復(fù)雜工況地鐵出入線(xiàn)明挖隧道高效施工技術(shù)

傅重陽(yáng)/FU Chong-yang

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

近年來(lái)，地鐵憑借其具有安全、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷、舒適、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)今城市交通發(fā)展的主要方向。濟(jì)南市軌道交通R3 線(xiàn)一期土建工程龍洞停車(chē)場(chǎng)出入線(xiàn)區(qū)間隧道施工工況極為復(fù)雜，施工中存在明挖矩形結(jié)構(gòu)與正線(xiàn)盾構(gòu)隧道疊落最近間距僅為1.8m，盾構(gòu)區(qū)間上浮變形控制難度大；明挖敞口段U 型槽底板與大辛河?xùn)|支溝箱涵頂板相沖突，改遷重建周期長(zhǎng)；明挖矩形結(jié)構(gòu)緊鄰龍洞莊站出入口施工空間狹小，施工效率低等一系列問(wèn)題，修建難度極高。

在現(xiàn)有明挖隧道施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)明挖隧道小凈距疊落下穿隧道，U 型槽底板與大辛河?xùn)|支溝箱涵頂板相沖突，明挖矩形結(jié)構(gòu)緊鄰龍洞莊站出入口施工空間狹小等施工難點(diǎn)，開(kāi)展一系列關(guān)鍵施工工藝與配套工裝的研發(fā)，通過(guò)“一種泉脈發(fā)育城區(qū)暗挖隧道近距離疊合盾構(gòu)區(qū)間施工方法”、“一種上跨既有涵洞U 型槽快速施工方法”、“一種用于狹小空間下緊鄰結(jié)構(gòu)物不等高h(yuǎn)型支護(hù)結(jié)構(gòu)”等自有專(zhuān)利技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，解決了復(fù)雜工況下地鐵明挖隧道施工工效低、工序煩瑣、質(zhì)量難控制、資源投入大等問(wèn)題，對(duì)復(fù)雜工況多種結(jié)構(gòu)地鐵明暗挖隧道安全標(biāo)準(zhǔn)化綠色施工起到了良好的示范作用。

1 明挖隧道小凈距疊落盾構(gòu)區(qū)間同步施工技術(shù)

針對(duì)明挖隧道疊落盾構(gòu)區(qū)間，明挖隧道結(jié)構(gòu)底與正線(xiàn)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)頂間距為1.8～2.2m，盾構(gòu)區(qū)間上浮變形控制難度大的施工難點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了明挖隧道小凈距疊落盾構(gòu)區(qū)間同步施工工藝，通過(guò)采用基坑土方開(kāi)挖分段與主體結(jié)構(gòu)分段澆注相配合，利用明挖隧道全自動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)輔助疊落段盾構(gòu)穿越的方法，確保同步安全施工，有效減少了上方基坑開(kāi)挖引起的盾構(gòu)區(qū)間上浮變形問(wèn)題，同時(shí)疊落范圍之間土體無(wú)需采用注漿加固，該方法具有如下特點(diǎn)。

1）采用基坑土方開(kāi)挖分段與主體結(jié)構(gòu)分段澆注相配合的方法（圖1），基坑土方和主體結(jié)構(gòu)的分段施工縫設(shè)在非盾構(gòu)疊落段區(qū)域，且在受力最小處，為疊落段隧道與上部明挖隧道同步施工提供了安全保障，確保盾構(gòu)安全穿越。

圖1 分段施工縫避開(kāi)盾構(gòu)疊落區(qū)域

2）利用明挖隧道全自動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)輔助疊落段盾構(gòu)穿越（圖2），研究應(yīng)用了可調(diào)節(jié)式明挖隧道自行液壓臺(tái)車(chē)，采用液壓式脫模系統(tǒng)，頂板模板及側(cè)模模板可根據(jù)隧道截面，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)成相應(yīng)尺寸，提高了臺(tái)車(chē)的周轉(zhuǎn)使用率。

圖2 可調(diào)節(jié)式臺(tái)車(chē)輔助疊落段盾構(gòu)穿越

3）每段基坑分為兩層土方開(kāi)挖，盾構(gòu)疊落段區(qū)域上方開(kāi)挖至第二層土方，作為盾構(gòu)疊落區(qū)域上部荷載，同時(shí)臺(tái)車(chē)移動(dòng)至底板上進(jìn)一步增加荷載，確保盾構(gòu)上方土體荷載大于引起管片上浮的最小荷載，在保證施工安全的前提下，極大地提到了施工效率。

