雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工法在鳳凰地鐵站的應(yīng)用研究

鄭建嶺

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司, 重慶 400039)

雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工法在鳳凰地鐵站的應(yīng)用研究

結(jié)合重慶市鳳凰站工程實(shí)例，從雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的設(shè)計(jì)及施工工藝著手，分析了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖、爆破、鋼架安裝等施工中的問(wèn)題及注意事項(xiàng)，希望有所借鑒。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；大斷面；施工技術(shù)

隨著城市人口大量增加，地鐵對(duì)緩解城市人口出行壓力有很大的影響。但是我國(guó)地鐵施工技術(shù)起步比較晚，和很多發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大差距，由于我國(guó)地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜經(jīng)常需要在軟巖層中施工，大大增加了施工過(guò)程中的安全隱患。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法具有安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、便捷的特性被廣泛應(yīng)用在開(kāi)挖大斷面地鐵施工技術(shù)中，本文結(jié)合重慶市九龍坡區(qū)的鳳凰站地鐵施工方案和相關(guān)文獻(xiàn)的參考，著重對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工原理、施工工藝這兩個(gè)方面進(jìn)行分析，希望對(duì)我國(guó)地鐵施工技術(shù)有一定幫助。

1 工程概述

鳳凰站位于重慶市九龍坡區(qū)，距離西南側(cè)的二郎立交約1.0km，該站北側(cè)為寓樂(lè)圈小區(qū)和同心家園小區(qū)，南側(cè)為的恒基兆業(yè)小區(qū)，站址上方為成渝高速公路及綠化帶，主體隧道拱頂覆蓋層厚度約14.247m～17.816m，其中中風(fēng)化巖層4.58m～14.96m。車(chē)站設(shè)計(jì)起訖里程：YDK46+398.071～YDK46+618.071，全長(zhǎng)220m。采用12m島式站臺(tái)，有效站臺(tái)長(zhǎng)140m，設(shè)計(jì)為單拱雙層，局部三層結(jié)構(gòu)，采用暗挖施工(最大開(kāi)挖寬度23.44m，高度21.14m)，復(fù)合式襯砌，全包防水，結(jié)構(gòu)內(nèi)凈空21m。車(chē)站設(shè)一座施工通道作為施工期間主要出渣進(jìn)料通道，通道采用一主一輔雙通道形式，主通道連接車(chē)站上半斷面，交點(diǎn)里程YDK46+444.271，主要用于車(chē)站上半斷面施工。輔通道連接車(chē)站下半斷面，交點(diǎn)里程YDK46+510，主要用于車(chē)站下半斷面施工。鳳凰站地鐵施工平面圖如圖1所示。

圖1 鳳凰站平面圖

通常情況下，地質(zhì)巖層有六種級(jí)別，通過(guò)調(diào)查鳳凰站周?chē)耐临|(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)其屬于Ⅴ級(jí)中軟巖，巖質(zhì)比較差，各個(gè)巖層之間有的地下滲水比較多，在地鐵施工過(guò)程中，大斷面的面積超過(guò)100平方米，普通的開(kāi)挖方法很容易造成拱頂暴露，甚至坍塌，所以在這樣的情況下，只能選擇雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，來(lái)保證使用施工的安全性和穩(wěn)定性。

2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的設(shè)計(jì)原理

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計(jì)的原理就是把一個(gè)大斷面分割成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)坑進(jìn)行施工，或者分成多個(gè)獨(dú)立的小斷面。其施工步驟如圖2所示。

圖2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工步驟圖

從圖中可以看出，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在施工過(guò)程中，導(dǎo)坑的斷面近似橢圓，導(dǎo)坑的輪廓比較園順，能夠很好的減少應(yīng)力集中，而避免發(fā)生坍塌的事故的發(fā)生。在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工過(guò)程中初期使用掛網(wǎng)、鋼架、噴混混凝土等方式進(jìn)行支護(hù)，然后通過(guò)其他的一些輔助措施，從而提高大斷面的施工效率，減少拱頂?shù)牡淖冃巍?/p>

