盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道硬巖水鉆開挖施工工法

1、盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道硬巖水鉆開挖施工工法摘 要：某地鐵工程項目聯(lián)絡(luò)通道因斷面小、操作空間有限，尤其在硬巖地層中施工更是困難重重。本文通過詳細了解其工法特點及原理， 明確了施工流程并提 出了技術(shù)實施的關(guān)鍵重點，解決了硬巖地層聯(lián)絡(luò)通道快速開挖技術(shù)難題，取得了 良好的實踐效果，對類似工程具有較強的參考意義。關(guān)鍵詞：軌道交通；聯(lián)絡(luò)通道；開挖施工0刖百隨著城市化的不斷進行，地鐵隧道、公路隧道、鐵路隧道等多種地下公用設(shè) 施不斷增加，隧道中聯(lián)絡(luò)通道顯得尤為重要。聯(lián)絡(luò)通道可實現(xiàn)盾構(gòu)區(qū)間的高效連 接，常布設(shè)在兩條隧道中間，兼具聯(lián)通、防火及排水等多重功能 1-2。若某隧道存 在質(zhì)量問題，可經(jīng)由聯(lián)絡(luò)通道快速轉(zhuǎn)移區(qū)域內(nèi)的

2、行人，因而還具有“逃生通道” 的作用，可達到快速救援的目的。但由于聯(lián)絡(luò)通道在中風化巖層，且隧道內(nèi)施工 空間狹小，無法使用大型機械設(shè)備，并且考慮到隧道管片擾動，不能采用爆破施 工，水鉆取芯開挖方法因此得到了廣泛應(yīng)用。1工程概況在某地鐵9號線二期支線工程項目中，某站采用盾構(gòu)法施工，于ZDK4+340 處設(shè)置一座聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道上方為主干道南海大道。本文以該工程為背景， 圍繞聯(lián)絡(luò)通道硬巖水鉆開挖施工工法展開探討。2工法原理及特點測量放線，確定開挖邊線后人工使用水磨鉆沿聯(lián)絡(luò)通道邊線一圈取芯，進尺80 cm形成臨空面，采用風鎬對中間部分破除，開挖石渣后使用三輪車運送至地 鐵站盾構(gòu)始發(fā)井處。該工法具體的

3、特點為：使用機具簡單，易操作、成本低；該工法可在復(fù) 雜條件下施工，安全可控、施工質(zhì)量有保證；該工法采用水磨鉆頭取芯、風鎬 破除，功效高；適用于地質(zhì)條件好、無地下水或地下水量很少的巖石地層，特 別是大型設(shè)備無法使用的條件下具有明顯的經(jīng)濟效益。3施工工藝流程地鐵巖層中聯(lián)絡(luò)通道開挖主要施工工藝如圖 1所示。施士準備下 曲曲.拜.聾片廂同施:年什嵇尾卜|水鉆取芯 I* , .中間風而一南I肝小木下棉破索處用桃聚它裝卜I特網(wǎng)噴酬 1 I.驗收_1斡收I 1I圖1聯(lián)絡(luò)通道水鉆開挖施工流程3.1 施工準備1）場地清理。清理聯(lián)絡(luò)通道處隧道內(nèi)泥漿及垃圾， 滿足聯(lián)絡(luò)通道施工平臺搭 設(shè)要求。2）測量放線。放出聯(lián)絡(luò)通

4、道開挖邊線，圖 2所示為使用紅色自噴漆噴涂。圖2洞門放線3）機械配備。表1所示為聯(lián)絡(luò)通道施工機械配備表1聯(lián)絡(luò)通道施工機械配備表序號世番名稱型號單位修作用1空在壓縮機W & B供氣2水磨鉆3開挖3映闞3開挖4雙槍3開推5開挖6鋼提子2開挖7三輪摩托車1出渣S四合一氣體體涮儀PGD2-A1有毒氣體檢測3.2水鉆布孔水鉆支架底座堅實平整，在支架搭設(shè)位置處鋪設(shè)砂墊層找平層， 找平層上方 鋪設(shè)500 mm X500 mm X20 mm的鋼板墊或混凝土墊塊。底座應(yīng)固定牢靠且 方便移動。水鉆布孔時應(yīng)保證位置的準確性，水鉆外周半徑應(yīng)比設(shè)計管線半徑大 100 300 mm 。3.3調(diào)整水鉆鉆桿當水鉆成孔

