風(fēng)道CRD法臨時(shí)支撐拆除技術(shù)

■李紅霞

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 石家莊 410000）

我國(guó)城市地鐵建設(shè)工程中，車站中風(fēng)道的建設(shè)是不可或缺的。暗挖風(fēng)道由于其施工斷面大，施工工法較為復(fù)雜，大部分采用CRD法施工，在風(fēng)道豎向、水平方向均需要設(shè)置臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐一般采用工字鋼+掛網(wǎng)噴射混凝土；風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工時(shí)，從下往上施工時(shí)，需要拆除中間豎向及水平方向臨時(shí)支撐，設(shè)計(jì)要求一般分段長(zhǎng)度不大于6m，結(jié)構(gòu)高度一般大于10m，臨時(shí)支撐的如何拆除是工程的重難點(diǎn)。

針對(duì)臨時(shí)支撐的拆除難題，許多專家學(xué)者做了大量研究。有的也提出了“拱蓋法先施工”的設(shè)計(jì)理念，減少了中間臨時(shí)支撐的施工高度，取消了臨時(shí)橫支撐的設(shè)置，確保了支護(hù)的安全，減少了拆撐的風(fēng)險(xiǎn)，但是拱蓋的設(shè)置是基于拱腳部位為穩(wěn)定巖體的情況，且在施工過程中，工序轉(zhuǎn)換較多（風(fēng)道拱蓋開挖→拱蓋分段襯砌→風(fēng)道下部開挖→下部底板、側(cè)墻、中板襯砌），施工周期較長(zhǎng)，工序不連續(xù)及影響暗挖車站主體開挖等缺點(diǎn)?；诖四壳昂芏嗟陌低陲L(fēng)道采取CRD法（六步法）施工，對(duì)采用全包防水風(fēng)道的臨時(shí)支撐的拆除是目前急需解決的難題。

臨時(shí)支撐拆除難度較大，本文依托于青島地鐵4號(hào)線錯(cuò)埠嶺站2號(hào)風(fēng)道臨時(shí)支撐拆除工程，綜合考慮風(fēng)道所處工程地質(zhì)條件，優(yōu)化原設(shè)計(jì)拆撐措施，在拆除過程中通過收集、分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在確保安全的前提下確定最佳的拆撐方案，希望為類似地鐵風(fēng)道設(shè)計(jì)及施工提供借鑒。

一、工程概況

錯(cuò)埠嶺站為青島地鐵4號(hào)線暗挖車站，車站位于遼陽(yáng)西路和南京路交叉口，沿遼陽(yáng)西路東西方向布置，為雙層圓拱復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，設(shè)置2個(gè)出入口、1個(gè)垂直電梯井（安全出口與其合建）以及2組風(fēng)亭，見圖1。2號(hào)風(fēng)井、風(fēng)道作為車站主體結(jié)構(gòu)施工通道，位于遼陽(yáng)西路南側(cè)，中廣宜景灣門前規(guī)劃綠地內(nèi)，為雙層暗挖風(fēng)道，風(fēng)道開挖寬度為14.8m，高度為16.63m，長(zhǎng)度35.8m，采用CRD法開挖，采用全包防水復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，風(fēng)道結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 車站總平面圖

圖2 風(fēng)道橫剖面圖

風(fēng)道埋深18.7m，2號(hào)風(fēng)道拱部涉及的地層主要為人工填土層（層厚2.9-7.1m）、黏土層（層厚0-4.8m）、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（層厚5.5-6m）、中風(fēng)化花崗巖（層厚2.0-3.2m）。

風(fēng)井風(fēng)道初支的基本參數(shù)如下：

①2號(hào)風(fēng)井內(nèi)凈空為15.9m×6.9m，豎井深度為34.5m，倒掛井壁法施工；

②風(fēng)道采用CRD法施工；

③風(fēng)道拱部Φ42超前小導(dǎo)管（L=3.5m，環(huán)向間距@400mm）,縱向間距@1.5m；側(cè)墻R25×5.0中空注漿錨桿(L=3.0m,@環(huán)1.0m×縱1.5m),梅花形布置；

