淺埋暗挖技術(shù)在地鐵隧道工程中的應(yīng)用

王 冰

(中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公，北京 101300)

在地鐵隧道工程施工期間，地質(zhì)水文條件以及地理環(huán)境因素會影響隧道建設(shè)質(zhì)量。因此，在實(shí)際施工期間需要聯(lián)合施工現(xiàn)場實(shí)況合理選擇施工技術(shù)，避免對周邊環(huán)境和居民生活造成影響，降低隧道坍塌事故發(fā)生率。在隧道工程施工期間應(yīng)用淺埋暗挖施工技術(shù)具有顯著效果，有利于提升工程建設(shè)質(zhì)量，所以深入分析淺埋暗挖施工技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程案例

某地區(qū)地鐵3號線位于繁華交通路段，向南北方向延伸。隧道上方為城市交通主干道，日常交通過往量比較大。區(qū)間全線長1 026.54雙線米，線間距為15 m。由于受到兩側(cè)車站結(jié)構(gòu)形式影響，增加了隧道結(jié)構(gòu)坡度變化幅度。X站屬于雙層暗挖結(jié)構(gòu)，為3號線與4號線的換乘站，3號線位于下方。Y站屬于明挖結(jié)構(gòu)，埋深比較淺。線路走勢為東高西低，單向坡，兩端高度差為11.5 m。從X站到Y(jié)站方向隧道屬于上坡結(jié)構(gòu)，最大坡度為25‰，施工難度比較大。區(qū)間隧道起始里程為ZM15+404.65，終止里程為ZM15+538，施工豎井和橫通道中心里程為ZM15+865，利用橫通道開挖左右線。在區(qū)間ZM15+495處設(shè)置強(qiáng)電電纜通道，在ZM16+195處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，并分別與左右線相連。由于該區(qū)間圍巖類別為Ⅰ-Ⅱ類，為砂礫層和中粗砂。地形變化比較平坦，地面標(biāo)高在45.56～48.52 m之間，最大地面高差為4.85 m，區(qū)間隧道頂板埋設(shè)位于16.8～9.3 m，在開挖期間砂層穩(wěn)定性比較差，因此在施工期間主要圍繞臺階施工法、環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法、CRD施工法進(jìn)行分析。但是由于以上施工工藝均不滿足工程要求，因此經(jīng)過建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位和施工單位的共同討論，決定采用淺埋暗挖技術(shù)，并且在部分施工環(huán)節(jié)聯(lián)合臺階施工法、環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法、CRD施工法。

2 地鐵隧道施工方案對比

2.1 臺階施工法

臺階法在隧道工程建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛，該項(xiàng)施工方法主要是將斷面劃分為上半斷面和下半斷面，并對以上斷面分別實(shí)行開挖施工。在施工期間臺階長度會不斷調(diào)整，有效應(yīng)用到各類地層當(dāng)中。

2.2 環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法

該種施工方法主要是將隧道斷面劃分為上部核心土、環(huán)形拱部和下部臺階，并實(shí)行分別開挖施工。按照斷面面積大小可以將環(huán)形拱部劃分為若干塊進(jìn)行交替開挖施工。在隧道工程建設(shè)當(dāng)中，采用該項(xiàng)技術(shù)具有較多優(yōu)勢：由于上部分留有核心土，可以有效支擋開挖面，還可以快速對拱部進(jìn)行初期支護(hù)，所以開挖工作面具有較高的穩(wěn)定性；核心土開挖和下部開挖都基于拱部初期支護(hù)保護(hù)下進(jìn)行，所以具有較高的安全性，提升施工效率。

2.3 CRD施工法

該種施工方法主要是對隧道大斷面開展分塊開挖和分部開挖施工，首先將隧道一側(cè)進(jìn)行開挖，之后做好封閉初期支護(hù)和臨時支撐，再開挖隧道另一側(cè)，并且做好封閉臨時支撐和初期支護(hù)，這樣可以和隧道初期支護(hù)和臨時支撐形成網(wǎng)狀封閉穩(wěn)定支護(hù)技術(shù)。相比于CRD施工方法，在隧道工程施工建設(shè)期間采用CD施工方法，不需要在隧道斷面上部和隧道下部分間建立臨時封閉仰拱支撐。

在對該隧道工程施工技術(shù)條件以及施工要求進(jìn)行綜合考慮后，在該工程開挖施工過程中需要使用CRD施工法、臺階預(yù)留核心土法、中導(dǎo)洞聯(lián)合CRD施工法和臺階施工法。在隧道開挖施工期間需要使用注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、徑向錨管支護(hù)技術(shù)和大管棚支護(hù)技術(shù)等多種輔助錨同支護(hù)施工措施。

3 淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 隧道開挖

(1)地質(zhì)超前預(yù)報。在隧道開挖期間使用人工鏟掏孔進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報，將孔深控制在6 m以上。隨著開挖進(jìn)度不斷加深，需要做好地質(zhì)探孔工作。

(2)循環(huán)開挖進(jìn)尺。在循環(huán)開挖進(jìn)尺期間需要全面分析和考慮初期支護(hù)格柵鋼架間距。在分析工程建設(shè)要求和外部環(huán)境條件之后，若施工開挖需要在特殊路段或者雨水天氣下進(jìn)行，則可以按照一榀格柵鋼架間距實(shí)行開挖施工，對于地面荷載較小或人行道下路段施工來說，則需要應(yīng)用兩榀格柵鋼架間距進(jìn)行開挖施工。

