城市淺埋暗挖隧道CRD工法施工技術(shù)

陳　亮　王海濱

(1.石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北 石家莊　050043；　2.石家莊鐵源工程咨詢(xún)有限公司，河北 石家莊　050043)

0　引言

為緩解城市交通壓力，在確保地面交通正常運(yùn)行的情況下，采用淺埋暗挖隧道修建地鐵結(jié)構(gòu)，這是目前我國(guó)許多大中城市廣泛采用的一種安全可靠的施工方法。位于成都市新文化宮附近某地鐵車(chē)站的3號(hào)出入口及2號(hào)風(fēng)亭的活塞風(fēng)道、新風(fēng)道過(guò)街通道暗挖工程(最小覆土深度僅3.0 m)，按設(shè)計(jì)要求采用CRD工法實(shí)施淺埋暗挖，在保證車(chē)流量很大、交通十分繁忙的清江中路地面交通正常運(yùn)行的情況下，安全、優(yōu)質(zhì)、高效地順利建成。在此，筆者根據(jù)該地鐵工程實(shí)例，對(duì)城市淺埋暗挖隧道CRD工法施工技術(shù)作必要探討，以期對(duì)同類(lèi)工程的實(shí)施有所裨益。

1　工程概況

1.1　暗挖隧道環(huán)境狀況

位于成都市新文化宮附近的某地鐵車(chē)站北側(cè)的3號(hào)出入口及2號(hào)風(fēng)亭的活塞風(fēng)道、新風(fēng)道過(guò)街通道呈南北方向布置于清江中路出城方向四車(chē)道的下方。清江中路與成溫射線高架橋于2013年5月建成投入使用，雙向八車(chē)道，車(chē)流量很大。為保證主干道交通正常運(yùn)行，給市民出行提供方便，地鐵設(shè)計(jì)將上述工程變更設(shè)計(jì)為暗挖法施工。暗挖施工期間，不中斷道路交通，對(duì)成溫高架橋、地面道路、西北側(cè)臥龍曉城小區(qū)等進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)與保護(hù)，該暗挖隧道平面布置如圖1所示。

1.2　暗挖隧道主要設(shè)計(jì)情況

該暗挖工程最小覆土厚度3.0 m，硐室開(kāi)挖凈距3.3 m～4.2 m，采用CRD工法施工(新風(fēng)道采用上下臺(tái)階法施工，設(shè)置臨時(shí)仰拱)。3號(hào)出入口過(guò)街通道L=26.8 m,開(kāi)挖斷面寬8.3 m×高7.5 m；活塞風(fēng)道過(guò)街通道L=24.25 m,開(kāi)挖斷面寬13.75 m×高10.7 m；新風(fēng)道過(guò)街通道L=26.8 m,開(kāi)挖斷面寬5.45 m×高6.4 m，各硐室均為直墻弧形拱結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。由于暗挖硐室凈距較小，為確保清江中路交通及相關(guān)建(構(gòu))筑物安全，設(shè)計(jì)要求先行開(kāi)挖新風(fēng)道，兩側(cè)隧道待新風(fēng)道二次襯砌基本完成后進(jìn)行。兩側(cè)隧道開(kāi)挖基本要求是：3號(hào)出入口過(guò)街通道先開(kāi)挖Ⅰ,Ⅱ部，然后開(kāi)挖Ⅲ,Ⅳ部；活塞風(fēng)道過(guò)街通道先開(kāi)挖Ⅰ,Ⅱ部，然后開(kāi)挖Ⅲ,Ⅳ部，最后開(kāi)挖Ⅴ,Ⅵ部。開(kāi)挖時(shí)每?jī)刹恐g需預(yù)留5 m以上的臺(tái)階；掌子面土層自穩(wěn)性較差時(shí)，單部循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺按0.5 m掌握，并預(yù)留核心土，必須確保掌子面的穩(wěn)定性。掌子面土層自穩(wěn)性較好時(shí)循環(huán)進(jìn)尺可按1 m控制。

1.3　設(shè)計(jì)參數(shù)

