單拱暗挖車站上穿既有地鐵線施工技術(shù)

馬曉軍

摘 要：目前，建筑行業(yè)發(fā)展速度日益加快，現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目普遍存在復(fù)雜性和特殊性，這給工程施工帶來一定的難度。在既有地鐵線上方進(jìn)行施工時(shí)，若卸載其頂部，會(huì)引起既有地鐵結(jié)構(gòu)發(fā)生變形；而在地鐵運(yùn)營中，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，因此，需采取科學(xué)合理的施工方法來控制施工中存在的質(zhì)量問題。針對(duì)這種情況，就單拱暗挖車站上穿既有地鐵線施工技術(shù)展開了討論和分析，結(jié)合實(shí)際情況，采用先進(jìn)、合理的施工技術(shù)，有效地控制了地鐵結(jié)構(gòu)的不均勻沉降和變形問題，不但保證了既有地鐵的正常運(yùn)行，而且還提高了既有地鐵的使用壽命。

關(guān)鍵詞：單拱；暗挖；地鐵線；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0062-02

近年來，我國城市交通的整體水平得到大大提升，尤其是在地鐵開通運(yùn)營后，使得城市交通擁堵的現(xiàn)象得到明顯緩解。地鐵車站是地鐵網(wǎng)絡(luò)和人口流動(dòng)的樞紐，由于其結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜、多樣，所以，在地鐵線進(jìn)行施工時(shí)，需嚴(yán)格控制施工中存在的安全質(zhì)量隱患。地鐵車站開挖斷面大、埋深淺，圍巖大多為軟土和軟巖層，開挖過程中易引起地面沉降和結(jié)構(gòu)變形，這在一定程度上會(huì)危及周邊建筑物、地下管線和其他公共設(shè)施的安全。本文對(duì)單拱暗挖車站上既有地鐵線施工技術(shù)進(jìn)行探討和分析，這對(duì)提高既有地鐵線的施工水平，保證既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性都有著重大的意義。

1 工程案例

某地鐵站暗挖地段位于十字交叉路口，從既有地鐵線隧道上部穿過，其布置呈丁字形。暗挖段以單拱雙柱復(fù)合襯砌為主要結(jié)構(gòu)形式，整個(gè)結(jié)構(gòu)的長度約為64 m，寬度約為24 m，高度約為10 m，覆土厚度約為6 m。暗挖地段土層結(jié)構(gòu)包括回填土、粉土、中粗砂層和卵石層。暗挖段頂部是粉土層，底板是卵石層，上半部分的結(jié)構(gòu)主體位于粉土層。暗挖車站上穿既有地鐵線，與地鐵線頂部結(jié)構(gòu)外表面的距離為0.5 m。

2 既有地鐵線施工中存在的問題

在既有地鐵線隧道上方進(jìn)行施工時(shí)，對(duì)既有地鐵隧道頂部卸載會(huì)引起既有地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形或不均勻沉降現(xiàn)象。而地鐵作為城市交通的重要樞紐，它對(duì)運(yùn)營質(zhì)量要求極高，尤其是對(duì)隧道結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)嚴(yán)格。因此，如何采取有效的措施控制既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形是該項(xiàng)工程建設(shè)中需要解決的主要問題。

既有地鐵隧道的變形會(huì)隨著隧道周邊土體抗剪強(qiáng)度值的變化而發(fā)生變化，也會(huì)隨著隧道卸載量的變化而變化。在暗挖車站底部和既有地鐵隧道周邊采用土體進(jìn)行加固，能夠提高土體結(jié)構(gòu)的抗剪能力，進(jìn)而提高既有地鐵隧道頂部卸載的抗變形能力。按照施工的具體情況，采取減少單次卸載量和階段性地施加預(yù)應(yīng)力錨固等措施，可有效地補(bǔ)償部分卸載量，同時(shí)，還可以避免既有地鐵隧道頂部的卸載變形。還有一個(gè)原因需要格外注意，那就是地下水位和地下水量變化對(duì)既有地鐵隧道卸載變形產(chǎn)生的影響，這兩種因素的變化也會(huì)改變土體結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，因此，在施工中需要嚴(yán)格控制。

在單拱暗挖車站上穿既有地鐵線施工時(shí)，可采用中柱法進(jìn)行施工。在施工中，對(duì)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)采取全面、系統(tǒng)的保護(hù)措施，可以有效地控制隧道地表不均勻沉降和圍巖變形情況的發(fā)生，從而有效控制既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形，確保變形指標(biāo)等值控制在規(guī)定范圍內(nèi)，進(jìn)而提高既有地鐵線的運(yùn)營水平，增加既有地鐵的運(yùn)營年限。

