關(guān)于地鐵連拱隧道施工技術(shù)的研究

裴洪濤

(中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司)

1 引 言

對于地鐵隧道的施工是目前隧道施工建設(shè)中最為常見的項(xiàng)目。對于山區(qū)復(fù)雜度較高的高速公路，以中短隧道為主的連拱隧道是比較適合的隧道類型。連拱隧道的優(yōu)點(diǎn)主要有結(jié)構(gòu)美觀、環(huán)保、節(jié)省投資、接線部位在洞口。本文主要介紹了地鐵練功隧道的施工技術(shù)，筆者通過對連拱隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)的探討，以期能夠提高連拱隧道的建設(shè)質(zhì)量，完善隧道的施工工藝。

2 常見的連拱隧道的設(shè)計(jì)

三層曲(直)中墻結(jié)構(gòu)型式是目前國內(nèi)大部分在建的隧道中最常采用的型式。就近幾年來說，全國已經(jīng)建成了連拱隧道有很多，但是大部分都是由三層曲中墻和一些直中墻為主，這種形式在根本上解決了滲漏水在原來連拱隧道中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，并且其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也是在施工過程中最能夠得到保證的，因此，就目前的建設(shè)后的實(shí)際效果來看，三層中墻形式的連拱隧道是一種最常采用也是最理想的結(jié)構(gòu)型式。

3 地鐵連拱隧道在施工中的方法和具體的施工工序

結(jié)合目前國內(nèi)連拱隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，并且根據(jù)地鐵連拱隧道在設(shè)計(jì)要求、施工地質(zhì)及條件的不同，連拱隧道的具體施工方法有多種，但是最常見的主要有以下三種。

第一種方法是對于三導(dǎo)洞的分步施工，其主要有中導(dǎo)洞、側(cè)壁導(dǎo)坑和三導(dǎo)洞等三個(gè)方面。由于地鐵連拱隧道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是偏壓、跨度較大，因此施工務(wù)必要分成很多步驟來進(jìn)行:①中導(dǎo)洞的開挖支護(hù);②中隔墻的施工;③側(cè)導(dǎo)洞的開挖支護(hù);④對主洞上面臺階的開挖支護(hù);⑤對主洞下方臺階的開挖支護(hù);⑥對主洞仰拱的開挖支護(hù)⑦仰拱處鋼筋混凝土的澆筑;⑧防排水施工;⑨二次襯砌澆筑;⑩對隧道洞內(nèi)的裝飾。

第二種常見的方法是中導(dǎo)洞施工法，采用全斷面法、正臺階法等是就Ⅲ類及其以上的圍巖來說的，這種方法是在對中導(dǎo)洞的中墻施工完成以后，直接對兩側(cè)的正洞進(jìn)行開挖，在地質(zhì)條件較好的土類、軟巖類區(qū)域并且較少受地下水影響的施工項(xiàng)目中，中洞施工法取得的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。具體施工工序?yàn)?對中導(dǎo)洞主體的開挖支護(hù)→對中隔墻的澆筑→中導(dǎo)洞左洞的開挖和支護(hù)→對左洞的襯砌→對右洞的開挖和支護(hù)→對右洞的襯砌。

第三種施工方法為單洞法，這種方法有較大的適用范圍，其施工的主要步驟可以分為:①對左右兩側(cè)洞開挖、支護(hù)及對單洞中墻的澆筑;②對左右兩側(cè)洞的二次襯砌。

由于施工方法中各個(gè)工序相互之間的影響比較大，因此在施工過程中要就具體施工情況具體分析，靈活的調(diào)整各個(gè)施工步驟之間的施工工序，以期能優(yōu)質(zhì)、安全得建好地鐵的連拱隧道。