4）盾構(gòu)疊落段整體施工過(guò)程中，無(wú)需提前對(duì)盾構(gòu)和疊落隧道之間的土體進(jìn)行注漿加固，最大化地減少隧道施工對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成影響。

2 疊合既有涵洞地鐵出入線(xiàn)U型槽施工技術(shù)

針對(duì)明挖敞口段U 型槽底板與大辛河?xùn)|支溝箱涵頂板相沖突，箱涵兼?zhèn)渖絽^(qū)雨水匯流及疏洪的功能，需等到汛期結(jié)束后，才能進(jìn)行拆除改遷重建，極大了延長(zhǎng)了施工周期的施工難點(diǎn)，研究應(yīng)用了疊合既有涵洞地鐵出入線(xiàn)U 型槽施工技術(shù)，形成了既有涵洞頂板與U 型槽底板疊合一體化施工工藝，在保障既有涵洞正常使用功能的前提下，減少了既有涵洞拆除及管線(xiàn)改移重建時(shí)間，降低了資源損耗，該方法具有如下特點(diǎn)。

1）采用涵洞頂板與U 型槽底板疊合一體化施工（圖3），在既有涵洞兩側(cè)采用立柱樁+連接橫梁的門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，樁頂冠梁鋼筋、結(jié)構(gòu)分配梁鋼筋以及U 型槽底板與涵洞頂板共建結(jié)構(gòu)鋼筋之間通過(guò)連接筋疊合成整體結(jié)構(gòu)，使出入線(xiàn)U 型槽主體結(jié)構(gòu)和其中行駛地鐵重量作用在立柱樁與橫梁上，保證箱涵使用安全。

圖3 涵洞頂板與U型槽底板疊合一體化結(jié)構(gòu)示意圖

2）既有涵洞僅需破除頂板結(jié)構(gòu)（圖4），不影響山區(qū)雨水匯流及疏洪的功能（圖5），同時(shí)減少了原既有涵洞拆除及管線(xiàn)改移時(shí)間，最大化提高了沖突段U 型槽施工效率。

圖4 既有涵洞僅需破除頂板結(jié)構(gòu)

圖5 不影響山區(qū)雨水匯流及疏洪的功能

3）涵洞頂板與U 型槽底板疊合一體化結(jié)構(gòu)兩側(cè)立柱鉆孔樁，采用內(nèi)插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋擠壓灌注樁施工技術(shù)，解決了高水位碎石土地質(zhì)條件下，成孔困難，塌孔現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重等問(wèn)題，縮短工期約50%以上，同時(shí)無(wú)需泥漿護(hù)壁，降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3 狹小空間下明挖段與緊鄰車(chē)站出入口同步施工技術(shù)

針對(duì)明挖段高于緊鄰龍洞莊站出入口，東側(cè)緊鄰龍鼎大道，占用基坑放坡空間，采用明挖順做法，需先施工較低的出入口，再施工矩形結(jié)構(gòu)，施工效率極低等問(wèn)題，研究應(yīng)用了明挖矩形結(jié)構(gòu)與緊鄰車(chē)站出入口同步施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境狹小空間下明挖隧道與緊鄰車(chē)站出入口同步施工，減少了開(kāi)挖支護(hù)成本投入，施工效率高，該方法具有如下特點(diǎn)。

1）創(chuàng)新性采用“一種用于狹小空間下緊鄰結(jié)構(gòu)物不等高h(yuǎn) 型支護(hù)結(jié)構(gòu)”（圖6），下部圍護(hù)樁既起到了對(duì)基坑進(jìn)行圍護(hù)的作用，又對(duì)明挖結(jié)構(gòu)起到支撐作用，同時(shí)在樁基上方輔助增設(shè)橫梁支撐的方法，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了狹小空間下明挖隧道與緊鄰車(chē)站出入口同步高效施工。

圖6 狹小空間下緊鄰結(jié)構(gòu)物不等高h(yuǎn)型支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

2）研究應(yīng)用了帶有降塵功能的裝配式循環(huán)利用圍擋，擋板及底座采用標(biāo)準(zhǔn)塊裝配式拼裝，可周轉(zhuǎn)重復(fù)利用，同時(shí)在圍擋上部設(shè)置360°霧化噴淋降塵系統(tǒng)，有效降低了施工對(duì)周邊環(huán)境造成的影響。

