淺談砂礫地層下城市地鐵淺埋暗挖施工方法

1、    淺談砂礫地層下城市地鐵淺埋暗挖施工方法    潘潤(rùn)瑞摘要：蘭州地鐵是地下淺埋的區(qū)間隧道，其中包含盾構(gòu)法與礦山法暗挖。礦山暗挖法的主要施工原理為“新奧法”即利用支護(hù)、錨噴方式，借助自然地理因素中巖石強(qiáng)度和巖石的承載能力來(lái)達(dá)到隧道的施工強(qiáng)度要求。地鐵淺埋暗挖隧道以上下臺(tái)階開挖為主，加寬斷面輔以crd、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等多種施工方法，以保證施工以及周邊環(huán)境安全。關(guān)鍵詞：城市地鐵；淺埋暗挖；施工方法；砂礫地層；區(qū)間隧道 ：a：u455 ：1009-2374（2017）06-0108-03 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.0

2、551 工程簡(jiǎn)介淺埋暗挖法施工城市地鐵已經(jīng)在全國(guó)各地地鐵施工中廣泛被應(yīng)用，由我單位承建的蘭州軌道交通一號(hào)線tj-16區(qū)間隧道工程，工程場(chǎng)地在勘測(cè)45.0m范圍內(nèi)的地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土（q4ml）、沖擊黃土狀土（q4al）、卵石及第三系古-始新統(tǒng)（e1-2）砂巖組成。蘭州地鐵地質(zhì)情況較為復(fù)雜，其中隧道拱腰以下地層多為富水砂礫層，拱頂為濕陷性黃土地質(zhì)，人工雜填土中埋置各類老舊管線，對(duì)隧道施工有一定的影響，因此采用不同的斷面形式，可以滿足在不同的地層下進(jìn)行安全快速施工，由于斷面較多、尺寸不同，施工方法具體分為上下臺(tái)階法、crd法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，具體劃分如表1所示：2 工程參數(shù)暗挖隧道分焦東

3、區(qū)間隧道和后配線隧道工程。焦東區(qū)間暗挖隧道為雙向分離式，標(biāo)準(zhǔn)段洞高6.720m，洞寬6.580m。東崗站后配線段為單線隧道，洞凈高9.993m，洞凈寬12.924m。暗挖區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面為拱形斷面，主要分a1、a2、a3、人防段、渡線段b1斷面超前支護(hù)采用：42普通鋼管，壁厚3.5mm，l=2.5m，拱部150°布設(shè)，環(huán)向間距0.3m，縱向間距1m，外插角10°左右。格柵鋼架間距0.5m，鋼筋網(wǎng)6.5150*150鋼筋網(wǎng)，全斷面雙層布設(shè)，噴射混凝土采用：c25噴射早強(qiáng)混凝土，厚度350mm。襯砌采用：c45防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)p12，厚350mm。渡線段b2斷面超前支護(hù)采用

4、：108+42小導(dǎo)管，小導(dǎo)管l=2.0m，壁厚3.5mm，l=2.5m，拱部150°布設(shè)，環(huán)向間距0.3m，縱向間距0.5m，外插角10°左右，管棚l=40m，t=6mm，環(huán)向間距0.4m。格柵鋼架間距0.5m，鋼筋網(wǎng)6.5150*150鋼筋網(wǎng)，全斷面雙層布設(shè)，噴射混凝土采用：c25噴射早強(qiáng)混凝土，厚度350mm。襯砌采用：c45防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)p12，厚350mm。后配線暗挖區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面為拱形斷面，斷面尺寸為：12.924×9.993m。超前支護(hù)采用：89管棚+42小導(dǎo)管，l=2.0m，拱部180°布設(shè)，環(huán)向間距0.4m，縱向間距5m，外插角1

5、0°左右，管棚l=12m，t=6mm，環(huán)向間距0.4m，縱向間距9m。噴射混凝土采用：c25噴射早強(qiáng)混凝土，厚度350mm，全斷面支護(hù)。鋼筋網(wǎng)：全斷面設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，環(huán)縱向筋均為6.5鋼筋；初噴350mm厚混凝土，掛鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)距150*150mm。襯砌采用：c45防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)p12，厚600mm。施工過程中，每側(cè)拱腳（墻腳）均設(shè)2根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用42mm鋼管，l=3m。注水泥水玻璃雙漿液?？v向連接筋：22螺紋鋼，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)縱向連接筋每榀設(shè)置，全斷面設(shè)置內(nèi)外雙層梅花型布置，環(huán)向間距1.0mm。3 臺(tái)階法施工區(qū)間單線單洞標(biāo)準(zhǔn)斷面（a1、a2、a3）采取臺(tái)階法環(huán)形開挖施

