地鐵過街隧道施工中的支護措施
【摘要】介紹在廣州地鐵二號線東風路過街隧道采用淺埋暗挖法施工中,根據過街隧道的地質和環境特點,對各工序采用了不同的支護方法,取得了良好的效果。
【關鍵詞】隧道開挖 復合襯砌支護 支護方法
中鐵十二局集團廣州地鐵工程指揮部承建的廣州地鐵二號線東風路過街隧道,全長49.859 m , 采用淺埋暗挖法施工。隧道覆蓋層厚3.7～5.2 m , 覆土拱部以上主要是淤泥砂層,下部為中密殘積土層,地下水豐富,且道路下各種市政管線密布,特別是東風路下的1.8 m ×1.25 m 混凝土排水涵,距隧道結構頂線僅1.7 m。東風路是交通主干道,地面震動荷載較大。
1 隧道開挖支護方法及工藝
根據新奧法原理,結合隧道的地質情況,決定采用人工雙側壁導坑開挖的施工方法,襯砌采用復合式結構。初襯以超前大管棚為主,輔以錨噴支護;二襯用模筑混凝土,確保支護結構在圍巖產生塑性破壞前起承載作用。作業中,首先進行拱部全長大管棚預支護,開挖雙側壁導坑,開挖分上下超短臺階進行,上臺階向前掘進0.5～1 m 后,下臺階緊隨其后平行作業,并及時對側壁導坑進行支護。側壁導坑分段拉通后,澆筑二次襯砌邊墻,并設兩道水平橫撐頂緊邊墻,然后開挖和支護中部上臺階,澆筑拱部二次襯砌。暗挖通道拱墻二襯全部拉通后,開挖和支護中部下臺階,并立即澆筑二次襯砌底板中部。每次側壁導坑臺階及中部上臺階的基坑里對第三節箱涵進行現澆混凝土施工。箱涵長度15 m , 結構及外形尺寸與頂進段箱涵相同。
由于第1 方案在開挖基坑后,距候車大樓和信號樓太近,影響建筑物基礎的穩定,所以采用了第2 種方案:兩節頂進段箱涵并排預制,先將第一節向前頂進25 m , 再將第二節用千斤頂橫向平移,使兩節箱涵處在同一中心線上,并在兩節箱涵之間放置千斤頂和鋼橫梁,然后同第一方案一樣,采用中繼間法繼續向前頂進,使兩個箱涵一前一后頂進到設計位置。
2 各施工工序的支護技術措施
2.1 超前大管棚預支護
在隧道開挖前,根據主體結構履蓋層厚度,分三段進行跟進式大管棚注漿預支護加固地層,兩段管棚間的搭接長度為2.0 m , 如圖1 所示。
圖1 大管棚縱斷面示意圖
2.1.1 大管棚施工工序
(1) 管棚鋼管采用壁厚為8 mm 的<108 mm 無縫鋼管。導向墻分三段按順序施工,并同時預埋管棚導向管。孔口位置在第一、三段沿隧道拱部開挖輪廓線250 mm 布置;第二段沿隧道拱部開挖輪廓線100 mm 布置。鋼管分節安裝,兩節間用螺紋長度為150 mm 的絲扣連接,相鄰兩根鋼管的接頭錯接長度為1.0 m 。
(2) 從管棚導向管定位處鉆孔。鉆孔時將鋼管隨鉆頭一起鉆入地層內,達到設計深度后停機,鉆頭與鋼管、鋼管之間用絲扣連結。注漿管上有<10 mm 以200 mm 梅花型布置的注漿孔,鋼管尾部(孔口段)2.0 m 內無孔,為止漿段。
(3) 鉆孔完成后,為提高鋼管的剛度及強度,鋼管內加設4 根<16 mm 鋼筋和固定環組成的鋼筋籠。固定環采用外徑<42 mm 、壁厚8 mm 、長60 mm 的短管環,短管環間距1.0 m 。在管棚鋼管孔口用法蘭盤連接上孔口管( <42 mm , 壁厚4 mm , 長500 mm) 。
(4) 根據地層的孔隙和地下水情況,注漿漿液選用水泥漿和水玻璃混合漿,漿液配制為525 # 普通硅酸鹽水泥,水玻璃模數η= 2143 , 玻密度β= 30～45′;水泥.漿水灰比為0.5∶1 ; 水泥漿與水玻璃體積比為1∶1～1∶0.5～1∶1 ; 緩凝劑為水泥用量的3 % 。
(5) 鉆孔時水平偏距沿相鄰鋼管方向控制在100 mm 內, 垂直偏距沿相鄰鋼管方向控制在200 mm 內(對管棚前端,而非管棚孔口) 。
(6) 向管棚內注漿時,按先上后下順序全孔一次性注完。注漿壓力控制在0.5～1 MPa 。
① 在管棚導向管的鉆進過程中,采用水平測斜儀定期量測管棚偏斜度并及時糾偏; ② 注漿時,注意觀察注漿壓力的變化、注漿管的需漿量、止漿墻周邊注漿管的冒漿情況和壓力的變化,控制各注漿管的注漿量; ③ 如產生串漿,應及時關閉串漿孔口閥門,導管注漿的注入量應盡可能加倍。
2.2 噴混凝土支護
噴混凝土前先用高壓風將巖面吹干凈,全斷面初噴40 mm 厚C20 早強混凝土找平,并及時封閉圍巖,待格柵鋼架等全部安架好后,再全環噴射厚度為300 mm 的C20 早強混凝土。混凝土配合比為1( 水泥) ∶1.83 (砂) ∶0.44(水) ∶1.73(石) ∶0.05(FDN25) 外加劑。噴射時,分片依次自下而上進行并先噴鋼格柵與巖面之間, 再噴兩鋼格柵之間。
2.3 錨管支護
錨管采用壁厚為3.5 mm 、長度為3.0 m 的<32 mm 熱軋無縫鋼管。錨管間距縱向為500 mm , 環向為800 mm , 梅花形布置。錨管上有<10 mm 的注漿孔。漿液為水灰比為0.75∶1 的水泥漿,注漿半徑為0.3～0.4 m , 注漿壓力為1 MPa 。
2.4 鋼筋網支護采用<8 mm 鋼筋網片全斷面布設, 網格尺寸為150 mm ×150 mm , 鋼筋網與錨管應接牢。
2.5 格柵鋼架支護
格柵鋼架需全斷面安設,縱向間距為500 mm , 縱向間采用@1 000 mm 、<22 mm 鋼筋拉桿焊接成一體。每榀鋼架由6 片組成,制作分為Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 個單元。根據側壁及中部導坑的施工順序,先后安架Ⅱ2 Ⅲ2 Ⅰ2 Ⅳ 單元鋼架,每單元鋼架間用聯接鋼板配以螺栓連接。鋼架安設時,首先與<18 mm 的定位系筋焊接(定位系筋另一端錨入圍巖深度為1.0 m) ,然后再與錨管焊接牢固。在鋼架與初噴混凝土間隙較大處,需分別綁設1 號、2 號墊塊。格柵鋼架支護斷面如圖2 。
圖2 格柵鋼架支護的斷面示意圖
3 結語
東風路過街隧道的施工,由于根據具體地質狀況及地表建筑物、地下管線分布情況,采用合理的開挖及復合襯砌支護方法,適時調整施工參數,確保了主體工程在53 d 內順利竣工,而且路面的沉降量均控制在30 mm 內,保證了東風路交通的平穩通暢。
