近距離穿越大型雨水方溝地鐵隧道施工技術(shù)

鄭 立 鋼

(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100000)

近距離穿越大型雨水方溝地鐵隧道施工技術(shù)

鄭 立 鋼

(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100000)

通過北京地鐵14號(hào)線土建施工04合同段大井站—七里莊站礦山法區(qū)間近距離下穿大型雨水方溝工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了施工中采取的一系列洞內(nèi)加固措施，并結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)技術(shù)進(jìn)行穿越施工，為今后類似工程積累經(jīng)驗(yàn)并提供參考。

近距離穿越，洞內(nèi)加固，超前地質(zhì)探測(cè)，監(jiān)控量測(cè)

目前全國(guó)各城市軌道交通處于建設(shè)高峰期,地鐵設(shè)計(jì)線路一般設(shè)置在城市主干路下方，而城市主干路下方都埋有各種市政管線，大多地鐵隧道設(shè)計(jì)埋深較淺，隧道近距離下穿各種管線施工成為了地鐵施工的普遍風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。城市道路交通繁忙，如進(jìn)行管線改移或采用地面加固措施對(duì)交通、環(huán)境等影響較大，洞內(nèi)加固為穿越施工提供了另一選擇。本文從工程現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過對(duì)下穿大型雨水方溝采取一系列洞內(nèi)措施進(jìn)行研究，為今后類似工程積累經(jīng)驗(yàn)，提供參考。

1 工程概況

北京地鐵14號(hào)線大井站—七里莊站區(qū)間設(shè)計(jì)里程范圍為K9+312.601～K10+664.796,全長(zhǎng)1 352.195 m，采用礦山法施工，襯砌形式為復(fù)合式襯砌，開挖寬度為6.2 m，高度為6.5 m。斷面形式見圖1。

右線隧道在K10+347.204～K10+399.418共52.2 m范圍下穿雨水方溝。雨水方溝寬4.0 m，高2.0 m，管頂距地面5.63 m,管底距隧道拱頂2.7 m(見圖2)。該雨水方溝設(shè)計(jì)為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，磚混結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)厚度為300 mm，經(jīng)與產(chǎn)權(quán)單位調(diào)查了解，該方溝為新建工程，枯水期常年水位保持在0.3 m，到雨季最大水位可充滿整個(gè)方溝，區(qū)間下穿段方溝結(jié)構(gòu)完整，無滲漏現(xiàn)象。

隧道穿越地層由上到下依次為雜填土、⑤層卵石、⑦層卵石，雨水方溝位于⑤層卵石內(nèi)，隧道位于⑦層卵石內(nèi)，地下水隧道底板5 m以下，不需要降水施工。

2 難點(diǎn)分析

1)雨水方溝設(shè)計(jì)為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，為磚石結(jié)構(gòu)，斷面較大，底部與隧道頂部距離為2.7 m，屬近距離穿越施工，容易因不均勻沉降引起剪切破壞，影響管道的正常運(yùn)行，同時(shí)存在雨水滲漏的隱患，影響隧道施工安全；

2)雨水方溝位于城市主干路下方，車流量大，交通繁忙，如發(fā)生管線沉降，洞內(nèi)塌方，有可能會(huì)引起路面塌陷，影響交通安全。

3 主要措施

避免雨水方溝破壞的關(guān)鍵在于有效控制土體沉降變形，通過與設(shè)計(jì)、產(chǎn)權(quán)單位溝通，由于雨水方溝位于城市主干路下方，車流量大，交通繁忙，如采取地面加固保護(hù)措施對(duì)交通影響較大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，確定了洞內(nèi)加固措施為主要施工方案，以減少對(duì)地層擾動(dòng)快速通過為原則，初支結(jié)構(gòu)應(yīng)做到快封閉。采用縮短格柵間距、增設(shè)臨時(shí)仰拱、加密超前小導(dǎo)管并及時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿的一系列措施；利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段及時(shí)獲取掌子面前方地質(zhì)信息及雨水方溝的滲漏水情況；結(jié)合監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，及時(shí)掌握雨水方溝沉降情況并指導(dǎo)施工，在圍巖穩(wěn)定的前提下，動(dòng)態(tài)調(diào)整超前小導(dǎo)管及注漿施工參數(shù)；加強(qiáng)對(duì)雨水方溝及隧道掌子面的巡視巡查，必要時(shí)對(duì)方溝內(nèi)進(jìn)行鋪襯施工；采取對(duì)雨水方溝內(nèi)存水截流抽排的輔助措施，保證下穿段的無水作業(yè)，雨季時(shí)密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，編制汛期施工應(yīng)急預(yù)案，汛期時(shí)封閉掌子面，停止施工。