3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工工藝

3.1 開(kāi)挖過(guò)程中的施工工藝

在開(kāi)挖過(guò)程中，如果遇到特殊的巖層，通常情況下選擇人工預(yù)裂爆破的方式對(duì)側(cè)壁導(dǎo)坑進(jìn)行掏槽，在爆破過(guò)程中一定要選擇從周邊向里爆破的方式，保證斷面能夠產(chǎn)生貫通的裂隙，然后采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開(kāi)挖。如果在開(kāi)挖過(guò)程中遇到較大的石頭，限制機(jī)械設(shè)備的開(kāi)挖的進(jìn)度，可以通過(guò)風(fēng)鎬把大型石塊擊碎，或者通過(guò)松動(dòng)爆破的方式，把大型石塊擊碎，然后再采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清除。在機(jī)械設(shè)備開(kāi)挖的過(guò)程中，盡量減少機(jī)械設(shè)備重?fù)魩r石，防止機(jī)械對(duì)拱頂產(chǎn)生破壞，如果有些部位機(jī)械不能到達(dá)，要采用人工輔助的方式進(jìn)行破碎開(kāi)挖。

3.2 爆破過(guò)程中的相關(guān)工藝參數(shù)

在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖大斷面地鐵站施工技術(shù)中，爆破技術(shù)是最關(guān)鍵的技術(shù)，對(duì)地鐵站的質(zhì)量和施工人員的安全有很大影響。所以在爆破過(guò)程中一定要控制好相關(guān)的工藝參數(shù)。首先要規(guī)定炮眼的深度，炮眼的深度主要受到爆破過(guò)程中地面震動(dòng)的影響，根據(jù)實(shí)際的情況設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理、規(guī)范的炮眼深度。在鳳凰站地鐵中，由于其周?chē)耐临|(zhì)情況屬于Ⅴ級(jí)中軟巖，所以根據(jù)國(guó)家制定的《危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程管理辦法》(建質(zhì)〔2009〕87號(hào))文中有明確規(guī)定，Ⅴ級(jí)中軟巖炮眼的深度通常情況下為0.5m～0.8m之間。其次要控制好炮眼的數(shù)目，根據(jù)《爆破施工計(jì)算書(shū)》中的規(guī)定，每次開(kāi)挖的面積為12平方米，通常情況下炮眼的數(shù)目為1.5個(gè)。其次是炮眼的布置，在炮眼布置過(guò)程中要根據(jù)斷面的輪廓設(shè)備炮眼的位置，炮眼的直徑通常情況下為8m～12cm,那么每個(gè)炮眼在之間的距離就是規(guī)定為40cm～50cm之間，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料表明，經(jīng)測(cè)定對(duì)脆性堅(jiān)硬巖石爆破來(lái)說(shuō)，巖石從炸藥爆轟開(kāi)始到移動(dòng)的時(shí)間t為8ms～22ms；中硬巖達(dá)到100ms，從有利于后段炮眼的爆破出發(fā)，后段的起爆應(yīng)在前段爆破卸載后開(kāi)始，即每段起爆的間隔時(shí)間應(yīng)大于巖石從炸藥爆轟到開(kāi)始移動(dòng)這一段時(shí)間。但是，每段起爆間隔不宜太長(zhǎng)，間隔時(shí)間太長(zhǎng)，炸藥爆炸能量不能互相利用，后爆段不能起到補(bǔ)充前爆段的破碎作用和拋擲作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，掏槽爆破段時(shí)間間隔以50ms～75ms為宜，后續(xù)炮眼的間隔段時(shí)間受爆破器材條件限制，只能逐段進(jìn)行安排。

