地鐵盾構(gòu)區(qū)間侵限群樁破除施工技術(shù)

龍秀堂　羅寧寧

摘 要：本文依托成都地鐵9號線心島站至孵化園站區(qū)間內(nèi)靠孵化園站端70.205m長區(qū)間，采用暗挖破除侵入盾構(gòu)空間的群樁工程，全面闡述了盾構(gòu)區(qū)間侵限群樁預(yù)破除的主要施工技術(shù)和監(jiān)控量測控制方法。重點對施工降水、超前支護施工、預(yù)留核心土環(huán)形開挖、臨時豎撐法進行了介紹，對類似群樁預(yù)破除工程施工有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu);侵限;群樁破除

中圖分類號：U231 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）35-0107-05

Technologies on the Removal of Pile Groups Intruding into

Subway Shield Intervals

LONG Xiutang LUO Ningning

（China Railway Group 5 Chengdu Engineering Limited Liability Company，Chengdu Sichuan 610000）

Abstract： Based on the 70.205-meter-long Xindao-Fuhuayuan Station pile group engineering project of Chengdu subway line 9 where the pile groups intruding into the shield intervals are to be removed through underground excavation， the paper elaborated the major construction technologies and monitoring measurement & control methods on per-removal of intruding pile groups. It focused mainly on introductions to construction dewatering， forepoling construction， and core soil reservation plus vertical temporary support excavation methods. Finding results of the paper will open up referential ideas to per-removal construction of similar pile groups.

Keywords：? shield structures;foreign object intrusion;pile group removal

1 項目概況

1.1 工程概況

成都地鐵9號線心島站至孵化園站區(qū)間長373.552m，埋深14.66～16.82m?？糠趸瘓@站端70.205m長區(qū)間位于錦城大道市政下穿隧道下方，位于平面曲線半徑[R]=1 000m的曲線段，線路縱坡為21.774‰，埋深約14.66m，左線隧道空間內(nèi)有下穿隧道既有圍護樁48根侵入，盾構(gòu)機無法開挖通過，該段需要采用礦山法暗挖將既有圍護樁全部破除后回填暗挖部分方可盾構(gòu)。盾構(gòu)機從心島站大里程端始發(fā)，沿錦城大道路徑方向掘進，于孵化園站小里程端到達吊出。

暗挖區(qū)間位于錦城大道中央，施工時地面交通錦城大道和下穿隧道封閉，天府大道保持雙向10車道交通通行[1-3]。暗挖施工通道設(shè)在天府大道與錦城大道交匯口東南側(cè)靠近慢行過街通道出口附近，設(shè)置一座臨時施工豎井和施工橫通道，橫通道長12.789m，如圖1所示。

圖1 心島站至孵化園站暗挖區(qū)間平面示意圖

1.2 地質(zhì)情況

暗挖區(qū)段自上而下地質(zhì)為：人工填土層厚1.3～4.1m，粉質(zhì)黏土（硬塑）厚1.2～8.6m，平均層厚4.7m，卵石土厚1.2～5.8m，平均層厚2.8m，卵石土（密實）厚1.3～6.7m，平均層厚3.1m，強風(fēng)化泥巖厚0.6～1.5m，其下為中等風(fēng)化泥巖。正洞位于卵石土中。地下水以松散巖類孔隙水為主，主要賦存于卵石土中，水量較豐富，為孔隙潛水，具微承壓性，地下水埋深5.7m左右[4-6]。

2 施工方案

2.1 總體施工方案

通過豎井和橫通道進入?yún)^(qū)間隧道，設(shè)置超前支護進洞，采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖+臨時豎撐法暗挖施工，將隧道的上半圓形斷面開挖并將群樁拆除，然后在隧道內(nèi)回填C15素混凝土，為盾構(gòu)施工創(chuàng)造條件，如圖2所示。

圖2 心島站至孵化園站暗挖隧道結(jié)構(gòu)斷面

2.2 支護參數(shù)