4 地鐵連拱隧道施工的技術(shù)研究

4.1 開挖施工技術(shù)的研究

(1)對明洞的施工

確定開挖的邊線是明洞施工中最先進(jìn)行的一步，這樣做是為了能將邊坡上的危石和浮土等障礙物清除干凈，為了能及時(shí)的排走地表和邊坡處的積水就必須設(shè)置相應(yīng)的天溝和截水溝。明洞施工中對砂石土和亞黏土的開挖主要是運(yùn)用機(jī)械自外而內(nèi)、由上而下挖掘，對于強(qiáng)風(fēng)化巖和軟石的開挖采用的是反鏟挖掘機(jī)，而開挖石方采用的是淺孔臺階鉆爆法，并且還要及時(shí)的做好對邊坡的防護(hù)工作。搭設(shè)合適的支撐架對明洞的初襯進(jìn)行施工，但是為了保證洞門的堅(jiān)固和洞口的穩(wěn)定可靠，可采取洞身、端墻、洞門同時(shí)初襯的方式。如果初襯的砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的80%以上，一定要在拆架、回填之前按照設(shè)計(jì)圖紙的具體要求排水設(shè)施及完善外貼式防水層，回填的過程中要進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，改作業(yè)要分層進(jìn)行，并且還要保證每層的厚度控制在20 cm 上下。

(2)對暗洞的施工

對暗洞的施工一般是按照中導(dǎo)洞施工的方法，首先是在暗洞的中墻位置處開挖中導(dǎo)洞，在其兩側(cè)開挖出左導(dǎo)洞以及右導(dǎo)洞，開挖完三導(dǎo)洞以后，再對上、下行線的正洞進(jìn)行開挖。三導(dǎo)洞法施工一般是按照隧道地質(zhì)實(shí)際的情況來做的，這種方法一般適用在地質(zhì)條件較為復(fù)雜，偏壓度高、周圍的巖土較為軟弱，洞口涌水量大且洞口淺的地段，三導(dǎo)洞施工法的優(yōu)點(diǎn)具體是正洞具有較早的支護(hù)閉合，施工安全，但是利用該方法施工，其工序較復(fù)雜，工期具有較高的成本。而中導(dǎo)洞施工如果試用在較好的地段，會使得施工的工序相對簡單，縮短工期短、降低成本低。

(3)中隔墻施工

兩側(cè)共用一中墻是地鐵連拱隧道最主要的特點(diǎn)，連拱隧道的主要的受力結(jié)構(gòu)是中隔墻，該處的受力非常復(fù)雜，是隧道的關(guān)鍵。因而連拱隧道的施工的難點(diǎn)是對中隔墻的施工。地鐵連拱隧道要先要開挖中導(dǎo)洞并對其做好及時(shí)的支護(hù)，直至其貫通，然后才能對中隔墻進(jìn)行施工。為了形成豎直方向上連續(xù)的中隔墻，需對中隔墻的墻頂進(jìn)行防水排水的處理，回填混凝土密實(shí)，之后進(jìn)行后續(xù)的主洞開挖、支護(hù)工作。為了使中墻更加穩(wěn)定，需在基底處設(shè)計(jì)長3 m 的小導(dǎo)管并做注漿處理，注漿完成后，還要將基底的泥漿及破碎巖石清理至基底硬巖上，然后使用C25的混凝土按設(shè)計(jì)標(biāo)高找平基底。如何做到中墻與中導(dǎo)洞頂巖石密實(shí)回填是中隔墻施工的關(guān)鍵。中導(dǎo)洞是容易密實(shí)回填的矩形，對其施工時(shí)，要提前預(yù)留出空隙，空隙的長度一般是15 cm，等過24 h 后再回填空隙，此時(shí)空隙的回填一般用的是干硬性混凝土。這樣可以使得中隔墻與周圍巖土之間較為密實(shí)，等到左右洞二次襯砌完成以后還要對回填的泥漿進(jìn)行一次壓漿處理，確保無空隙。

4.2 地鐵連拱隧道施工中的支護(hù)工作

(1)初期的支護(hù)

