大斷面淺埋暗挖法施工技術(shù)在砂層地鐵施工中的應(yīng)用

摘要：地鐵是緩解城市路面交通壓力的重要方式，現(xiàn)階段多數(shù)大中型城市相繼加快地鐵建設(shè)進(jìn)程。在地鐵工程施工中，淺埋暗挖施工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，且在砂層地質(zhì)條件中更具可行性，具有保證施工安全、提高施工質(zhì)量及效率等多重優(yōu)勢(shì)。以某工程實(shí)例為依托，根據(jù)區(qū)間內(nèi)砂層地質(zhì)的基本特性，探討大斷面淺埋暗挖施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，以期起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：地鐵區(qū)間;砂層地質(zhì);淺埋暗挖

1" "工程概況

某地鐵區(qū)間全長(zhǎng)1025.829雙延米，折返線段施工采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。暗挖隧道屬重難點(diǎn)內(nèi)容，其長(zhǎng)為290.183m，高度為11.6m+9m，最大開(kāi)挖寬度14.45m，拱頂覆土8～10m。地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，區(qū)間結(jié)構(gòu)穿越中粗砂、礫砂等地層。水文條件方面，施工現(xiàn)場(chǎng)的地下水穩(wěn)定水位埋深為11.4～12.1m，含水層滲透系數(shù)30～100m/d，具有較強(qiáng)的滲透性。

2" "淺埋暗挖施工方案概述

在區(qū)間南側(cè)修筑3m×7m豎井，底部到達(dá)橫通道底標(biāo)高以下2.4m的位置，將豎井作為起點(diǎn)，從該處開(kāi)始向區(qū)間正洞開(kāi)挖，形成橫通道，再進(jìn)一步從橫通道向兩側(cè)開(kāi)挖，以便組織正洞施工作業(yè)。

正洞施工方法選用的是雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，為有序推進(jìn)施工進(jìn)程，根據(jù)大斷面的尺寸特點(diǎn)，將其在區(qū)間北側(cè)進(jìn)行井點(diǎn)降水，井點(diǎn)所處位置與結(jié)構(gòu)外邊相距2m，井點(diǎn)的間距按9m控制。經(jīng)降水施工后使水位下降至開(kāi)挖面以下1m處，營(yíng)造無(wú)水施工環(huán)境，給區(qū)間隧道開(kāi)挖施工提供安全保障。

3" "淺埋暗挖施工技術(shù)分析

全程遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、早封閉”的原則施工，具體技術(shù)要點(diǎn)如下：

3.1" "土方開(kāi)挖

3.1.1" "開(kāi)挖順序

從1號(hào)導(dǎo)洞開(kāi)始開(kāi)挖，逐步向后續(xù)推進(jìn)，直至6號(hào)導(dǎo)洞開(kāi)挖完成為止。施工工序圖如圖1所示。上下導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度至少為5m，相鄰左右導(dǎo)洞的錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度至少為15m，有效控制導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)距離。

在確定施工安全距離時(shí)，需要考慮到圍巖穩(wěn)定性、初期支護(hù)沉降等多項(xiàng)因素，并在施工中協(xié)調(diào)各項(xiàng)工序。各洞室按照既定的施工流程盡快跟進(jìn)，盡可能縮短全斷面封閉成環(huán)的時(shí)間，以免因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而失穩(wěn)。此外，加強(qiáng)對(duì)初支護(hù)及地表沉降的控制，全面保證施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊地面管線及建筑物的穩(wěn)定性[1]。

3.1.2" "開(kāi)挖方法

導(dǎo)洞施工采用的是上下臺(tái)階法，根據(jù)洞徑控制上下臺(tái)階的長(zhǎng)度，通常以1～1.5倍洞徑為宜。為保證施工安全，上導(dǎo)洞開(kāi)挖前，在作業(yè)區(qū)域打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿，以起到加固的作用。人工配合釬鎬環(huán)形開(kāi)挖，在此過(guò)程中預(yù)留核心。用三輪車(chē)將開(kāi)挖產(chǎn)生的土方運(yùn)輸至豎井，再由抓斗提升至外部，轉(zhuǎn)運(yùn)至指定堆放場(chǎng)所。

下導(dǎo)洞開(kāi)挖時(shí)，向側(cè)壁處打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿，根據(jù)實(shí)際情況，由施工人員或挖掘機(jī)修整邊坡。每循環(huán)進(jìn)尺按0.5m控制，適當(dāng)刷坡，全面保證臺(tái)階的穩(wěn)定性，以免因該部分坍塌而導(dǎo)致初支懸空（此時(shí)有塌方可能）。

