淺埋暗挖法隧道施工在廣州地鐵五號(hào)線的應(yīng)用

淺埋暗挖法隧道施工在廣州地鐵五號(hào)線的應(yīng)用【摘要】廣州地鐵西場(chǎng)站站廳聯(lián)絡(luò)通道淺埋暗挖法穿越東風(fēng)西路,施工風(fēng)險(xiǎn)高,難度大。本文講述了通過(guò)該段隧道的施工方案、大管棚施工、小導(dǎo)管施工、全斷面注漿施工等關(guān)鍵施工技術(shù),為類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)絡(luò)通道大管棚小導(dǎo)管全斷面注漿監(jiān)控量測(cè)

1.工程概況

廣州地鐵五號(hào)線西場(chǎng)站呈一字型橫穿東風(fēng)西路下,本站為明暗挖結(jié)合的島式車站,在南北兩個(gè)站廳之間設(shè)一條橫跨東風(fēng)西路的過(guò)街聯(lián)絡(luò)通道,通道為直墻拱形斷面寬,高,通道頂距東風(fēng)西路路面,同時(shí)在東風(fēng)西路南北兩側(cè)人行道范圍分別有×人防洞埋深和×排污涵埋深,距隧道拱頂為。

路面自上而下分別為人工填土、沖積～洪積中粗砂層、沖積～洪積土層、可塑或稍密～中密狀殘積土層、硬塑或密實(shí)狀殘積土層、紅層巖石全風(fēng)化帶等,其中沖積～洪積中粗砂層處于隧道拱頂,隧道下部以可塑或稍密～中密狀殘積土層、硬塑或密實(shí)狀殘積土層為主,局部有紅層巖石全風(fēng)化帶。

2.總體施工方案

由于隧道上部穿越中粗砂層,地下水位較高,同時(shí)隧道下穿東風(fēng)西路,且兩端隧道拱頂距人防洞和混凝土排水涵較近,因此在選擇施工方案時(shí)既要考慮如何保證隧道開挖時(shí)無(wú)水作業(yè),又要保證東風(fēng)西路正常通車和人防洞、排水涵的安全。經(jīng)過(guò)專家多次論證,確定施工方案為:

(1)利用南北站廳基坑做管棚工作井,從南北兩端沿隧道拱部環(huán)向間距400mm,Φ108mm超前大管棚對(duì)打并注漿,從而提高拱頂圍巖剛度,減小地面沉降,確保東風(fēng)西路交通安全。

(2)通道開挖過(guò)程中,在隧道拱部和上部邊墻設(shè)置Φ42mm超前小導(dǎo)管,管長(zhǎng)3m,環(huán)向間距400mm,縱向間距為,并注漿加固,確保隧道拱部圍巖穩(wěn)定,防止施工過(guò)程中地面坍塌,保障隧道施工在無(wú)水條件下作業(yè)。

(3)隧道邊墻范圍打設(shè)Φ32mm注漿錨管,管長(zhǎng),按×菱形布置;同時(shí)在邊墻上部范圍增設(shè)超前錨桿,加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全,減少沉降。

(4)隧道斷面內(nèi)3-2、4-1、5-1地層段進(jìn)行全斷面注漿,保證圍巖穩(wěn)定。

(5)由于地面為交通繁忙的東風(fēng)西路,減少隧道開挖對(duì)路面的影響,挖支采用CD法進(jìn)行。

3.施工技術(shù)

超前大管棚施工

隧道拱部采用超前大管棚進(jìn)行注漿加固。管棚沿隧道開挖線外200mm布設(shè),管棚采用Φ108mm壁厚8mm無(wú)縫鋼管,外插角小于1°,環(huán)向間距為400mm,具體布孔見(jiàn)圖1。

