地鐵隧道渡線段大斷面連續(xù)開挖施工技術(shù)

趙斌，馬龍

（1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京100068；2.中鐵七局集團(tuán)有限公司，鄭州450009）

1 引言

城市地鐵建設(shè)中，由于受制于周邊建筑物密集、交通運(yùn)輸繁忙、地下管線密集及征地拆遷影響，一條線路分段開通的情況并不少見。為保障不同線路相互調(diào)車，相同線路車輛折返等情況影響，渡線段的設(shè)置越來越多。渡線段為了更有效地利用地下空間，結(jié)合線路、車輛和設(shè)備限界等要求，一般設(shè)置為不同的幾個(gè)大斷面。如何保證大斷面的施工安全質(zhì)量是工程建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一般大斷面的長度較短，導(dǎo)洞開挖需要錯(cuò)開相應(yīng)步距，避免引起“群洞效應(yīng)”，往往施工工期較長，施工周期長又會(huì)加大地面沉降[1]。因此，為確保初支施工階段結(jié)構(gòu)、地下管線安全穩(wěn)定，本項(xiàng)目探討在不同斷面交界處設(shè)置初支結(jié)構(gòu)過渡段，使導(dǎo)洞保持連續(xù)開挖，同時(shí)優(yōu)化施工參數(shù)，細(xì)化安全質(zhì)量措施，收到了良好的效果。

2 工程概況

北京地鐵19號(hào)線一期工程牡丹園站～終點(diǎn)區(qū)間，承擔(dān)站后折返、站后停車以及車輛檢修功能，并預(yù)留遠(yuǎn)期延伸條件，區(qū)間全長758.2m，采用礦山法施工。渡線段中大斷面長度為37.64m，為單跨復(fù)合式襯砌拱形結(jié)構(gòu)，分為3種斷面，斷面尺寸（長×高）分別為，A斷面10.6m×9.2m，長度為14.07m；B斷面12.8m×10.25m，長度為12.75m；C斷面14.2m×10.85m，長度為9.82m；結(jié)構(gòu)覆土分別為17.1m～18.2m。其中A斷面分為4個(gè)導(dǎo)洞，采用CRD工法施工；B斷面分為6個(gè)導(dǎo)洞，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法施工；C斷面分為8個(gè)導(dǎo)洞，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法施工。渡線段主要位于粉質(zhì)黏土④層、粉細(xì)砂⑥3層和卵石⑦層，不受地下水影響。

3 技術(shù)特性

結(jié)合本工程的特點(diǎn)及地質(zhì)情況，通過在不同斷面處將錯(cuò)開距離較小的中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)連接，達(dá)到連續(xù)施工的目的，縮短了施工工期，減少了掌子面暴露時(shí)間，將施工風(fēng)險(xiǎn)降低，提高了施工效率。

通過對(duì)相鄰隧道間和最大斷面拱部深孔預(yù)注漿加固技術(shù)，結(jié)合對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析比對(duì)，實(shí)現(xiàn)大斷面施工過程中結(jié)構(gòu)上方道路交通及地下管線安全運(yùn)營。

4 施工工藝

4.1 施工流程

區(qū)間渡線段不同斷面位置關(guān)系及斷面示意圖如圖1所示，不同斷面各導(dǎo)洞施工順序如圖2所示。

圖1渡線段不同斷面位置關(guān)系及斷面示意圖

圖2不同斷面各導(dǎo)洞施工順序示意圖

區(qū)間渡線段的大斷面施工，結(jié)合不同斷面尺寸和1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞相鄰中隔壁外擴(kuò)尺寸，制定最優(yōu)的導(dǎo)洞開挖順序，首先大斷面開挖順序由尺寸大的斷面至尺寸小的斷面，即C-B-A斷面順序施工。每個(gè)斷面根據(jù)不同工法制定導(dǎo)洞施工順序，結(jié)合3個(gè)斷面1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞中隔壁外擴(kuò)尺寸，C-B斷面交界處，1號(hào)導(dǎo)洞中隔壁下方外擴(kuò)0.3m，上方拱部外擴(kuò)0.8m；2號(hào)洞中隔壁整體外擴(kuò)0.3m。B-A斷面交界處，1號(hào)導(dǎo)洞中隔壁下方外擴(kuò)0.7m，上方拱部外擴(kuò)0.75m；2號(hào)洞中隔壁整體外擴(kuò)0.7m。結(jié)合中隔壁外擴(kuò)數(shù)據(jù)，現(xiàn)將3個(gè)斷面的1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞依次開挖完成，在不同斷面處將中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)連接形成整體，各斷面的1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞可以持續(xù)開挖至車站，然后封端。不同斷面1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞過渡連接如圖3所示。

