大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固技術(shù)分析

白椏楠

（中鐵十五局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量的在建或者即將建設(shè)的地下工程，在施工建設(shè)中，相應(yīng)設(shè)備的施工開(kāi)展向更大埋深發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)作為一種更加高效安全的施工設(shè)備，在地鐵、地下管廊、隧道等工程領(lǐng)域被廣泛使用。在施工區(qū)間的末端，需要對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行原位拆解，拆卸洞室的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性會(huì)隨著盾構(gòu)的拆解使縱向卸荷發(fā)生較大改變，因此，要通過(guò)相應(yīng)的施工技術(shù)對(duì)洞室地層進(jìn)行加固。

1 項(xiàng)目概況

本標(biāo)段區(qū)間采用海瑞克S-1036 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)自發(fā)射區(qū)及后配套段始發(fā)，掘進(jìn)至拆卸洞室完成區(qū)間施工任務(wù)，在拆卸洞室內(nèi)進(jìn)行地下拆解。根據(jù)施工方案，盾構(gòu)到達(dá)預(yù)定位置后，先要在發(fā)射區(qū)及后配套段提前鋪設(shè)臺(tái)車軌道，然后，在將配套臺(tái)車拆解后從后洞運(yùn)送到發(fā)射區(qū)已經(jīng)鋪設(shè)完畢的臺(tái)車軌道上。其次，在拆解洞室內(nèi)安裝一臺(tái)35 噸門座式起重機(jī)，利用該起重機(jī)對(duì)盾構(gòu)進(jìn)行分塊拆解。

2 盾構(gòu)拆解的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外關(guān)于盾構(gòu)拆解的模式有三種，分別是依靠盾構(gòu)接收井進(jìn)行拆解、將盾構(gòu)運(yùn)至到洞外進(jìn)行盾構(gòu)順序拆解以及預(yù)先挖掘擴(kuò)大洞室，借助大型吊裝設(shè)備在地下進(jìn)行拆解操作。本文對(duì)大埋深盾構(gòu)拆解的研究主要是借助大型吊裝設(shè)備在地下進(jìn)行拆解，分為兩大方面，一是地下拆解施工方案，二是擴(kuò)大洞室加固方案。

在大埋深盾構(gòu)地下拆解過(guò)程中，要對(duì)洞室圍巖的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行研究和分析，在實(shí)際工程施工中，由于隧道在開(kāi)挖盾構(gòu)拆解后會(huì)出現(xiàn)一定的卸荷作用，從而使圍巖的應(yīng)力發(fā)生較大的變化并且重新分布，還會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此時(shí)，如果圍巖應(yīng)力小于極限彈性的強(qiáng)度，則圍巖處于彈性的狀態(tài)。如果應(yīng)力大于極限彈性強(qiáng)度，則圍巖處于塑性狀態(tài)，所以，在大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固施工時(shí)，要考慮塑性問(wèn)題對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響，避免發(fā)生坍塌或者失穩(wěn)的狀況。

3 大埋深盾構(gòu)地下拆解

在本次工程項(xiàng)目中，盾構(gòu)機(jī)拆解模式主要是利用大型吊裝設(shè)備進(jìn)行地下拆解。本工程盾構(gòu)機(jī)拆卸洞室呈城門洞形，成洞尺寸寬9.5m，高9.75m。一次支護(hù)采用錨桿結(jié)合掛網(wǎng)噴護(hù)加固，掛網(wǎng)鋼筋φ8，網(wǎng)格尺寸為150mm×150mm，內(nèi)設(shè)I20b 鋼拱架，噴護(hù)C20 混凝土厚250mm，系統(tǒng)錨桿直徑25mm，長(zhǎng)度4.0m。二次襯砌采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚900mm。

在盾構(gòu)拆解之前，要做好相應(yīng)的吊裝準(zhǔn)備。比如，吊裝場(chǎng)地以及相關(guān)設(shè)備的準(zhǔn)備、吊機(jī)的安裝調(diào)試；拆機(jī)所需的小型機(jī)工具等；人員和設(shè)備的安全防護(hù)、制定應(yīng)急預(yù)備方案；將臺(tái)車上的精密儀器、液體、危險(xiǎn)品以及電氣、水路、液壓、氣路管線等進(jìn)行拆除；安裝臺(tái)車上的吊具、吊點(diǎn)；清理臺(tái)車上的閑雜物品，將可移動(dòng)的物品進(jìn)行綁扎；其中，對(duì)臺(tái)車軌道鋪設(shè)的示意圖可如圖1 所示。

4 盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固方案及技術(shù)分析

4.1 施工準(zhǔn)備

在本工程項(xiàng)目中，盾構(gòu)拆解洞室的凈空尺寸寬9.5m，拱頂高9.75m，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)17.6m，漸變段長(zhǎng)5m。根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙以及實(shí)際的施工現(xiàn)狀，確定盾構(gòu)拆解洞室底板、側(cè)墻以及頂板分為三區(qū)施工，其中第一區(qū)長(zhǎng)9.15m，第二區(qū)長(zhǎng)92.5m，第三區(qū)長(zhǎng)5m。具體的擴(kuò)大洞室施工方案流程為施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→底板墊層施工→底板鋼筋綁扎→底板整體混凝土澆筑→側(cè)墻鋼筋綁扎→側(cè)墻模板支護(hù)→側(cè)墻整體混凝土澆筑→拱頂鋼筋綁扎→拱頂模板支護(hù)→拱頂混凝土澆筑。

