城市地鐵中大跨度復(fù)雜周邊條件下隧道施工技術(shù)探討

       摘要:本文介紹了某市地鐵大跨度復(fù)雜周邊條件下是隧道施工技術(shù)，指出由于采取了有效的支護(hù)技術(shù)、開挖順序、洞室轉(zhuǎn)換技術(shù)和相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段，保證了地表建筑物的安全。

　　關(guān)鍵詞:隧道施工，大跨度，城市地鐵，復(fù)雜周邊條件

 

　　1工程概況

　　某地鐵南北線一期工程A---B站區(qū)間為礦山法施工雙洞單線隧道，左線全長(zhǎng)1062m，右線全長(zhǎng)1063m，起止里程K10十337.7一Kll十401.3，由于區(qū)間多功能的需要，在A站北端設(shè)有333.5m停車線，停車線段三線大跨度結(jié)構(gòu)尺寸為17.32mx12.53m(跨度x高度)，洞頂覆土厚度8.om。相鄰隧道的最小間距只有28cm。大跨度渡線段地表建筑物、地下管線較密集且安全度較低。地表有4層建筑物5幢，5層2幢及眾多安全度低的平房，建筑物最早年代為1955年;部分建筑已有多條裂縫。停車線段地表環(huán)境苛刻，圍巖自穩(wěn)能力差，施工工序多且干擾大，開挖易坍塌，地面沉降較難控制。

　　該區(qū)間停車線段洞室群由左右線單線隧道、正線與停車線及正線與渡線的雙線隧道、正線與左右線渡線的三線隧道組成。斷面大小變換頻繁，斷面寬度由6.138m到17.32m，左右線斷面變換次數(shù)總計(jì)多達(dá)17次，施工方法也隨之變換，臺(tái)階法一CRD法一三線眼鏡法一CRD法一臺(tái)階法。而且工序復(fù)雜，施工較為困難。

　　隧道圍巖為2類，承載力200kPa一240kPa，節(jié)理較發(fā)育，地下水位埋深1.2m一4.5m，區(qū)間地下水主要為松散層的孔隙潛水和基巖裂隙水，水量較大。

　　2總體設(shè)計(jì)情況

　　區(qū)間隧道以噴、錨、網(wǎng)、拱架等作為初期支護(hù)，初期支護(hù)承受主要荷載，同時(shí)作為永久結(jié)構(gòu)的一部分。停車線斷面支護(hù)參數(shù):按不同斷面寬度分別為250mm，300mm，350mm,C20網(wǎng)噴混凝土(內(nèi)埋鋼格柵)，二次模筑為350mm，450mm，550mm，600mm

　　厚C30鋼筋混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為留S8。

　　停車渡線段采用拱部小導(dǎo)管劈裂注漿進(jìn)行超前支護(hù)，邊墻設(shè)中空錨桿。施工方法按不同斷面采用臺(tái)階法、CRD法、眼鏡法施工;施工工法轉(zhuǎn)變時(shí)，導(dǎo)洞縱向順接，導(dǎo)洞開挖采用預(yù)留核心土的臺(tái)階法開挖，對(duì)局部掌子面不穩(wěn)地段采用網(wǎng)噴混凝土封閉。

　　3施工方案

　　停車線段相鄰洞室多且間距小，相鄰洞室間相互影響大，不僅存在施工上的干擾，也存在對(duì)地層擾動(dòng)的相互影響和疊加，因此依據(jù)隧道斷面尺寸、圍巖地質(zhì)情況及地面建筑、構(gòu)筑物管線等情況，確定科學(xué)的開挖方法，合理安排各工序，控制地面沉降，確保地表建筑物、構(gòu)筑物管線等不受較大的影響是施工的關(guān)鍵。

　　根據(jù)停車渡線斷面尺寸、圍巖地質(zhì)情況及地表環(huán)境的實(shí)際情況，結(jié)合廣州地鐵公一紀(jì)區(qū)間大跨施工經(jīng)驗(yàn)，參照理論分析和模型試驗(yàn)成果，確定總體施工方案為:左線從大斷面隧道向小斷面隧道施工，右線從小斷面向大斷面隧道施工，施工過程中工法轉(zhuǎn)換采用封端封閉、分步封閉。斷面過渡由小到大采用漸變擴(kuò)挖，由大到小采用錯(cuò)臺(tái)突變，總體遵循:“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋”的原則。

　　施工順序?yàn)?先施工大斷面隧道后施工小斷面隧道，先左線后右線，采用工法依次為:臺(tái)階工法、CRD工法、眼鏡工法，輔助工法為小導(dǎo)管超前注漿加固、大管棚加小導(dǎo)管超前注漿加固，加固范圍拱部150°。