連拱隧道施工中主要采用噴、網(wǎng)、錨或鋼筋混凝土的形式來進(jìn)行初期的支護(hù)工作。在實(shí)際的地鐵隧道的施工中，由于該區(qū)域地質(zhì)狀況差異，造成初期的支護(hù)中支護(hù)的結(jié)構(gòu)及所選取的參數(shù)也有所不同，其中對于第Ⅰ到第Ⅲ類圍巖段的淺埋段，其初期支護(hù)工作主要采用的是注漿小導(dǎo)管、Ⅰ18 工字鋼、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、C20噴混凝土;而Ⅳ類圍巖段的初期支護(hù)工作要使用間距120 cm 的系統(tǒng)錨桿、直徑6 mm，網(wǎng)格間距25 cm 鋼筋網(wǎng)、厚度12 cm 的強(qiáng)度是20 MPa 的混凝土進(jìn)行初期支護(hù);而Ⅴ類圍巖進(jìn)行初期支護(hù)，采用的是8 cm 厚的噴混凝土。

(2)隧道的二次襯砌

二次襯砌，對提高隧道外觀質(zhì)量和使用壽命具有十分重要的作用，它是工程永久性承力的一部分。在初期支護(hù)的基本規(guī)范內(nèi)，對隧道的二次襯砌前要使得圍巖及初期支護(hù)的變形率趨于減緩或穩(wěn)定。二次襯砌的洞內(nèi)則要從出口雙洞單向砌至進(jìn)口，先對進(jìn)口洞后對出口明洞進(jìn)行襯砌。

4.3 防排水作業(yè)

地鐵隧道工程的質(zhì)量及使用壽命直接受隧道工程防水作業(yè)優(yōu)秀與否的影響。地鐵連拱隧道中我們采取防水施工的目的是為了阻隔地下水，讓其通過中隔墻處的排水系統(tǒng)流出，避免洞內(nèi)的中隔墻與洞內(nèi)拱部的連接處出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，該處主要的施工方法的是要著手在中隔墻與拱部的結(jié)構(gòu)上，使其形成統(tǒng)一的整體。

(1)明洞中隔墻的防排施工

該處同樣是防排水關(guān)鍵部位，此處的中隔墻處在兩個(gè)隧道的中底部。為了保證該處結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定受力，在中隔墻的頂中部需要增設(shè)深度和寬度略大于縱向排水管的PVC 排水凹槽，大小約100 mm，為了使水引出洞外，同樣要在凹槽中設(shè)置PVC 排水管及水軟管。

(2)混凝土的干燥收縮和硬化熱等現(xiàn)象，會使混凝土產(chǎn)生裂縫，還會破壞其自防水能力。因此需要摻適量的膨脹劑于防水混凝土中，使混凝土致密化，從而提高混凝結(jié)的抗?jié)B能力。膨脹劑的作用主要是產(chǎn)生適度膨脹，建立預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)防或減少混凝土的收縮、開裂。

(3)中導(dǎo)坑以及左右主洞爆破開挖的多次擾動會影響到中隔墻頂部三角區(qū)周圍的巖土層，使其松弛破碎。并且還極易產(chǎn)生涌水坍塌等事故，造成隧道的滲漏水和結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。這種情況的處理措施主要是在洞身襯砌前往向中隔墻頂部注入水泥漿，這樣做法不僅加固了巖土，同時(shí)最大限度的的將滲水堵在通道以外。

4.4 對不良地質(zhì)地段的施工

不良地質(zhì)地段的施工要嚴(yán)格遵循導(dǎo)管超前、加強(qiáng)支護(hù)、減弱爆破、加緊襯砌、勤于量測的原則，穩(wěn)中求實(shí)，以期能順利通過對不良地質(zhì)地段的施工。

5 結(jié) 語

在地鐵連拱隧道的施工中，要綜合考慮隧道周圍地質(zhì)、巖石種類等各方面條件，選擇最為行之有效的開挖技術(shù)和施工方法，同時(shí)還要采用合理的方法避免結(jié)構(gòu)的開裂、滲漏水等質(zhì)量情況的發(fā)生，確保施工向著安全度高、質(zhì)量好、進(jìn)度快的方面發(fā)展，降低工程造價(jià)，減少工程的投資。

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［3］ 楊炳昌.連拱隧道施工技術(shù)初探［J］.巖石力學(xué)與工程，2009，(23):5178－5180.