閆 康
(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司,北京 100068)
地鐵作為緩解城市地面交通壓力的重要手段之一,近年來在國內(nèi)眾多城市中得到了大規(guī)模發(fā)展。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是以新奧法基本原理為依據(jù),將大斷面劃分為多導(dǎo)洞開挖,在城市地鐵淺埋暗挖大斷面隧道施工中應(yīng)用較為廣泛。
1)烏魯木齊地鐵1號線三屯碑站—新疆大學(xué)站區(qū)間右線隧道長738.411 m,左線設(shè)置一短鏈4.246 m,采用礦山法施工,區(qū)間出三屯碑站線間距為5.0 m,經(jīng)過平曲線后,線間距逐漸增大,以15.2 m線間距進(jìn)入新疆大學(xué)站。
2)小線間距長約224.751 m,平面圖如圖1所示,分為A,B,C,D四種單洞雙線斷面,本文以A斷面作為研究對象,該斷面總長約92.481 m,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工,開挖高度9.2 m,寬度12.78 m,覆土厚度5.23 m~8.22 m。
1)根據(jù)勘察揭露本工程場地內(nèi)地層主要為人工填土層、第四系全新統(tǒng)沖、洪積卵石層和粉質(zhì)粘土層、第四系上更新統(tǒng)坡、洪積角礫層及下伏的三疊系泥巖、砂巖、礫巖構(gòu)成。小線間距A斷面隧道地質(zhì)剖面圖如圖2所示,各巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。
表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)
2)場地內(nèi)存在兩層地下水,分別為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水,潛水水位埋深3.98 m~11.30 m,基巖裂隙水表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不均勻性和各向異性。
掌子面全斷面深孔注漿;φ108大管棚結(jié)合φ42,L=2.5 m、環(huán)向間距0.3 m、縱向間距1 m的超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)和預(yù)加固。
鋼格柵縱向間距0.5 m;φ22縱向連接筋,雙層布置,環(huán)向間距0.5 m;φ6@200×200雙層鋼筋網(wǎng);350 mm厚的C25噴射混凝土。
中隔壁和中隔墻采用Ⅰ20a工字鋼,φ22縱向連接筋,間距0.5 m。φ6@200×200單層鋼筋網(wǎng),250 mm厚的C25噴射混凝土。
1)小線間距A斷面采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工,分為6個步驟:a.兩側(cè)導(dǎo)洞上臺階開挖;b.兩側(cè)導(dǎo)洞下臺階開挖,架設(shè)臨時支撐;c.中導(dǎo)洞上臺階開挖;d.中導(dǎo)洞下臺階開挖,架設(shè)臨時支撐;e.拆除臨時支撐,鋪設(shè)防水層,澆筑仰拱;f.鋪設(shè)防水層,模筑二襯混凝土。
2)左導(dǎo)洞超前右導(dǎo)洞15 m~20 m,右導(dǎo)洞超前中導(dǎo)洞20 m~30 m,開挖臺階長度3 m~5 m,臨時支撐隨下臺階跟進(jìn)。
3)由于地質(zhì)性狀的變化和施工條件的限制,隧道穿越中風(fēng)化砂巖地段未按照設(shè)計進(jìn)尺開挖,洞內(nèi)初支結(jié)構(gòu)監(jiān)測穩(wěn)定,巡視未發(fā)現(xiàn)異常情況。
1)三屯碑站—新疆大學(xué)站區(qū)間沿隧道中線上方及中線兩側(cè)道路布設(shè)地表沉降監(jiān)測點(diǎn),每20 m設(shè)置橫向主監(jiān)測斷面。本次分析選取DB-90橫向主監(jiān)測斷面中具有代表性的DB-90-02,DB-90-03,DB-90-04和DB-90-05監(jiān)測點(diǎn)作為分析對象,如圖3所示。各監(jiān)測點(diǎn)歷時沉降曲線如圖4所示,各施工階段的沉降量如表2所示。
表2 監(jiān)測點(diǎn)階段監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 mm
a.左側(cè)導(dǎo)洞開挖通過監(jiān)測斷面期間,因拱部以上地層為非密實粉質(zhì)粘土,受隧道開挖擾動影響,產(chǎn)生明顯沉降,約占累計沉降總量的19%;
b.右側(cè)導(dǎo)洞開挖過程中,未見地下水,但期間測點(diǎn)DB-90-03臨近位置DN700市政水管損壞大量滲漏水,使得上覆粉質(zhì)粘土地層處于飽和狀態(tài)并在初支表面形成股狀涌水,引起局部地表急劇沉降,累計沉降量達(dá)到監(jiān)測預(yù)警值,該階段沉降量約占累計沉降總量的62%。發(fā)現(xiàn)管線滲漏水情況后,所屬產(chǎn)權(quán)單位對該管線立即展開搶修工作;