3.2" "錨噴支護(hù)

3.2.1" "初噴掃面

拱部開(kāi)挖期間及結(jié)束后初噴掃面，在最短時(shí)間內(nèi)封閉拱頂暴露面。現(xiàn)場(chǎng)配備牛角泵施工裝置，用于噴射水泥+改性水玻璃雙液漿。向砂層噴射雙液漿，使該處形成厚度為3～5cm的固結(jié)體，通過(guò)應(yīng)用該部分漿液，提高砂層的穩(wěn)定性。

3.2.2" "制作及安裝格柵鋼架

分節(jié)制作、安裝格柵鋼架，單節(jié)長(zhǎng)度2～3m，單節(jié)質(zhì)量≤100kg。正式安裝前，先將作業(yè)區(qū)域的浮土清理干凈，對(duì)拱腳做夯實(shí)處理，待其穩(wěn)定后再設(shè)置墊板，導(dǎo)洞連接板螺栓孔處用泡沫磚塊填塞。各節(jié)段格柵鋼架有序安裝到位后，焊接Φ22mm縱向連接筋，用于加固，使其構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整、穩(wěn)定可靠的格柵鋼架。連接筋環(huán)向間距為1m，內(nèi)外交錯(cuò)布置，將所有施工產(chǎn)生的預(yù)留焊接接頭埋入砂層。

3.2.3" "掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片

選用材料為Φ6.5@150mm×150mm鋼筋網(wǎng)片，雙層鋪設(shè)。其中，外側(cè)鋼筋網(wǎng)片安裝時(shí)間早于格柵安裝，以綁扎的方法將其設(shè)置在拱背處。格柵安裝到位后，綁扎內(nèi)層鋼筋網(wǎng)片。為保證各部分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，鋼筋網(wǎng)片需緊密貼合至格柵鋼架處，并用焊接的方法做連接處理。

3.2.4" "打設(shè)超前導(dǎo)管

從格柵腹部打入下一循環(huán)超前小導(dǎo)管，布設(shè)位置為拱頂150°范圍內(nèi)，材料選用的是Φ32×3.25mm鋼管，以焊接的方法制作而成。鋼管加工過(guò)程中，對(duì)頂部做切削處理，使其形成尖型并封口;尾部預(yù)留500mm，該部分不開(kāi)設(shè)溢漿孔。

分排設(shè)置小導(dǎo)管，其中第一排長(zhǎng)度為2m，環(huán)向間距0.2m，縱向間距與格柵間距一致，傾角25°;第二排長(zhǎng)度為3m，環(huán)向間距為0.3m，傾角調(diào)整為35°，其他參數(shù)不變（縱向間距與格柵間距一致）。小導(dǎo)管打設(shè)至指定位置后，用棉紗封堵孔口。混凝土噴射施工后，以0.3～0.5MPa的壓力注入雙液漿。

3.2.5" "噴射混凝土

濕噴C25混凝土，厚度為350mm，設(shè)備采用KS-7Z型濕噴機(jī)。施工前，先用水清理混凝土接茬部位的雜物，使其保持潔凈。噴射時(shí)，按照自下而上的順序逐層推進(jìn)。下臺(tái)階噴射混凝土施工期間，安排施工人員復(fù)噴上臺(tái)階初支表面。

3.3" "回填注漿

1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)導(dǎo)洞均封閉成環(huán)后，若無(wú)異常狀況則跟進(jìn)回填注漿。管材選用的是Φ32×3.25mm焊接鋼管，管口伸入砂層的深度至少達(dá)到50cm，端部外露，將該部分的長(zhǎng)度控制在15～20cm。

按照環(huán)向間距2m、縱向間距3m的要求，沿開(kāi)挖拱頂有序布置，待格柵拱架安裝結(jié)束后，將提前加工好的注漿管埋設(shè)到位，用棉砂封堵管口，開(kāi)始回填注漿。材料為水泥漿液，水灰比0.8～1.0，注漿壓力0.3～0.5MPa。

4" "淺埋暗挖施工中的注意事項(xiàng)

4.1" "土方開(kāi)挖

土方開(kāi)挖易受到現(xiàn)場(chǎng)水文條件的影響，因此施工期間每日觀測(cè)降水井的水位，及時(shí)掌握水位的實(shí)際情況，動(dòng)態(tài)降水，創(chuàng)設(shè)無(wú)水的施工環(huán)境。