　　4施工實(shí)況

　　左線施工:豎井及聯(lián)通道施工完畢，開口進(jìn)人左線施工，采用工法為臺(tái)階法，先進(jìn)行左線A方向施工，待掘進(jìn)10m后，開口進(jìn)行左線B方向施工，臺(tái)階法施工至CRD法分界前2m時(shí)，掛網(wǎng)噴混凝土封閉掌子面，開始變換CRD法。先施工CRD工法的左側(cè)導(dǎo)坑上部，待左側(cè)導(dǎo)坑上部施工5m后平行施工左側(cè)導(dǎo)坑下部，繼續(xù)施工3m，4m，5m再同時(shí)施工CRD工法的右側(cè)導(dǎo)坑部分(左右側(cè)以面向前進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn))，縱向相鄰各部獨(dú)立封閉洞室之間距離依次為3m，4m，5m。

　　左線K10+369.8里程始右側(cè)導(dǎo)坑在頂部小導(dǎo)管保護(hù)下逐漸加寬1.85m至K10+370.7，開挖斷面總寬度由7.9m逐漸外擴(kuò)為9.868m;總高度由7.2m上挑下擴(kuò)至8.2m。待右側(cè)導(dǎo)坑施工至大跨斷面K10+384.7時(shí)停止掘進(jìn)，此時(shí)CRD工法的左側(cè)導(dǎo)坑仍不停地向B方向掘進(jìn)，但在進(jìn)人大跨斷面前1.5m由CRD工法的左側(cè)導(dǎo)坑漸變?yōu)榇罂鐢嗝娴难坨R工法的左側(cè)眼鏡。左側(cè)眼鏡分上、中、下三個(gè)臺(tái)階施工，大跨斷面通過后再由小變大由眼鏡工法的左側(cè)眼鏡漸變?yōu)镃RD工法的左側(cè)導(dǎo)坑，及由CRD工法的左側(cè)導(dǎo)坑經(jīng)過頂部橫向超前小導(dǎo)管支護(hù)擴(kuò)挖封端后形成臺(tái)階法的上臺(tái)階，繼續(xù)向B方向施工開挖貫通，同時(shí)在左線CRD段左側(cè)導(dǎo)坑橫向開挖一連通道進(jìn)人CRD法的右側(cè)導(dǎo)坑分別向鼓向和玄向施工，向鼓向施工接近大跨斷面時(shí)外側(cè)逐漸以1:2一3的坡度擴(kuò)至大跨斷面需要的斷面尺寸，再封閉掌子面用突變的形式施工眼鏡工法的右側(cè)眼鏡，右側(cè)眼鏡上、中、下三個(gè)臺(tái)階依次相距3m，4m，5m，待右側(cè)導(dǎo)坑下臺(tái)階開挖5m后，再分部開挖眼鏡法中間核心部分，直至渡線開挖貫通。

　　右線開挖:左線A方向開挖完畢后，通過K10+340橫通道進(jìn)人右線施工，右線施工先進(jìn)行臺(tái)階法的上半斷面施工，上、下斷面相距3m一5m，進(jìn)人右線K10+398.4后逐漸過渡為CRD工法所需斷面尺寸，下半斷面至封端面后，施工CRD工法右側(cè)導(dǎo)坑的上、下臺(tái)階，右側(cè)導(dǎo)坑將不停頓地施工，直至與右線B方向掘進(jìn)貫通，期間右側(cè)導(dǎo)坑逐漸變化為眼鏡工法的右側(cè)導(dǎo)坑，再由眼鏡工法的右側(cè)導(dǎo)坑逐漸擴(kuò)大為標(biāo)準(zhǔn)斷面上、下臺(tái)階。右側(cè)導(dǎo)坑施工5m后施工CRD工法的左側(cè)導(dǎo)坑，在與眼鏡工法分界里程之前2m漸變至眼鏡工法所需的左側(cè)導(dǎo)坑尺寸，繼續(xù)向前施工至臺(tái)階法施工段之前2.5m漸變?yōu)榕_(tái)階法施工所需尺寸，最后施工眼鏡工法中部核心土，右側(cè)斷面分部變化參照左線。

　　5施工期間的監(jiān)測(cè)

　　停車線大跨度段從2008年11月30日開始施工至2009年月6日止，初期支護(hù)已全部完成。

　　根據(jù)以上監(jiān)測(cè)結(jié)果，從周邊建筑物安全分析，到整個(gè)初支閉合完成后，所有的變形均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，并且整個(gè)隧道周邊的地表建筑、地下管線及南北向道路隧道均完好無損。

　　從施工角度分析，拱頂下沉和地表沉降最能直觀地反映洞室開挖引起的結(jié)構(gòu)及周圍土體的變形，尤其地表沉降能反映全部施工過程中各工序引起的土體位移，而拱頂下沉量測(cè)從開挖到初值讀取期間的位移是無法讀取的。而在量測(cè)結(jié)果中，同一斷面拱頂下沉小于地表沉降也說明了這一點(diǎn)。拱頂下沉速率較快，穩(wěn)定也較快，而地表沉降測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定受上覆土體緩慢固結(jié)的影響，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)。