暗挖車站采用中柱法施工，是將整個(gè)斷面開挖分為五個(gè)洞，即側(cè)洞、柱洞和中洞等；采取自上而下的方法，對(duì)各柱洞進(jìn)行初步支護(hù)，然后再由下至上對(duì)柱洞進(jìn)行二次襯砌，以此形成梁柱支撐體系。柱洞施工完成后，再進(jìn)行中洞的初期支護(hù)和二次襯砌，以此形成整個(gè)大中洞的穩(wěn)定體系。最后，再進(jìn)行側(cè)洞的初期支護(hù)和二次襯砌，使整體結(jié)構(gòu)閉合。采用這種施工方法，不僅可以減少單次卸載量，還能夠在開挖既有地鐵隧道頂部土體時(shí)，對(duì)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。每完成一個(gè)洞的施工處理后，就可以設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿和二次襯砌，及時(shí)補(bǔ)償卸載，從而形成開挖、加固、補(bǔ)償?shù)难h(huán)模式。在實(shí)際施工中，要想有效地控制既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形，就需要從改善暗挖車站底部和既有地鐵線周邊土體性質(zhì)、及時(shí)補(bǔ)償部分卸載和降低地下水位等方面進(jìn)行控制。同時(shí)，在施工中，要借助先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)施工全過程實(shí)施24 h監(jiān)測(cè)，保證既有地鐵線的安全運(yùn)營。

3 施工工藝流程和操作注意事項(xiàng)

3.1 工藝流程

本文研究中采用中柱法進(jìn)行施工，其具體的工藝流程為：施工準(zhǔn)備→初期支護(hù)→柱洞開挖支護(hù)→柱洞二次襯砌→中洞開挖支護(hù)→中洞二次襯砌→側(cè)洞開挖支護(hù)→側(cè)洞二次襯砌。

3.2 施工操作中的注意事項(xiàng)

3.2.1 降水施工

在進(jìn)行暗挖車站施工前，需采取降水措施，先降水至既有地鐵隧道的底板以下，相當(dāng)于對(duì)既有地鐵隧道向下卸載，以此保證暗挖施工對(duì)既有地鐵隧道向上卸載的平衡。同時(shí)，既有地

鐵隧道周邊的土體水流干后，可以提高土體結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)的抗變形能力。

3.2.2 開挖支護(hù)施工

在開挖側(cè)洞、中洞和柱洞時(shí)，可以采取臺(tái)階法進(jìn)行分層、分步開挖支護(hù)，兩側(cè)洞需保持對(duì)稱。在進(jìn)行分步施工時(shí)，每步之間用臨時(shí)中隔壁和仰拱分割。具體操作流程如下：①永久支護(hù)需采用鋼格柵、連接筋和二氧化碳網(wǎng)噴混凝土支護(hù)體系，臨時(shí)中隔壁與仰拱分割采用工字鋼、連接筋和網(wǎng)噴混凝土支護(hù)體系。②暗挖車站外拱和側(cè)墻徑需向外放10 cm，循環(huán)進(jìn)尺0.5 m。單拱拱部采用人工開挖，開挖過程中要注意各拱架之間的間距，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行開挖，避免出現(xiàn)超挖、欠挖的現(xiàn)象。③由于開挖施工較為復(fù)雜多變，開挖階段會(huì)多次擾動(dòng)土體，所以，需要在各洞室拱腳處布設(shè)錨管，并進(jìn)行注漿加固，減少不均勻沉降。在條件允許的情況下，還可以采用混凝土噴注夯實(shí)。④架立鋼架時(shí)，需嚴(yán)格控制拱架間距，安裝前要核對(duì)鋼架的型號(hào)、尺寸和方向，杜絕使用不合格鋼架。⑤在噴射混凝土施工階段，需保證混凝土強(qiáng)度，嚴(yán)格按照規(guī)范操作配制拌料；噴射混凝土前，需對(duì)施工縫進(jìn)行清理，保證縫內(nèi)無雜物和積水；在噴射混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，不得出現(xiàn)脫落、露筋的現(xiàn)象，要保證混凝土噴射的密實(shí)度。⑥所有洞區(qū)的初期支護(hù)封閉施工完成后，即可進(jìn)行初期支護(hù)背后回填注漿。在這里要采用純水泥漿，注漿壓力要適中，不宜過大，也不宜過小。在噴射混凝土前，要將注漿管預(yù)埋好，并將其與鋼格柵架焊接結(jié)合，使用牛皮紙和棉紗封堵加以保護(hù)。若回填注漿后出現(xiàn)漏水的情況，需重新埋管注漿，重復(fù)操作，直至無漏水現(xiàn)象為止。

3.3 重點(diǎn)輔助施工

3.3.1 大管棚施工

在暗挖車站橫斷面的拱部范圍內(nèi)布置大管棚進(jìn)行支護(hù)，管棚采用無縫鋼管設(shè)計(jì)，然后采用水平導(dǎo)向鉆機(jī)鉆孔，最后采用夯管錘進(jìn)行夯實(shí)施工。