4 技術(shù)創(chuàng)造性與先進(jìn)性

以“綠色、智慧、安全、高效建造”為施工理念，開(kāi)展一系列關(guān)鍵施工工藝與配套工裝的研發(fā)，與國(guó)內(nèi)外技術(shù)相比主要技術(shù)創(chuàng)新如表1所示。

表1 關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)內(nèi)外隧道襯砌施工技術(shù)對(duì)比

5 資源節(jié)約效果

1）開(kāi)發(fā)了明挖隧道小凈距疊落盾構(gòu)區(qū)間同步施工工藝，利用明挖隧道全自動(dòng)液壓臺(tái)車(chē)輔助疊落段盾構(gòu)穿越的方法，無(wú)需提前對(duì)盾構(gòu)和疊落隧道之間的土體進(jìn)行注漿加固，節(jié)約注漿量約5 008.32m3。

2）研究應(yīng)用了可調(diào)節(jié)式明挖隧道自行液壓臺(tái)車(chē)，采用液壓式脫模系統(tǒng)，頂板模板及側(cè)模模板可根據(jù)隧道截面，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)成相應(yīng)尺寸，提高了臺(tái)車(chē)的周轉(zhuǎn)使用率。

3）采用既有涵洞頂板與U 型槽底板疊合一體化施工工藝后，既有涵洞無(wú)需整體破除后改移，東側(cè)熱力鋼管，電力管溝及弱井全部無(wú)需遷改，降低了資源損耗。

4）既有涵洞僅需破除頂板結(jié)構(gòu)，保證了山區(qū)雨水匯流及疏洪的功能，減少了原既有涵洞拆除及管線(xiàn)改移時(shí)間，最大化提高了沖突段U 型槽施工效率。

5）兩側(cè)立柱鉆孔樁采用內(nèi)插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋擠壓灌注樁施工技術(shù)，與傳統(tǒng)鉆孔灌注樁相比，工期縮短約50%，同時(shí)無(wú)需泥漿護(hù)壁。

6）創(chuàng)新型采用“h”型支護(hù)結(jié)構(gòu)，下部圍護(hù)樁既起到了對(duì)基坑的圍護(hù)作用，又對(duì)明挖結(jié)構(gòu)起到支撐作用，有效減少了開(kāi)挖土方作業(yè)量與開(kāi)挖范圍，將施工作業(yè)對(duì)原地貌與環(huán)境的破壞降到最低。

7）將傳統(tǒng)混凝土圍擋底座優(yōu)化為鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元結(jié)構(gòu)，裝配式拼裝，整體圍擋結(jié)構(gòu)可周轉(zhuǎn)重復(fù)利用，在圍擋上部設(shè)置360°霧化噴淋降塵系統(tǒng)，有效降低了施工對(duì)周邊環(huán)境造成的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜工況地鐵出入線(xiàn)多形式明挖隧道高效施工技術(shù)在現(xiàn)有明挖隧道施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以“綠色、智慧、安全、高效建造”為施工理念，開(kāi)展一系列關(guān)鍵施工工藝與配套工裝的研發(fā)，通過(guò)“一種泉脈發(fā)育城區(qū)明挖隧道近距離疊合盾構(gòu)區(qū)間施工方法”、“一種上跨既有涵洞U 型槽快速施工方法”、“一種用于狹小空間下緊鄰結(jié)構(gòu)物不等高h(yuǎn) 型支護(hù)結(jié)構(gòu)”等自有專(zhuān)利技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，形成了明挖隧道小凈距疊落盾構(gòu)區(qū)間同步施工工藝、疊合既有涵洞地鐵出入線(xiàn)U 型槽施工工藝、明挖段緊鄰地鐵車(chē)站出入口同步施工工藝，解決了復(fù)雜工況下傳統(tǒng)施工工藝地鐵明挖隧道施工工效低、工序煩瑣、質(zhì)量難控制等問(wèn)題，各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，對(duì)復(fù)雜城區(qū)多種結(jié)構(gòu)地鐵明挖隧道安全標(biāo)準(zhǔn)化綠色施工起到了良好的示范作用，達(dá)到施工生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的和諧統(tǒng)一。