應(yīng)合理協(xié)調(diào)施工工序，盡早封閉成環(huán)。主要考慮如下兩方面：一是導(dǎo)洞封閉成環(huán);嚴(yán)格控制上下臺(tái)階的長(zhǎng)度，增強(qiáng)各道工序的銜接，使初支與中隔壁和中承板盡快封閉成環(huán);二是大斷面封閉成環(huán);即各個(gè)斷面的施工有序銜接，及時(shí)施作斷面初支，盡快做到封閉成環(huán)。

加強(qiáng)對(duì)每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺的控制。每完成一榀開(kāi)挖后，隨即對(duì)其采取支護(hù)措施，提高土體的穩(wěn)定性，縮短地層暴露于外界的時(shí)間，以免失穩(wěn)。

拱部開(kāi)挖破除封面時(shí)，不宜采用風(fēng)鎬，原因在于其擾動(dòng)作用較強(qiáng)，難以保證砂層的穩(wěn)定性。較為合適的是電鎬，該裝置在使用過(guò)程中無(wú)明顯的振動(dòng)，現(xiàn)有砂層可維持原狀。

開(kāi)挖時(shí)預(yù)留長(zhǎng)度不小于1m的核心土，沿作業(yè)面自然延伸，以有效支擋掌子面的土體，從而保證掌子面的穩(wěn)定性[2]。

4.2" "格柵安裝

控制各導(dǎo)洞的格柵安裝間距，使其具有一致性。施工中技術(shù)人員加強(qiáng)檢查，根據(jù)格柵施工榀數(shù)展開(kāi)計(jì)算，得到合適的每榀平均安裝間距。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖施工中，將整個(gè)大斷面劃分為若干各小斷面，有序施工。對(duì)于砂質(zhì)地層，考慮到其穩(wěn)定性欠佳的特點(diǎn)，全斷面初期支護(hù)閉合共需10步（依次開(kāi)挖、支護(hù)）。施工人員需密切協(xié)作，并對(duì)格柵分節(jié)。

按要求將鎖腳錨固小導(dǎo)管安裝好，同時(shí)予以注漿，以提高上下臺(tái)階、上下導(dǎo)洞的穩(wěn)定性。檢測(cè)并控制縱向連接筋及網(wǎng)片的搭接長(zhǎng)度，保持有效連接，使其形成縱向連接體系。

4.3" "超前支護(hù)

每循環(huán)開(kāi)挖時(shí)，檢驗(yàn)超前支護(hù)效果，據(jù)此對(duì)注漿施工參數(shù)做合理的調(diào)整，做到動(dòng)態(tài)化施工。超前支護(hù)時(shí)，嚴(yán)格控制注漿量，得到滿足工程要求的超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。

4.4" "超前小導(dǎo)管的打設(shè)

按要求打設(shè)超前小導(dǎo)管，打設(shè)角度、間距、長(zhǎng)度均要滿足要求，各導(dǎo)管保持平行的位置布置關(guān)系。導(dǎo)管發(fā)射角度分界時(shí)，適當(dāng)調(diào)整發(fā)射角度。不同地層的實(shí)際特性有所差異，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整小導(dǎo)管的打設(shè)范圍[3]。掌子面砂層性質(zhì)較差時(shí)，易破壞上下臺(tái)階及核心土的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)此在掌子面、中隔壁處增設(shè)小導(dǎo)管。

開(kāi)挖斷面的兩側(cè)上方區(qū)域均分布有排水暗渠，若存在明顯的沉降，則有可能影響暗渠的正常使用，如開(kāi)裂，水體將沿著裂縫發(fā)生滲漏。對(duì)此，在初支邊墻處設(shè)置單排超前小導(dǎo)管，擴(kuò)寬加固作業(yè)范圍（延伸到仰拱以上的部分）。在布設(shè)單排超前小導(dǎo)管時(shí)，其縱向距離與格柵間距需保持一致。

導(dǎo)管沖孔前，向開(kāi)挖面噴灑適量的固沙劑，予以加固，保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。遇地層較為松散的地質(zhì)條件時(shí)，導(dǎo)管打設(shè)過(guò)程中可能會(huì)引起掌子面失穩(wěn)。為預(yù)防此類(lèi)問(wèn)題，在導(dǎo)管打設(shè)前先對(duì)開(kāi)挖面做加固處理，初噴混凝土予以封閉，厚度控制在3～5cm。正式打設(shè)導(dǎo)管時(shí)，按照自下而上的順序操作。此方法更加適用于松散地層，以免因?qū)Ч艽蛟O(shè)后暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)失穩(wěn)、塌陷等異常狀況。

