚規(guī)格：采用φ121×6mm無縫鋼管，要求薄厚均勻。

（2）管棚連接采用矩形螺紋連接，焊接加強(qiáng)的方式。

（3）管棚間距300mm；管棚中心距暗挖初支結(jié)構(gòu)外皮輪廓線為150mm。

（4）傾角：管棚走向與通道拱部平行?？紤]大管棚采用的打設(shè)工藝首先要求能夠保證足夠的精度，不至因下垂進(jìn)入開挖斷面，同時也不能過度上抬。施工過程中依據(jù)具體情況可再做調(diào)整。

（5）注漿材料：1：1水泥砂漿漿液。

2.2.2.2管棚施工技術(shù)質(zhì)量要求

（1）本工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，以及工程施工規(guī)范和技術(shù)說明，設(shè)計(jì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（2）管位入口偏差應(yīng)≤2cm。

（3）單根管棚打設(shè)的有效長度誤差≤5cm。

（4）管棚打設(shè)偏斜誤差向上應(yīng)小于0.5%，并避免棚管向下偏斜至隧道開挖線以內(nèi)。

（5）管棚打設(shè)采取間隔跳打的方式，每根棚管打設(shè)完后必須及時灌注水泥漿，并保證管外環(huán)狀間隙漿液充填飽滿。注漿量不小于理論值的1.2倍。

（6）為保證同一開挖段承載力，打設(shè)棚管同一截面內(nèi)的接頭數(shù)不超過管數(shù)的50%。

（7）做好施工記錄，施工完畢進(jìn)行測斜，并繪制每根棚管的走向，為后期開挖提供必要的數(shù)據(jù)。

2.2.2.3工藝流程

（1）鉆孔流程

人員設(shè)備進(jìn)場→平臺搭設(shè)→通水、電→設(shè)備組裝調(diào)試→管位復(fù)測→鉆機(jī)定位（方位、仰俯角）→鉆具組裝、進(jìn)孔→沖洗液循環(huán)→鉆進(jìn)→導(dǎo)向儀監(jiān)測鉆進(jìn)偏斜狀況→通過鉆頭出水口與鴨板位置與角度調(diào)整鉆進(jìn)方向（糾偏）→測斜（驗(yàn)證自然偏斜角度）→鉆進(jìn)→終孔

（2）注漿流程

漿液攪拌→儲漿池→注漿泵→注漿管→注漿接頭→棚管→鉆頭出水口→管外環(huán)狀間隙→出氣孔冒漿→注漿終止。如圖10-2所示。

（3）注漿工藝控制

1）徹底沖洗鉆孔，保持孔內(nèi)均勻充滿泥漿液；盡量減少孔內(nèi)殘余鉆渣。

2）注漿要求：穩(wěn)定、流暢、不得中斷、連續(xù)注漿，孔口出水泥漿后，封住孔口，然后再加壓注漿1-3次；（加壓控制在0.4～0.6Mpa）。

3）注漿時，可根據(jù)孔內(nèi)情況，來回旋轉(zhuǎn)或拉動鉆具，一邊注漿一邊放氣，以保證管外“環(huán)狀間隙”注漿飽滿。

4）預(yù)先計(jì)算出注漿量，注漿時不得小于理論注漿量的1.2倍。

5）注漿漿液擬采用素水泥漿，其具有可灌性好、沉淀析水緩慢、滲透性較好，與砂、土層有較好的親合力。易與周圍土層、棚管形成整體結(jié)構(gòu)性能。

2.2.2.4管棚實(shí)施控制關(guān)鍵要點(diǎn)

（1）棚管連接選擇矩形扣，絲扣長度60mm。管材加工，單節(jié)長度采用定尺，通用棚管長度每節(jié)2.0m、3.0m或4.5m，具體加工計(jì)劃嚴(yán)格按各個斷面配管表定量加工。

（2）注漿漿液擬采用水泥砂漿，合理配置的水泥砂漿是我公司總結(jié)以往工程注漿經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)進(jìn)行漿液配比試驗(yàn)，并經(jīng)工程應(yīng)用檢驗(yàn)而成注漿漿液類型，其具有可灌性、沉淀析水緩慢、滲透性較好，與一般土層有較好的親合力。易與周圍土層、管棚形成整體的性質(zhì)。另外混合漿灌注較有益于所選用施工工法的操作。

（3）棚管打設(shè)順序?yàn)殚g隔跳打的原則，在施工中根據(jù)現(xiàn)場情況變化，可進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

（4）為了提高單步開挖段管棚的承載能力，相鄰棚管接縫應(yīng)錯開，縫距≥1m為宜。

（5）設(shè)備組裝前要進(jìn)行逐一檢查，保證其應(yīng)有的完好率。

（6）根據(jù)現(xiàn)場條件，合理布局泥漿制作、循環(huán)系統(tǒng)、水泥漿制作、注漿系統(tǒng)等。

（7）電器設(shè)備、電纜（電線）要規(guī)范架設(shè)。

（8）施工前，技術(shù)人員對已預(yù)埋的套管管位、角度進(jìn)行認(rèn)真復(fù)測，誤差超限者提請甲方共商妥善解決方案。

（9）開孔定位，調(diào)試角度必須由專人負(fù)責(zé)，并且做好復(fù)檢，確保無誤，其給定值要記錄存檔備查。

（10）為防止地面沉降，嚴(yán)格控制出（泥）沙量，始終保持回水（漿）量小于進(jìn)水量。

（11）在施工中，根據(jù)對地層情況的了解，對技術(shù)參數(shù)進(jìn)行適時調(diào)整。

（12）棚管打設(shè)終止后，立即注漿。其中水泥標(biāo)號選用425#普通硅酸鹽水泥。

（13）注漿泵壓≤0.6MPa為宜。根據(jù)單孔孔內(nèi)情況靈活控制泵壓，孔內(nèi)壓力保持在0.4～0.6MPa范圍內(nèi)。

2.2.3小導(dǎo)管施工工藝

橫通道開挖時超前預(yù)支護(hù)采用小導(dǎo)管注漿加固地層。采用DN32×3.25注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管沿開挖輪廓線從格柵腹部穿過，環(huán)向間距30cm，小導(dǎo)管單根長均為2m，仰角及外插角10°～15°（角度過小影響下榀格柵的架設(shè)，極易造成侵限，角度過大，出現(xiàn)超挖現(xiàn)象嚴(yán)重），縱向間距每榀打設(shè)一排小導(dǎo)管。

