地鐵出入口暗挖施工技術(shù)探究

包東輝

摘 要：針對地鐵隧道暗挖施工風險高、難度大等問題，以南京地鐵七號線堯化新村站1號出入口暗挖工程為例，對工程采取的施工工藝展開了分析。通過加強各道工序控制有效保證了工程的安全、質(zhì)量，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；出入口；暗挖施工技術(shù)

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0001-03

0 引言

城市軌道交通事業(yè)的快速發(fā)展有效緩解了城市交通壓力，改善了城市居住環(huán)境。但在軌道交通工程建設(shè)期間，地鐵出入口受有限空間、作業(yè)環(huán)境、環(huán)保及安全風險因素等因素影響，給施工帶來了極大困難。面對這些問題，深入開展暗挖施工技術(shù)探究，全方位分析項目的困難點、風險源，通過初期支護、掘進開挖、防水、二襯等工藝，消除施工安全隱患，提升了工程質(zhì)量，為后續(xù)地鐵安全運營提供保障，為類似工程建設(shè)施工提供了技術(shù)參考[1]。

1 工程概況

堯化新村站1號出入口位于線路右側(cè)小里程，暗挖部分長度為14 m，斷面尺寸9.8 m×6.78 m。支護方式為復(fù)合式襯砌。初期支護采用錨桿、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)片和C25混凝土。掘進采用交叉中隔壁法（CRD法）開挖，由出入口向車站方向施工。

2 工程特點及重難點

暗挖部分較短，地質(zhì)情況多變。暗挖自開挖進洞開始依次為粉質(zhì)黏土、強風化泥質(zhì)砂巖。暗挖部分下穿位于粉質(zhì)黏土層的D600雨水管、DN200燃氣管、10 kV高壓線桿，基礎(chǔ)為混凝土擴大基礎(chǔ)，通道頂部距離線桿基礎(chǔ)底部垂直間距僅1.5 m。在線桿東側(cè)增加地錨斜拉保護措施，防止線桿傾倒。基礎(chǔ)四角設(shè)置位移及沉降觀測點，施工過程中監(jiān)測線桿位移及沉降[2]。

3 地鐵出入口暗挖施工技術(shù)

3.1 總體施工方案

根據(jù)設(shè)計圖紙、地勘報告、現(xiàn)場環(huán)境分析，1號出入口總體實施按照基坑開挖→超前支護→開挖→初期支護→防水→二次襯砌施工流程。基坑開挖采用明挖段+暗挖段施工，其中明挖段圍護結(jié)構(gòu)采用?800@1100鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐系統(tǒng)，灌注樁樁身長度為15 m。基坑按照分層開挖、分層支護的原則，基坑豎向設(shè)置2道鋼支撐，均采用?609鋼支撐。

暗挖部分為小跨度單洞單線通道，具體施工順序如下：先將明挖段開挖至管棚標高以下1 m，對明挖段開展掛網(wǎng)噴錨、鋼支撐架設(shè)等工作。將管棚處圍護樁破除后，施工管棚導(dǎo)向墻，然后進行大管棚施工。管棚施工結(jié)束后將上臺階部分隔離樁進行破除，破除過程中由兩側(cè)向中間進行破除，右線安裝上臺階第一榀格柵拱架，及豎向型鋼支撐，接著完成超前小導(dǎo)管支護，然后開始暗洞開挖掘進工作。

本暗挖通道按淺埋暗挖法原理進行施工，合理利用圍巖的自承能力，以減少開挖對圍巖的擾動為原則。以超前導(dǎo)管、鋼筋網(wǎng)、格柵拱架、鎖腳錨管及噴射混凝土作為主要施工支護手段，模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，并通過現(xiàn)場監(jiān)控量測指導(dǎo)施工。根據(jù)襯砌斷面型式、地質(zhì)條件及地面建筑物情況本暗挖通道采用交叉中隔壁法（CRD法）施工。

3.2 施工技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 暗洞超前支護施工

3.2.1.1 管棚施工工藝

明挖段開挖至設(shè)計標高，支護完成后，破除管棚標高上下各30 cm高度隔離圍護樁。經(jīng)測量定位出各個管位，鉆機就位鉆孔，管棚外插角范圍在1～3°，管棚近端間距0.3 m，遠端間距不小于0.75 m。鉆機立軸方向必須準確控制，以保證孔口的孔向正確。每鉆完孔便頂進根鋼管，鉆進中應(yīng)經(jīng)常采用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過設(shè)計要求，及時糾正。管棚管道安裝到位后準備注漿工作，注漿前在每根管棚鋼管尾部焊接密封鋼板，鋼板上焊設(shè)有套注漿管的錐頭小鋼管，并焊接好排氣管[3]。

