淺埋暗挖大跨風道臨時支撐拆除技術

楊會軍，王夢恕

(1.中鐵六局集團有限公司，北京 100036;2.中鐵隧道集團有限公司，河南洛陽 471009)

0 引言

CRD法(交叉中隔墻法)是軟弱地層淺埋暗挖大斷面地下洞室常用的施工方法，是在CD工法的基礎上演變而來的，其最大特點是控制早期沉降效果好，而且容易控制。統計結果表明，CRD工法比CD工法減少地表下沉近50%。但是CRD工法的最大缺點是工序復雜、隔墻拆除困難、成本較高、進度較慢。臨時支撐拆除就是其中一個關鍵技術。王夢恕、關寶樹、雷震宇和周順華等進行了相關的研究:王夢恕［1］結合工程實踐，提出了臨時支撐拆除的時機、范圍、關鍵技術、控制標準等，關寶樹［2］提出了拆除的管理基準，雷震宇等［3］研究了臨時支撐拆除的順序等。而本文是結合北京地鐵四號線宣武門車站西南風道暗挖施工，研究CRD法臨時支撐拆除技術。監控量測結果顯示臨時支撐拆除施工引起的地表沉降值比較小，制定和完善臨時支撐拆除控制標準，較以前標準有一定優化。

1 工程概況

風道開挖斷面尺寸為9.9 m×12.9 m(寬×高)，覆土厚度約10 m，設計采用CRD法施工:將風道按高度分成3層、寬度分成2塊進行開挖，每塊開挖尺寸約為 4.95 m ×4.3 m。

風道頂部位于粉細砂層，中部位于卵石圓礫層、砂層，底部位于卵石圓礫層。地下水屬層間潛水，含水層為卵石圓礫⑦層，中粗砂充填，滲透系數大，為強透水層，水位標高為22.60～23.32 m，潛水位位于開挖面以上0.84 m，層間潛水對風道下部開挖影響較大。

2 臨時支撐拆除技術

臨時支撐采用20b工字鋼，間距50 cm;雙層φ6 mm鋼筋網，網格間距10 cm×10 cm;20 cm厚C20噴射混凝土。隨著Ⅰ～Ⅵ部開挖支護的完成，初期支護結構一經閉合，應能承受土體的全部荷載和地面附加荷載，則臨時支護就不再受力;但是，因為結構設計、注漿施工、支護參數等方面的誤差，可能會在拆除時產生受力過大等異常狀況。這些差別將會給結構的穩定和安全造成一定影響，所以在拆除臨時支護結構時應謹慎處理。

2.1 施工工藝

暗挖隧道拆除臨時支撐施工順序為:施工準備—仰拱、拱墻回填注漿—檢測隧道凈空—破除臨時支撐系統混凝土—逐榀拆除臨時支撐—清理工作面—砂漿抹平。

臨時支撐拆除施工工藝流程如圖1所示。

2.2 施工關鍵技術

1)拆撐時機。大量實踐證實，把握好臨時支撐拆除時機是控制由拆撐引起的地表沉降的重要因素。根據對實施過程中結構受力，變形進行模擬分析，發現過早拆除臨時支撐系統對控制施工過程中結構變形極為不利，對中墻結構穩定也有影響。因此，應在開挖和初期支護全部完成后，且各斷面位移充分穩定后，開始洞內臨時支撐的拆除。

2)輔助施工。在隧道下部臨時支撐拆除前，應對上部臨時支撐進行穩定性檢查，必要時應進行加固處理。

3)拆撐范圍。從安全和一次灌注混凝土長度兩者結合考慮，取臨時支撐結構一次拆除長度以0.5D～1D為宜，拆除長度不宜過長，在本工程中拆除長度為5 m。

4)對稱拆撐。臨時支撐采取分段、分部拆除的方式進行，拆除的順序是由下往上進行，拆除里程段要對稱。

5)間隔拆除。臨時支撐一定要間隔拆除，防止因拆除引起隧道結構受力變化引起大變形。

6)后續工序緊跟。縱向每拆除一段后(一次拆除長度)，應立即對因拆除而在初期支護上留下的空洞進行回填注漿。并立即進行鋪底，鋪底達30 m后，即可進行側墻、中隔板和拱部二次模注。

圖1 臨時支撐拆除工藝流程Fig.1 Flowchart of temporary support dismantling

3 地層變位特征

3.1 監控量測

結合施工及監測經驗，監測主要以位移監測為主，主要進行地表沉降和拱頂下沉監測［4－6］。監測點布置見圖2。

圖2 西南風道地表沉降測點布置圖Fig.2 Layout of ground surface settlement monitoring points of southwest ventilation tunnel