圖3不同斷面1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)洞過渡連接示意圖（括號(hào)內(nèi)為下層導(dǎo)洞）

4.2 施工步序

4.2.1 馬頭門型鋼加固

馬頭門破除施工前先對(duì)左線隧道大斷面沿著外廓線、中隔壁及橫通道臨時(shí)仰拱位置進(jìn)行導(dǎo)洞馬頭門進(jìn)行加固，采用I 22a工字鋼與橫通道臨時(shí)仰拱及側(cè)壁連接成整體，噴射C25混凝土形成門型鋼架整體共同受力，減小馬頭門破除施工過程中對(duì)初支結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，從而控制沉降。

4.2.2 導(dǎo)洞施工

各斷面導(dǎo)洞開挖按照上述施工順序，先施工兩側(cè)的上層導(dǎo)洞，在對(duì)應(yīng)施工下層導(dǎo)洞，上下層掌子面錯(cuò)開6m步距，同層導(dǎo)洞掌子面相互錯(cuò)開6m步距，各導(dǎo)洞采用環(huán)形預(yù)留核心土臺(tái)階法開挖，施工過程中，嚴(yán)格遵循淺埋暗挖法的“十八字”方針。

5 深孔注漿預(yù)加固土體

在C斷面施工前，鑒于其斷面尺寸較大，且左線隧道后期施工，在開挖前對(duì)C斷面拱部及與左線隧道間土體進(jìn)行深孔注漿預(yù)加固地層，用較高的壓力將地層中細(xì)小空隙劈開，漿液在劈縫中擴(kuò)散、填充及固結(jié)，以達(dá)到穩(wěn)固土體的預(yù)期目的，在導(dǎo)洞施工期間，減小施工對(duì)地層擾動(dòng)。C斷面長度為9.82m，因此，深孔注漿只需要一個(gè)循環(huán)即可，所以直接在橫通道側(cè)壁標(biāo)注孔位，按照要求進(jìn)行深孔注漿。

深孔預(yù)注漿施工操作要點(diǎn)包括：

1）根據(jù)深孔注漿試驗(yàn)段效果分析、總結(jié)，C斷面深孔注漿加固范圍為下層導(dǎo)洞起拱線以下1m，初支結(jié)構(gòu)外輪廓線以外1.5m，內(nèi)輪廓線以內(nèi)0.5m，注漿加固長度為10m，鉆孔孔徑φ50mm，孔眼布設(shè)間距為0.8～1.0m。

2）注漿參數(shù)：漿液采用水泥-水玻璃，其配比為1∶1（體積比）；預(yù)注漿壓力控制在0.5～1.0MPa范圍內(nèi)，根據(jù)施工操作熟練程度凝膠時(shí)間控制在1～2min；緩凝劑的摻量根據(jù)所需凝膠時(shí)間而定，一般為水泥用量的2%～3%；注漿采用的水玻璃，濃度為37Be′，水泥為P·O42.5。

3）深孔注漿施工：注漿采用雙重管后退式分段注漿工藝，分段長度約為0.5m，鉆一孔注一孔；根據(jù)注漿壓力不同，施工中漿液擴(kuò)散半徑為0.6～0.3m；臨近橫通道側(cè)壁時(shí)，采用低壓多次注漿，注漿過程中必須嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量，防止壓力過大使橫通道側(cè)壁開裂。注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)采用注漿壓力及管內(nèi)單位時(shí)間流量雙控，孔口壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并維持10～20min，而且單位時(shí)間進(jìn)漿量很少；注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清洗注漿設(shè)備，以保證設(shè)備完好，管路暢通。

4）深孔注漿驗(yàn)收：深孔注漿加固后的土體應(yīng)有良好的均勻性和自立性,掌子面不得有滲水，加固后土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度0.5～0.8MPa。

