軌道交通地鐵車站淺埋暗挖施工方法研究

劉德智

【摘 要】地鐵作為未來大中城市解決交通問題的主要選擇，得到國家的大力支持與發(fā)展，但在地鐵施工過程中頻繁發(fā)生的安全事故給我們敲響警鐘，事故原因值得我們探討。在地鐵建設(shè)中暗挖車站尤其是淺埋暗挖大斷面車站是風(fēng)險(xiǎn)管理的重點(diǎn)，是安全管理的重心，因此必須對(duì)其安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效地分析和控制，才能將施工中的風(fēng)險(xiǎn)損失降到最低。

【關(guān)鍵詞】地鐵車站；淺埋暗挖；技術(shù)；措施

1、概述

1.1、地鐵車站淺埋暗挖法施工原理

暗挖法是針對(duì)松散且埋深較淺土層及軟弱破碎巖層的自立性，在保證地表完好的前提下利用豎井掘進(jìn)的施工方法?；谛聤W法的基本原理，淺埋暗挖法的施工控制要點(diǎn)是“勤量測(cè)、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺、管超前、嚴(yán)注漿”。淺埋暗挖法的核心是將圍巖本身形成支承環(huán)，然后再施行超前支護(hù)，將部分圍巖的自承能力調(diào)動(dòng)起來，避免地基沉降。淺埋暗挖法的開挖方式有雙側(cè)壁導(dǎo)洞法、中隔墻法、單側(cè)壁導(dǎo)洞法、正臺(tái)階法等。應(yīng)該基于周圍環(huán)境條件、隧道斷面構(gòu)成、地質(zhì)條件等來選擇適宜的施工方法。

1.2、地鐵車站淺埋暗挖法施工特點(diǎn)

一個(gè)城市的地鐵一般都建在地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的地段，并在城市的地鐵附近的建筑設(shè)施及交通狀況也是錯(cuò)綜復(fù)雜。因此根據(jù)常規(guī)，相關(guān)人員在實(shí)際工作中可以選擇特殊地段、有代表性的結(jié)構(gòu)物作為實(shí)際工程的試驗(yàn)段。經(jīng)過調(diào)研分析進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整城市地鐵隧道的設(shè)計(jì)以及施工的具體參數(shù)。城市地鐵的暗挖隧道施工會(huì)擾動(dòng)地表結(jié)構(gòu)，需要采用超前加固對(duì)地層進(jìn)行改良，科學(xué)的選擇相應(yīng)的開挖工藝、以及實(shí)際布設(shè)剛性支護(hù)體系，切實(shí)避免在工作中，由于過度擾動(dòng)地表結(jié)構(gòu)，有效防止城市地表的沉降或者坍塌等問題的出現(xiàn)，同時(shí)盡量的不妨礙城市路面通車，避免大范圍拆遷。

2、軌道交通地鐵車站淺埋暗挖施工要點(diǎn)

2.1、大管棚超前支護(hù)施工

大管棚超前支護(hù)是一種在不對(duì)地表進(jìn)行破壞的前提下來鋪設(shè)地下管線的技術(shù)，它以一定的外插角在擬開挖地鐵隧道的外輪廓周邊上鉆孔，將慣性矩大的鋼管以一定的間距進(jìn)行安裝，然后再注漿固結(jié)。它的工作原理是：為了讓拱頂形成加固的保護(hù)環(huán)，應(yīng)該施行管棚注漿；若超前管棚在沿隧道開挖輪廓周邊位置較密，那么必然會(huì)大幅度降低隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的上部荷載。施工工序：開挖支護(hù)的掌子面→搭建鉆孔的平臺(tái)→安裝鉆機(jī)→施行安裝管棚鋼管→鉆注漿孔→驗(yàn)孔→注漿操作→結(jié)束。大管棚超前支護(hù)往往具有較為明顯的作用，能夠?qū)﹂_挖區(qū)域的巖土體起到加固作用，也能夠?qū)﹂_挖過程中出現(xiàn)的地表位移、地表應(yīng)力進(jìn)行有效控制。

2.2、全斷面帷幕注漿施工

注漿孔成孔。各注漿孔的長度、角度、精確位置可由設(shè)計(jì)來進(jìn)行計(jì)算，施作注漿孔的順序應(yīng)為：先外后內(nèi)、先上后下，一個(gè)注漿孔完成后，那么就要在第一時(shí)間內(nèi)退出鉆機(jī)，然后再安裝注漿管，緊接著二次封閉工作面后再注漿；注漿。后退式分段注漿是最為常見的注漿方式，每完成一次退式分段注漿之前，都要填充加固所有注漿管。為了防止在注漿時(shí)出現(xiàn)隆起、裂紋，還應(yīng)該封閉處理工作面（施行網(wǎng)噴混凝土）。

2.3、隧道開挖支護(hù)施工方

在地鐵車站施工前，務(wù)必要對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的地下管線和地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)，確定地下管線是否存在著障礙物，以及其精確位置，這樣一來，能夠避免對(duì)地下管線造成破壞。同時(shí)，隧道開挖支護(hù)施工時(shí)，務(wù)必要基于中導(dǎo)坑法組織施工，施工次序是：將雙向隧道的中導(dǎo)洞開挖及支護(hù)→隧道中隔墻→將中導(dǎo)坑橫撐予以恢復(fù)→對(duì)兩側(cè)導(dǎo)洞進(jìn)行開挖及支護(hù)→兩側(cè)導(dǎo)洞二襯施工。