5" "輔助施工措施

5.1" "超前支護(hù)措施

當(dāng)進(jìn)行軟土隧道項(xiàng)目施工的時(shí)候，需提前選擇合適的承載構(gòu)件，以便及時(shí)對(duì)其進(jìn)行初期支護(hù)。考慮到軟土地層中隧道圍巖厚度小、深度淺，為了避免其受到后續(xù)施工的影響，出現(xiàn)破損、塌方，必須提前對(duì)其進(jìn)行加固與支護(hù)。

勘察發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目周邊覆蓋了大量的地下構(gòu)筑物與市政管線，最終決定以大管棚+小導(dǎo)管的方式進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。其中，管棚由型號(hào)Φ121mm×5mm的熱軋無(wú)縫鋼管制成，將環(huán)向間距控制在30cm左右。施工過(guò)程中還需在管棚中灌注混凝土，以提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。

5.2" "穩(wěn)定掌子面措施

按照環(huán)形開(kāi)挖的方式開(kāi)挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑上導(dǎo)洞，預(yù)留出核心土。開(kāi)挖完成后，需在導(dǎo)洞核心土周邊的掌子面臺(tái)階上灌注厚度5cm的混凝土，并安設(shè)好注漿錨管。本項(xiàng)目最終決定使用DN32型水煤氣管，管長(zhǎng)度約為2.5m。

5.3" "鎖腳錨管

使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工需提前開(kāi)挖多個(gè)導(dǎo)洞，為了方便施工，可將其分成上下兩個(gè)區(qū)域。施工時(shí)先開(kāi)挖上層區(qū)域的導(dǎo)洞，再進(jìn)行下層導(dǎo)洞的開(kāi)挖。但使用這種方法進(jìn)行施工，施工到下層時(shí)，很容易影響到已經(jīng)施工完成的導(dǎo)洞（如使其出現(xiàn)沉降），因此施工過(guò)程中需要對(duì)其格外關(guān)注。施工人員可以在上層開(kāi)挖結(jié)束后，先完成該部分的初支，即在拱腳位置安設(shè)45°傾斜、長(zhǎng)約2.5m的鎖腳錨管，以確保上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5.4" "初支背后注漿和二襯背后注漿

初支結(jié)束后，若其背部與土層之間存在孔隙，或開(kāi)挖與初支施工過(guò)程中土體出現(xiàn)下沉、擾動(dòng)，必須立即處理，否則必將對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)造成影響，使地表出現(xiàn)大范圍的沉降。初支的最佳區(qū)域位于拱部范圍內(nèi)，需提前埋設(shè)注漿管，待其封閉成環(huán)之后，還要給背部注入一定的漿液，以起到加固效果。

5.5" "深孔注漿

注漿位置設(shè)置在與安全線相距15m的拱部區(qū)域，注漿之前應(yīng)加固整個(gè)橋臺(tái)，避免其發(fā)生變形。項(xiàng)目注漿孔直徑設(shè)計(jì)為11cm，注漿長(zhǎng)度控制在25m左右，外插角需大小為15°。通常情況下，項(xiàng)目施工可以使用單液水泥漿作為注漿原材料，但若地質(zhì)特殊則需要稍作修改。

6" "結(jié)語(yǔ)

淺埋暗挖施工技術(shù)是地鐵隧道施工中較為關(guān)鍵的技術(shù)形式，其充分關(guān)注到現(xiàn)場(chǎng)地層的加固以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求，綜合應(yīng)用效果較好。在工程實(shí)踐中，工作人員需對(duì)砂層等具體的地質(zhì)條件形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，協(xié)調(diào)好施工工序，將土方開(kāi)挖、錨噴支護(hù)、回填注漿等工作落實(shí)到位。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)的把控，明確施工中的注意事項(xiàng)，采取有效的控制措施，從源頭上消除安全隱患和質(zhì)量隱患，營(yíng)造安全的施工環(huán)境，達(dá)到提質(zhì)增效的工程發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 向江波.城市地鐵施工技術(shù)中淺埋暗挖法的應(yīng)用[J].安徽建筑，2020（1）：133-134+144.

[2] 羅光財(cái)，陳章林，盧智強(qiáng).大斷面淺埋暗挖地鐵車(chē)站開(kāi)挖技術(shù)研究[J].施工技術(shù)，2020（19）：114-117+120.

[3] 李景濤.淺埋暗挖大斷面地鐵區(qū)間隧道開(kāi)挖施工技術(shù)[J].城市住宅，2019（5）：185-186.