6、工，開挖斷面分上下兩個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖，開挖每循環(huán)進(jìn)尺為0.5m，上臺(tái)階開挖留核心土，其正面投影面積不少于上臺(tái)階開挖面積的一半，縱向長(zhǎng)度以2.5m為宜。上臺(tái)階人工開挖，每一開挖循環(huán)長(zhǎng)度不大于0.5m，比下臺(tái)階超前不小于3m，下臺(tái)階根據(jù)實(shí)際情況選擇機(jī)械或人工開挖。開挖施工預(yù)留圍巖變形量為50mm，在施工過程中通過施工監(jiān)測(cè)及時(shí)加以調(diào)整此值。嚴(yán)格控制隧道施工引起的地面變形，保證鄰近建（構(gòu)）筑物、管線的安全和正常使用以及道路車輛的安全通行。3.1 臺(tái)階法初期支護(hù)施工工藝流程臺(tái)階法初期支護(hù)施工工藝流程如圖1所示：3.2 臺(tái)階法開挖施工步驟臺(tái)階法開挖施工步驟如下：步驟一：打設(shè)拱部超前小導(dǎo)管注漿加固地層。步驟二

7、：臺(tái)階法開挖洞室（預(yù)留核心土），架設(shè)隧道鋼格柵，打設(shè)鎖腳錨管，進(jìn)行初期支護(hù)，臺(tái)階長(zhǎng)度3m。步驟三：臺(tái)階法開挖洞室，施作初期支護(hù)。4 crd法施工crd施工法又稱為交叉中隔墻法，在一些自然條件因素比較差的環(huán)境下進(jìn)行隧道施工比較適用。一般在軟土地基上利用交叉中隔墻法能夠有效地提升隧道的強(qiáng)度，尤其在一些地基存在下陷趨勢(shì)的環(huán)境下進(jìn)行隧道施工，能夠取得不錯(cuò)的效果。但是由于其造價(jià)高，故在山嶺隧道中較少采用，但是在特殊情況下，也可以采用，如膨脹土地層。采用crd法預(yù)留核心土的方法，將大斷面隧道分成4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小洞室分部施工。交叉中隔墻施工方式主要以上下臺(tái)階、短循環(huán)、高效率、強(qiáng)支護(hù)為施工原則，通過先上后下，

8、隨挖隨撐的方式，crr方式進(jìn)行隧道的施工建設(shè)主要需要重視前期支護(hù)的強(qiáng)度，配合巖石層自身的承載能力結(jié)合支護(hù)的輔助作用能夠在很大程度上發(fā)揮出crd施工的優(yōu)勢(shì)。在拆除支護(hù)的過程中需要根據(jù)自上而下的原則，將支護(hù)的結(jié)構(gòu)從上向下進(jìn)行拆除，再進(jìn)行下一步施工。一般來(lái)說(shuō)，crd施工方式對(duì)于巖石層的承載強(qiáng)度要求較高，其施工跨度大，通過crd施工法能夠有助于改善巖層的強(qiáng)度，使得施工過程中具備較好的安全保障。在實(shí)際的施工過程中，crd施工法重視每階段的支護(hù)工作，每開挖一部分就需要進(jìn)行錨噴支護(hù)等并構(gòu)建臨時(shí)仰拱，保證所開挖部分的施工強(qiáng)度。首先開挖隧道上部分，等到上半部分的混凝土凝結(jié)強(qiáng)度達(dá)到70%以上，安裝下部分支護(hù)，進(jìn)行