弧形拱部(3號(hào)出入口拱部弧長(zhǎng)10 m范圍、活塞風(fēng)道拱部弧長(zhǎng)17 m范圍，新風(fēng)道拱部弧長(zhǎng)7 m范圍)設(shè)計(jì)φ108大管棚，環(huán)向間距0.4 m。開(kāi)挖過(guò)程中拱部設(shè)置φ42小導(dǎo)管超前支護(hù)，L=3.5 m，環(huán)向間距0.4 m，縱向間距1.5 m。初期支護(hù)設(shè)計(jì)d32格柵鋼架，間距500 mm；φ8雙層鋼筋網(wǎng)片，@150×150 mm；d22雙層縱向連接筋，水平間距1 m；初期支護(hù)混凝土厚400 mm濕噴早強(qiáng)C25混凝土。臨時(shí)中隔壁、臨時(shí)仰拱設(shè)計(jì)Ⅰ32b型鋼支護(hù)(新風(fēng)道Ⅰ22a)，縱向間距0.5 m，縱向連接筋、鋼筋網(wǎng)片與初支同。初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置外包防水層(雙面自粘性瀝青防水卷材)，二次襯砌混凝土采用500 mm厚C35 P8自防水混凝土。暗挖活塞風(fēng)道過(guò)街通道橫剖面如圖3所示。

2　暗挖施工步驟

2.1　豎井施工

該暗挖工程北端是明挖3號(hào)出入口，暗挖豎井結(jié)合明挖基坑設(shè)計(jì)，豎井與明挖基坑支護(hù)均采用φ1 000@1 800 mm圍護(hù)樁+鋼管內(nèi)支撐，鉆孔樁間布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片噴射C25混凝土。豎井深約14 m，設(shè)置兩道鋼支撐。豎井圍護(hù)樁與明挖基坑一起先行組織施工，當(dāng)基坑開(kāi)挖至隧道頂部起拱線下0.5 m～1.0 m時(shí)，開(kāi)始大管棚施工。

2.2　大管棚施工

該暗挖工程為水平群洞工程，3個(gè)硐室室凈距僅3.15 m～4.05 m，大管棚的施工宜同步進(jìn)行。因此，在土方開(kāi)挖過(guò)程中，3個(gè)硐室北端明挖基坑土方需縱向連通分層開(kāi)挖，開(kāi)挖至所有洞室起拱線下0.8 m時(shí)即可進(jìn)行大管棚施工。

每個(gè)硐室大管棚施工的基本工序?yàn)椋捍蠊芘餃y(cè)量放線→確定孔位→引孔→套管鉆進(jìn)→鉆孔深度檢查→注漿加固地層。為確保開(kāi)挖限界，大管棚孔位外放量按20 cm控制。當(dāng)明挖基坑豎井開(kāi)挖深度滿(mǎn)足大管棚的施工時(shí)，在豎井坑壁上測(cè)定洞室位置，對(duì)隧道輪廓線和滿(mǎn)足起拱線要求的管棚孔位軸線進(jìn)行測(cè)定，然后按照設(shè)計(jì)間距沿孔位軸線標(biāo)出每個(gè)孔位，之后利用小型鉆機(jī)準(zhǔn)確引孔(鉆機(jī)需牢固固定在側(cè)壁上以確保引孔質(zhì)量)，引孔完畢在基坑內(nèi)安裝架設(shè)深孔水平套管鉆機(jī)施鉆，鉆桿插入角控制在1°～2°之間，間隔鉆孔，隨鉆進(jìn)進(jìn)尺接長(zhǎng)管棚鋼管，每個(gè)孔終孔時(shí)需檢查孔深。管棚全部安裝完畢，經(jīng)檢查長(zhǎng)度符合要求后注漿加固地層。

2.3　洞門(mén)施工

施作完大管棚后，開(kāi)挖基坑土方，按設(shè)計(jì)要求架設(shè)基坑鋼支撐，當(dāng)基坑土方開(kāi)挖至臨時(shí)仰拱下1.0 m左右時(shí)，先行破除圍護(hù)樁、開(kāi)挖、制作硐室上面部分的洞門(mén)；上面部分洞門(mén)開(kāi)挖、制作完畢時(shí)，繼續(xù)開(kāi)挖土方至基坑底部設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，破除圍護(hù)樁、開(kāi)挖制作下面部分洞門(mén)。

