地鐵單洞雙層重疊隧道開(kāi)挖施工

1、地鐵單洞雙層重疊隧道開(kāi)挖施工摘要:簡(jiǎn)要介紹城市地鐵單洞雙層重疊隧道淺埋暗挖開(kāi)挖施工技術(shù)。關(guān)鍵詞:地下鐵道;重疊隧道;開(kāi)挖施工1工程概況深圳地鐵一期工程3C標(biāo)段(國(guó)貿(mào)站至老街區(qū)間隧道北段)位于深圳市人民路與深南東路交匯處及其南、北部,由四個(gè)子單位工程組成,分別為華中國(guó)際酒店樁基托換工程、百貨廣場(chǎng)樁基托換工程、國(guó)老區(qū)間北段明挖及暗挖隧道工程。暗挖隧道從華中國(guó)際酒店及百貨廣場(chǎng)建筑物樁群及其地基中穿越,為保護(hù)上部結(jié)構(gòu)物的安全使用而對(duì)其樁基礎(chǔ)進(jìn)行了樁基托換的預(yù)防性處理。地鐵區(qū)間隧道也為減少對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響范圍而采用左、右線上下重疊的單洞雙層直邊墻拱形的結(jié)構(gòu)形式。1.1地質(zhì)水文情況區(qū)間內(nèi)原地貌單元為第四

2、系海中平原、地形較平坦,地層巖體為上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)、海沖積層(Q4m+al)及第四系殘積層(Qel4),下伏侏羅系中統(tǒng)(J2)凝灰?guī)r、震旦系(Z)花崗片麻巖,局部為燕山期(r5)花崗巖侵入體。區(qū)間內(nèi)存在F4、F4二條近于平行的斷層。主要由斷層糜棱巖、斷層泥和斷層角礫組成。該區(qū)間地下水按賦存介質(zhì)可分第四系孔隙潛水、基巖裂隙水和斷層帶水。地下水位于地表下1.203.00m,高程1.603.61m,地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕分解性。1.2設(shè)計(jì)情況暗挖隧道(SK1+755+600)長(zhǎng)155m,埋深1216m,縱坡為2.9%下坡的單洞雙層重疊隧道(左線在下層,右線在上層),開(kāi)挖

3、寬度6.8m,平均開(kāi)挖高度13.2m,平均開(kāi)挖量82m3/延米,分A、B、D、E四種襯砌類(lèi)型,采用復(fù)合式襯砌,初支采用噴錨網(wǎng)+格柵鋼架,初支噴砼為C20,錨桿為R25中空注漿錨桿,二襯砼為C25S8防水砼,防水層采用PVC全包防水板。輔助支護(hù)措施為拱部?76自進(jìn)式注漿管棚,部分拱墻設(shè)42超前小導(dǎo)管注漿。1.3工程特點(diǎn)(1)工程涉及工程項(xiàng)目施工內(nèi)容多,技術(shù)復(fù)雜,施工難度大。(2)地下水位高,砂層厚,開(kāi)挖巖體軟硬變化大,并要穿越兩條斷層破碎帶。(3)單洞雙層重疊隧道邊墻高,結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜。(4)隧道上方地面建筑物密集,地下管線多,隧道從建筑物基礎(chǔ)樁群中穿越,環(huán)境保護(hù)要求高。2施工總體方案按新奧法原則

4、并結(jié)合采用淺埋暗挖法組織施工,并認(rèn)真研究本工程所處的特殊周邊環(huán)境,及地質(zhì)、水文條件,針對(duì)性地采取可靠的技術(shù)措施以控制地下水流失、地層變位并確保實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)防坍,隧道施工工藝流程如圖1所示。2.1隧道開(kāi)挖施工根據(jù)本隧道的結(jié)構(gòu)尺寸,隧道開(kāi)挖劃分為四個(gè)臺(tái)階,即左、右線隧道分別采用兩個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖。四個(gè)臺(tái)階以第一臺(tái)階開(kāi)挖為主,各臺(tái)階在保證臺(tái)階長(zhǎng)度一定的前提下,按平行作業(yè)分頭組織施工,每次進(jìn)尺為0.5m或0.75m。采用預(yù)留核心土微臺(tái)階法進(jìn)行施工,第一、二、三、四臺(tái)階微臺(tái)階長(zhǎng)度控制在1.52.0m,在實(shí)際開(kāi)挖施工中,將根據(jù)暗挖實(shí)際揭示水文地質(zhì)情況及施工監(jiān)測(cè)信息反饋,適時(shí)調(diào)整并優(yōu)化各臺(tái)階長(zhǎng)度,第一、二、三臺(tái)階