管棚施工的主要施工工序有:(1)南北站廳明挖圍護(hù)樁施工完成后,開挖基坑,邊挖邊撐?；娱_挖至適當(dāng)位置施工管棚導(dǎo)向墻并預(yù)埋好管棚導(dǎo)向管。根據(jù)鉆機(jī)型式及工藝設(shè)備的需要,在適當(dāng)位置施工鉆機(jī)工作平臺(tái)然后施工大管棚。(2)從管棚導(dǎo)向管按設(shè)計(jì)鉆孔,采用間隔鉆孔,先兩側(cè)后中間的順序,利用鉆桿的柔性在導(dǎo)向系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)下沿設(shè)計(jì)線路軌跡鉆進(jìn),到達(dá)目的地,卸下鉆頭換上回?cái)U(kuò)器進(jìn)行回?cái)U(kuò)孔,拖管時(shí)將鋼管隨鉆頭一起鉆入地層內(nèi),當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后停機(jī)。(3)管棚安裝完成后,安放鋼筋籠,在管棚鋼管孔口用法蘭盤連結(jié)上孔口管(Φ42mm壁厚4mm,長(zhǎng)500mm)。(4)向管棚鋼管內(nèi)注漿,注漿順序先下后上,全孔可采用一次性注漿。注漿漿液采用水泥漿,漿液水灰比::1～1:1;注漿壓力擬采用～。

為使鉆孔定位準(zhǔn)確,在拱部設(shè)置導(dǎo)向墻,導(dǎo)向墻中預(yù)埋!133mm、壁厚8mm、長(zhǎng)120cm管棚導(dǎo)向管。鋼管采用分節(jié)安裝。管棚的分節(jié)長(zhǎng)度為:共5節(jié),每?jī)晒?jié)之間用絲扣連接,絲扣螺紋段長(zhǎng)大于150mm。相鄰兩根鋼花管的接頭要錯(cuò)接,其錯(cuò)接長(zhǎng)度不小于。注漿鋼管上鉆注漿孔,孔徑Φ10mm,孔間距200mm,呈梅花型布置。鋼管尾部(孔口段)不鉆花孔作為止?jié){段。為提高鋼管的剛度和強(qiáng)度,鋼管內(nèi)增設(shè)由4根Φ16mm螺紋鋼筋和固定短環(huán)組成的鋼筋籠,固定環(huán)采用外徑Φ42mm,壁厚8mm,長(zhǎng)60mm的短管環(huán),短管間距1m。

本工程管棚施工的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)為鉆孔質(zhì)量控制,由于地下有管線、人防洞和排污涵等,角度控制稍有差錯(cuò)將鑄成事故,此外由于鉆進(jìn)通過(guò)砂層容易出現(xiàn)塌孔及涌水現(xiàn)象,因此必須做好泥漿系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)。

(1)泥漿系統(tǒng)

本工程地層為砂層、土層,自穩(wěn)能力稍差,導(dǎo)向孔鉆進(jìn)及鋼管回拖成功與否泥漿起到關(guān)鍵作用,泥漿采用易鉆膨潤(rùn)土,并在膨潤(rùn)土內(nèi)摻少量的聚合物,粘度在40秒左右,PH值控制在～10,泥漿采用機(jī)械攪拌,并進(jìn)行二次回收利用。

(2)導(dǎo)向系統(tǒng)

本工程鉆孔線路沿線有管線、混凝土基礎(chǔ)等,對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)信號(hào)發(fā)射有一定干擾,施工中采用美國(guó)DCI公司生產(chǎn)的ECLIPSE無(wú)線地下定位系統(tǒng),加強(qiáng)型探棒,探棒發(fā)射信號(hào)強(qiáng),探測(cè)深度為,加強(qiáng)型探棒電池采用DCI公司生產(chǎn)的專用鋰電池。導(dǎo)向系統(tǒng)確保了鉆孔不破壞人防洞、混凝土排水涵。

超前小導(dǎo)管及邊墻注漿管施工

超前小導(dǎo)管施工:隧道采用的超前小導(dǎo)管為Φ42無(wú)縫鋼管,小導(dǎo)管單根長(zhǎng)度為,壁厚,布設(shè)于拱部和邊墻上部范圍,外插角10°,環(huán)向間距,縱向間距為。