④風(fēng)道初期支護(hù)采用1.0m間距格柵+300mm厚噴射混凝土支護(hù)，并設(shè)置單層Φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距為200×200mm；

⑤臨時(shí)橫支撐在中間豎向設(shè)置一道、水平2道，臨時(shí)支撐采用工字鋼+300mm厚Φ8@200×200網(wǎng)噴砼臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)工字鋼設(shè)置間距同風(fēng)道主體。

施工難度主要包括：

①風(fēng)道高度大，拱部范圍內(nèi)設(shè)備無法上去，只能人工采取電鎬、風(fēng)鎬拆除，拆撐難度大、風(fēng)險(xiǎn)高；

②設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采取跳段施工，拆撐長(zhǎng)度設(shè)計(jì)不允許超過8m。結(jié)構(gòu)一次施工長(zhǎng)度6m，需要從下至上結(jié)構(gòu)全部結(jié)構(gòu)施工完成后方可進(jìn)行另一段施工，襯砌分段多，傳統(tǒng)方案需要分6段進(jìn)行施工。

二、拆撐方案

（一）拆撐方案設(shè)計(jì)

方案Ⅰ：按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行跳段施工，一次拆除臨時(shí)支撐8m，施工結(jié)構(gòu)6m，拱部采取人工拆除，結(jié)構(gòu)施工從下至上施工完成強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后拆除另一段支撐，將風(fēng)道分為6段進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，具體工序如下。

（1）第一步：在第二道水平臨時(shí)支撐下方搭設(shè)滿堂支架（中間部位臨時(shí)支撐上需要走設(shè)備，臨時(shí)支撐不能滿足）、第二道及第一道水平臨時(shí)支撐之間搭局部支架、第二道水平臨時(shí)支撐上方搭設(shè)局部支架，在上方支架利用風(fēng)鎬拆除豎向臨時(shí)噴砼，頂部豎向臨時(shí)支撐工字鋼。

（2）第二步：拆除第二道及第一道水平臨時(shí)支撐支架、第二道水平臨時(shí)支撐上方局部支架，從車站中板駛?cè)胄⌒推扑殄N至第一道水平臨時(shí)支撐上方，機(jī)械拆除中間豎向臨時(shí)支護(hù)及第一道水平臨時(shí)支護(hù)。

（3）第三步：拆除第一道水平臨時(shí)支撐下方滿堂支架，機(jī)械拆除下方豎向臨時(shí)支護(hù)及第二道水平臨時(shí)支護(hù)，施工此段結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求后，重復(fù)第一至第三步。

方案Ⅱ：打破傳統(tǒng)拆撐技術(shù)，從臨時(shí)支撐下部開始進(jìn)行拆除，采用換拆結(jié)合技術(shù)。具體工序?yàn)椋合炔鸪诙浪街巍装逄畛鋵右韵戮植窟M(jìn)行拆撐、換撐→施工底板、中板→在中板上使用破碎錘拆除第一道水平支撐及中板以上豎向臨時(shí)支撐→施工拱部結(jié)構(gòu)→最后拆除中板以下豎向臨時(shí)支撐；結(jié)構(gòu)一次施工長(zhǎng)度控制在18m左右，將風(fēng)道結(jié)構(gòu)分為兩段進(jìn)行施工，具體詳細(xì)施工工序在后續(xù)詳細(xì)介紹。

圖3 方案Ⅰ施工步序

（二）方案比選

按照風(fēng)道長(zhǎng)度36m，從兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)性、施工時(shí)間、可操作性、安全性進(jìn)行比選，具體比選如附表1所示。

從表中分析方案Ⅱ全面優(yōu)于方案Ⅰ，故采用方案Ⅱ。

三、拆撐技術(shù)

（一）準(zhǔn)備工作

（1）襯砌施工準(zhǔn)備工作就緒。

（2）分析開挖以來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制地表沉降、拱頂沉降、凈空收斂、臨時(shí)工字鋼表面應(yīng)力等項(xiàng)目的變化曲線，累計(jì)變化量、平均變化速率及最大變化速率等指標(biāo)均能滿足拆撐要求時(shí)，方可拆撐。