3.3.2 小導(dǎo)管施工

在暗挖拱頂管棚間布置熱軋鋼管，根據(jù)地層情況選擇水泥漿進(jìn)行注漿處理。小導(dǎo)管頭部需加工成尖錐狀，尾部焊箍，管壁上需鉆注漿孔，每個(gè)孔之間的間距為50 mm，注漿孔直徑為6 mm。噴射混凝土施工完成后，采用風(fēng)鎬排設(shè)，與結(jié)構(gòu)鋼架鋼筋緊密貼合，然后與拱架主筋焊接在一起。在進(jìn)行注漿施工時(shí)，要采用水泥漿，注意控制注漿壓力，直至漿液無法注入為止。

3.3.3 對(duì)既有地鐵隧道進(jìn)行加固施工

為了避免在暗挖車站上穿既有地鐵線施工過程中引起既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形的情況出現(xiàn)，應(yīng)采用預(yù)注漿和錨桿技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固施工。

采用預(yù)注漿加固施工時(shí)，應(yīng)選用超細(xì)水泥漿，其抗壓強(qiáng)度應(yīng)高于30 MPa；另外，要采用二重管無收縮雙液注漿技術(shù)，二重管鉆機(jī)鉆桿具有成孔和雙液注漿功能，可以保證鉆孔和注漿的連續(xù)性和快速性。在注漿過程中，要采用電子監(jiān)控設(shè)備實(shí)施定向、定量和定壓注漿，保證漿液固化效果良好。當(dāng)注漿壓力上升或漿液溢出時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，找出原因并予以處理后才能繼續(xù)注漿。

采用錨桿加固施工時(shí)，錨桿間距需按照規(guī)范要求進(jìn)行布置和控制，錨桿長度分為15 m和10 m，貼合既有地鐵線區(qū)間采用長錨桿。錨桿材料采用一定直徑的鋼筋，注漿材料為水泥漿，抗壓強(qiáng)度在30 MPa以上。在進(jìn)行錨桿加固施工前，需選取2根錨桿進(jìn)行鉆孔、注漿和張拉力的試驗(yàn)，驗(yàn)證施工工藝和施工設(shè)別的適應(yīng)性。

3.4 混凝土襯砌施工

3.4.1 底梁襯砌施工

采用大體積混凝土，注意混凝土配合比的控制，避免混凝土受溫度因素的影響出現(xiàn)裂縫或變形。在澆筑混凝土?xí)r，采用分層澆筑的方法，嚴(yán)格控制分層澆筑的厚度。在鋼筋鋪設(shè)較為密集的地方，應(yīng)選用坍落度較大的混凝土。在振搗過程中，采用小型振搗棒，避免對(duì)底座鋼筋造成損傷。

3.4.2 頂梁襯砌施工

在頂梁鋪設(shè)防水板時(shí)，需要預(yù)留一定的縫隙，并用雙面膠將預(yù)留邊緣固定住，避免澆筑混凝土?xí)r對(duì)防水板造成損傷。在頂梁截面較大的情況下，需將臨時(shí)噴射混凝土提前破除，鋼架不割除，底部腳手架需設(shè)立在已經(jīng)施工的底梁上，并設(shè)置掃地桿和斜撐設(shè)備，避免整體剛度下降，從而導(dǎo)致底梁失穩(wěn)。頂縱梁需采取分段施工，每段長度約為6 m，在這里要采用高性能混凝土，并設(shè)置排氣孔。

3.4.3 鋼管柱施工

將加工好的鋼管和鋼筋籠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊裝，使用商品混凝土澆筑。鋼管加工完成后，需要進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，檢查其垂直度和長度。鋼管和鋼筋籠吊裝完成后，要對(duì)鋼管柱的位置進(jìn)行測(cè)量定位。鋼管柱與底部焊接完成后，也需要采取相應(yīng)的試驗(yàn)，確保其垂直度符合規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

總之，進(jìn)行單拱暗挖車站上穿既有地鐵線施工時(shí)，必須要制訂一套控制既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形的技術(shù)措施，保證施工階段既有地鐵可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)營。在既有地鐵隧道上方新建地鐵工程時(shí)，應(yīng)保證其施工處于安全、可控的狀態(tài)，確保工程順利進(jìn)行，只有這樣，才能取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。另外，只有在施工中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，提高施工技術(shù)水平，才能為以后建設(shè)同類工程提供切實(shí)可靠的技術(shù)保障。

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〔編輯：曹月〕

Undercutting Both Single Arch Wear the Station Metro Line Construction Technology

Ma Xiaojun

Abstract： At present， the rapid pace of development of the construction industry， the prevalence of modern construction project complexity and specificity， which brings some difficulties to the construction. When both parties subway line construction， if uninstalling the top， it will cause the existing subway structure deformation； while in the subway operations， the quality of the tunnel structure requirements are very strict， therefore， need to take a scientific and rational way to control construction construction quality problems. For this case， the station wearing a single arch Undercutting existing subway line started construction technology discussion and analysis， combined with the actual situation， the use of advanced technology， reasonable construction techniques， effective control of uneven subsidence and deformation of subway construction problems not only to ensure the normal operation of the existing subway， but also improve the life of the existing subway.

Key words： single arch； excavation； subway lines； construction technology