超前小導(dǎo)管注漿施工工序包括:封閉掌子面、鉆孔、安設(shè)小導(dǎo)管、注漿、效果檢查等。小導(dǎo)管采用手持式鑿巖機(jī)鉆孔。插管時(shí)采用風(fēng)動(dòng)錘振入,注漿采用注漿泵。邊墻注漿管施工與超前小導(dǎo)管施工方法基本相同。

全斷面注漿施工

本站站廳聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí),對(duì)3-2淤泥質(zhì)砂、4-1沖洪積土層、5-1殘積土層作全斷面注漿加固處理。

全斷面注漿加固利用全斷面打設(shè)超前注漿管進(jìn)行注漿,注漿前利用噴射砼封閉掌子面,漿液采用水泥-水玻璃漿液,水灰比1∶～1∶1,水玻璃濃度為35°,Be′模數(shù)為。注漿范圍為隧道開挖輪廓線外以內(nèi)的3-2、4-1、5-1地層。漿液擴(kuò)散半徑:R=,注漿孔孔底間距為1m,梅花型布置。注漿采用長(zhǎng)套管護(hù)壁后退式注漿工藝,注漿順序?yàn)橄人淼乐苓吅笾虚g,隔孔交替注漿。注漿方法為在砂層中采用滲透注漿,在土層中采用劈裂注漿。

隧道施工

超前大管棚施工完成后,即可進(jìn)行正常的隧道施工,隧道采用CD法開挖。CD法施工工序及步驟包括:打設(shè)小導(dǎo)管、加固注漿、分區(qū)土方開挖、型鋼支撐和鋼格柵架設(shè)(包括連接鋼筋的焊接,網(wǎng)片的搭接)、噴射混凝土、封閉后回填注漿。

4.監(jiān)控量測(cè)

為了減小通道施工時(shí)對(duì)東風(fēng)西路的影響,站廳聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí),對(duì)東風(fēng)西路進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。在路面垂直于通道方向布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn),發(fā)現(xiàn)變形超限(≤30mm)后及時(shí)調(diào)整施工參數(shù),并采取加強(qiáng)措施,洞內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)。根據(jù)施工要求,在東風(fēng)西路及隧道上方管線位置布置沉降觀測(cè)點(diǎn),共計(jì)4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)7個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)東風(fēng)西路沉降在可控范圍內(nèi),路面最大沉降26mm,符合規(guī)范要求,暗挖施工是安全成功的,達(dá)到了預(yù)期的保護(hù)效果。

5.施工關(guān)鍵的處理

西場(chǎng)站站廳聯(lián)絡(luò)通道淺埋暗挖法能夠成功通過(guò)東風(fēng)西路,以下幾點(diǎn)對(duì)成功實(shí)施至關(guān)重要:

(1)暗挖通道兩端存在距離拱頂很近的管線,超前管棚如果打穿則會(huì)造成嚴(yán)重后果,通過(guò)管棚打設(shè)角度的合理設(shè)計(jì)及導(dǎo)向系統(tǒng)的合理利用是管棚施工取得了成功。

(2)由于隧道通過(guò)3-2淤泥質(zhì)砂層,大管棚成孔成為了超前支護(hù)成敗的關(guān)鍵,施工中選用合適的泥漿進(jìn)行護(hù)壁,即防止了塌孔,又防止了導(dǎo)孔涌砂涌水現(xiàn)象。

(3)隧道施工中嚴(yán)格超前地質(zhì)探孔,遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的方針進(jìn)行施工,避免掌子面長(zhǎng)時(shí)間暴露,保證支護(hù)的及時(shí)性、有效性,控制周圍土體變形,確保結(jié)構(gòu)安全。

(4)開挖過(guò)程中采用超前探孔措施時(shí),須同時(shí)注意地層含水率的變化,如含水率過(guò)