①臨時(shí)支撐拆除前初支表面無滲水，平整度及斷面檢測(cè)符合滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

②臨時(shí)支撐拆除前需對(duì)初支背后進(jìn)行檢測(cè)，掃面結(jié)果顯示無空鼓、不密實(shí)、脫空方可拆撐。若初支背后存在上訴問題，則必須進(jìn)行初支背后注漿并再次掃描，確認(rèn)初支背后必須密實(shí)。

③臨時(shí)支撐拆除前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下要求:隧道拱頂沉降≤20mm，平均速率≤2mm/d（最大≤3mm/d）；隧道凈空收斂≤30mm，平均速率≤1mm/d（最大≤2mm/d）。

④風(fēng)道臨時(shí)支撐拆除后其二襯結(jié)構(gòu)應(yīng)盡快封閉，以確保風(fēng)道結(jié)構(gòu)安全。

（二）監(jiān)控量測(cè)

在整個(gè)拆除過程中，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)道拱頂沉降、周邊收斂進(jìn)行監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)對(duì)拆撐臨近部位的風(fēng)道拱頂下沉量、臨時(shí)支撐軸力、側(cè)墻收斂的監(jiān)測(cè)，拆撐完成部位及時(shí)施作防水層及襯砌施工，保癥施工安全。

監(jiān)測(cè)頻率：拆撐后兩天內(nèi)按照每天監(jiān)測(cè)兩次，拆撐后第3-7天按照每天監(jiān)測(cè)1次，穩(wěn)定后7天1次。

本次拆撐監(jiān)測(cè)共布置了兩組沉降、凈空收斂觀測(cè)點(diǎn)，每組測(cè)點(diǎn)間隔10m，測(cè)點(diǎn)1位于拆撐段中間位置，測(cè)點(diǎn)2位于拆撐段前方2m位置；1組軸力觀測(cè)點(diǎn)位于拆撐前方2m，在豎向臨時(shí)支撐工字鋼上布置，對(duì)拆撐范圍內(nèi)的風(fēng)道拱頂下沉量、臨時(shí)支撐軸力、側(cè)墻收斂實(shí)施監(jiān)測(cè)，累計(jì)監(jiān)測(cè)時(shí)間為28d，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析可知，拆撐過程中，圍巖變形很小，最大變形量出現(xiàn)在拆撐位置，最大拱頂下沉量為0.28mm，豎向支撐軸力變化很小，拆撐7d后，風(fēng)道拱部下沉量及風(fēng)道側(cè)墻的收斂量在后續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)基本無變化，表明拆撐過程中，支撐體系轉(zhuǎn)換較好，原有支護(hù)體系穩(wěn)定。

（三）臨時(shí)支撐拆除及結(jié)構(gòu)施工

首先進(jìn)行底板下部混凝土鑿除施工，交替完成下方工字鋼割除及底板施工，鑿除順序如下。

（1）拆除第二道水平臨時(shí)支撐，縱向長(zhǎng)度20m。

（2）鑿除風(fēng)道底板填充層以下中隔壁臨時(shí)支撐噴射混凝土，縱向長(zhǎng)度20m左右，按照防水材料寬度（2.0m），確定一次換撐長(zhǎng)度為4.0m，分5段進(jìn)行換撐施工，先施工第①段防水級(jí)保護(hù)層，在第①段防水保護(hù)層上方施工豎向臨時(shí)支撐，割除第②段范圍內(nèi)底板填充頂面下方工字鋼，水平、豎向設(shè)置工字鋼臨時(shí)支撐，施工第②段防水，依次完成③、④、⑤段的防水及換撐施工，具體見圖6。

圖4 位移變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖5 軸力測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖6 底板拆撐、換乘及施工工序示意圖

圖7 中板及拱部拆撐施工工序示意圖

（3）施工底板混凝土、填充層，填充混凝土頂面與水平工字鋼底部齊平，具體見圖6。

（4）施工中板、側(cè)墻，鑿除風(fēng)道中板與豎向臨時(shí)支撐相接處噴射混凝土并清理干凈，中板水平橫向鋼筋與豎向臨時(shí)工字鋼位置沖突時(shí)，調(diào)整中板水平方向鋼筋位置，具體見圖 7（1）。

