CD法在廈門站預(yù)留隧道穿越既有股道段工程中的應(yīng)用

周 永

(中鐵十局集團(tuán)建筑工程有限公司,山東 濟(jì)南 250101)

1 工程概況

廈門火車站軌道交通土建預(yù)留工程折返線區(qū)間隧道正穿廈門火車站南站房、站臺(tái)出站地道及軌道、北站房，從車站旅客地道正下方通過，軌道交通軸線與旅客地道軸線投影重合，區(qū)間隧道拱頂距火車站旅客地道底板距離約9.0 m～10.0 m，隧道結(jié)構(gòu)與站房樁基最小凈距為3.2 m。隧道起終點(diǎn)里程為DK0+193.273～DK0+549.001，全長(zhǎng)355.73 m，其中DK0+340～DK0+515段(175 m)為下穿段。穿越段施工期間廈門火車站正常運(yùn)營(yíng)，每天發(fā)出車次近50次，因此對(duì)施工變形控制提出了更高的要求。按照規(guī)范[1]，既有鐵路線路平順性不大于10 mm，鐵路路基沉降、站臺(tái)結(jié)構(gòu)沉降不大于20 mm。

2 地質(zhì)及設(shè)計(jì)概況

既有股道段隧道支護(hù)、襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)為：

1)拱部設(shè)超前支護(hù)，為兩環(huán)φ159超前大管棚，環(huán)向間距0.4 m，每環(huán)33根，每根長(zhǎng)55 m。

2)錨噴結(jié)構(gòu)為雙層設(shè)置φ8鋼筋網(wǎng)20 cm×20 cm，厚30 cmC25濕噴混凝土；拱部設(shè)置φ25中空錨桿9根，邊墻設(shè)置φ22砂漿錨桿9根，長(zhǎng)3.5 m，間距1.0 m×1.2 m，Ⅰ22b鋼架間距0.5 m。

3)鎖腳為φ42鋼管每榀12根，長(zhǎng)4 m。

4)二次襯砌為P10，C40模筑鋼筋混凝土，仰拱填充為C30混凝土，襯砌厚60 cm；二襯主筋為φ25，仰拱主筋為φ22，環(huán)間距均為10 cm，水平筋為φ14，間距20 cm，拉結(jié)筋為φ8梅花形布置。

3 CD法施工方案

3.1 方案選擇

為減小隧道施工對(duì)廈門火車站運(yùn)營(yíng)的影響，結(jié)合地質(zhì)情況，經(jīng)多方討論后決定采用CD法組織施工。采用控制爆破與靜態(tài)爆破相結(jié)合的開挖方法組織施工。區(qū)間隧道與既有樁基凈距小于5 m的區(qū)段，正洞開挖采用靜態(tài)爆破與液壓沖擊錘法相結(jié)合的非爆破開挖。

CD工法主要適用于地質(zhì)情況較差的圍巖段，且對(duì)地面沉降控制要求高的隧道工程；如果CD工法仍不能滿足要求時(shí)，可在CD工法的每個(gè)分部空間加設(shè)臨時(shí)仰拱，即交叉中隔墻法(CRD工法)。CD法操作性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)小，同時(shí)各部封閉成環(huán)的時(shí)間短，結(jié)構(gòu)受力均勻，形變小，且由于支護(hù)剛度大，整體沉降量較小，而且相對(duì)容易控制。此外，CD法化大跨為小跨，步步封閉，因此每步開挖封閉時(shí)間短，結(jié)構(gòu)很快就處于整體較好的受力狀態(tài)，同時(shí)二仰拱和二襯及時(shí)的跟進(jìn)施作能有效抑制結(jié)構(gòu)的變形[2,3]。

CD法替代超前中導(dǎo)洞法原因在于超前中導(dǎo)洞施工至DK0+286段(南廣場(chǎng)段)時(shí)，后掌子面圍巖揭示較差且多為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖局部夾雜輝綠巖，裂隙間有水流出，圍巖軟弱部位遇水呈泥狀，繼續(xù)超前中導(dǎo)洞施工，安全壓力較大，風(fēng)險(xiǎn)較高。結(jié)合火車站已運(yùn)營(yíng)，為確保既有火車站運(yùn)營(yíng)安全，經(jīng)過多次論證決定分部擴(kuò)挖至DK0+286后改為CD法施工。以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面從中間分成左右兩側(cè)，再按上中下臺(tái)階各分成3個(gè)部分，每一部分開挖支護(hù)后都會(huì)形成獨(dú)立的空間，開挖過程中需爆破時(shí)由于開挖斷面較小，減少了單循環(huán)開挖爆破時(shí)的起爆藥量，對(duì)震速的控制也起到了一定的效果。

3.2 CD法施工工序

下穿段隧道施工按照新奧法的原則，堅(jiān)持“管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”，見圖1,具體的施工步驟如下：