c.監(jiān)測預(yù)警發(fā)布后,施工單位立即封閉各導(dǎo)洞掌子面,對預(yù)警沉降過大區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)空洞探測,探測結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地下存在空洞和疏松的情況。針對此種情況,最終采取自兩側(cè)先行導(dǎo)洞拱頂部位向未開挖的中導(dǎo)洞上臺階拱頂?shù)貙幼{,此法既可對初支背后進(jìn)行回填注漿,也可對中導(dǎo)洞上方地層進(jìn)行預(yù)加固,注漿采用φ42注漿導(dǎo)管,長度1.5 m,縱向間距50 cm,角度10°~15°,單漿液;中導(dǎo)洞采用φ42注漿管,長度4 m,縱向間距50 cm,角度10°~15°,掌子面拱頂上方環(huán)形布置,單液漿注漿,加強(qiáng)對掌子面前方土體的加固措施。通過兩次注漿地層加固,地表沉降逐漸趨于平穩(wěn);
d.中導(dǎo)洞掘進(jìn)通過監(jiān)測斷面期間,因拱頂?shù)貙颖患庸探Y(jié)合中導(dǎo)洞超前加固措施,該階段地表微沉降;
e.各導(dǎo)洞掌子面掘進(jìn)至監(jiān)測斷面處地層擾動影響范圍外及冬休停工期間,監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn);
f.拆撐階段:每次拆除長度為2 m,在拱頂位置中隔壁工字鋼處預(yù)留50 cm割除10 cm工字鋼,進(jìn)行監(jiān)控測量;若監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定,在側(cè)導(dǎo)洞臨時橫支撐一側(cè)端頭預(yù)留50 cm割除10 cm工字鋼,進(jìn)行監(jiān)控測量;若監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定,繼續(xù)向前拆除2 m,以此類推,每段共計拆除12 m,若監(jiān)測數(shù)據(jù)均無異常,拆除該段剩余臨時橫撐,如圖5所示。拆撐期間地表沉降約占累計沉降總量的10%;
g.二襯施作完成后,監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)。
2)對A斷面地表沉降監(jiān)測點(diǎn)累積沉降值分布情況進(jìn)行統(tǒng)計,結(jié)果如圖6所示。81%的監(jiān)測點(diǎn)累計沉降值可控制在-30 mm(閾值)以內(nèi),部分監(jiān)測點(diǎn)由于DN700市政水管滲漏水導(dǎo)致累計沉降值超過閾值。累計沉降值在-20 mm~-30 mm范圍內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量最多,約占總監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量的38%。
通過對三屯碑站—新疆大學(xué)站區(qū)間A型大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法隧道施工地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,結(jié)合施工工序,提出如下結(jié)論和建議:
1)大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法隧道劃大斷面為小斷面,步步封閉,先行導(dǎo)洞開挖引起的地表沉降明顯大于后行導(dǎo)洞。管線滲漏水導(dǎo)致隧道上覆地層含水飽和軟化,是造成地表局部急劇沉降的主要原因,約占總沉降量的62%,因此施工前應(yīng)深入開展管線排查及保護(hù)工作,預(yù)測風(fēng)險并做好相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備。
2)導(dǎo)洞開挖階段沉降約占總沉降量的86%,為有效控制地表沉降,隧道開挖前應(yīng)做好拱部一定范圍內(nèi)的地層加固措施,形成有效的加固殼,開挖過程中縮短支護(hù)時間,步步成環(huán)。
3)拆撐及二襯施作階段沉降約占總沉降量的14%,臨時支撐破除時結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生轉(zhuǎn)換,應(yīng)力重新分布,此階段初支易發(fā)生失穩(wěn)破壞,合理的拆撐方案既能保證施工安全又能促進(jìn)工程流水施工,保障工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)實現(xiàn)。
4)隧道上覆地層為飽和雜填土或粉質(zhì)粘土地層受隧道開挖擾動易產(chǎn)生較大地表沉降,建議類似非飽和地層中含帶水管線時,宜提高一個風(fēng)險等級并提前采取管線保護(hù)措施。
5)加強(qiáng)施工監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)施工,既保證施工安全又能快速高效完成工程建設(shè),監(jiān)測結(jié)果對指導(dǎo)設(shè)計有一定意義,使設(shè)計的隧道既安全可靠又經(jīng)濟(jì)不浪費(fèi)。