淺談重慶某超大斷面隧道施工組織

李小剛

(中鐵隆工程集團(tuán)有限公司, 四川成都 610000)

[定稿日期]2017-09-07

不同于一般市政工程，地鐵項(xiàng)目有其特殊性：地下工程本身風(fēng)險(xiǎn)高、不可預(yù)見因素多、社會(huì)關(guān)注度高、安全環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)化要求高。對(duì)于大型地鐵土建施工項(xiàng)目，制定一套科學(xué)合理、規(guī)范高效的施工組織流程是保證項(xiàng)目順利實(shí)施的前提，而施工過程中難免遇到問題而導(dǎo)致目標(biāo)控制出現(xiàn)偏差，如何及時(shí)正確地進(jìn)行組織調(diào)整，使項(xiàng)目目標(biāo)始終可控狀態(tài)，是項(xiàng)目決策者們值得重視和思考之處。本文描述的重慶某地鐵車站超大斷面隧道土建施工具有典型性，前期籌劃、工序搭接、工作面流水作業(yè)、資源合理高效利用等方面均有多種方案可供選擇，各有利弊和優(yōu)缺點(diǎn)，本文就其中的某些方面進(jìn)行探討交流。

1 工程概述

某地鐵車站為地下三層暗挖島式車站，長(zhǎng)度240 m，為環(huán)線與規(guī)劃四號(hào)線的跨線同臺(tái)換乘站，雙島四線疊落布置。其中，跨線上行環(huán)線軌面埋深約59.3 m，車站頂部覆蓋層厚45.3～42.5 m，環(huán)線與四號(hào)線平面線間距為18.2 m，車站隧道開挖寬度30.1～25.7 m，開挖高度為28.1 m，開挖斷面面積675 m2，屬于超大斷面深埋隧道；車站采用拱蓋明挖逆作法施工，車站主體呈東西走向，東接重慶北站，西接洪湖東路站；車站設(shè)3個(gè)出入口，4組風(fēng)亭，另設(shè)1個(gè)預(yù)留出入口，其中3號(hào)出入口最長(zhǎng)，285 m；1號(hào)風(fēng)道最長(zhǎng)，68 m，風(fēng)道開挖斷面約300 m2；4號(hào)豎井最深，75 m。另外各出入口均設(shè)有一座疏散井。車站主體開挖土方量16.3×104m3，附屬結(jié)構(gòu)開挖土方量18×104m3，車站總平面布置三維圖及標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1、圖2。

車站設(shè)置一座施工通道，主通道長(zhǎng)度763.5 m，接入洪民區(qū)間渡線段隧道位置，服務(wù)與站前區(qū)間施工。另外施工通道設(shè)置有3條支通道：A支道接入站后區(qū)間兼顧大里程端鉆爆區(qū)間的施工； B支道接入車站上部，服務(wù)于車站拱蓋施工； C支通道車站接入車站下部，服務(wù)與車站中下部施工。車站主體采用拱蓋法鉆爆施工，附屬結(jié)構(gòu)采用明挖+鉆爆法施工。

車站穿越地質(zhì)圍巖主要為砂質(zhì)泥巖與砂巖，砂巖地段有較豐富的地下水，施工通道及附屬結(jié)構(gòu)局部下穿城市道路及民房等建(構(gòu))筑物。

圖1 車站總平面布置三維圖

車站主體及風(fēng)道、出入口等附屬結(jié)構(gòu)施工方法見表1。

表1 地下結(jié)構(gòu)施工方法

2 施工組織

2.1 臨建設(shè)施擴(kuò)容

由于該暗挖車站處于重慶主城區(qū)主干道下方，采用施工主通道進(jìn)入車站各部分進(jìn)行施工，主通道洞口場(chǎng)地占用半幅道路緊鄰山坡修建臨建設(shè)施，洞口兩側(cè)布置噴射混凝土攪拌站、臨時(shí)渣場(chǎng)及設(shè)備存放區(qū)等，功能分區(qū)明確，布置有序。但由于施工前期受綠化遷改、交通疏解、居民協(xié)調(diào)等各種外界因素影響，在車站及站前、站后區(qū)間同時(shí)施工期間，臨時(shí)存渣場(chǎng)和洞內(nèi)用風(fēng)、用電配備能力明顯不足，嚴(yán)重制約每月開挖3×104m3的施工任務(wù)目標(biāo)。項(xiàng)目部及時(shí)進(jìn)行組織協(xié)調(diào)，分別采取以下措施進(jìn)行改進(jìn)，最終達(dá)到目標(biāo)。

圖2 車站標(biāo)準(zhǔn)斷面

(1) 對(duì)原存渣場(chǎng)周邊的設(shè)備區(qū)進(jìn)行搬遷，對(duì)兩座存渣場(chǎng)進(jìn)行了加高、加長(zhǎng)改造，擴(kuò)大臨時(shí)存渣容量，協(xié)調(diào)外渣運(yùn)輸，使洞內(nèi)渣及時(shí)外運(yùn)，減少場(chǎng)內(nèi)存放時(shí)間。

(2) 新增一臺(tái)1 000 kVA箱變，以滿足新增4臺(tái)空壓機(jī)、新增風(fēng)機(jī)以及明挖附屬結(jié)構(gòu)施工用電。

(3) 新增4臺(tái)20 m3/min空壓機(jī)，使車站空壓機(jī)總量達(dá)到10臺(tái)，每分鐘供風(fēng)量達(dá)到150～250 m3，滿足洞內(nèi)6～8個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行爆破鉆孔或噴射混凝土作業(yè)用風(fēng)需求。