1)在上一循環(huán)的超前管棚下，采用光面爆破或靜態(tài)爆破開挖①部，在①部導(dǎo)坑初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架(包含臨時(shí)鋼架)，并設(shè)置鎖腳錨管、臨時(shí)橫撐，再沿隧道徑向安裝系統(tǒng)錨桿(包含臨時(shí)鋼架定位錨桿)，最后噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

2)在滯后①部3 m～5 m后，采用光面爆破或靜態(tài)爆破開挖②部，在導(dǎo)坑周邊初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立邊墻鋼架和臨時(shí)鋼架，并設(shè)置鎖腳錨管，再沿隧道徑向安裝系統(tǒng)錨桿(包含臨時(shí)鋼架定位錨桿)，最后噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

3)在滯后②部5 m～7 m后，采用光面爆破或靜態(tài)爆破開挖③部，初支及臨時(shí)支護(hù)的施工步驟及工序同2)。

4)在上一循環(huán)的超前支護(hù)防護(hù)下，光面爆破或靜態(tài)爆破開挖④部，初支及臨時(shí)支護(hù)的施工步驟及工序同1)。

5)在滯后④部3 m～5 m后，控制爆破或靜態(tài)爆破開挖⑤部并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，步驟及工序同2)。

6)在滯后⑤部5 m～7 m后，控制爆破或靜態(tài)爆破開挖⑥部并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)，步驟及工序同3)，并使型鋼鋼架封閉成環(huán)。

7)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，待初期支護(hù)變形穩(wěn)定后，拆除側(cè)壁臨時(shí)鋼架下半部分，鋪設(shè)防水板，灌注Ⅶ邊墻基礎(chǔ)與仰部。

8)仰拱混凝土達(dá)到初凝強(qiáng)度后，灌注仰拱填充Ⅷ部至設(shè)計(jì)高度。

9)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，當(dāng)變形基本穩(wěn)定后，拆除臨時(shí)鋼架及橫撐，鋪設(shè)防水板，進(jìn)行Ⅸ部(拱墻)二次襯砌的澆筑。

3.3 施工注意事項(xiàng)

除嚴(yán)格按施工工序外，施工中還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)臨時(shí)中隔壁的拆除應(yīng)安排在初期支護(hù)仰拱完成并且變形穩(wěn)定后進(jìn)行。

2)嚴(yán)格控制裝藥量，防止振速過大，必要時(shí)采取人工或機(jī)械開挖。

3)對(duì)于臨時(shí)中隔壁，使用2.5 m長(zhǎng)的砂漿錨桿徑向布置，底部采用橫撐來加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度；工序轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)設(shè)鎖腳錨管鋼架(或臨時(shí)鋼架)來減小鋼架的沉降。

4)應(yīng)及時(shí)施作鋼架之間縱向連接鋼筋并連接牢固，同時(shí)在臨時(shí)鋼架(豎撐及橫撐)端頭、豎撐各段腳處設(shè)型號(hào)為28a的槽鋼作為縱向托梁。

5)二次襯砌的澆筑時(shí)機(jī)須按有關(guān)規(guī)范及參考圖的要求，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果來確定。

6)如果開挖時(shí)遇自穩(wěn)能力較差的圍巖，可以對(duì)①，④掌子面使用8 cm厚的噴混凝土進(jìn)行封閉。

7)仰拱及時(shí)施作，距離開挖面不大于35 m，以保證及時(shí)封閉成環(huán)。

3.4 防止股道沉降措施

防止股道沉降超標(biāo)是本項(xiàng)目的關(guān)鍵，在施工中采取了以下措施：

1)開挖過程中嚴(yán)格超前注漿加固工藝，從注漿管打設(shè)、注漿壓力、漿液配比、注漿量、注漿效果檢查等多個(gè)方面嚴(yán)格控制，確保超前支護(hù)效果。嚴(yán)格控制進(jìn)尺，合理安排工序，減少巖層暴露時(shí)間，開挖后首先噴射混凝土出噴掌子面，然后架立格柵鋼架，焊接連接筋，并打設(shè)鎖腳錨桿，然后噴射混凝土封閉。開挖成環(huán)后，及早進(jìn)行初支背后回填注漿，填充空隙，減少沉降。

2)在開挖過程中，制定詳細(xì)的技術(shù)措施來應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的坍塌；加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，當(dāng)探測(cè)出前方存在不良地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，按照就高不就低的原則進(jìn)行開挖、支護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形觀測(cè)和分析，對(duì)累積變形和變形速度超出警戒值的斷面及時(shí)采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施，來控制圍巖的進(jìn)一步變形。

3)加強(qiáng)線路監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值，立即停止施工并及時(shí)聯(lián)系工務(wù)部門，對(duì)線路進(jìn)行整修。

4)線路整修完成后重新測(cè)量軌面標(biāo)高，基本恢復(fù)到0沉降時(shí)方可繼續(xù)施工。

4 結(jié)語

截止2018年4月底，區(qū)間隧道順利的穿越了股道段，期間各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均在規(guī)定范圍，廈門火車站正常運(yùn)營(yíng)，證明了本項(xiàng)目采取的CD開挖工法及各類輔助工法合理有效，可供類似項(xiàng)目參考。