地鐵車站超大斷面暗挖隧道六部開挖施工方法

吳畏 潘彪

重慶軌道交通一號線13標(biāo)段主要工程為馬家?guī)r車站。馬家?guī)r車站位于沙坪壩區(qū)石小路及其東側(cè)的平頂山下,中心里程K14+072.182,起始里程為 K14+001.482,終點里程為K14+185.882,車站總長度184.4 m。馬家?guī)r車站采用10 m島式站臺,單拱雙層結(jié)構(gòu),主體隧道開挖寬度為20.6 m～21.34 m,高度為17.5 m～18.021 m,最大開挖斷面面積326.949 m2。車站為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。車站頂部覆蓋層厚度32 m～66 m,采用暗挖法施工。

1 六部開挖施工實施方案

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法六部施工斷面分塊及施工步序。

1.1 斷面分塊

車站主體采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行開挖,分成六個斷面,以Ⅳa型斷面為例。

1.2 斷面施工工序

超大斷面隧道具體施工工序見圖1,圖2。

1)依次進行①部的超前支護,①部的開挖,施工①部初期支護(2),施工臨時左上部中隔墻支護(8);

2)在①部向前施工5 m～10 m后,同時開始②部的施工,見圖2;所述②部的施工是依次進行②部的超前支護,②部的開挖,施工②部初期支護(3),施工臨時右上部中隔墻支護(9);

3)在①部向前施工5 m～10 m后,同時開始③部的施工,見圖2;所述③部的施工是依次進行③部的開挖,施工③部初期支護(5),施工臨時左下部中隔墻支護(10),施工臨時左部橫向支撐(12);

4)在②部向前施工5 m～10 m后,同時開始④部的施工,見圖2;所述④部的施工是依次進行④部的開挖,施工④部初期支護(6),施工臨時右下部中隔墻支護(11),施工臨時右部橫向支撐(13);

5)在③部施工向前30 m～40 m后,同時開始⑤部的施工,見圖2;所述⑤部的施工是依次進行⑤部的超前支護,⑤部的開挖,施工⑤部初期支護(4),施工臨時中部橫向支護(18),同時拆除臨時左上部中隔墻支護(8)和臨時右中部中隔墻支護(9);

6)在⑤部向前施工10 m后,同時開始⑥部的施工,見圖2;所述⑥部的施工首先是拆除臨時左部橫向支撐(12)和臨時右部橫向支撐(13);拆除臨時中部橫向支護(18),拆除臨時左下部中隔墻支護(10)和臨時右下部中隔墻支護(11);然后依次進行⑥部的開挖,施工⑥部初期支護(7);

7)在施工①～⑤部時,做好預(yù)留沉落量(14)的預(yù)留工作。預(yù)留沉落量(14)的數(shù)值根據(jù)沉降和收斂的監(jiān)控量測結(jié)果確定。預(yù)留沉落量(14)最后采用與二襯混凝土同標(biāo)號的混凝土并與二襯混凝土一次性澆筑;

8)在⑥部向前施工10 m后,同時開始仰拱二襯鋼筋混凝土(15)的施工,見圖2;所述仰拱二襯混凝土(15)分左右兩側(cè)分別施工。仰拱二襯混凝土與邊墻和拱部二襯混凝土分界線見圖1中(17);

9)在所述仰拱二襯鋼筋混凝土(15)向前施工20 m后,同時開始邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)施工,參見圖2;所述邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)采用整體臺車施工,在所述臺車的下部保持車輛暢通。

1.3 主要實施方法

1)①部與②部的施工。如圖1所示,隧道按左右側(cè)分別施工,①部光面爆破后及時進行①部初期支護(2)和臨時左上部中隔墻支護(8)的施工,形成小斷面隧道開挖,并封閉成環(huán)。①部初期支護(2)的鋼拱架和①部臨時左上部中隔墻支護(8)的鋼拱架為相同間距。①部初期支護(2)按設(shè)計要求進行施工。臨時左上部中隔墻支護(8)采用Ⅰ25a工字鋼,并插打1 m長的φ 22 mm的砂漿錨桿進行錨固,錨桿環(huán)向間距1 m,縱向間距按臨時左上部中隔墻支護(8)的間距布置。另對臨時支撐面圍巖采用10 cm厚的C30噴射混凝土進行封閉。②部施工的方法同①部。

2)③部與④部的施工。如圖1所示,在①部與②部施工完成5 m～10 m后(見圖2),即可進行③部與④部的施工。①部與③部、②部與④部均為普通隧道的上下臺階施工方法。