5、采用人工配備風(fēng)鎬進(jìn)行開(kāi)挖,采用人力架子車(chē)運(yùn)碴,第四臺(tái)階采用小型反鏟挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行開(kāi)挖。采用機(jī)動(dòng)小翻斗車(chē)運(yùn)碴。隧道開(kāi)挖遇中風(fēng)化巖層盡量采用人工開(kāi)挖,必要時(shí)采用微振控制爆破技術(shù)進(jìn)行開(kāi)挖,施工中要充分利用圍巖的自穩(wěn)時(shí)間,快速開(kāi)挖、快速封閉,確保隧道安全,掌子面開(kāi)挖后,及時(shí)進(jìn)行掌子面初支面初噴砼和排水,避免巖石風(fēng)化、潮解而降低強(qiáng)度,初支結(jié)構(gòu)及時(shí)封閉,根據(jù)監(jiān)控量測(cè)情況,必要時(shí)臺(tái)階設(shè)立臨時(shí)仰拱,控制變形發(fā)展。爆破施工,要進(jìn)行爆破參數(shù)以及爆破振動(dòng)效應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行爆破噪聲監(jiān)測(cè),根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整鉆爆參數(shù)。2.2隧道支護(hù)2.2.1隧道超前支護(hù)本隧道主要超前注漿管棚為拱部76長(zhǎng)8m的超前注漿管棚,及百貨廣場(chǎng)、華

6、中國(guó)際酒店處的隧道拱、邊墻42超前注漿小導(dǎo)管。超前注漿管棚具體布置詳見(jiàn)表1。(1)自進(jìn)式T76N邁式中空注漿錨桿。T76N邁式中空注漿管棚布置在拱部,環(huán)向間距為0.3m,縱向間距為6.0m,每根長(zhǎng)度為8.0m,自進(jìn)式T76N超前注漿管棚,采用鉆機(jī)直接頂進(jìn)施工,縱向每6m進(jìn)行一環(huán)施工,管棚最后鉆進(jìn)時(shí),采用1.52m的連接鉆桿將管棚送進(jìn)到位;管棚打設(shè)時(shí),采用兩側(cè)對(duì)稱打設(shè),或分段打設(shè)管棚,以便能夠及時(shí)進(jìn)行注漿。采用前進(jìn)式分段注漿工藝,分段分序進(jìn)行注漿施工,先施工單序號(hào)孔,后施工雙序號(hào)孔;采用水泥、水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿,每次注漿長(zhǎng)度為50cm,注漿壓力控制在1.0MPa以下。根據(jù)量測(cè)結(jié)果,采用單根鉆進(jìn)

7、、注漿,或鉆孔多根后再分根進(jìn)行注漿;(2)42小導(dǎo)管超前注漿。超前小導(dǎo)管采用42普通鋼管,管長(zhǎng)4.5m,搭接1.5m,實(shí)用長(zhǎng)度3m,注漿管一端做成尖形,另一端焊上鐵箍(6鋼筋),管身在距鐵箍端1.5m處開(kāi)始鉆孔,鉆孔沿管壁間隔300mm呈梅花形布設(shè),孔徑68mm。鉆孔后,將小導(dǎo)管沿孔打入;地層松軟用游錘或手持風(fēng)鉆直接將小導(dǎo)管打入,巖層較硬時(shí)先鉆套孔,后用風(fēng)鎬頂進(jìn)。掌子面噴5cm厚混凝土封閉后沖清管內(nèi)積物后再注漿,注漿順序由下向上,采用11的單液水泥漿進(jìn)行注漿,注漿壓力采用0.5MPa左右,先施工單序號(hào)孔,后施工雙序號(hào)孔,單根注漿量控制在60L,當(dāng)注漿壓力增加比較快,且1.0MPa時(shí),或注漿量達(dá)