4 施工方法

4.1 超前支護(hù)

1)超前小導(dǎo)管支護(hù)參數(shù)。超前小導(dǎo)管采用φ32無縫鋼管，每榀打設(shè)，環(huán)間距0.3 m，內(nèi)外交錯(cuò)布置。鋼管壁厚3.25 mm，單根長(zhǎng)1.75 m。小導(dǎo)管頂部加工成100 mm長(zhǎng)錐頭型，尾部焊箍，管上按梅花形布置小孔，間隔15 cm，孔眼直徑為8 mm。尾端0.5 m不鉆小孔作為預(yù)留止?jié){段。

2)成孔及安裝施工。結(jié)合砂卵石地層的實(shí)際情況，小導(dǎo)管采用風(fēng)鎬結(jié)合高壓風(fēng)施工。通過高壓風(fēng)吹開、松動(dòng)砂卵石，為風(fēng)鎬成孔創(chuàng)造有利條件，然后放入小導(dǎo)管，通過風(fēng)鎬沖擊成孔。在大卵石、漂石不是很密集的條件下，成孔效果較為理想，在遇到大卵石、漂石異常密集的情況下，采取調(diào)整孔位、角度的方式，如打設(shè)效果不理想，為避免對(duì)巖層過大的擾動(dòng)，及時(shí)與建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位溝通，結(jié)合監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)制定專項(xiàng)措施，動(dòng)態(tài)調(diào)整小導(dǎo)管參數(shù)。

3)注漿施工。對(duì)注漿壓力和注漿量現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后，結(jié)合豎井橫通道及區(qū)間正線的施工數(shù)據(jù)確定。漿液采用單液水泥漿，注漿壓力為0.2 MPa～0.5 MPa，漿液水灰比為1∶1。為增強(qiáng)注漿加固地層效果，注漿順序由下至上。采用攪拌注漿機(jī)組進(jìn)行注漿。遇竄漿或跑漿時(shí)，則采取間隔一孔或幾孔壓注的方法。

注漿順序：注漿時(shí)相鄰孔位應(yīng)錯(cuò)開，交叉進(jìn)行，注漿順序采用由下而上間隔注漿。

封堵注漿管：停止注漿后，先將小導(dǎo)管尾部橡膠軟管的閥門關(guān)閉，防止?jié){液回流，然后再拆除注漿管，待漿液凝固后，再拆除小導(dǎo)管尾部的橡膠軟管及閥門；注漿完成后檢查注漿效果，并對(duì)注漿薄弱部位進(jìn)行重新補(bǔ)充注漿。

4.2 開挖支護(hù)

隧道為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用上下臺(tái)階法施工，人工進(jìn)行土方開挖，預(yù)留核心土沿隧道中線對(duì)稱設(shè)置，環(huán)形核心土預(yù)留不小于拱部斷面面積的1/3，長(zhǎng)度為1.5 m～3 m，高度為1.2 m，寬度為3.5 m，核心土兩側(cè)與初支之間距離為1.0 m左右。土方開挖進(jìn)尺為0.5 m，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在5.0 m～8.0 m。隧道支護(hù)形式為錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)，即鋼筋網(wǎng)+鋼架+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。格柵中心間距由原設(shè)計(jì)的0.75 m縮減為0.5 m，初支厚度為300 mm。每榀格柵拱腳處采用φ32×3.25，L=1.75 m鎖腳錨管加固，每個(gè)拱腳處打設(shè)兩根。超前支護(hù)采用雙排φ32×3.25超前小導(dǎo)管,L=1.75 m，每榀打設(shè)，環(huán)向間距300 mm，外插角10°～15°，拱部范圍內(nèi)打設(shè)。超前小導(dǎo)管及鎖腳錨管進(jìn)行注漿。前后兩榀格柵之間采用φ22鋼筋連接，環(huán)向間距為1 m，內(nèi)外交錯(cuò)布置。格柵每個(gè)節(jié)點(diǎn)處相對(duì)主筋間均加焊一根與主筋等直徑的鋼筋，以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)處的受力強(qiáng)度。臨時(shí)仰拱分三節(jié)安裝，格柵安裝后兩側(cè)拱腳處分別安裝臨時(shí)仰拱兩端的兩節(jié)，中間一節(jié)隨核心土開挖將兩端兩節(jié)連接,快速使上臺(tái)階閉合成環(huán)。

