大跨度地鐵暗挖車(chē)站施工方案與優(yōu)化

喬鳳琢

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

大跨度地鐵暗挖車(chē)站施工方案與優(yōu)化

喬鳳琢

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北 涿州 072750)

暗挖法是目前地鐵車(chē)站修建的主要施工方法，但地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)斷面形式復(fù)雜、尺寸大，地表沉降控制要求嚴(yán)格，加之暗挖施工方法多種多樣，因此選擇安全、經(jīng)濟(jì)的暗挖施工方法是地鐵車(chē)站施工的關(guān)鍵。在青島地鐵2號(hào)線海川路站暗挖施工方案選擇過(guò)程中，根據(jù)地表沉降控制要求和施工中揭露的地質(zhì)條件，將原設(shè)計(jì)施工方案由環(huán)形導(dǎo)坑+臺(tái)階法變更為臺(tái)階法。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和監(jiān)測(cè)結(jié)果分析顯示，方案優(yōu)化后簡(jiǎn)化了施工程序，加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，且地表沉降也控制在允許范圍內(nèi)。

暗挖法 環(huán)形導(dǎo)坑 臺(tái)階法

1 工程概況

海川路站位于香港東路與海川路交叉路口的西側(cè)，車(chē)站線位為東西向，沿香港東路布置。車(chē)站有效站臺(tái)中心里程為YSK36+332.638，車(chē)站起點(diǎn)里程YSK36 +208.338、終點(diǎn)里程YSK36+406.338，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)外包長(zhǎng)度198 m。車(chē)站共設(shè)2個(gè)出入口、4組風(fēng)亭、1個(gè)無(wú)障礙通道。

車(chē)站主體工程的施工通過(guò)設(shè)在車(chē)站西側(cè)的1號(hào)豎井及橫通道和設(shè)置在車(chē)站東側(cè)的2號(hào)豎井及橫通道進(jìn)行。車(chē)站平面位置見(jiàn)圖1。

圖1 海川路站與豎井平面位置

本站為地下兩層島式站臺(tái)車(chē)站，采用大跨單拱雙層結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)所處的位置及地質(zhì)情況，分為ZA-Ⅲ型斷面(擴(kuò)大段Ⅲ級(jí)圍巖)、ZB-Ⅲ型斷面(標(biāo)準(zhǔn)段Ⅲ級(jí)圍巖)兩種斷面形式。ZA-Ⅲ型斷面開(kāi)挖跨度22.6 m; ZB-Ⅲ型斷面開(kāi)挖跨度 20.62 m。車(chē)站覆土厚度在13～19 m。

2 工程及水文地質(zhì)情況

2.1 工程地質(zhì)

通過(guò)鉆探揭示，場(chǎng)區(qū)第四系厚度較小，自西向東逐

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)、初勘資料及本次鉆孔揭露情況，本區(qū)間無(wú)大的斷裂帶通過(guò)，受區(qū)域構(gòu)造影響，僅有一些次生或派生小型構(gòu)造擠壓破碎帶。根據(jù)臨近場(chǎng)區(qū)工程物探測(cè)試結(jié)果，車(chē)站西側(cè)發(fā)育有近東北向高傾角構(gòu)造破碎帶，推測(cè)其主要影響段為 YSK36+255—YSK36+315。

2.2 水文地質(zhì)

海川路站無(wú)河流、湖泊等地表水系，地下水主要賦存在第四系松散土層和基巖裂隙中。場(chǎng)區(qū)地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水兩種類(lèi)型。

3 原施工方案分析

3.1 原設(shè)計(jì)的暗挖施工方案

海川路車(chē)站原設(shè)計(jì)暗挖方案為:通過(guò)1號(hào)、2號(hào)豎井及豎井下的橫通道進(jìn)入車(chē)站主體隧道施工，車(chē)站主體隧道采用環(huán)形導(dǎo)坑+臺(tái)階法開(kāi)挖。拱部由4個(gè)導(dǎo)洞構(gòu)成環(huán)形導(dǎo)坑，導(dǎo)洞下部預(yù)留核心土。4個(gè)導(dǎo)洞按順序開(kāi)挖，相鄰導(dǎo)洞開(kāi)挖面距離＞15 m。導(dǎo)坑開(kāi)挖及支護(hù)完成后，施作兩層初期支護(hù)(300 mm厚鋼拱架?chē)娚浠炷?350 mm厚模筑混凝土)，然后再開(kāi)挖核心土。邊墻及底部采用臺(tái)階法開(kāi)挖，由上至下逐層開(kāi)挖及支護(hù)。

3.2 設(shè)計(jì)方案的不足

1)環(huán)形導(dǎo)坑 +臺(tái)階法施工，上部導(dǎo)洞劃分多，工序轉(zhuǎn)換頻繁，不利于快速施工。設(shè)計(jì)開(kāi)挖方案將拱部劃分成4個(gè)導(dǎo)洞，導(dǎo)洞下部預(yù)留核心土，再分臺(tái)階開(kāi)挖。導(dǎo)洞斷面小，不利于機(jī)械化快速施工。