8、到設(shè)計(jì)注漿量的1.2倍時(shí),結(jié)束注漿。根據(jù)地質(zhì)情況,特殊地段采用水泥水玻璃雙液進(jìn)行施工。2.2.2臨時(shí)支撐安設(shè)為確保重疊隧道開(kāi)挖初支階段側(cè)墻的穩(wěn)定,暗挖隧道上下臺(tái)階間共設(shè)置三道橫向支撐,支撐采用I18工字鋼。第一道為每榀格柵鋼架均設(shè)置橫向支撐,并噴20cm厚C20砼,其起到臨時(shí)橫向支撐及臨時(shí)仰拱作用;第二、第三道均為隔榀格柵鋼架設(shè)置一道,僅起臨時(shí)支撐作用,每道支撐處設(shè)縱向槽鋼梁,每道支撐均采用螺栓與格柵鋼架上墊鋼板進(jìn)行連接,采用螺栓將縱向槽鋼梁與上下兩單元鋼架拱腳角鋼進(jìn)行連接,以保證下臺(tái)階施工時(shí),初支受力良好,避免初支處于懸空狀態(tài),防止初支下沉過(guò)大。根據(jù)監(jiān)控量測(cè)變形情況,必要時(shí),考慮加大橫撐尺寸

9、,或加密橫撐,將橫向支撐與臨時(shí)仰拱結(jié)合考慮,噴砼封閉等,以便能及時(shí)形成初支的閉合系統(tǒng),控制初支下沉變形。2.2.3隧道系統(tǒng)支護(hù)(1)R25中空注漿錨桿。暗挖隧道系統(tǒng)錨桿采用R25中空注漿錨桿,長(zhǎng)3.5m或5.0m,間距為750800梅花形布置,注漿采用水泥注漿,分布里程為SK1+600+755,其中SK1+600+640、SK1+695+755段拱部錨桿長(zhǎng)3.5m,邊墻部分錨桿長(zhǎng)5.0m,其余部分錨桿長(zhǎng)均為3.5m,、錨桿安設(shè)在砼噴層達(dá)到15cm后再進(jìn)行安設(shè),以便及時(shí)進(jìn)行初支,且復(fù)噴后砼能夠?qū)㈠^桿頭覆蓋,不影響后期防水板的施工。錨桿采用風(fēng)頭直接鉆進(jìn)。錨桿注漿要達(dá)到孔口返漿,才能停止注漿。漿液凝

10、固后,再扭緊螺帽,施加一定的預(yù)應(yīng)力,發(fā)揮錨桿的加固作用。(2)格柵鋼拱架安設(shè)。暗挖隧道格柵鋼架統(tǒng)一采用主筋為4?28的鋼筋格柵鋼架,首榀格柵鋼拱架加工后進(jìn)行試拼,經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行批量生產(chǎn),開(kāi)挖輪廓檢查無(wú)誤后,對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行初噴5cm厚砼封閉巖層,拱架底腳處虛碴清理完畢,用噴漿料調(diào)平后,開(kāi)始安裝鋼拱架。鋼架與初噴砼之間應(yīng)盡量接近,并留間隙作為保護(hù)層。鋼筋格柵組裝后應(yīng)在同一平面內(nèi),并垂直線路中線,鋼筋格柵與壁面應(yīng)楔緊,每片鋼筋格柵節(jié)點(diǎn)及相鄰格柵縱向必須分別連接牢固。(3)噴射混凝土施工。隧道內(nèi)噴砼采用分三次施工,第一次先初噴5cm,封閉開(kāi)挖面,拱架安裝后,再噴至厚度達(dá)15cm,側(cè)向錨桿安設(shè)完畢后,再

