既有運營地鐵下方暗挖站臺隧道施工技術

丁新龍 吳發展

廣州市珠江新城核心區市政交通項目旅客自動輸送系統,南起海珠區的赤崗塔,向北下穿珠江主航道,經由海心沙、珠江新城廣場、黃埔大道、體育中心至林和西站,線路總長3.88 km,全部為地下線路,其中天河南一路站南端暗挖站臺隧道緊靠正在運營的地鐵一號線體育西站—體育中心站區間隧道左線隧道。地鐵一號線體育西—體育中心區間建于1997年,采用暗挖法施工,二次襯砌為厚300 mm的素混凝土。在天河南一路站暗挖站臺隧道施工中確保地鐵隧道安然無恙,難度相當高。

1 工程概況

天河南一路站由明挖段和暗挖段兩部分組成,本車站為暗挖站臺隧道,車站附屬結構西側設有一個獨立出入口,南端設一組風亭和一個緊急出入口。車站兩端設計為暗挖隧道,車站暗挖段里程南段為 YDK2+898.500～YDK2+906.600,長度 8.1 m,北段為YDK2+933.400～YDK2+943.500,長度10.1 m,總長度為18.2 m,暗挖隧道左右線間距13.0 m,與正在運營的地鐵一號線下行線橫向間距最近為2.236 m。暗挖站臺隧道與地鐵一號線平面相對位置關系如圖1所示。

2 工程難點

天河南一路站南段暗挖隧道距運營中的地鐵一號線體育西路—體育中心站區間隧道水平間距為2.36 m,與一號線隧道底部豎向間距為2 m。該段洞身位于強風化⑦,中風化⑧地層中,上覆巖層為粉質黏土⑤-2,⑤-1和淤泥質土層④-1地層。有效控制地鐵一號線既有隧道的沉降、變形,確保地鐵一號線的正常運營至關重要。

3 地鐵一號線保護要求

1)天河南一路站明挖、暗挖站臺隧道施工引起的地鐵一號線區間隧道總沉降與位移不超過15 mm;2)地鐵一號線軌道左右股道高差不超過4 mm;3)地鐵一號線隧道結構縱向變形不超過4 mm(10 m范圍內),可根據測點位置線性內插;4)預警值為上述最大值的90%,當超過預警值時,運營部門根據情況及時調整軌道或采取相應限速處理措施,減輕隧道變形對運營的影響,保證運營安全。

4 施工方案的研究與實施

4.1 洞門處理

暗挖隧道洞門處理原則為:先支護加固后破洞,分步進洞,以保證車站圍護結構穩定和進洞安全。車站暗挖段洞門破洞施工隨車站基坑底板結構完成后破除圍護結構進行洞門加固處理,先在圍護樁上測出車站暗挖段洞門開挖輪廓線,沿開挖輪廓線外側布設 4.5 m長φ 42超前小導管,間距 0.25 m,在開挖外輪廓線外側沿隧道頂部的圍護樁內設一加強梁。車站暗挖段洞門處理,挖孔樁分三步破除,洞門架設拱架封閉成環,如圖2所示。

4.2 暗挖站臺隧道施工

天河南一路站暗挖站臺層隧道里程斷面形狀為馬蹄形,結構采用復合式襯砌,初期支護采用噴混凝土、鋼筋網和格柵鋼架;二襯為防水鋼筋混凝土,全包防水。

隧道施工中嚴格遵循“短進尺、無爆破、強支護、早封閉、勤量測、速反饋”的原則組織。車站暗挖段洞身穿過⑦號,⑧號地層,大部分為⑦號地層,由于隧道較短,采用人工開挖為主,輔以機械開挖,為保證地鐵一號線安全,局部硬巖地層采用松動控制爆破液壓錘破碎或靜態破碎劑開挖。采用CRD工法分兩層四部施工,先右洞進上導坑和下導坑,再進左洞上導坑和下導坑,上下導坑錯開 3 m～5 m左右距離,上斷面每部開挖進尺控制在0.5 m左右,下斷面每部開挖進尺控制在1 m左右。左右線暗挖隧道洞渣均用人工推斗車或小型挖機轉運至洞口處垂直提升出土。

4.3 隧道超前支護

車站暗挖站臺隧道超前支護采用超前小導管注漿加固。其加固示意圖見圖3。小導管采用直徑為42的普通鋼管,壁厚3.25 mm,L=3.5 m,管口車絲,管頭制作為25°～30°的錐體,小導管前端2.5 m范圍內布設泄漿孔,孔徑為8,梅花形布置,環向間距0.3 m,縱向間距2 m。小導管布置于隧道拱部150°,外插角10°左右 。

4.4 隧道端頭掌子面封堵

本站為盾構吊出站,兩端頭均為盾構到達端,為保證端頭掌子面的穩定和盾構出洞安全,本工程站臺隧道端頭掌子面采用先噴射30 cm厚C25混凝土封閉,后模筑70 cm厚C25素混凝土,為防止盾構到達前提前倒塌,采取隧道內架設支撐支頂。

4.5 隧道端頭加固

隧道內注漿范圍:自暗挖隧道端頭穿越地鐵一號線下行線隧道南邊1 m,鋼花管與盾構隧道結構保持不小于0.3 m的距離。針對注漿區域地層特點,結合以往工程經驗,本工程注漿材料選擇普通硅酸鹽水泥P.O32.5R。

5 暗挖隧道信息化施工

1)在地鐵一號線上下行隧道內布置自動監測和人工監測系統,分別對垂直位移、水平位移、軌道左右兩側高差、隧道斷面收斂變形等進行詳細監測,做到數據的快速采集和及時的反饋。自動監測系統使用兩臺徠卡TCA2003全站儀,在地鐵一號線上下行分別觀測11個斷面,每個斷面5個測點,儀器每小時自動對各測點進行監測,并將數據通過無線網絡傳送至地面,通過專用軟件對數據進行處理分析,監測點布置如圖4所示。

2)在暗挖隧道施工期間,加強地鐵一號線內部的監測力度,監測頻率3 h/次,如遇變形超過報警值,將進行跟蹤監測,并立即通知相關人員。

6 施工完成情況

天河南一路站南端暗挖站臺隧道從2007年4月18日開始破除右線洞門,到2007年8月 2日,左右線二次襯砌結構施作結束,地鐵一號線結構最大沉降7.7 mm,軌道左右股道最大沉降差和水平最大位移都在0.90 mm以內。暗挖站臺隧道的順利施工,確保了地鐵一號線隧道的結構安全和運營安全。

7 結語

本工程較好的解決了既有運營地鐵受施工影響產生的結構變形和軌道變形問題,保證了隧道正常運營,因此,該項施工技術對以后類似工程具有很好的參考價值。

[1]葉建興,王世君.暗挖隧道施工地鐵一號線變形控制指標[R].廣州:廣州市地下鐵道設計研究院,2000.

[2]崔玖江.隧道與地下工程修建技術[M].北京:科學出版社,2005.

[3]孫東瑞.城市地鐵施工中超前預支護加固施工技術應用[J].山西建筑,2003,29(17):21-23.