③部光面爆破施工后及時進行③部初期支護(5),③部臨時左下部中隔墻支護(10)施工,將①部和③部整體成環(huán)。③部初期支護(5)的鋼拱架和③部臨時左下部中隔墻支護(10)的鋼拱架相同間距。③部初期支護(5)按設(shè)計要求進行施工。③部臨時左下部中隔墻支護(10)采用Ⅰ25a工字鋼,并插打1 m長的φ 22 mm的砂漿錨桿進行錨固,錨桿環(huán)向間距為1 m,縱向間距按臨時左下部中隔墻支護(10)的間距布置。另對臨時支撐面圍巖采用10 cm厚的C30噴射混凝土進行封閉。因初支和臨時支撐均較高,在起拱線的位置設(shè)置臨時左部橫向支撐(12),加強拱架的穩(wěn)定性。臨時左部橫向支撐(12)采用Ⅰ25a工字鋼。④部施工的方法同③部。

3)⑤部施工。③部施工30 m～40 m后,同步進行⑤部施工。如圖1所示,⑤部光面爆破后及時進行⑤部初期支護(4)施工。同時拆除臨時中隔墻支撐(8),(9)。因存在測量和施工誤差,⑤部初期支護(4)的鋼拱架與①部初期支護(2)的鋼拱架、②部初期支護(3)的鋼拱架無法直接連接,本發(fā)明采用拼裝節(jié)進行安裝。即根據(jù)經(jīng)驗,將⑤部初期支護(4)的鋼拱架在加工階段按比設(shè)計短20 cm進行加工,然后加工10 cm,20 cm,30 cm,40 cm的四種短節(jié)。根據(jù)存在的偏差尺寸選擇合適的短拱架進行拼接。再有誤差直接增加鋼板連接即可。拼裝節(jié)按左右側(cè)交錯布置。

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測情況,如變形較大,需設(shè)置臨時橫向支護(18)。如變形較小,可不設(shè)置。

4)⑥部施工。⑤部施工10 m后,同步進行⑥部施工。先拆除臨時橫向支撐(12),(13)。拆除臨時橫向支撐(18)(如果已設(shè)置)。拆除臨時中隔墻支撐(10),(11)。

⑥部光面爆破后及時進行⑥部初期支護(17)施工。這樣隧道即整體成環(huán)。

5)二襯施工。⑥部施工10 m后,按設(shè)計同步進行仰拱二襯鋼筋混凝土(15)施工。仰拱二襯混凝土可根據(jù)通車要求分左右側(cè)分別施工。

仰拱二襯鋼筋混凝土(15)施工20 m后,同步進行邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)施工,邊墻和拱部二襯采用整體臺車施工。臺車下部可確保通車輛暢通。

2 監(jiān)控量測指導(dǎo)施工

本工程監(jiān)控量測內(nèi)容包含爆破振動監(jiān)測、圍巖與結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測。圍巖與結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測包括隧道內(nèi)狀態(tài)觀察、凈空變形量測、地表沉降量測、初期支護應(yīng)力、圍巖應(yīng)力等量測。全過程追蹤圍巖、基坑及周邊既有建筑物的變形情況,獲取整體隧道系統(tǒng)及周圍建筑物的準確信息,以便了解其變化態(tài)勢。利用控制信息的反饋進行分析、判斷,預(yù)測施工中可能出現(xiàn)的狀況,并根據(jù)量測結(jié)果,及時調(diào)整支護參數(shù)和開挖方式,實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計與信息化施工。因采取的方法恰當(dāng),施工后兩個月,經(jīng)量測,地表無沉降,收斂最大值為35.26 mm,拱頂下沉最大值為37 mm。

3 結(jié)語

由于采用的方法恰當(dāng)、措施有力,馬家?guī)r車站采用六部開挖方法后質(zhì)量令人滿意,未出現(xiàn)任何安全事故。原設(shè)計9部開挖臨時鋼拱架投入858 t,實際投入507 t,減少臨時鋼拱架351 t,減少臨時工程投入105.3萬元。原設(shè)計9部開挖時間需8個月,實際開挖時間7個月,縮短工期1個月。通過現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果得,六部開挖法洞內(nèi)拱頂下沉及位移收斂值均較小,符合設(shè)計及規(guī)范要求。

[1]GB 50299-1999,地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[2]TB 10204-2002,鐵路隧道施工規(guī)范[S].

[3]JTJ 042-94,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]李永敬.車站進入?yún)^(qū)間暗挖隧道開洞施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(33):322-323.