地鐵車站超大斷面暗挖隧道六部開挖施工方法

吳畏 潘彪

重慶軌道交通一號線13標段主要工程為馬家巖車站。馬家巖車站位于沙坪壩區石小路及其東側的平頂山下,中心里程K14+072.182,起始里程為 K14+001.482,終點里程為K14+185.882,車站總長度184.4 m。馬家巖車站采用10 m島式站臺,單拱雙層結構,主體隧道開挖寬度為20.6 m～21.34 m,高度為17.5 m～18.021 m,最大開挖斷面面積326.949 m2。車站為復合式襯砌結構。車站頂部覆蓋層厚度32 m～66 m,采用暗挖法施工。

1 六部開挖施工實施方案

雙側壁導坑法六部施工斷面分塊及施工步序。

1.1 斷面分塊

車站主體采用雙側壁導坑法進行開挖,分成六個斷面,以Ⅳa型斷面為例。

1.2 斷面施工工序

超大斷面隧道具體施工工序見圖1,圖2。

1)依次進行①部的超前支護,①部的開挖,施工①部初期支護(2),施工臨時左上部中隔墻支護(8);

2)在①部向前施工5 m～10 m后,同時開始②部的施工,見圖2;所述②部的施工是依次進行②部的超前支護,②部的開挖,施工②部初期支護(3),施工臨時右上部中隔墻支護(9);

3)在①部向前施工5 m～10 m后,同時開始③部的施工,見圖2;所述③部的施工是依次進行③部的開挖,施工③部初期支護(5),施工臨時左下部中隔墻支護(10),施工臨時左部橫向支撐(12);

4)在②部向前施工5 m～10 m后,同時開始④部的施工,見圖2;所述④部的施工是依次進行④部的開挖,施工④部初期支護(6),施工臨時右下部中隔墻支護(11),施工臨時右部橫向支撐(13);

5)在③部施工向前30 m～40 m后,同時開始⑤部的施工,見圖2;所述⑤部的施工是依次進行⑤部的超前支護,⑤部的開挖,施工⑤部初期支護(4),施工臨時中部橫向支護(18),同時拆除臨時左上部中隔墻支護(8)和臨時右中部中隔墻支護(9);

6)在⑤部向前施工10 m后,同時開始⑥部的施工,見圖2;所述⑥部的施工首先是拆除臨時左部橫向支撐(12)和臨時右部橫向支撐(13);拆除臨時中部橫向支護(18),拆除臨時左下部中隔墻支護(10)和臨時右下部中隔墻支護(11);然后依次進行⑥部的開挖,施工⑥部初期支護(7);

7)在施工①～⑤部時,做好預留沉落量(14)的預留工作。預留沉落量(14)的數值根據沉降和收斂的監控量測結果確定。預留沉落量(14)最后采用與二襯混凝土同標號的混凝土并與二襯混凝土一次性澆筑;

8)在⑥部向前施工10 m后,同時開始仰拱二襯鋼筋混凝土(15)的施工,見圖2;所述仰拱二襯混凝土(15)分左右兩側分別施工。仰拱二襯混凝土與邊墻和拱部二襯混凝土分界線見圖1中(17);

9)在所述仰拱二襯鋼筋混凝土(15)向前施工20 m后,同時開始邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)施工,參見圖2;所述邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)采用整體臺車施工,在所述臺車的下部保持車輛暢通。

1.3 主要實施方法

1)①部與②部的施工。如圖1所示,隧道按左右側分別施工,①部光面爆破后及時進行①部初期支護(2)和臨時左上部中隔墻支護(8)的施工,形成小斷面隧道開挖,并封閉成環。①部初期支護(2)的鋼拱架和①部臨時左上部中隔墻支護(8)的鋼拱架為相同間距。①部初期支護(2)按設計要求進行施工。臨時左上部中隔墻支護(8)采用Ⅰ25a工字鋼,并插打1 m長的φ 22 mm的砂漿錨桿進行錨固,錨桿環向間距1 m,縱向間距按臨時左上部中隔墻支護(8)的間距布置。另對臨時支撐面圍巖采用10 cm厚的C30噴射混凝土進行封閉。②部施工的方法同①部。