6 安全保證措施

安全保證措施包括：（1）認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級(jí)人員的職責(zé)，履行項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)班子帶班制度，抓好作業(yè)面施工安全；（2）施工現(xiàn)場必須建立、健全動(dòng)火審批制度，各作業(yè)面必須配備滅火器材，發(fā)現(xiàn)火險(xiǎn)隱患，必須立即消除，禁止“帶病”作業(yè)；（3）施工現(xiàn)場的臨時(shí)用電嚴(yán)格按照J(rèn)GJ 46—2005《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，定期對(duì)現(xiàn)場臨電進(jìn)行檢查，及時(shí)排除安全隱患；（4）詳細(xì)調(diào)查結(jié)構(gòu)周邊建構(gòu)筑物和管線情況，加強(qiáng)地面和洞內(nèi)巡視，做好地質(zhì)超前探測(cè)，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析比對(duì)，做到信息化施工；（5）各導(dǎo)洞施工前，做好地質(zhì)超前探測(cè)，發(fā)現(xiàn)水囊或不良地層及時(shí)進(jìn)行處理；（6）施工現(xiàn)場和作業(yè)面必須配備足夠的應(yīng)急物資，定期檢查，禁止挪用；（7）與各產(chǎn)權(quán)單位建立應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，如出現(xiàn)管線滲漏、斷裂等事故，及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

7 質(zhì)量保證措施

質(zhì)量保證措施包括：（1）施工過程中嚴(yán)格遵循淺埋暗挖法“十八字”方針，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工；（2）各斷面導(dǎo)洞開挖采用環(huán)形預(yù)留核心土臺(tái)階法，在卵石層或砂層開挖過程中，對(duì)意外出現(xiàn)的超挖或塌方應(yīng)采用噴混凝土回填密實(shí)，并及時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿；（3）初支背后注漿：第一次距工作面3～5m，進(jìn)行一次低壓注漿，以漿液從工作面流出為止，第二次距工作面8～10m，進(jìn)行帶壓注漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa范圍內(nèi)；（4）深孔注漿根據(jù)地層合理布設(shè)孔位，控制漿液配比及壓力，嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量，防止注漿過程中橫通道的初支結(jié)構(gòu)開裂；（5）大斷面各導(dǎo)洞施工嚴(yán)格按照順序和各導(dǎo)洞間錯(cuò)開的步距進(jìn)行施工，避免發(fā)生群洞效應(yīng)；（6）加強(qiáng)格柵各節(jié)點(diǎn)及連接筋的連接質(zhì)量，尤其是大斷面后期施工的導(dǎo)洞，由于施工誤差格柵連接處存在縫隙，因此，在節(jié)點(diǎn)處采用同格柵主筋型號(hào)的鋼筋幫焊，同時(shí)將連接板間的縫隙采用鋼筋塞焊；（7）不同斷面的1號(hào)、2號(hào)洞中隔壁外擴(kuò)過渡部分的格柵加工必須控制好每榀格柵的加工精度和節(jié)點(diǎn)板的位置，便于后期導(dǎo)洞開挖連接；（8）深孔注漿完成后，在施工過程中如果發(fā)現(xiàn)注漿盲區(qū)或效果不理想，及時(shí)打設(shè)超前小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿；（9）每個(gè)斷面上層最后一個(gè)導(dǎo)洞施工完成后，對(duì)初支結(jié)構(gòu)拱部再次進(jìn)行初支背后回填注漿，并結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多次補(bǔ)漿。

8 監(jiān)控量測(cè)

通過區(qū)間渡線段初支階段采取的施工輔助措施及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，在橫通道破除馬頭門開挖C斷面的導(dǎo)洞施工期間，由于斷面較大，施工的導(dǎo)洞較多，多次破除橫通道側(cè)壁，對(duì)結(jié)構(gòu)上方土體擾動(dòng)較大，沉降量較大。隨著暗挖施工措施不斷加強(qiáng)及現(xiàn)場嚴(yán)格控制，沉降值趨于平穩(wěn)，地表最大沉降量為42.85mm，拱頂下沉最大沉降量為13.47mm，凈空收斂變形最大為8.72mm，該部位在施工過程中，整體風(fēng)險(xiǎn)整體處于安全可控狀態(tài)。

9 結(jié)語

在地鐵區(qū)間隧道渡線段大斷面施工過程中，要注重研究力學(xué)轉(zhuǎn)換中結(jié)構(gòu)處理措施，最大限度地控制沉降。本文通過在不同斷面處將中隔壁漸變、過渡連接在一起，使得不同斷面的導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)連接，達(dá)到連續(xù)施工的目的，既縮短了施工工期，又減少了掌子面暴露時(shí)間，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，保證了結(jié)構(gòu)安全。具有借鑒和推廣價(jià)值。