9、下半部分的施工作業(yè)。區(qū)間渡線段b1、人防段采用crd法進(jìn)行施工。 crd施工開挖工序：第一，在開挖施工的過程中需要保證各個(gè)斷面以及縱向間距符合一定標(biāo)準(zhǔn)，輪廓線需要合理規(guī)劃好，以降低施工過程中出現(xiàn)問題的概率。第二，斷面的開挖長(zhǎng)度一般在4m左右，根據(jù)具體的開挖情況設(shè)置仰拱封閉，在施工的過程中保證較高的施工效率，同時(shí)也保證施工的安全性。第三，中隔墻的應(yīng)當(dāng)以弧形臨時(shí)支護(hù)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并與隧道左右部分的斷面臨時(shí)防護(hù)設(shè)施應(yīng)當(dāng)在同一水平高度，臨時(shí)防護(hù)設(shè)施各個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保證一致對(duì)齊，為后期的施工奠定良好的基礎(chǔ)。第四，中隔墻的質(zhì)量以及相關(guān)規(guī)格應(yīng)當(dāng)符合一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土的施工強(qiáng)度達(dá)到要求，最后在隧道鋼筋的連接過

10、程中應(yīng)當(dāng)保證連接處的強(qiáng)度符合要求。第五，為減小支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)地基的壓力，提高地基的承載能力，對(duì)型鋼拱架的底部設(shè)置40×40×20cm的木制墊塊。第六，側(cè)導(dǎo)洞初期支護(hù)鋼拱架要在主洞初期支護(hù)鋼拱架閉合之后方可拆除。第七，二次襯砌距掌子面最大距離最大不得超過70m。第八，施工開挖及支護(hù)步驟如下：第一步：沿左上導(dǎo)洞開挖輪廓線打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿加固地層。臺(tái)階法施工左上導(dǎo)洞，并打設(shè)鎖腳錨管。第二步：施工左下導(dǎo)洞，實(shí)現(xiàn)隧道左側(cè)導(dǎo)洞封閉成環(huán)。第三步：沿右上導(dǎo)洞開挖輪廓線打設(shè)超前小導(dǎo)管并注漿加固地層，臺(tái)階法施工右上導(dǎo)洞，并打設(shè)鎖腳錨管。第五步：施工右下導(dǎo)洞，實(shí)現(xiàn)隧道封閉成環(huán)。5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施

11、工雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法是一項(xiàng)邊開挖邊支護(hù)的施工技術(shù)。具體的施工原理為利用中隔墻的作用把隧道斷面劃分為三個(gè)部分，左、中、右，在實(shí)際的施工過程中首先在左右兩邊進(jìn)行施工，結(jié)束后將兩側(cè)的支護(hù)拆除后，再進(jìn)行中間部分的施工，在一些土質(zhì)情況較差，土層強(qiáng)度低的斷面上能夠發(fā)揮作用。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖適用于圍巖較差的級(jí)圍巖條件下的行車隧道開挖，在淺埋大跨度隧道施工時(shí)，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法能夠控制地表下沉，保持掌子面的穩(wěn)定，安全可靠。根據(jù)實(shí)際調(diào)查研究顯示，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在施工過程中對(duì)地表的影響程度為上下臺(tái)階法的一半，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在施工過程中有效的保證了地基的強(qiáng)度，但是實(shí)際施工的效率受到了一定的影響，需要每一步每一環(huán)節(jié)都設(shè)立臨時(shí)支

12、護(hù)，在一定程度上增加了施工時(shí)間，前期的建設(shè)成本較高。雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖用于右線東崗站洞門處和后配線段。本段巖性主要為濕陷性黃土，斷面較大，圍巖無(wú)自穩(wěn)能力。雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工開挖工序：第一，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、勤量測(cè)”的原則。第二，開挖時(shí)，一側(cè)導(dǎo)洞的開挖應(yīng)滯后另一側(cè)導(dǎo)坑，兩側(cè)導(dǎo)洞均采用正臺(tái)階法進(jìn)行施工。第三，隧道開挖按照支立兩榀鋼拱架為一循環(huán)進(jìn)尺，初期支護(hù)要邊開挖邊支護(hù)。二次襯砌要根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果綜合分析，適時(shí)施工。第四，側(cè)導(dǎo)洞初期支護(hù)鋼拱架要在主洞初期支護(hù)鋼拱架閉合之后方可拆除。第五，施工時(shí)要根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整預(yù)留變形量。第六，二次襯砌距掌子面的距離最大不得超過70m。第七，施工開挖及支護(hù)順序如下：第一步：施做拱部超前大管棚+超前小導(dǎo)管注漿加固地層，開挖1部土體，施做初期支護(hù)及時(shí)封閉臨