3、軌道交通地鐵車站淺埋暗挖施工注意事項(xiàng)

3.1、施工過程臺(tái)階步距的控制

在單洞隧道施工階段，上下導(dǎo)洞的掘進(jìn)間距通?？刂圃?～5m之間，可確保有效的封閉成環(huán)；若臺(tái)階長度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，洞內(nèi)縱向破裂面超出了作業(yè)面，洞頂土體就可能下滑，打破洞體的穩(wěn)定性。另外，如果掌子面支撐力達(dá)不到預(yù)期要求，可能造成掌握面朝向已經(jīng)開挖隧洞的移動(dòng)變形，出現(xiàn)地層變位的情況，地表沉陷程度進(jìn)一步加深，不利于安全施工。若臺(tái)階長度超過設(shè)計(jì)值，隧道開挖過程中縱向變位更明顯，致使上導(dǎo)洞斷面受力不均，并且擾動(dòng)周圍地層，增加塑性區(qū)，而此時(shí)拱腳附近可能因集中受力而失穩(wěn)。此外，出現(xiàn)這種情況后材料搬運(yùn)也會(huì)受到影響，上下臺(tái)階中鋼格柵成環(huán)時(shí)間會(huì)延長，使得拱腳上臺(tái)階鋼格柵下沉，沉降程度進(jìn)一步加深。臺(tái)階長度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及施工要求而定?？傮w來講，臺(tái)階長度首先要滿足初期支護(hù)形成閉合斷面的要求。若圍巖失穩(wěn)，可適當(dāng)縮減閉合時(shí)間。除此之外，臺(tái)階長度必須考慮上半部斷面開挖所需的空間大小，避免開挖時(shí)造成相互影響，拖延施工進(jìn)度。

3.2、施工過程隧道二襯的模板控制

如果不能將模板牢固固定，極易發(fā)生漏漿、脹模等問題，對(duì)墻面平整度、完好度產(chǎn)生影響；在雙聯(lián)拱隧道的隔墻模板中，采取內(nèi)部縱向、橫向分別布置內(nèi)拉螺栓的方法，根據(jù)模板的大小確定縱橫向的間距；在模板以外設(shè)置外支撐力，將著力點(diǎn)落于平面中，避免某一位置的應(yīng)力過于集中，造成模板移動(dòng)，影響整體質(zhì)量。

3.3、防水措施

3.3.1、結(jié)構(gòu)自防水技術(shù)分析

合理選擇材料，優(yōu)化混凝土配置采用高性能的外加材料補(bǔ)償收縮防水混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸施工。為避免水泥的水化熱現(xiàn)象，應(yīng)盡量選擇水化熱相對(duì)低的品種，避免水泥產(chǎn)生硬化現(xiàn)象之后，出現(xiàn)收縮裂縫。另外，還應(yīng)在其中摻入一定數(shù)量的粉煤灰，以有效控制混凝土水灰比，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，改善抗?jié)B性能有關(guān)混凝土的配合比問題，應(yīng)注意加強(qiáng)控制，減少混凝土中存在接觸孔、沉降裂繼或毛細(xì)孔等問題，阻斷滲水通道。

摻雜膨脹劑、高效減水劑等，減少水泥用量，減少收縮性裂縫的產(chǎn)生一般情況下，混凝土經(jīng)過水化反應(yīng)之后，出現(xiàn)凝結(jié)收縮現(xiàn)象，此時(shí)混凝土中存有的多余水分己干縮，溫度下降之后出現(xiàn)冷縮，形成混凝土內(nèi)部的強(qiáng)烈約束力，如該約束力大于混凝土抗拉的強(qiáng)度，就會(huì)在其表而形成各種收縮裂縫，并在其內(nèi)部產(chǎn)生一些毛細(xì)通路，導(dǎo)致滲水溫度與收縮拉力的。因此，可以通過提高混凝土抗拉力的方式增強(qiáng)其防水效果其中，水灰比=水/水泥，水灰比的計(jì)算公式為：

在這其中Rh為混凝土的試配強(qiáng)度，Rc為水泥強(qiáng)度，C/W為灰水比（即水灰比的倒數(shù)，C代表水泥，W代表水）。從公式中可以看出，混凝土強(qiáng)度同水泥強(qiáng)度成正比，即同水灰成反比，因此，灰水比越大，水灰比越小，混凝土強(qiáng)度越大則水灰比越小。

3.3.2、結(jié)構(gòu)外防水技術(shù)分析

外防水即表面防水，這種防水技術(shù)住要強(qiáng)調(diào)了防水的柔性化。在施工前必須注意對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)的基層表而所存在的缺陷和滲水部位進(jìn)行處理，利用各種適當(dāng)?shù)拿芊馔苛?、防水卷材等確保表層的防水效果。但在此過程中，應(yīng)注意的是涂料在尚未凝固時(shí)若受到外水的壓力作用，會(huì)形成空洞最終導(dǎo)致滲漏根據(jù)具體位置，可將地鐵車站的防水舉措分為內(nèi)防水和外防水兩類。根據(jù)防水使用的不同材料又可以將附加防水分為水泥砂漿防水、卷材防水、涂料防水等。

總言之，在我國城市化進(jìn)程不斷提速的今天，我國許多大中型城市的軌道交通建設(shè)計(jì)劃，也快速地付諸實(shí)施，它極大地拓展了城市的區(qū)域范圍，縮短了物流、人流和信息流的消耗時(shí)間，提高了城市公共交通的效率。在以后的工作中必須進(jìn)一步加大對(duì)其研究探討。

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