2)拱部在Ⅱ～Ⅳ級(jí)圍巖段均采用兩層初期支護(hù)，支護(hù)工程量大，耗用時(shí)間長(zhǎng)，工序轉(zhuǎn)化復(fù)雜，施工難度大，人工使用多，安全隱患大，機(jī)械使用率低，雙層支護(hù)造價(jià)高。

3)豎井及橫通道開(kāi)挖完成后，即進(jìn)入海川路站主體隧道施工。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充地質(zhì)勘察，巖石取樣及室內(nèi)試驗(yàn)，判別車(chē)站主體隧道圍巖主要為Ⅲ級(jí)微風(fēng)化花崗巖。單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度在45.2～87.7 MPa，巖石強(qiáng)度高，整體穩(wěn)定性好。車(chē)站開(kāi)挖段揭露的巖石現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖2。由圖可見(jiàn)，開(kāi)挖后的巖石條件較好，因此有必要對(duì)原設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜的施工方案進(jìn)行優(yōu)化。

圖2 微風(fēng)化花崗巖

4 方案優(yōu)化及實(shí)施

4.1 方案優(yōu)化

根據(jù)開(kāi)挖后揭露的圍巖情況，海川路站主體隧道暗挖施工由原設(shè)計(jì)的環(huán)形導(dǎo)坑+臺(tái)階法，改為臺(tái)階法施工。原拱部采用的雙層支護(hù)結(jié)構(gòu)(300 mm厚鋼拱架?chē)娚浠炷?+350 mm厚模筑混凝土)，取消拱部350 mm厚模筑混凝土，只保留300 mm厚鋼拱架?chē)娚浠炷痢ｄ摷荛g距也由原設(shè)計(jì)的1.0 m改為0.5 m。

4.2 施工步驟

車(chē)站主體暗挖施工通過(guò)豎井及橫通道進(jìn)行，豎井及橫通道施工完成后，進(jìn)行車(chē)站主體隧道開(kāi)挖。優(yōu)化后的車(chē)站主體隧道暗挖施工均采用臺(tái)階法。方案優(yōu)化后的臺(tái)階法施工步序見(jiàn)圖3。

圖3 臺(tái)階法施工步序

第1步:開(kāi)挖拱部導(dǎo)坑巖體①，立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖;施作錨桿、架立初支鋼架、綁扎鋼筋網(wǎng)、噴射拱部混凝土。

第2步:開(kāi)挖拱部導(dǎo)坑巖體②，兩側(cè)立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖。上下導(dǎo)坑錯(cuò)開(kāi)距離不小于15 m。

第3步:開(kāi)挖拱部導(dǎo)坑兩側(cè)拱腳巖體③和④，立即初噴混凝土4 cm厚封閉圍巖;施作錨桿、架立初支鋼架、綁扎鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土。左右側(cè)拱腳施工錯(cuò)開(kāi)距離不小于15 m。

第4步:開(kāi)挖邊墻及下部巖體⑤～⑦。沿車(chē)站縱向分為若干個(gè)施工段，按⑤ ～⑦順序開(kāi)挖邊墻及下部并及時(shí)施工邊墻錨桿及噴射混凝土。側(cè)墻2 m范圍內(nèi)采用松動(dòng)爆破或非鉆爆法開(kāi)挖，以保證拱腳處巖石的完整性。

5 效果分析

5.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

方案優(yōu)化前后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表1。

表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

5.2 安全性分析

海川路站車(chē)站主體隧道施工過(guò)程中，對(duì)Ⅲ級(jí)圍巖段進(jìn)行了監(jiān)控量測(cè)。主要監(jiān)測(cè)拱頂下沉、凈空收斂和地表沉降。監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示，拱頂下沉、凈空收斂、地表沉降均在控制范圍內(nèi)，累計(jì)變化量未超出預(yù)警值，洞室處于穩(wěn)定狀態(tài)。

6 結(jié)語(yǔ)

城市地鐵等地下工程施工中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，現(xiàn)場(chǎng)揭示的地質(zhì)情況往往與勘察設(shè)計(jì)資料不一致。因此在施工過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察及監(jiān)控量測(cè)，補(bǔ)充地質(zhì)資料，不斷審核設(shè)計(jì)方案，修正施工方法，以適應(yīng)不斷變化的地質(zhì)條件，即實(shí)施動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)。青島地鐵2號(hào)線一期工程海川路站暗挖施工方案優(yōu)化后簡(jiǎn)化了施工工序，縮短了工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著。參考文獻(xiàn)

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(責(zé)任審編 葛全紅)

U231+.4

:ADOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2015.09.17

2015-04-20;

:2015-06-15

喬鳳琢(1969— )，女，河北安平人，工程師。

1003-1995(2015)09-0057-03