11、復(fù)噴15cm至設(shè)計(jì)厚度。噴砼采用HPJ-1砼噴射機(jī)進(jìn)行噴射作業(yè),自落式攪拌機(jī)拌制混合料。噴射作業(yè)分段、分片、分層,由下而上,依次進(jìn)行。2.3隧道施工運(yùn)輸暗挖隧道在與明挖連接段設(shè)豎井,豎井設(shè)置提升系統(tǒng)。豎井提升系統(tǒng)采用桁吊配合吊斗,在施工豎井架設(shè)一個(gè)固定式桁吊,配備2個(gè)10t電動(dòng)葫蘆提升吊斗轉(zhuǎn)載出碴及材料運(yùn)輸。隧道洞內(nèi)出渣采用無(wú)軌運(yùn)輸,第一、二、三層土石方采用人力架子車(chē)、第四層配備2臺(tái)小型機(jī)動(dòng)運(yùn)輸車(chē)水平運(yùn)輸至豎井底料斗,再由架立于井口的提升系統(tǒng)垂直吊運(yùn)土斗至臨時(shí)棄土場(chǎng)集中外棄。其他施工材料通過(guò)豎井口電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)至各施工臺(tái)階層,人工運(yùn)至工作地點(diǎn),噴漿料通過(guò)輸料管輸送至運(yùn)輸車(chē)內(nèi),然后再運(yùn)至施工地點(diǎn)。

12、2.4沉降控制根據(jù)在城市地下空間采用礦山法施工經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)要求,我們采用以下技術(shù)措施來(lái)控制地表以及周?chē)ㄖ锍两怠?.4.1地表沉降控制(1)小導(dǎo)管超前預(yù)注漿以加固地層。該措施不僅能改善圍巖力學(xué)參數(shù),而且還能減少工作面地層失水引起的壓縮變形。(2)采用短臺(tái)階法開(kāi)挖,臺(tái)階長(zhǎng)度控制在1.02.0D(D為洞徑)左右,并盡快施作仰拱,封閉成環(huán),保證支護(hù)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)揮作用。(3)上半斷面環(huán)形開(kāi)挖,預(yù)留核心土,以保證掌子面穩(wěn)定,開(kāi)挖后及時(shí)架設(shè)錨桿、掛網(wǎng)、噴射砼。(4)加強(qiáng)上半斷面支護(hù)強(qiáng)度。對(duì)于弱地層,往往由于上半斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠,或拱腳處承載力不夠,產(chǎn)生過(guò)大變位引起隧道上方土體產(chǎn)生二次沉降,因此往往采取

13、有效措施加固。視地層情況,可依次選擇:拱腳設(shè)鎖腳注漿錨管縱向槽鋼托梁上半斷面增設(shè)臨時(shí)仰拱,及時(shí)進(jìn)行初支背后充填注漿。(5)縮短循環(huán)進(jìn)尺,目的是及早進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)地層情況確定每循環(huán)進(jìn)尺控制在0.70.75m。(6)必要時(shí)進(jìn)行全斷面注漿,防止地下水流失及掌子面失穩(wěn),特別是斷層帶。2.4.2地面建筑物及地下管線沉降控制(1)對(duì)重要建筑物,需進(jìn)行保護(hù)的建筑物進(jìn)行檢測(cè)、錄像、登記、造冊(cè)等,嚴(yán)重者將對(duì)其基礎(chǔ)進(jìn)行加固,除進(jìn)行地面建筑物沉降、傾斜監(jiān)測(cè)外,還派專(zhuān)人對(duì)建筑物進(jìn)行定時(shí)巡查,若遇有裂縫將對(duì)其長(zhǎng)寬、發(fā)展方向進(jìn)行量測(cè),并登記編號(hào)監(jiān)控。(2)地下管線的保護(hù)。將查清地下管線的準(zhǔn)確埋設(shè)位置及走向,并在其正上方布設(shè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),計(jì)算其縱向沉降槽曲率,以管線接口處的曲率作為比判基準(zhǔn)。接近控制標(biāo)準(zhǔn)者,將進(jìn)行停工處