3.2 監測結果分析

通過對西南風道臨時支撐拆除施工過程的監測，得到臨時支撐拆除引起地表沉降、拱頂下沉監測結果如圖3和圖4所示。

1)監測數據顯示，拆撐施工引起的地表沉降值比較小，為1.16 ～4.66 mm，占地表總沉降值的5.86% ～22.52%(地表總沉降值19.8 mm)。曲線呈現臺階緩慢變化，平均速率為0.009 7 mm/d。通常，拆撐施工后即刻產生沉降，但是很快趨于穩定。

2)拆撐期間，拱頂下沉增加5.2 mm，平均速率為0.048 mm/d，遠小于拆撐監測的控制標準(結構安全標準為穩定值0.1 mm/d)。

3)拆撐施工引起的沉降主要出現在2層臨時仰拱拆除施工階段，2層的拆除施工對地表沉降的影響最顯著。3層中隔壁拆除施工引起的地表沉降值很小;但是，3層中隔壁的拆除引起了拱頂下沉的突變達到3 mm，這主要是由于拆撐長度超過6 m所引起的，隨后立即采取加固措施，嚴格控制拆除范圍在6 m以內，拱頂沉降變化隨后趨于緩慢。

4)臨時支撐拆撐引起的洞室水平收斂平均小于2 mm，主要發生在風道中層板的拆除過程中，中隔壁的拆除對其影響較小。

5)從實踐情況看，中隔墻及2道橫撐拆除后，對地表沉降和拱頂下沉影響都很小。

分析認為，拆撐施工工藝合理，采取先破除中隔壁及臨時仰拱混凝土，再割除臨時鋼支撐，采取間隔跳段拆除，每段拆除長度較短，控制在6 m以內，減少了由拆除長度大引起的應力集中釋放［7－8］，從而有效控制了沉降值。這也說明，整個初期支護結構達到設計強度后，再拆除洞內的臨時支撐，這樣安全度較高，且對限制施工引起的地層變位有利。

4 CRD法臨時支撐拆除控制標準

4.1 臨時支撐拆除時間確定標準

在臨時支撐拆除施工中，拆除時機非常重要，依據初期支護結構變形穩定性來確定。淺埋暗挖隧道CRD法施工初期支護結構變形滿足如表1所示的控制標準時，可進行臨時支撐拆除。

表1 CRD法初期支護臨時支撐結構變形建議控制標準Table 1 Suggested control standard for structural deformation before temporary support dismantling in CRD method

4.2 臨時支撐拆除過程控制標準

分析宣武門車站CRD法施工臨時支撐拆除施工過程監測分析，為了保證結構剛度和安全，在原有拆除臨時支護結構監測的控制標準的基礎上進行修正，如表2和3所示。

表2 臨時支撐拆除監測建議控制標準Table 2 Suggested monitoring control standard for temporary support dismantling

表3 臨時支撐拆除位移建議控制標準Table 3 Suggested displacement control standard for temporary support dismantling

5 結論

臨時支撐拆除是CRD工法施工中一道重要的工序，施工中應予以高度重視。通過分析研究，提出臨時支撐拆除時間控制、拆除范圍、關鍵技術、施工效應控制基準等。

1)臨時支撐拆除時間確定，應以初期支護結構的穩定為基礎，通常通過對拱頂下沉、水平收斂，以及內力變化來評價初期支護結構的穩定性，只有在初期支護結構穩定后，方可進行臨時支撐拆除。

2)臨時支撐拆除的基本原則是分段保護、分段拆除，先保護、后拆除。

3)臨時支撐拆除范圍原則上取隧道跨度，當環境要求嚴格時，應減小拆撐的范圍。

4)臨時支撐拆除施工引起地表沉降為1.16～4.66 mm，占地表總沉降值的5.86% ～22.52%(地表總沉降值19.8 mm)。中隔墻及兩道橫撐拆除后，對地表沉降和拱頂下沉影響都很小。

5)制定和完善了臨時支撐拆除控制標準，較以前標準有一定優化。

［1］ 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論［M］.合肥:安徽教育出版社，2005.

［2］ 關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］ 雷震宇，周順華.淺埋大跨度隧道臨時支撐的拆除分析［J］.工程力學，2006，23(9):120 － 124.(LEI Zhenyu，ZHOU Shunhua.Removal analysis on temporary support of large-span tunnel under shallow cover［J］.Engineering Mechanics，2006，23(9):120 －124.(in Chinese))

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