地鐵暗挖車站穿越地質(zhì)斷裂帶施工工法

摘 要：本文以青島地鐵2號線李村公園站隧道穿越李村斷裂帶施工實例，簡要闡述了大斷面地鐵隧道穿越地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶的具體施工技術(shù)措施，以供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：暗挖車站；大斷面；斷裂帶；雙側(cè)壁九部導坑法

1 工程概況

青島市地鐵2號線一期工程李村公園站為地下雙側(cè)12m島式車站，車站起訖里程為K49+040.163～K49+299.763，全長259.6m；圍巖分級為Ⅳ～Ⅴ級；地下水為第四系松散層類孔隙水和基巖裂隙水。車站主體采用“雙側(cè)壁九部導坑法”施工，開挖斷面寬*高為22.8m*19m，拱頂埋深10.8m～13.4m。初期支護形式：超前大管棚+格柵鋼架+超前小導管+中空注漿錨桿+工字鋼支撐+噴射混凝土聯(lián)合加固措施。標準斷面結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 標準斷面結(jié)構(gòu)圖

2 李村斷裂

李村斷裂帶從本車站中部通過，寬度約為24～40m，影響范圍約為500m，整個車站基本均處于其影響范圍。其特征為：巖性以破碎巖為主，節(jié)理密集帶；地下水相對較為豐富。

3 施工方案

車站主體的施工順序為：①打設(shè)超前大管棚→②進入車站主體，完成環(huán)向?qū)Ф撮_挖（預留核心土）→③分段拆除臨時支撐，施作拱墻二襯→⑤開挖核心土，施作仰拱初支→⑥施作仰拱二襯及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

4.1 超前大管棚施工

為確保馬頭門及斷裂帶位置的施工安全，采用管棚超前預支護。

4.1.1 鉆孔

采用直徑127mm的鉆頭；鉆進時產(chǎn)生坍孔、卡鉆時，需補注漿后再鉆進；鉆進過程中用測斜儀測定位，并根據(jù)鉆機鉆進的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量。

4.1.2 管棚安裝

鋼管絲扣使用管床上加工，注漿孔孔徑16mm，孔間距113mm，梅花型布置；棚管頂進時管棚鉆機與人工配合；相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯開；同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1m。

4.1.3 注漿

安裝好鋼花管、放入鋼筋籠后即對鋼管注漿；注漿量按Q=πRkLη式進行估算；注漿最大壓力2.0MPa，持壓15min后即停止注漿；采用隔孔注漿。

4.2 開挖

為減少對圍巖擾動及建筑物的振動影響，爆破振速度控制在15mm/s以內(nèi)。

4.2.1 炮孔布置方案

李村公園站爆破施工，循環(huán)進尺取1 .0m。以標準斷面1部為例，炮孔裝填參數(shù)見表1 。

表1 標準斷面1部炮孔裝填參數(shù)表

炮孔名稱 雷管

段號 炮孔

數(shù)目 炮孔深度 （m） 單孔裝藥量

（kg） 總裝藥量

（kg） 備注

掏槽眼 1 6 0.8 0.4 2.4 斜眼掏槽

掏槽眼 3 6 1.2 0.4 2.4 斜眼掏槽

輔助眼 5 5 1.0 0.5 2.5

輔助眼 6 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 7 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 8 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 9 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 10 6 1.0 0.4 2.4

輔助眼 11 5 1.0 0.5 2.5

輔助眼 12 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 13 4 1.0 0.5 2.0

輔助眼 14 4 1.0 0.5 2.0

底板眼 15 5 1.0 0.4 2.0

底板眼 16 4 1.0 0.4 1.6

周邊眼 17 9 1.0 0.2 1.8

周邊眼 18 9 1.0 0.2 1.8

周邊眼 19 13 1.0 0.2 2.6

周邊眼 20 13 1.0 0.2 2.6

合 計 109

38.6

4.2.2 爆破振動控制技術(shù)措施

根據(jù)現(xiàn)場情況，確定薩道夫斯基公式中的K、α值；遵循‘短進尺、弱爆破的原則；掏槽眼采用75°傾角二級復式楔形掏槽；采用微差爆破，最大一段起爆藥量不超過設(shè)計計算藥量；監(jiān)測爆破數(shù)據(jù)用于調(diào)整爆破設(shè)計參數(shù)；可在掏槽眼或周邊眼加設(shè)減震孔。

4.2.3 爆破振動控制技術(shù)措施

4.3 初期支護

按設(shè)計要求，初期支護需承受全部基本荷載，故必須采用高強度的初期支護體系。

4.3.1 超前支護

車站主體拱部150°范圍內(nèi)打設(shè)單層超前小導管。小導管為φ42（t=3.5mm、L=4.5m）熱軋無縫鋼管，縱環(huán)向間距為1.5m*0.4m，外插角度為10～20°，注漿材料為雙液漿。

4.3.2 格柵鋼架

李村公園站永久性初期支護采用格柵鋼架，格柵鋼架大樣圖見圖2。

焊接前后前清理焊縫；加工允許誤差為沿初支結(jié)構(gòu)周邊輪廓誤差不大于3cm，平面翹曲小于±2cm；鋼筋網(wǎng)片的搭接預；格柵拱腳需墊實落地，不允許懸空；雙側(cè)壁導坑法導洞較多，每個導洞格柵鋼架安裝時必須做好測量工作，為后續(xù)格柵安裝提供數(shù)據(jù)支持；

圖2 格柵鋼架節(jié)點大樣圖

4.3.3 臨時型鋼拱架

初期支護臨時型鋼拱架采用工25b工字鋼，拱架間距0.5m，鋼架間連接采用預焊鋼板螺栓連接，并設(shè)置間距1.0m的Ф22連接筋，掛網(wǎng)噴射混凝土350mm。施工中易出現(xiàn)連接螺栓孔不對應(yīng)問題，應(yīng)重新在鋼板上打孔或用鋼筋圍焊鋼板間的空隙補滿；鋼拱架是主要的承載結(jié)構(gòu)，噴射砼厚度必須滿足設(shè)計要求；臨時鋼拱的拆除必須在永久性支護結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度與結(jié)構(gòu)變形達到設(shè)計的80%后方可進行；臨時鋼拱使用人工進行拆除；

5 施工監(jiān)測

主要檢測項目包括：地質(zhì)及支護觀察，拱頂下沉，地表沉降，建筑物沉降及傾斜，凈空收斂，爆破震動。通過對施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，本施工方法可以有效地控制地表沉降與凈空收斂，爆破振動最大值可控制在15mm/s以內(nèi)。

表2 拱頂沉降前三天監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

監(jiān)測點 初始值 第一天 第二天 第三天 累計變化量 最大變化速率 控制值

1 11990.57 11988.74 11987.99 11987.78 2.79mm 1.83mm/d 累計變化量為5mm；最大變化速率為5mm/d。

2 11954.62 11952.98 11952.14 11951.84 2.78mm 1.64mm/d

3 10796.34 10794.58 10793.94 10793.72 2.62mm 1.76mm/d

6 結(jié)束語

通過對本暗挖車站的設(shè)計與施工分析，此施工方法能夠滿足大斷面城市地鐵隧道穿越地質(zhì)斷裂帶等自穩(wěn)能力較差地層的施工要求，應(yīng)用前景廣泛。不足之處是工程造價高，施工工藝復雜；施工導洞較多，相互干擾嚴重。施工中需進一步優(yōu)化，使之更為經(jīng)濟合理。

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作者簡介：岳陽（1988-），男，助理工程師。