3.3 鳳凰站鋼架的施工工藝

在鳳凰站鋼架施工中選擇的是I22b型鋼加工，其主要的施工工藝流程圖如圖3所示：

圖3 鋼架施工工藝流程圖

3.3.1 鋼架的加工工藝

鋼架加工要根據(jù)鳳凰站地鐵隧道的情況根據(jù)斷面的曲率，分段進(jìn)行鋼架加工，保證鋼架加工能滿(mǎn)足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。首先要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行測(cè)量和嘗試組拼，根據(jù)測(cè)量的結(jié)果制定合理的尺寸要求，在鋼架加工過(guò)程中一定要把誤差控制在3cm作用，并且要保證鋼架的平整度，把平面翹曲控制在2cm左右，等設(shè)計(jì)好全部尺寸以后，就可以開(kāi)始批量生產(chǎn)。在鋼架加工中還要注意焊接的質(zhì)量，不能有裂紋、焊渣等缺陷存在，同時(shí)控制好焊縫的厚度，焊接完成以后要通過(guò)超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，保證沒(méi)有缺陷以后再進(jìn)行鋼架安裝。

3.3.2 鋼架安裝工藝

在鋼架安裝過(guò)程中，首先要噴射2cm厚的砼，立即安裝鋼架。在鋼架安裝前要把鋼架基地內(nèi)的雜質(zhì)全部清理干凈，從圖3中可以看出，鋼架總共有7個(gè)部分組成，每個(gè)部分的底部都要打設(shè)2根錨桿，在這一過(guò)程中要在保證錨桿和巖面垂直，盡量保證鋼架和初噴面緊密接觸，并保證錨桿焊接的質(zhì)量。當(dāng)鋼架架立完成以后，要第一時(shí)間進(jìn)行噴砼作業(yè)，保證復(fù)噴砼能把鋼架全面覆蓋。

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工程中的注意事項(xiàng)

4.1 提高方案的的評(píng)審力度

當(dāng)?shù)罔F站的施工圖紙完成以后，要組織相關(guān)的技術(shù)人員和權(quán)威人士對(duì)圖紙進(jìn)行詳細(xì)的審查，由工程管理的人員對(duì)施工過(guò)程主要注意的安全事項(xiàng)進(jìn)行完善，在保證施工人員安全的情況下，保證施工順利進(jìn)行。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定出具有科學(xué)性、合理性、實(shí)用性的施工方案。

4.2 加強(qiáng)關(guān)鍵部位的施工技術(shù)

地鐵工程不同與其他建筑工程，在后期投入運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，不但會(huì)影響地鐵的正常運(yùn)行，而且會(huì)對(duì)人員造成人身安全威脅，所以一定好重視關(guān)鍵部位的施工，比如主通道和車(chē)站斷面之間的轉(zhuǎn)換、車(chē)站附屬結(jié)構(gòu)接口部位、地表附著物保護(hù)等都需要加強(qiáng)管理，從而提高地鐵工程的質(zhì)量和使用壽命。

5 結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，地鐵事業(yè)的快速發(fā)展很大程度了緩解了我國(guó)城市人口出現(xiàn)的壓力，本文通過(guò)分析重慶市九龍坡區(qū)的鳳凰站地鐵施工方案和相關(guān)文獻(xiàn)的參考，著重分析了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖大斷面地鐵站施工技術(shù)的原理和施工工藝，從中可以看出在地鐵施工過(guò)程中，應(yīng)用大斷面地鐵站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖施工技術(shù)不但能很大程度上提高地鐵工程的質(zhì)量和使用壽命，提高施工效率，降低施工成本。希望通過(guò)本文的分析對(duì)我國(guó)地鐵事業(yè)的發(fā)展有一定幫助。

[1]傅志勇. 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖小凈距大斷面軟巖隧道施工控制. 西部探礦工程,2016,(1):181-184.

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[編校：楊 琴]

Application of Double Sidewall Drift Method in the Phoenix Metro Station

ZHENG Jianling

(TunnelEngineeringCompany,ChinaRailway18BureauGroupCo.,LTD,Chongqing400039)

This article unifies the Chongqing City Phoenix Station as an example, and starting from the design and construction technology of double side drift method, analyzes the problems in the construction of excavation, blasting, steel frame installation with the method of double sidewall drift method and the matters needing attention, and lastly hopes it will be helpful.

double side drift method; large section; construction technology

2016-11-05

鄭建嶺(1981- )，男，河北邢臺(tái)人，工程師，研究方向?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)。

鄭建嶺

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司, 重慶 400039)

U455.4

A

1671-9654(2016)04-068-04