3.2.1.2 小導(dǎo)管施工工藝

根據(jù)小導(dǎo)管的施工設(shè)計、開挖斷面中線、拱頂外輪廓線中心高程進行布孔放樣。安插導(dǎo)管時首先架設(shè)方向架，確定打孔方向、位置和仰角，成孔后將導(dǎo)管插入，插入時控制小導(dǎo)管的角度在10～15°。及時完成注漿作業(yè)，待強度達到設(shè)計要求，進行暗洞施工。采用人工配合機械施工，施工嚴格遵循“管超前、嚴注漿、強支護、短開挖、早封閉、勤量測”的原則。暗挖部分洞身開挖根據(jù)現(xiàn)場查看情況，與設(shè)計、監(jiān)理判斷圍巖等級，與現(xiàn)場實際不符時要及時和設(shè)計單位溝通，調(diào)整技術(shù)參數(shù)，確保安全可靠。

3.2.2 交叉中隔壁法開挖

結(jié)合現(xiàn)場情況，暗挖斷面共分為4部分，根據(jù)開挖先后順序?qū)?dǎo)坑間隔控制在3～4 m。開挖方式采用小型挖機配合人工風鎬，開挖完成后及時初噴混凝土、安裝格柵架，布置鋼筋網(wǎng)復(fù)噴混凝土，做到“分割閉合、步步成環(huán)”。

3.2.3 開挖施工方法

開挖Ⅰ部，每循環(huán)進尺控制在1～2 m，且不大于一榀鋼架間距長度，拱頂120°范圍打設(shè)Φ42超前小導(dǎo)管預(yù)支護，邊墻采用Φ22中空注漿錨桿長3 m，間距1.0 m（環(huán)）×1.5 m（縱向）梅花型布置。安裝格柵鋼架，鋼架落腳處兩邊各打設(shè)Φ42鎖腳錨管2根，長度3 m。掛Φ8@150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)，單層布置，噴射C25早強混凝土至設(shè)計厚度。

開挖Ⅱ部，完成土方開挖后進行初期支護，設(shè)置錨桿，安裝格柵架，打設(shè)縮腳錨管，布置鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

開挖Ⅲ部，打設(shè)Φ42超前小導(dǎo)管預(yù)支護，邊墻采用Φ22中空注漿錨桿長3m，間距1.0 m（環(huán)）×1.5 m（縱向）梅花型布置。安裝格 柵鋼架，掛Φ8@150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)，單層布置，噴射C25早強混凝土至設(shè)計厚度。

開挖Ⅳ部，完成土方開挖后進行初期支護，設(shè)置錨桿，安裝格柵架，打設(shè)縮腳錨管，布置鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

3.2.4 初期支護

3.2.4.1 地鐵車站出入口下穿管線設(shè)施施工

在該地鐵地下車站主體結(jié)構(gòu)的上方，存在弱電管線、雨污管道以及給水管道等市政管線設(shè)施。經(jīng)過前期管線調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相當一部分管線設(shè)施存在嚴重老化現(xiàn)象，在地下車站施工時比較容易受到影響，進而影響管線的正常運行，并給地下車站結(jié)構(gòu)的施工帶來較大的安全隱患。因此在制定地下車站結(jié)構(gòu)初期支護施工方案時，應(yīng)對洞內(nèi)外分別采取相應(yīng)的保護措施。

其中，在洞內(nèi)部分開挖方式選擇保守交叉中隔壁法（CRD法）工藝，分塊開挖、分塊支護、環(huán)環(huán)閉合，保障施工土體穩(wěn)定，減少管線影響。并加強地質(zhì)超前預(yù)探以及預(yù)警，了解作業(yè)面上方的管道是否存在滲漏現(xiàn)象，準確掌握前方的地質(zhì)水文特征，以便對前方巖土體的受擾動程度加以判斷。在洞外部分則應(yīng)在施工前，詳細排查所有管溝是否存在積水，以便采取相應(yīng)的排水措施。

對于風險較高的污水管應(yīng)采取臨時遷移措施，污水管內(nèi)部在施工過程中不應(yīng)有流水存在。在地下車站出入口結(jié)構(gòu)的初期支護施工中，可以利用小導(dǎo)洞結(jié)合雙排小導(dǎo)管的施工方式，將拱部超前注漿范圍適當擴大，其角度應(yīng)控制在15°左右。在地下車站出入口主體結(jié)構(gòu)的拱頂初支范圍內(nèi)設(shè)置通長大管棚，大管棚應(yīng)采用φ108 mm×5 mm規(guī)格，應(yīng)按照隔榀打設(shè)方式設(shè)置超前小導(dǎo)管，即可開展注漿作業(yè)。注漿壓力及具體配比根據(jù)現(xiàn)在實驗確定，應(yīng)在開挖過程中進行動態(tài)施工控制測量，可準確掌握開挖施工對圍巖結(jié)構(gòu)的影響。