5、完畢進入下一鉆孔時需調(diào)整水鉆鉆桿水平位置及標高位置，鉆桿位置調(diào)整好后應(yīng)及時擰緊鉆桿卡位處的固定螺絲，以防止鉆桿偏移及滑動。先對聯(lián)絡(luò)通道位置前后10環(huán)進行管片背部二次注漿加固，注漿完成后檢查 注漿效果，確保管片背部環(huán)向間隙已填充飽滿。聯(lián)絡(luò)通道口布設(shè)適量特殊管片， 施工期間涉及到管片的切割作業(yè)， 其擾動性較強，易導(dǎo)致圍巖壓力異常波動，此 時可搭建臨時支架，并且該支架還可發(fā)揮出平臺的作用， 施工人員可在該處完成 管片切割和開挖作業(yè)。3.5 水鉆取芯根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道洞口放樣邊線進行取芯， 沿開挖邊線一周依次取芯，每一個循 環(huán)進尺80 cm , 一周取芯完成后使用風鎬對中間巖石由上到下依次破除，破除的石渣使

6、用三輪車運送至地鐵站盾構(gòu)始發(fā)井處，再用裝載機配合汽車吊，使用吊斗將石渣運輸至地面裝車外運。利用水鉆機鉆孔，該設(shè)備配置的是200 mm的鉆 筒，取芯圓間距控制在160180 mm。水鉆正式施工前需調(diào)整好姿態(tài)，鉆筒需 設(shè)置3°的外插角。鉆進初期以慢速鉆進為宜，轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在 900 r/min以內(nèi)， 隨鉆進作業(yè)的逐步推進，當達到 100 mm時方可加快鉆進速度，此時可達到 1 800 r/min 。按照此標準有序鉆進，各孔耗時約 1013 min ,完成一整圈鉆孔 所需的時間約5.56.3 h。鉆進期間需降低鉆筒的溫度，施工期間應(yīng)不間斷輸送 清潔水（具有足夠的水壓），所用管材以內(nèi)徑1520

7、 mm的軟件較為合適。開挖 期間應(yīng)加強質(zhì)量檢查，若存在與設(shè)計不符的情況必須將實際情況告知監(jiān)理，探討相適應(yīng)的處理措施，有效解決問題后方可恢復(fù)開挖作業(yè)。 開挖至下一根拱架處安 裝拱架，掛網(wǎng)噴錨完畢后報監(jiān)理驗收，驗收合格后進行下循環(huán)開挖。鉆孔及取芯作業(yè)均落實到位后處理中心巖面的巖石， 對其采取鉆孔破碎處理 措施。通過風鉆設(shè)置一排小孔，應(yīng)根據(jù)中心巖面的實際面積合理控制好孔的間距， 通常以3040 cm為宜。鉆孔破碎后再組織爆裂施工，應(yīng)保證液壓劈裂機的液 壓鉗片可深入到預(yù)先設(shè)置好的碎巖孔內(nèi)，并連接液壓劈裂機油泵，使該裝置的壓 強穩(wěn)定在60 MPa內(nèi)。密切關(guān)注鉆孔孔深，在滿足要求后方可將分裂器置入孔 內(nèi)，

8、正式分裂。禁止出現(xiàn)孔深度不足的情況，否則分裂器伸出的楔器將頂至孔底 巖石，導(dǎo)致該裝置發(fā)生彎曲等異常狀況。3.7 液壓劈裂機靜爆巖體分裂器配置有劈裂頭，該部分裝置需完全置入孔中，此后再調(diào)整控制閥，從 而順利分裂。對于巖石上表層分布大量土層的情況， 應(yīng)將其清理干凈，若無誤則 有序布孔。隨施工的持續(xù)推進，待分裂 35個孔后及時向分裂器涂抹適量潤滑 脂，目的在于緩解楔器與劈塊過度摩擦的情況。 此外，分裂器機頭不可觸及巖石， 且在沒有凌空面的巖體上不可直接分裂，否則易發(fā)生劈塊斷裂現(xiàn)象。3.8 清除碎巖及石渣中心巖體爆裂后將產(chǎn)生大量碎石塊，利用特制斗車將其輸送至頂管工作井內(nèi)， 再通過該處的活動式龍門吊進一