2.2 洞內(nèi)通風(fēng)優(yōu)化

該車站施工，洞身開挖除拱蓋大拱腳采用機(jī)械破碎外，其余均采用鉆爆法開挖，爆破后產(chǎn)生的煙塵、大型機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期洞內(nèi)作業(yè)排放尾氣等均產(chǎn)生大量廢氣和熱量，噴射混凝土作業(yè)區(qū)空氣污濁不堪，因此改善洞內(nèi)空氣質(zhì)量、降低洞內(nèi)作業(yè)溫度和排出有毒有害氣體刻不容緩。

隧道通風(fēng)原采用機(jī)械壓入式通風(fēng)方式，在主通道洞口安裝1臺(tái)2×110 kW的軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)，在A支道和B支道采用三通接入掌子面，但由于主通道縱坡變換較大，而且B支道位置為反坡，車站拱蓋頂部高于相應(yīng)支道三岔口處的主通道拱頂，因此，僅靠簡(jiǎn)單的壓入式通風(fēng)，洞內(nèi)污濁空氣難以快速從主通道口排出，洞內(nèi)作業(yè)條件惡劣。項(xiàng)目部針對(duì)此情況，及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)方案優(yōu)化和改進(jìn)，在主通道相應(yīng)位置增加4臺(tái)35 kW射流風(fēng)機(jī)，采用接力方法加速排入主通道內(nèi)污濁空氣的流通速度；在車站拱蓋頂部對(duì)應(yīng)地面位置打設(shè)一口φ1 200 mm通風(fēng)孔，在地面風(fēng)口位置安裝1臺(tái)55 kW軸流風(fēng)機(jī)，從地面利用“煙囪原理”吸出洞內(nèi)污濁空氣；利用地面打設(shè)的新增通道豎井漏渣孔(3號(hào)風(fēng)亭組豎井)作為通風(fēng)孔，在漏渣孔底部安裝1臺(tái)55 kW軸流風(fēng)機(jī)，從地面吸入空氣，壓入式通入站前區(qū)間，站前區(qū)間污濁空氣從經(jīng)主通道，接力排出洞口。通過以上措施，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)(圖3)。

圖3 車站通風(fēng)布置示意

2.3 拱蓋施工調(diào)整

車站主體拱蓋部分采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分6步開挖，拱蓋施做是進(jìn)行車站中下部開挖的必要條件，拱蓋二襯原計(jì)劃采用1臺(tái)整體式襯砌臺(tái)車(長(zhǎng)6 m)從大里程向小里程施工，但根據(jù)總體工期安排，采用1臺(tái)襯砌臺(tái)車單向施工，按10 d/6m每段的進(jìn)度指標(biāo)，襯砌完240 m長(zhǎng)度將需要約400 d，無法滿足進(jìn)度目標(biāo)要求。通過工籌分析和綜合對(duì)比考慮，最終決定再增加1臺(tái)襯砌臺(tái)車，分別由大小里程向車站中部施工，另各配置1臺(tái)鋼筋、防水臺(tái)架(兼做核心土開挖臺(tái)架)，如此一來，拱蓋施工時(shí)間將比原計(jì)劃縮短近一半，滿足目標(biāo)要求。

2.4 協(xié)調(diào)車站主體施工與風(fēng)道施工的關(guān)系

風(fēng)道開挖斷面大(寬13.8 m×高23.1 m)，為地下3層結(jié)構(gòu)，拱蓋初支的風(fēng)道口位置，受力復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)高，因此風(fēng)道開挖也是車站施工的一項(xiàng)重大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。風(fēng)道口拱蓋二襯施工前，需先完成風(fēng)道口變形縫范圍的二襯結(jié)構(gòu)，再施工風(fēng)道口拱蓋二襯，使風(fēng)道縱梁與風(fēng)道口的拱蓋大縱梁連成整體，封閉成環(huán)，方可繼續(xù)開挖風(fēng)道上部。分幅開挖風(fēng)道口主體，上層6 m通過車站內(nèi)進(jìn)行，剩余部分通過站后區(qū)間進(jìn)入解決。風(fēng)道口主體結(jié)構(gòu)成環(huán)后，開挖風(fēng)道中下部結(jié)構(gòu)，逐層施工風(fēng)道結(jié)構(gòu)，此過程中，利用空隙時(shí)間進(jìn)行豎井及出入口漏渣施工。

3 結(jié)束語

該車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工法多樣、工序轉(zhuǎn)換多、附屬結(jié)構(gòu)交叉口多、施工風(fēng)險(xiǎn)高。針對(duì)施工過程中出現(xiàn)的或即將出現(xiàn)的各種影響項(xiàng)目正常推進(jìn)的不利因素，除了需要決策者們具備前瞻性，更需要進(jìn)行深入細(xì)致研究、科學(xué)分析、尋求對(duì)策，以使項(xiàng)目安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等目標(biāo)最終得以實(shí)現(xiàn)。

[1] 王夢(mèng)恕. 中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)[M]. 北京: 人民交通出版社，2010.

[2] 楊立新. 現(xiàn)代隧道施工通風(fēng)技術(shù)[M]. 北京: 人民交通出版社，2012.

[3] 卿三惠. 隧道及地鐵工程[M]. 北京: 中國(guó)鐵道出版社，2013.