3.2.4.2 初期支護施工及控制

在出入口導(dǎo)坑掘進完成后，及時完成初期支護。初噴混凝土，待達到設(shè)計強度，測量放點，確定錨桿鉆孔點位，用噴漆標記。錨桿鉆孔方向應(yīng)與巖面垂直，為保障施工質(zhì)量，根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)情況選用不同鉆孔設(shè)備，成孔后檢查錨桿深度與角度，深度不得小于設(shè)計的95%。插入注漿錨桿，縱向間距保持1 m×0.5 m，孔徑60 cm。開始注漿作業(yè)，注漿壓力保持在0.3 MPa左右，待排氣孔出漿后，方可停止注漿作業(yè)。

在錨桿端頭位置需要焊接鋼墊板，尺寸為150 mm ×150 mm×6 mm，待復(fù)噴混凝土石與鋼筋網(wǎng)片連接。安裝鋼筋網(wǎng)片，在隧道四周設(shè)置單層鋼筋網(wǎng)片，仰拱位置鋼筋網(wǎng)設(shè)置在背土側(cè)。選用鋼筋網(wǎng)規(guī)格為Φ8＠150 mm×150 mm，搭接長不小于150 mm。鋼筋網(wǎng)片與鋼墊板焊接，連成整體，復(fù)噴混凝土。

在拱腳位置利用鋼架和網(wǎng)片接觸位置，設(shè)置鎖腳錨桿，避免拱腳出現(xiàn)下沉問題。針對相同平面，應(yīng)加強鋼架彎曲程度控制，鋼架平放時平面翹曲應(yīng)小于±20 mm。螺栓連接格柵時，應(yīng)先確認凈空達到要求，然后擰緊。考慮到連接板位置受力集中，需利用鋼筋加固。在整個工程施工階段，為了控制施工風險，應(yīng)保證各部分結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量[4]。

3.2.5 格柵鋼架安裝

鋼架按設(shè)計位置安設(shè)，在安設(shè)過程中鋼架和初噴層之間有較大間隙時設(shè)墊塊，鋼架與圍巖（或墊塊）接觸間距不得大于50 mm。為增強鋼架的穩(wěn)定性，將鋼架與鎖腳錨管焊接在一起。為使鋼架準確定位，鋼架架設(shè)前均需預(yù)先打設(shè)定位系筋。系筋一端與鋼架焊接在一起，另一端錨入圍巖中0.5～1.0 m，并用砂漿錨固，當鋼架架設(shè)處有錨桿時利用錨桿定位。格柵拱架安裝間距1 m，轉(zhuǎn)彎段拱架在兩榀拱架之間增加右側(cè)導(dǎo)坑半斷面格柵拱架。鋼架架立后盡快噴射混凝土，并將鋼架全部覆蓋，使鋼架與噴射混凝土共同受力。

3.2.6 錨桿作業(yè)

按設(shè)計間距在暗挖邊墻標出錨桿位置。清理鉆頭、鉆桿孔中異物，然后將鉆頭對準標出的錨桿位置孔位，對鑿巖機供風供水，開始鉆進。鉆進應(yīng)以多回轉(zhuǎn)、少沖擊的原則進行，以免鉆渣堵塞鑿巖機的水孔。鉆至設(shè)計深度后，用水或高壓風清孔。封堵錨桿桿體和孔間隙，壓漿機壓漿，壓漿完成后安裝關(guān)閉壓漿閥。鉆孔完成后經(jīng)檢查合格方可進行錨桿安裝，單根錨桿長度應(yīng)比設(shè)計中夾巖厚度加兩側(cè)低，預(yù)應(yīng)力噴射混凝土厚度長50 cm。錨桿安裝后，孔口采用M40干硬性預(yù)縮砂漿找平，然后安裝經(jīng)檢驗合格的墊板、螺母和止?jié){塞。

3.2.7 防排水施工

3.2.7.1 防水設(shè)計

通道初期支護與二次襯砌之間敷設(shè)一層塑料防水板，在初支與塑料防水板之間設(shè)置土工緩沖層。防水板與二次襯砌混凝土之間設(shè)置土工布保護層，底板防水板采用7 cm厚細石混凝土保護層。PVC防水板的厚度均為1.5 mm，土工布緩沖層和土工布保護層均為400 g/m?的短纖土工布。注漿系統(tǒng)的環(huán)、縱向設(shè)置間距為4～5 m。首環(huán)注漿孔距離變形縫之間距離不大于500 mm。變形縫部位應(yīng)采用外貼式止水帶對注漿系統(tǒng)進行分區(qū)。外貼式止水帶為外貼式橡膠止水帶，施工縫處中埋式止水帶為反應(yīng)性丁基橡膠鋼板止水帶。