橫通道馬頭門采用雙排超前小導(dǎo)管沿輪廓線范圍布置，小導(dǎo)管環(huán)向間距按設(shè)計(jì)為0.3m，外插角5°～10°。

2.2.3.1橫通道小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)型式和布置

小導(dǎo)管采用熱軋鋼管，長度為2m。注漿管一端做成尖形，另一端焊上鐵箍。在距離鐵箍0.5～1.0m處開始鉆孔，鉆孔沿管壁間隔150mm，呈梅花型布設(shè)，孔位互成90°，孔徑6～8mm，見圖10-3。

2.2.3.2注漿工藝參數(shù)

（1）注漿壓力及注漿類型

注漿壓力應(yīng)根據(jù)地層致密程度決定，為0.2～0.5MPa。

粉細(xì)砂及細(xì)中砂層采用改性水玻璃漿，其它地層采用單液水泥漿。

（2）注漿材料及漿液配比

小導(dǎo)管注漿材料及配合比根據(jù)地質(zhì)不同情況和要求采用以下幾種：

1）改性水玻璃漿：配合比為硫酸：水玻璃=1∶1.8～1∶2.2，PH=3.1～3.5。

2）純水泥漿：原材料為摻入10%微膨脹劑的普通水泥，水灰比0.45～0.6。

3）水泥-水玻璃雙液漿：水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，水玻璃為35Be'。水泥漿液水灰比為1∶1～1∶1.2；水泥漿液與水玻璃體積比為1∶1。

（3）注漿數(shù)量

2.2.3.3注漿施工流程

注漿工藝見圖10-4。

（1）打孔布管：小導(dǎo)管在打管前，按照設(shè)計(jì)要求放出小導(dǎo)管的位置。風(fēng)鉆作動力，用專用頂頭將小導(dǎo)管頂入。小導(dǎo)管尾部置于鋼架腹部，增加共同支護(hù)能力。小導(dǎo)管安裝后用塑膠泥封堵導(dǎo)管外邊的孔口。

（2）封面：注漿前，噴5～10cm厚混凝土封閉工作面，以防止漏漿。

（3）注漿：用KBF-50/70注漿機(jī)進(jìn)行注漿，采用注漿量和注漿壓力雙控原則進(jìn)行注漿時間的控制。

2.2.3.4注漿機(jī)具

小導(dǎo)管注漿機(jī)具設(shè)備表見表10-2。

2.2.3.5小導(dǎo)管注漿注意事項(xiàng)

（1）配制漿液時，操作工人戴膠手套、護(hù)目鏡、防護(hù)帽，穿長筒膠鞋，不允許工人穿短袖上衣、短褲上班。

（2）注漿時，作業(yè)工人不準(zhǔn)站在注漿口附近。

（3）發(fā)現(xiàn)壓力表有異常情況時，停止注漿，查找故障。

（4）配制漿液即用即配，剩余漿液倒掉，并清洗儲漿桶。

（5）每次注漿前，在現(xiàn)場做簡易膠結(jié)試驗(yàn)，確定膠結(jié)時間和早期強(qiáng)度。

2.3 橫通道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序

橫通道雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工分為9導(dǎo)洞十步，具體過程詳見下表3-1橫通道施工流程。

豎井基坑及橫通道開挖時應(yīng)做好開挖與外運(yùn)的協(xié)調(diào)，組織好運(yùn)輸車輛，并安排做好運(yùn)輸線路的調(diào)查，及時調(diào)整調(diào)度方案，使盾構(gòu)接收井開挖如期完成，及時轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)間正線的施工，保證施工工期滿足施工的要求。

2.4、監(jiān)控量測

橫通道的主要監(jiān)測項(xiàng)目有：洞內(nèi)外觀察；凈空收斂；拱頂下沉；地表下沉；臨近建筑物、地下管線及構(gòu)筑物的變形；側(cè)向土壓力；襯砌、鋼架應(yīng)力和底部隆起等內(nèi)容。

3、結(jié)束語

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是比較成熟的施工工藝，具有較高的安全性。盾構(gòu)側(cè)位接收，能較好的解決將盾構(gòu)接收區(qū)間上方交通和管線問題，減少地鐵施工與地面交通和管線的矛盾，產(chǎn)生較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，同時減少交通導(dǎo)改和管線改移的費(fèi)用和時間，為盾構(gòu)施工創(chuàng)造有利條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 軌道交通《隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》

[2] 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》

[3] 《地鐵工程監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》（DB11/490-2007）

[4] 現(xiàn)狀施工環(huán)境并結(jié)合我單位可以調(diào)用投入的施工隊(duì)伍、機(jī)械設(shè)備等資源

[5] 《北京市市政工程施工安全操作規(guī)程》（DBJ01-56-2001）

[6] 北京市施工現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)和安全、文明施工的有關(guān)規(guī)定