4.2 測(cè)量放線與底板施工

首先，在施工準(zhǔn)備工作完成后，要進(jìn)行測(cè)量放線作業(yè)，即是施工用控制點(diǎn)從設(shè)計(jì)單位復(fù)核過(guò)的點(diǎn)位，通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)引入實(shí)際施工段中；然后，對(duì)底板開(kāi)展施工活動(dòng)，本次應(yīng)用的施工段底板厚度為0.9m 左右，長(zhǎng)度約為23.7m，其洞室底板澆筑和縱斷面如圖2 所示。

圖2 大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室底板澆筑及縱斷面圖

4.3 滿堂式腳手架安裝施工

在洞室底板施工完畢后，要保障其強(qiáng)度達(dá)到75%以上，才可以繼續(xù)搭建滿堂腳手架，為了使用施工技術(shù)要求，將滿堂腳手架之間的排距調(diào)整為0.9、步距約為1.2m，同時(shí)，每隔4.8m 設(shè)置一道水平剪力撐，并在腳手架的周圍布置豎向的剪力撐。在本標(biāo)段工程中，主要是結(jié)合了二次襯砌的結(jié)構(gòu)形式，在主體內(nèi)利用滿堂式鋼管腳手架作為加固支撐體系。該技術(shù)要求應(yīng)用扣件式鋼管搭設(shè)腳手架，以符合安全施工的相關(guān)技術(shù)要求，起到承受施工中所產(chǎn)生的垂直作用力以及水平作用力，保障施工作業(yè)的安全性。

4.4 洞室鋼筋安裝

滿堂架施工完成后可以進(jìn)行拆解洞室的鋼筋安裝，第一步是要使橫向以及縱向鋼筋的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接和綁扎。并且所有的焊接鋼筋都要采用雙面焊的技術(shù)方法，在搭接的過(guò)程中，要間隔錯(cuò)開(kāi)布置。在底板澆筑時(shí)要注意預(yù)留主筋，比如，在豎墻主筋之間可以采用綁扎連接，而且要保障同一受力鋼筋的兩處搭接間距不得小于1.5m。除此之外，在大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固鋼筋施工中箍筋的連接點(diǎn)，要在縱向和橫向鋼筋的交叉位置，確定合理的間距后進(jìn)行綁扎或者是焊接。受力主筋與模板之間的設(shè)計(jì)要符合施工要求。此外，在加工和連接直螺紋鋼筋套筒絲頭時(shí)，根據(jù)本工程的施工場(chǎng)地現(xiàn)狀，統(tǒng)一采用直螺紋套筒，在施工前，要細(xì)致檢查連接套筒的質(zhì)量，杜絕存在銹蝕、油脂等對(duì)混凝土質(zhì)量有嚴(yán)重影響的雜物。

4.5 洞室地層加固模板安裝

在大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固技術(shù)中，對(duì)模板的安裝能夠直接關(guān)系到洞室的穩(wěn)定性。所以，在本次工程中主要采用竹膠板，分為側(cè)墻模板以及頂拱模板，其中側(cè)墻模板為立強(qiáng)，高度為4.2m，頂拱是半徑為4.75m 的半圓形。在施工中，為了避免二次襯砌出現(xiàn)侵限的現(xiàn)象，以滿足頂拱弧度的要求，可以按照設(shè)計(jì)弧度加工工字鋼，將模板緊密的固定在工字鋼上。

4.6 洞室混凝土的澆筑

洞室混凝土的澆筑施工對(duì)其穩(wěn)定性和安全性有非常重要的作用，也是地層加固技術(shù)中最為關(guān)鍵的組成部分之一。由于洞室位于地下，常規(guī)的大型罐車無(wú)法直接進(jìn)入運(yùn)輸混凝土，因此，先將混凝土材料運(yùn)輸?shù)街Ф纯冢儆尚⌒凸捃嚨管囖D(zhuǎn)運(yùn)至洞室內(nèi)，由于每次運(yùn)輸只能通過(guò)一輛小型罐車，施工難度較大，施工人員要根據(jù)這一特點(diǎn)合理地調(diào)配混凝土拌和時(shí)間。要注意的技術(shù)細(xì)節(jié)主要有在混凝土泵卸料時(shí)要應(yīng)用高速或者中速旋轉(zhuǎn)拌筒，最大限度地保障澆筑混凝土處于拌和均勻的狀態(tài)，避免發(fā)生混凝土的分層離析而導(dǎo)致洞室結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。隨后在對(duì)洞室開(kāi)展?jié)仓┕r(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案，規(guī)范操作工藝，還要確保水、電、照明系統(tǒng)的連續(xù)，保障混凝土澆筑的連續(xù)性，從而最大限度地提高大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固技術(shù)的水平。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在大埋深盾構(gòu)地下拆解擴(kuò)大洞室地層加固技術(shù)中，施工人員要根據(jù)施工情況選擇合理的盾構(gòu)拆解模式，保障拆解效率。同時(shí)，還要嚴(yán)格遵循洞室施工方案，通過(guò)各個(gè)流程中的加固技術(shù)提高洞室的安全性和穩(wěn)定性，保障施工活動(dòng)的順利進(jìn)行。