3.2.7.2 防水層鋪設(shè)

防水板鋪設(shè)前應(yīng)首先對初支斷面進行復(fù)測，對暗挖凈空進行量測檢查，個別欠挖部位進行處理，以滿足凈空要求。鋪設(shè)前對初期支護面仔細檢查，發(fā)現(xiàn)有問題及時進行處理。對于局部漏水采用注漿堵水，鋼筋網(wǎng)、鋼管或錨桿頭等凸出部分，先切斷后用錘錘平。初期支護應(yīng)無空鼓、裂縫、松酥，表面應(yīng)平順。防水板鋪設(shè)采用從上向下的順序鋪設(shè)，松緊應(yīng)適度并留有適當余量，檢查時要保證防水板全部面積均能抵到噴射混凝土面。

防水板鋪掛前，制作專用防水板作業(yè)臺架。兩幅防水板的搭接寬度100 mm。防水板之間的搭接縫應(yīng)采用雙焊縫，采用自動雙縫熱熔焊機，按預(yù)定的溫度、速度焊接，單條焊縫的有效焊接寬度不小于15 mm，焊接嚴密，不得焊焦焊穿。分段鋪設(shè)的防水板的邊緣部位預(yù)留至少60 cm的搭接余量并且對預(yù)留部分邊緣部位進行有效的保護。綁扎或焊接鋼筋時，采取擋護措施應(yīng)避免對防水板造成破壞。混凝土振搗時，振搗棒不得接觸防水板，以防防水板受到損傷[5]。

3.2.8 二襯施工

二襯施工需注意以下6個施工要點：①人工清查防水材料是否完整，及時修復(fù)破損位置。②清底、找平。挖機配合人工清底碴。有鋼筋突出的地方應(yīng)割除，凹陷嚴重的部位應(yīng)采用同級混凝土找平。③鋼筋綁扎。防水層施工完后，待細石混凝土保護層達到一定強度后，方可安裝底板鋼筋。鋼筋采用鋼筋加工專用設(shè)備加工，鋼筋接頭采用機械連接，安裝時應(yīng)根據(jù)各暗挖斷面設(shè)計尺寸及保護層進行施工。④立模及混凝土施工。端頭及矮邊墻采用鋼模板支模，調(diào)好支模線及相應(yīng)的混凝土高程面，水平施工縫應(yīng)根據(jù)二襯拱頂模板尺寸設(shè)定位置。進行模板的架設(shè)時，矮邊墻頂面應(yīng)預(yù)留鋼筋，以和拱圈襯砌鋼筋相連接，鋼筋預(yù)留長度應(yīng)附合鋼筋搭接要求，要求立模尺寸必須按測量組放線及技術(shù)交底進行。模板加固牢固，防止跑模，各支撐應(yīng)避免碰撞。各豎向、縱向模板縫應(yīng)成一條直線，模板表面應(yīng)平整。模板表面污物應(yīng)清理干凈，并滿涂脫模劑。⑤混凝土施工。底板混凝土施工應(yīng)嚴格按施工規(guī)范進行，計量要準確。混凝土由拌合站生產(chǎn)，運輸車運輸至豎井，通過下料斗送入地泵，再由地泵泵送至工作面。矮邊墻混凝土施工時設(shè)混凝土滑槽，由中間向兩側(cè)傾倒，通過混凝土縮槽送至底板模板內(nèi)，邊澆灌邊搗固密實。底板混凝土和回填混凝土應(yīng)分開澆筑。⑥混凝土養(yǎng)護。混凝土澆筑完畢后，應(yīng)根據(jù)氣候條件進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間應(yīng)滿足強度要求。當氣溫低于5°C時不得灑水養(yǎng)護。

4 結(jié)束語

結(jié)合施工經(jīng)驗可知，地鐵隧道暗挖施工風險較大，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等情況，引發(fā)嚴重安全事故。在工程施工實踐中，應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)、環(huán)境等情況選擇合適的施工方法，科學(xué)運用大管棚施工、導(dǎo)洞施工、小導(dǎo)管注漿等施工工藝，通過嚴格把控各工序施工質(zhì)量保證施工安全，有效降低工程施工風險，從而為地鐵隧道工程的順利推進奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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