3.2 隧道支護(hù)

(1)超前支護(hù)技術(shù)。隧道工程超前支護(hù)主要包括大管棚和小導(dǎo)管，所以在開挖施工之前需要做好超前支護(hù)工作，并且嚴(yán)格控制鉆孔外插角度。

(2)臨時支護(hù)技術(shù)。臨時支護(hù)主要為型鋼支護(hù)技術(shù)，主要是對臺階法的臨時仰拱進(jìn)行支護(hù)。在臨時支護(hù)期間需要有效控制格柵鋼架連接點(diǎn)，確保不同開挖作業(yè)面可以建立臨時閉合受力體系。

(3)初期支護(hù)技術(shù)。該項(xiàng)支護(hù)部位主要包括噴射早強(qiáng)混凝土、格柵鋼架、注漿錨管、鋼筋網(wǎng)片和鎖腳錨管，主要通過連接筋、鎖腳錨和注漿錨實(shí)現(xiàn)格柵鋼架定位。

3.3 襯砌防水施工

(1)基面處理。在處理基面期間，需要對錨管尾部和外漏鋼筋問題進(jìn)行處理，確?；嫫秸潭?。

(2)敷設(shè)和固定防水卷材。在鋪設(shè)防水卷材期間必須確保平整性，使用射釘做好緊固處理。需要將防水墊圈設(shè)置在射釘位置，防止射釘位置出現(xiàn)漏水情況，導(dǎo)致防水卷材脫落。在仰拱防水施工期間要求施工人員直接鋪設(shè)防水卷材。對于邊頂拱防水來說，需要采用臺車人工鋪設(shè)方式。完成防水卷材鋪設(shè)之后，鋼筋綁扎施工之前，需要將細(xì)石混凝土保護(hù)層鋪設(shè)在仰拱軌面線以下位置，與此同時，還需要將臨時性移動保護(hù)板設(shè)置在邊墻位置，避免損壞防水卷材。

3.4 二次襯砌混凝土澆筑

(1)分塊長度。按照工程實(shí)際情況需要將分塊長度控制在9 m左右。采用鋼模臺車澆筑方式澆筑單線A型斷面和B型斷面邊頂拱混凝土，對于單線C型斷面、D型斷面、雙連拱大斷面以及堵頭墻斷面隧道，則需要采用定型小鋼模澆筑施工方式。區(qū)間右線隧道主要包括100塊澆筑，左線隧道主要包括90塊澆筑。

(2)邊頂拱和仰拱分界線位置。對于上述區(qū)域的分界線位置來說，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮低位設(shè)置，縮短仰拱邊墻混凝土澆筑施工時間。在仰拱弧形段施工期間可能會出現(xiàn)氣泡，為解決此問題，需要在仰拱軌面線30 cm以下采用定型翻轉(zhuǎn)模板施工。在模板拆除之后需要立即進(jìn)行抹面處理。

(3)振搗器、下料口位置設(shè)置。頂拱需要使用鋼模臺車開展?jié)仓┕?，確保所有混凝土澆筑長度均為12 m，面板厚度為8 mm。為了加強(qiáng)澆筑施工質(zhì)量，還需要使用振搗器聯(lián)合施工。在設(shè)計邊頂拱模板時，需要全面分析排氣孔下料孔以及觀察孔的位置設(shè)置問題，為了便于施工，可以使用一孔多用方式。在對附著式振搗器進(jìn)行設(shè)置時，需要分析該設(shè)備的開啟順序和時間以及關(guān)閉順序和時間。在此次工程建設(shè)過程中，考慮到工程實(shí)際情況，選用下山法澆筑混凝土。在使用下山法澆筑混凝土?xí)r，需要將鋼模臺車靠近堵頭端位置，并且設(shè)置PVC排氣管，用鐵絲進(jìn)行固定，確保倉面頂拱位置混凝土澆筑施工的密實(shí)效果。兩邊墻混凝土澆筑應(yīng)當(dāng)從鋼模臺車窗口入倉，有效控制兩側(cè)對稱下料高度差。在進(jìn)行拱頂位置混凝土澆筑施工期間，可以采用沖天管入倉，沿著洞線方向依次由低到高換管，確保拱部混凝土充填密實(shí)效果。

3.5 安全控制要點(diǎn)

第一，在隧道工程開工之前需要做好深基坑調(diào)查工作，明確基坑開挖與周邊建筑物之間的距離，制定出適宜的基坑開挖方案。在開挖之后需要及時進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工，在施工期間，相關(guān)管理人員需要監(jiān)督工程質(zhì)量，及時制止不安全行為。第二，在安裝和拆除模板時，相關(guān)人員必須按照模板施工規(guī)范要求進(jìn)行。在模板和支撐系統(tǒng)安裝期間，需要做好臨時防護(hù)固定措施，防止模板在受力之后出現(xiàn)變形或者沉降問題。

4 結(jié)語

綜上所述，在地鐵隧道施工過程中，施工人員需要詳細(xì)勘察施工場地地質(zhì)條件和地下管網(wǎng)埋設(shè)情況，分析工程建設(shè)技術(shù)條件，確保施工技術(shù)選擇的合理性，施工設(shè)計方案能夠適用于具體工程建設(shè)中。按照施工技術(shù)工藝流程開展各項(xiàng)施工，確保分項(xiàng)工程建設(shè)質(zhì)量，從而全面提升地鐵隧道工程建設(shè)質(zhì)量。