心孵區(qū)間隧道暗挖采用半圓形斷面，凈高3.81m，凈寬7.62m;橫通道采用直墻曲拱式，凈高5.75m，凈寬3.2m。襯砌均采用0.35m厚C25噴射砼，Φ8@0.15m×0.15m雙層鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架@0.5m，每榀8根R32自進式鎖腳錨桿，0.6m厚C15砼底板，拱部150°范圍超前支護采用20m長Φ108環(huán)向@0.4m超前大管棚和3m長R32自進式超前中空錨桿，洞身回填C15砼，預(yù)留變形量0.6m。橫通道二襯為模筑鋼筋砼，側(cè)墻與正線隧道接口范圍不設(shè)置二襯，底板及底板初支在盾構(gòu)隧道通過范圍內(nèi)采用玻璃纖維筋砼，如圖3所示。

2.3 重難點分析

①隧道地處天府大道和下穿隧道之下，天府大道為成都市的主干道，車流量大，施工中路面易沉降和塌陷。②富水卵石土地層施工坍塌和涌水涌砂風(fēng)險大。③施工空間狹小。

3 施工方法和主要施工工序

3.1 施工方法

豎井采用圍護樁+環(huán)框梁支撐明挖施工法，橫通道采用臺階法+臨時橫撐法施工，正洞暗挖采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土+臨時豎撐法施工。

3.2 施工順序

本暗挖隧道整體施工順序如圖4所示。

3.3 降水施工

暗挖隧道左側(cè)無地面降水井條件，在下穿隧道內(nèi)沿暗挖隧道右側(cè)布設(shè)降水井，在下穿人行通道內(nèi)，利用人工挖孔設(shè)置降水井，在開挖隧道內(nèi)設(shè)置排水明溝或盲管和集水井，使地下水沿明溝或盲管流入集水井，然后用水泵將水抽出隧道之外。降水井平面布置如圖5所示。

3.4 暗挖施工方法

3.4.1 超前大管棚施工。利用橫通道襯砌及環(huán)框梁作為導(dǎo)向墻，利用橫通道襯砌及環(huán)框梁內(nèi)鋼筋固定導(dǎo)向管，作業(yè)平臺采用方木按“井”字形搭設(shè)，采用潛孔鉆機鉆孔，人工配合機械裝管，管棚注漿采用隔孔灌注。超前大管棚布置如圖6所示。

3.4.2 正洞開挖。洞口超前支護后，采用人工風(fēng)鎬破除正洞范圍內(nèi)橫通道初支，破除由兩側(cè)向中間逐榀進行。破除后采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法+臨時豎撐法開挖正洞。人工開挖為主，機械開挖為輔，輪廓線周邊采用風(fēng)鎬等小型機具人工開挖，核心土及局部位置以機械開挖為主;洞內(nèi)人工裝碴，小型車輛出碴運輸至豎井底，通過龍門吊垂直提升至地面臨時堆碴場，待碴土能夠外運時棄土至永久碴場。

環(huán)形開挖預(yù)留核心土法先開挖斷面的弧形導(dǎo)坑，待弧形導(dǎo)坑施工至一定長度后開挖核心土，弧形導(dǎo)坑與核心土同時并進的施工工藝，開挖施工流程：施工測量→通風(fēng)→弧形導(dǎo)坑開挖→初噴（必要時噴砼封閉掌子面）→出碴→設(shè)置掛網(wǎng)→立架→復(fù)噴→核心土開挖→臨時豎撐→下一循環(huán)。

環(huán)形開挖預(yù)留核心土法+臨時豎撐法施工步驟：①開挖1部弧形導(dǎo)坑，施作Ⅱ部洞身結(jié)構(gòu)的初期支護，必要時噴砼封閉掌子面;②弧形導(dǎo)坑開挖至適當(dāng)距離后，滯后1部3m開挖3部核心土，施作Ⅳ部I20臨時支護，臨時豎撐拱腳墊砼墊塊（0.6m×0.5m×0.3m）;③滯后3部5m，施作Ⅴ部底板砼，底板可根據(jù)施工進度和現(xiàn)場情況，分兩幅錯開施作。正洞開挖施工步序如圖7所示。正洞預(yù)留核心土開挖如圖8所示。正洞開挖臨時豎向支撐如圖9所示。

