地鐵暗挖車站穿越地質斷裂帶施工工法

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構造斷裂帶的具體施工技術措施，以供同類工程參考。

關鍵詞：暗挖車站；大斷面；斷裂帶；雙側壁九部導坑法

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+噴射混凝土聯合加固措施。標準斷面結構見圖1。

圖1 標準斷面結構圖

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打設超前大管棚→②進入車站主體，完成環向導洞開挖（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施作仰拱二襯及內部結構。

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，并根據鉆機鉆進的狀態判斷成孔質量。

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；相鄰鋼管的接頭應前后錯開；同一橫斷面內的接頭數不大于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。

4.2.1 炮孔布置方案

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

表1 標準斷面1部炮孔裝填參數表

炮孔名稱 雷管

段號 炮孔

數目 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 爆破振動控制技術措施

根據現場情況，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計計算藥量；監測爆破數據用于調整爆破設計參數；可在掏槽眼或周邊眼加設減震孔。

4.2.3 爆破振動控制技術措施

4.3 初期支護

按設計要求，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°范圍內打設單層超前小導管。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構周邊輪廓誤差不大于3cm，平面翹曲小于±2cm；鋼筋網片的搭接預；格柵拱腳需墊實落地，不允許懸空；雙側壁導坑法導洞較多，每個導洞格柵鋼架安裝時必須做好測量工作，為后續格柵安裝提供數據支持；

圖2 格柵鋼架節點大樣圖

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，并設置間距1.0m的Ф22連接筋，掛網噴射混凝土350mm。施工中易出現連接螺栓孔不對應問題，應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構，噴射砼厚度必須滿足設計要求；臨時鋼拱的拆除必須在永久性支護結構達到設計強度與結構變形達到設計的80%后方可進行；臨時鋼拱使用人工進行拆除；

5 施工監測

主要檢測項目包括：地質及支護觀察，拱頂下沉，地表沉降，建筑物沉降及傾斜，凈空收斂，爆破震動。通過對施工監測數據的分析，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。

表2 拱頂沉降前三天監測數據對比

監測點 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 結束語

通過對本暗挖車站的設計與施工分析，此施工方法能夠滿足大斷面城市地鐵隧道穿越地質斷裂帶等自穩能力較差地層的施工要求，應用前景廣泛。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。施工中需進一步優化，使之更為經濟合理。

參考文獻：

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作者簡介：岳陽（1988-），男，助理工程師。