4.3 初支背后回填注漿

為減少穿越后管線的后期沉降，初期支護(hù)成環(huán)后，及時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿。注漿管采用φ32鋼焊管，注漿管長(zhǎng)0.5 m，拱部及拱墻布置，環(huán)向間距0.5 m，每榀打設(shè)，前后兩榀錯(cuò)開布置。注漿漿液為水泥漿，注漿壓力為0.2 MPa～0.5 MPa。

5 超前地質(zhì)探測(cè)及地質(zhì)情況記錄

穿越雨水方溝施工時(shí)，先作好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，在水平距離管線10 m時(shí)開始在掌子面上鉆探測(cè)孔，提前掌握地層情況作好預(yù)防。鉆孔深不小于5 m，每5 m鉆探一次。采用φ50鋼管插入探測(cè)孔中，探測(cè)管四周梅花形布置φ8進(jìn)水孔，觀察鋼管內(nèi)是否有水流出，確定前方地質(zhì)中是否存在管溝滲水的情況。

豎井及橫通道施工時(shí)做好水文地質(zhì)記錄，為區(qū)間隧道施工提供參考。標(biāo)準(zhǔn)段隧道施工時(shí)做好試驗(yàn)，取得相關(guān)數(shù)據(jù)，并做好施工記錄，為下穿雨水方溝施工措施提供參考。

6 監(jiān)控量測(cè)及數(shù)據(jù)分析

隧道施工至平面位置距雨水方溝5 m時(shí)開始利用地表點(diǎn)對(duì)方溝進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在管線上方布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，縱向間距10 m；隧道拱頂正上方布置地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，縱向間距20 m。具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見表1。

表1 區(qū)間隧道下穿雨水方溝監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

施工期間，監(jiān)測(cè)采取黃色、橙色、紅色三級(jí)預(yù)警制度，對(duì)預(yù)警情況及時(shí)召開專題會(huì)分析原因并及時(shí)制定專項(xiàng)措施，通過監(jiān)控量測(cè)及對(duì)其結(jié)果的反饋處理,及時(shí)調(diào)整開挖方法及支護(hù)參數(shù),確保結(jié)構(gòu)的安全與圍巖穩(wěn)定。施工期間管線沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)中最大累計(jì)沉降值為7.74 mm,其他檢測(cè)指標(biāo)均在允許范圍內(nèi)，洞內(nèi)未發(fā)現(xiàn)滲水等異常情況。

7 結(jié)語

北京地鐵14號(hào)線土建04合同段大井站—七里莊站區(qū)間近距離下穿大型雨水方溝施工順利完成，在雨水方溝自身結(jié)構(gòu)完整的前提下，通過采取超前支護(hù)、格柵加密、增設(shè)臨時(shí)仰拱、及時(shí)初支背后徑向注漿的洞內(nèi)加固措施以及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，有效的控制了土體沉降變形，避免了管線的破壞，施工中各項(xiàng)巡視、監(jiān)測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，保證了安全、質(zhì)量和工期。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)技術(shù)在穿越施工中發(fā)揮了重要作用，充分體現(xiàn)了信息化施工的重要意義。整個(gè)穿越施工過程中，配備了精干的管理人員和優(yōu)秀的施工隊(duì)伍，全體施工人員高度重視，統(tǒng)一思想，過程中進(jìn)行嚴(yán)格的安全質(zhì)量控制，區(qū)間隧道成功的實(shí)現(xiàn)了穿越施工，為今后類似工程積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

[1] 王夢(mèng)恕．北京地鐵淺埋暗挖法施工[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1989，8(1)：52-61．

[2] 關(guān)寶樹，國(guó)兆林．隧道及地下工程[M]．成都：西南交通大學(xué)出版社，2000.

[3] 施仲衡．地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M]．西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

On construction techniques of close-rangecrossing large-scale rainwater box drain subway tunnel

ZHENG Li-gang

(Beijing Rail Traffic Construction Administration Co., Ltd, Beijing 100000, China)

According to Dajing Station-Qilizhuang Station with the mining method Section close-range large-scale rainwater box drain subway tunnel example along No.04 Contract Section of No.14 Beijing Subway construction, the paper illustrates a series of consolidation in caves adopted in the construction, and undertakes the crossing tunneling engineering by combining with the advanced geological forecast and supervision measures, so as to provide some reference for similar projects.

close-range crossing, consolidation in caves, advanced geological detection, supervision and measurement

1009-6825(2014)31-0192-02

2014-08-29

鄭立鋼(1979- )，男，工程師

U455

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