洞門(mén)開(kāi)挖、制作需分部進(jìn)行。以活塞風(fēng)道為例，上面部分包括Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部洞門(mén)，下面部分包括Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部洞門(mén)。洞門(mén)處初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)按設(shè)計(jì)要求需安裝3榀密排鋼架，因此開(kāi)挖、制作洞門(mén)時(shí)，各部進(jìn)尺需達(dá)到2 m左右。為確保洞門(mén)開(kāi)挖、制作的安全，上面部分洞門(mén)應(yīng)按Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部的順序開(kāi)挖、制作，下面部分洞門(mén)應(yīng)按Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部的順序開(kāi)挖、制作。洞門(mén)開(kāi)挖、制作時(shí)，單部洞門(mén)的拱部、仰拱或豎向支撐應(yīng)連續(xù)施工一氣呵成，不得中斷，以策安全。

2.4　分部開(kāi)挖與初期支護(hù)

洞門(mén)制作完畢方可按設(shè)計(jì)要求分部進(jìn)洞開(kāi)挖。為確保平行群洞開(kāi)挖施工安全，洞門(mén)制作完畢后需先行開(kāi)挖對(duì)地面道路沉降變形影響較小的新風(fēng)道。待新風(fēng)道二次襯砌施工完成后，再行開(kāi)挖3號(hào)出入口及活塞風(fēng)道。各硐室分部開(kāi)挖時(shí)均嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”十八字方針，確保開(kāi)挖掌子面的穩(wěn)定，嚴(yán)格控制循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺，開(kāi)挖完成及時(shí)施作初期支護(hù)，加強(qiáng)地面、洞內(nèi)沉降變形監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)信息化施工管理，確保施工安全。

在本工程中，分部開(kāi)挖總體要求是(以活塞風(fēng)道為例)：首先開(kāi)挖Ⅰ,Ⅱ部；然后開(kāi)挖Ⅲ,Ⅳ部；最后開(kāi)挖Ⅴ,Ⅵ部。開(kāi)挖時(shí)每上下兩部之間預(yù)留5 m臺(tái)階，Ⅱ,Ⅲ部及Ⅲ,Ⅴ部之間預(yù)留8 m臺(tái)階。開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺的控制：Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部位于稍密砂卵石地層和局部松散砂卵石地層，拱頂土體容易坍塌，每循環(huán)進(jìn)尺按0.5 m掌握，掌子面預(yù)留核心土；Ⅱ,Ⅳ,Ⅵ部基本位于密實(shí)砂卵石地層，掌子面比較穩(wěn)定，每循環(huán)進(jìn)尺按1.0 m控制，開(kāi)挖完成后及時(shí)施作初期支護(hù)或臨時(shí)支護(hù)。整個(gè)暗挖隧道工程在開(kāi)挖、初支過(guò)程中，嚴(yán)格按照上述工藝要求進(jìn)行，于2014年10月11日進(jìn)洞，至2015年3月16日止開(kāi)挖全部完成，施工安全始終處于可控狀態(tài)，確保了清江中路地面交通安全、正常的運(yùn)行。

2.5　防水與二次襯砌

防水與二次襯砌在隧道開(kāi)挖、初支全部貫通后，分仰拱、拱墻兩大部分組織施工。主要施工順序：處理仰拱防水基面，鋪設(shè)仰拱雙面自粘性高性能瀝青防水卷材，綁扎制安仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋，澆筑仰拱混凝土；待仰拱混凝土達(dá)到一定齡期后按設(shè)計(jì)要求對(duì)仰拱部位實(shí)施回填(回填素混凝土)。然后搭設(shè)腳手架，處理拱墻防水基面，鋪設(shè)防水卷材、搭設(shè)拱墻鋼筋腳手架、安裝模板、鋼筋制安、澆筑混凝土。

3　施工注意事項(xiàng)

1)開(kāi)挖期間應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)地面高架橋、地面道路路面及洞內(nèi)沉降變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，注意信息化施工管理，有效地指導(dǎo)開(kāi)挖施工；

2)大管棚鉆進(jìn)施工時(shí)，必須確保外插角的符合性，嚴(yán)防外插角過(guò)小使大管棚侵入開(kāi)挖段面。這樣開(kāi)挖時(shí)需割除侵入開(kāi)挖斷面的大管棚，容易引發(fā)拱部坍塌事故；

3)分部開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求認(rèn)真施作超前小導(dǎo)管和鎖腳錨管，并注漿加固地層，以確保開(kāi)挖施工安全；

4)分部開(kāi)挖施工應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，嚴(yán)防“齊頭并進(jìn)，盲目開(kāi)挖”或“中隔壁與土體不密貼”等不安全施工行為的發(fā)生，務(wù)必確保開(kāi)挖施工安全。

參考文獻(xiàn)：

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