2)③部與④部的施工。如圖1所示,在①部與②部施工完成5 m～10 m后(見圖2),即可進行③部與④部的施工。①部與③部、②部與④部均為普通隧道的上下臺階施工方法。

③部光面爆破施工后及時進行③部初期支護(5),③部臨時左下部中隔墻支護(10)施工,將①部和③部整體成環。③部初期支護(5)的鋼拱架和③部臨時左下部中隔墻支護(10)的鋼拱架相同間距。③部初期支護(5)按設計要求進行施工。③部臨時左下部中隔墻支護(10)采用Ⅰ25a工字鋼,并插打1 m長的φ 22 mm的砂漿錨桿進行錨固,錨桿環向間距為1 m,縱向間距按臨時左下部中隔墻支護(10)的間距布置。另對臨時支撐面圍巖采用10 cm厚的C30噴射混凝土進行封閉。因初支和臨時支撐均較高,在起拱線的位置設置臨時左部橫向支撐(12),加強拱架的穩定性。臨時左部橫向支撐(12)采用Ⅰ25a工字鋼。④部施工的方法同③部。

3)⑤部施工。③部施工30 m～40 m后,同步進行⑤部施工。如圖1所示,⑤部光面爆破后及時進行⑤部初期支護(4)施工。同時拆除臨時中隔墻支撐(8),(9)。因存在測量和施工誤差,⑤部初期支護(4)的鋼拱架與①部初期支護(2)的鋼拱架、②部初期支護(3)的鋼拱架無法直接連接,本發明采用拼裝節進行安裝。即根據經驗,將⑤部初期支護(4)的鋼拱架在加工階段按比設計短20 cm進行加工,然后加工10 cm,20 cm,30 cm,40 cm的四種短節。根據存在的偏差尺寸選擇合適的短拱架進行拼接。再有誤差直接增加鋼板連接即可。拼裝節按左右側交錯布置。

根據現場監控量測情況,如變形較大,需設置臨時橫向支護(18)。如變形較小,可不設置。

4)⑥部施工。⑤部施工10 m后,同步進行⑥部施工。先拆除臨時橫向支撐(12),(13)。拆除臨時橫向支撐(18)(如果已設置)。拆除臨時中隔墻支撐(10),(11)。

⑥部光面爆破后及時進行⑥部初期支護(17)施工。這樣隧道即整體成環。

5)二襯施工。⑥部施工10 m后,按設計同步進行仰拱二襯鋼筋混凝土(15)施工。仰拱二襯混凝土可根據通車要求分左右側分別施工。

仰拱二襯鋼筋混凝土(15)施工20 m后,同步進行邊墻和拱部二襯鋼筋混凝土(16)施工,邊墻和拱部二襯采用整體臺車施工。臺車下部可確保通車輛暢通。

2 監控量測指導施工

本工程監控量測內容包含爆破振動監測、圍巖與結構變形監測。圍巖與結構變形監測包括隧道內狀態觀察、凈空變形量測、地表沉降量測、初期支護應力、圍巖應力等量測。全過程追蹤圍巖、基坑及周邊既有建筑物的變形情況,獲取整體隧道系統及周圍建筑物的準確信息,以便了解其變化態勢。利用控制信息的反饋進行分析、判斷,預測施工中可能出現的狀況,并根據量測結果,及時調整支護參數和開挖方式,實現動態設計與信息化施工。因采取的方法恰當,施工后兩個月,經量測,地表無沉降,收斂最大值為35.26 mm,拱頂下沉最大值為37 mm。

3 結語

由于采用的方法恰當、措施有力,馬家巖車站采用六部開挖方法后質量令人滿意,未出現任何安全事故。原設計9部開挖臨時鋼拱架投入858 t,實際投入507 t,減少臨時鋼拱架351 t,減少臨時工程投入105.3萬元。原設計9部開挖時間需8個月,實際開挖時間7個月,縮短工期1個月。通過現場監控量測結果得,六部開挖法洞內拱頂下沉及位移收斂值均較小,符合設計及規范要求。

[1]GB 50299-1999,地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

[2]TB 10204-2002,鐵路隧道施工規范[S].

[3]JTJ 042-94,公路隧道施工技術規范[S].

[4]李永敬.車站進入區間暗挖隧道開洞施工技術[J].山西建筑,2008,34(33):322-323.