9、步轉(zhuǎn)運， 使其到達指定堆石場，此后利用運輸車 將其運至石渣場。完成對石塊的清理作業(yè)后適時修正洞體周邊區(qū)域，檢測管線標 高情況，超出的部分通過人工手持風鎬鑿除， 若未達到標高要求采取填平處理措 施，材料以粗砂為宜，不可使用細砂或石粉。4與其他技術(shù)的對比聯(lián)絡(luò)通道開挖施工方法很多，幾種常用開挖工藝的優(yōu)缺點如表2所示表2常用聯(lián)絡(luò)通道開挖工藝優(yōu)缺點工藝特點優(yōu)點缺點長玷眼芯開挖工藝御單.勞 動力需求小. 他工速度快施工就動小. 保證地面沉 降及盾構(gòu)管 片變形較小只使用于巖石蛆展. 危險性較高，皚工灰 生較大群志爆破扭挖節(jié)制.2應(yīng)時 問快.取電作業(yè)率高愜工速度快, 精度盤需要提供足夠的臨 空面.購劑反應(yīng)時間

10、 過快時易發(fā)生沖孔 傷人事故凍結(jié)法開挖適用于含一 定水量的松 鼓巖土房安全性好.靈 活性高不適用題巖地戰(zhàn)通過綜合分析和對比，在硬巖地層使用水鉆取芯開挖法施工，施工效率高、勞動力需求小、經(jīng)濟性高，對地面及盾構(gòu)管片的擾動很小。5技術(shù)實施關(guān)鍵點5.1 安全進洞方案聯(lián)絡(luò)通道右線進洞段拱頂上覆地質(zhì)條件欠佳，以強風化礫巖與富水圓礫層居 多，受開挖的擾動性影響，中風化巖體支撐受損，易發(fā)生軟化坍塌現(xiàn)象。雖然采 取超前小導(dǎo)管支護措施，但進洞端設(shè)置的是3幅連排格柵拱架，該部分對安裝的 空間需求量較大。此時，以何種方式在安全的環(huán)境下完成格柵拱架的安裝顯得至 關(guān)重要，這也是聯(lián)絡(luò)通道開挖進洞期間應(yīng)重點關(guān)注的問題。經(jīng)多方

11、案比選后，提出兼顧現(xiàn)場安全性、施工質(zhì)量等多方面要求的方案。該方案的主要工作思路為： 配置小型液壓破碎機，利用該設(shè)備開挖上臺階巖體，隨后再組織人工風鎬打孔作 業(yè)；對于管片背后的巖體，該部分施工難度較大，可利用輕型油壓劈裂機組織劈 裂作業(yè)；經(jīng)上述流程后安排施工人員利用風鎬修整拱部， 若無誤則施工上臺階初 支結(jié)構(gòu)，從而確保施工現(xiàn)場的安全性。小型液壓破碎機和微型油壓劈裂機均是重要施工設(shè)備，具得以正常運行的前 提在于得到充足空間的支持，為創(chuàng)設(shè)足夠的作業(yè)空間，要求進洞段上臺階開挖長 度設(shè)為1.4 m,于該處布設(shè)5根格柵拱架，具體包含進洞段密排拱架3根、正洞 格柵拱架2根。進洞段開挖及其初支作業(yè)的時間應(yīng)得到

12、有效的控制，在 5個開 挖班(60 h)內(nèi)，且應(yīng)根據(jù)實際情況制定拱頂坍塌的應(yīng)急預(yù)案。5.2 臨時仰拱為保證仰拱部分封閉的及時性，防止設(shè)備作業(yè)對鋼筋格柵的破壞，考慮原設(shè) 計下臺階仰拱部位鋼筋格柵無法承受設(shè)備自重及反復(fù)行走增加的荷載，特對設(shè)計格柵拱架進行了優(yōu)化，增設(shè)臨時仰拱，取消開挖階段仰拱位置噴射混凝土施工， 提供設(shè)備作業(yè)；在聯(lián)絡(luò)通道全部開挖完成后再逐根拆除臨時仰拱， 施作永久初支。臨時仰拱設(shè)計細節(jié)主要有兩方面：第一，將拱架單元連接件位置調(diào)整至拱腳 位，在格柵底部加裝厚10 mm鋼板，確保拱腳穩(wěn)定;第二,使用20a工字鋼與 鋼筋格柵進行連接，形成單環(huán)封閉拱架，并用間距35 cm的C20鋼筋將各道工字鋼連成整體，最后在上面鋪設(shè)厚10