正洞開挖施工要點如下。①開挖進尺控制：每循環(huán)開挖支護進尺不應(yīng)大于1榀鋼架間距，弧形導(dǎo)坑與核心土保持一定距離，平行推進。②中部預(yù)留核心土長度3m，預(yù)留寬度不小于斷面開挖寬度的1/2。③上臺階可采用施作鎖腳錨桿和拱腳墊縱向槽鋼等措施，同時要及時封閉臨時橫撐，防止拱部下沉變形。④隧道開挖遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”原則，以減少對地層的擾動，減少對周圍建構(gòu)筑物的擾動影響，嚴(yán)格控制沉降與變形，施工過程中，加強監(jiān)測并及時修正支護參數(shù)。⑤嚴(yán)格控制超挖，不允許欠挖，對超挖部分采用噴砼回填，同時初支背后預(yù)埋注漿管注漿密實。⑥當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差時，應(yīng)對初支及時進行徑向注漿加固。⑦開挖后遇圍巖自穩(wěn)性差，應(yīng)及時噴砼封閉開挖面及掌子面;遇到大塊孤石，需采用風(fēng)鎬等機具對孤石進行破解，施工前對孤石處周邊進行錨桿注漿加固及噴砼封閉。

4 變形監(jiān)測情況

4.1 重點監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)暗挖區(qū)段附近建構(gòu)筑物情況，結(jié)合施工中路面沉陷和洞內(nèi)圍巖坍塌等主要安全風(fēng)險點控制需要，監(jiān)控量測主要內(nèi)容具體包括路面的沉降、拱頂下沉和邊墻水平收斂。

4.2 測點布置

4.2.1 路面地表沉降監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測需要，地表沉降觀測點位從隧道中線往兩側(cè)依次按2.5、4、5m和5m的間距進行埋設(shè)，沿線路縱向每隔30m左右埋設(shè)1組，觀測點位從開挖面前方達到毛洞寬度的2～3倍處開始進行埋設(shè)，直到開挖面后達到毛洞寬度的2～3倍、地表下沉基本停止處為止，地表下沉測點與洞內(nèi)拱頂下沉測點對應(yīng)設(shè)置在同一斷面上，如圖10所示。同時，沿正洞中線每5m左右埋設(shè)沉降觀測點。

圖8 正洞預(yù)留核心土開挖

圖9 正洞開挖臨時豎向支撐

圖10 正洞開挖地表沉降觀測點位置

4.2.2 初支拱頂沉降及水平收斂監(jiān)測。①拱頂沉降：施工正洞隧道縱向每5m一個斷面埋設(shè)一組，鋼架接頭處均布置測點。②水平收斂：每5m一個斷面埋設(shè)一組，測線高度為拱腳上1m;在拱腳上1m處布置一條測線。

4.3 監(jiān)測情況

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，路面沉降累計值3.53mm<允許值30mm，初支拱頂下沉累計值最大9mm<允許值30mm，初支水平收斂累計值最大5.9mm<允許值20mm。符合要求。

5 結(jié)語

通過成都地鐵9號線心島站至孵化園盾構(gòu)區(qū)間侵限群樁暗挖破除施工，得到以下結(jié)論。

①在地鐵盾構(gòu)施工時的侵限構(gòu)筑物，采用先暗挖破除侵限的構(gòu)筑物，再回填素砼，為盾構(gòu)施工掃除障礙，這種方法安全簡便可行。

②成都地區(qū)砂卵石富水地層和交通繁忙城市主干道路段，通過有效降水，選用預(yù)留核心土+臨時豎撐法暗挖施工隧道，地面沉降和洞內(nèi)變形較小。

③暗挖施工破除既有群樁時，邊開挖邊逐根破除并支護，存在受力體系轉(zhuǎn)換，安全風(fēng)險較高，應(yīng)對既有結(jié)構(gòu)與隧道周邊進行注漿加固，同時應(yīng)加強變形監(jiān)測，變形有突變時應(yīng)停止掘進，及時分析原因并采取措施確保安全后再繼續(xù)掘進。

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