（5）從車站中板駛?cè)胄⌒推扑殄N至中板上方，采用拆除中板上方第一道水平臨時(shí)支撐及豎向支撐，施工風(fēng)道拱部襯砌，具體見圖7（2）。

（6）拱部強(qiáng)度滿足要求后拆除支架，對(duì)中板下方豎向臨時(shí)支撐進(jìn)行拆除，對(duì)于豎向拆除工字鋼在中板混凝土表面部分無色涂刷防水油漆，防止后期銹蝕，具體見圖 7（2、3）。

（四）拆除臨時(shí)支撐注意事項(xiàng)

（1）準(zhǔn)備工作應(yīng)充分，結(jié)構(gòu)施工材料應(yīng)提前備料，避免臨時(shí)支撐拆除后，暴露時(shí)間過長(zhǎng)，二襯結(jié)構(gòu)應(yīng)盡快封閉成環(huán)，確保風(fēng)道結(jié)構(gòu)安全。

（2）下部臨時(shí)支撐過程拆除時(shí)，避免大面積同時(shí)拆除，造成初期支護(hù)失穩(wěn)，拆撐應(yīng)隨拆隨換，確保結(jié)構(gòu)安全，換乘工字鋼應(yīng)確保與原有工字鋼密貼，下部應(yīng)緊貼防水保護(hù)層，避免懸空，如有懸空，應(yīng)采用鋼板、高強(qiáng)砂漿充填密實(shí)。

（3）拆除下來工字鋼應(yīng)作為應(yīng)急物資堆放整齊，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行回?fù)巍?/p>

（4）做好臨時(shí)支撐拆除過程中監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)了解其變形情況，確保其變形值在可控范圍內(nèi)，出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)，以便采取措施進(jìn)行加固。

（5）采用機(jī)械鑿除工字鋼之間的噴射混凝土?xí)r，一定要專人指揮，機(jī)械操作人員應(yīng)做好崗前教育，了解拆撐順序，操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，機(jī)械作業(yè)及工字鋼傾倒半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人，安全、技術(shù)管理人員應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)旁站警戒指揮，做好安全防護(hù)工作，無關(guān)人員不得進(jìn)入警戒范圍內(nèi)，確保施工安全。

（6）臨時(shí)支撐工字鋼拆除時(shí)，應(yīng)系上安全繩緩慢放倒，如不具備放倒條件時(shí)，分段割除工字鋼，嚴(yán)禁從底部直接割除使工字鋼自由落下，防止工字鋼掉落對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞及傷人。

（7）鋼架拆除過程中，如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)應(yīng)停止臨時(shí)支撐拆除并立即上報(bào)。如發(fā)現(xiàn)初支大面積開裂、掉塊等異常險(xiǎn)情時(shí)，作業(yè)區(qū)域內(nèi)人員應(yīng)立即撤離，通知附近及地表人員立即撤離危險(xiǎn)區(qū)域，并設(shè)置安全警戒區(qū)域，防止其他人員進(jìn)入。

（8）臨時(shí)支撐拆除時(shí)，支撐與風(fēng)道初期支護(hù)處連接割除時(shí)，連接處混凝土需要清理干凈，禁止火焰直接灼燒噴射混凝土，防止混凝土被烤壞，如發(fā)現(xiàn)混凝土被烤裂、烤焦等現(xiàn)象，應(yīng)將受損混凝土鑿除，采用砂漿修補(bǔ)完成，割除后的工字鋼與風(fēng)道初支格柵連接板位置，需要采用砂漿抹平。

四、實(shí)施效果分析

采用方案Ⅱ拆撐后，施工過程順利，極大地改善了風(fēng)道襯砌施工的進(jìn)度、安全，節(jié)約了施工成本，通過對(duì)拆撐過程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，臨時(shí)支撐拆除過程可控，對(duì)類似風(fēng)道施工設(shè)計(jì)及施工具有一定借鑒意義。

附表1 方案對(duì)比分析表