地鐵施工曲線暗挖通道施工技術

文／胡春香 北京市市政四建設工程有限責任公司 北京 100037

1、工程概況

豐臺東大街站位于現狀東西向游泳場北路(文體東街)與現狀南北向東大街(規劃萬壽路南延)道路交匯處的T型路口路下。安全疏散通道位于車站西側中部，豐臺東大街道路西側，采用淺埋暗挖法施工。暗挖部分長約28m，馬蹄形斷面形式，結構凈寬3.1m，開挖寬度3.6m，凈高4.17m，馬蹄形斷面，平面曲線半徑為7.5m；豎井深10.9m，洞口尺寸長7.0m，寬4.2m；疏散通道埋深5.61m，初襯結構厚0.25m，二襯結構厚0.35m、0.40m。

安全疏散道位置的土層性狀自上而下依次為填土層1.5m，新近沉積層圓礫②5層3.56m，第四紀晚更新世沖洪積層圓礫卵石⑤層4.24m，土層中無地下水，見安全疏散通道平面圖1和安全疏散地質剖面圖2。

圖1 安全疏散通道平面圖

圖2 安全疏散通道地質剖面圖

2、施工風險分析與對策

安全疏散通道采用淺埋暗挖法施工，車站主體部分采用圍護樁護壁，結構已先期施工完成，預留馬蹄形斷面接口，后期暗挖施工接頭位于曲線段，施工應確保順利平緩接頭。暗挖曲線結構施工中，曲線段內外弧施工差異控制難，容易造成偏離中線；與已完成結構不透視，貫通誤差要求??；地質條件特殊（砂卵石地層）容易造成超挖現象。針對以上風險，施工測量采用切線相交垂直、逐榀投點定位的測量方法，使初襯凈空偏差超標率大大減小，提高了暗挖質量合格率。

安全疏散通道南側距離六層居民樓6.8m，西側距離博蘭特工貿集團一層辦公樓1.3m，工程風險較大。安全疏散通道周圍有電力、上水管線，距離暗挖斷面近，施工中嚴格遵循"管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測"十八字方針，對管線和地表加強監控量測，嚴格控制沉降，避免對管線造成破壞。

3、安全疏散通道施工技術

3.1 通道曲線暗挖施工順序

安全疏散曲線通道暗挖施工順序分解為以下三個步驟：

鑿除安全疏散通道與主體相連通部分的圍護樁，并在截樁范圍內架設兩榀格柵，噴射混凝土與四周截樁連為一體，形成對開挖洞口的保護圈；

打設小導管，采用臺階法施工，開挖過程中及時架設格柵、噴射混凝土，形成封閉初襯結構，開挖至通道最外側，做封端支護。

鋪設防水層，澆筑通道部分二襯結構混凝土。

3.2 豎井開挖施工

（1）施工流程

豎井施工步驟：施工準備→管線改移→鎖口圈梁施工→提升架安裝→豎井土方開挖→格柵安裝→噴射混凝土→底板施工→豎井二襯施工→破除橫通道與豎井交匯處封端。

施工豎井與通道結構平面圖如圖3所示。

圖3 安全疏散通道結構剖面圖

（2）鎖口圈梁施工

豎井井口位置采用人工開挖，基槽檢驗合格后綁扎鎖口圈梁鋼筋，并預埋Φ20鋼格柵聯結筋，環向間距0.75m，錨固長度0.8m。同時要精確預埋（留）提升架地腳螺栓、豎井步梯、護攔基礎、風水管線等預埋件（孔）。鎖口圈梁模板選用木膠板，鋼管支撐，經監理檢查合格后澆筑混凝土，頂部擋水墻同鎖口圈梁一體澆筑，并預埋龍門架立柱預埋鐵，終凝后灑水養護。

（3）龍門架安裝

當豎井混凝土支墩強度達到100%后，安裝豎井提升設備，設立龍門架，安裝1組5t電葫蘆和1臺特制U5型四繩抓斗（抓斗容積1.5m3），用于出土、進料。提升系統經有關部門檢測合格后投入使用。

（4）豎井開挖與支護

井架施工完成后，開始豎井初支施工。豎井井身采用倒掛井壁施工，由上而下邊開挖邊支護，通過電葫蘆提升至地面碴場。豎井開挖嚴格控制進尺，每次開挖至一榀格柵位置，立即架設鋼格柵并噴射混凝土，做到隨挖隨支護。

豎井為300mm厚的C20網噴混凝土、工字鋼內撐及鋼筋格柵組成聯合支護。當豎井開挖至橫通道方向暗挖初支上部時，沿豎井開挖外輪廓線設置三榀加強密排格柵。

3.3 疏散通道暗挖施工

安全疏散通道結構形式如上圖4，破除主體結構與通道交匯處的圍護樁，進入暗挖通道施工，采用臺階法開挖土體。

圖4 安全疏散通道暗挖斷面圖

（1）臺階法施工工序

臺階法施工工序見圖5，說明如下：

圖5 臺階法施工工序示意圖

第1部：開挖①部后及時進行上臺階噴、錨、網系統支護，架設鋼架并復噴砼至設計厚度，形成較穩定的承載拱。

第2部：在滯后①部2～3m后開挖②部，并進行下導初期支護。

第3、4部：及時施作仰拱砼、填充混凝土，及早封閉成環。

第5部：根據開挖圍巖量測結果，適時施作二次襯砌。

（2）暗挖段通道主要施工步序

①施工循環進尺長度0.5m。

②施工拱部超前小導管注漿支護。

③環形開挖上半臺階、預留核心土，初噴混凝土，架立鋼筋格柵，安裝鎖腳錨管，復噴混凝土。

④環形開挖下臺階，初噴混凝土，架立鋼筋格柵，復噴混凝土；及時進行初期支護背后注漿,使初期支護與地層密貼。

⑤在噴射混凝土表面進行砂漿找平,鋪設防水層后自下而上施作二次襯砌。拱部二次襯砌預留壓漿孔，施作二次背后注漿保證初期支護與二襯之間密實。

（3）臺階法施工要點及技術措施

①采用“臺階法”施工，開挖長度不能超過每榀格柵間距。

② 嚴格控制隧道開挖的中心線位置，開挖輪廓要圓順，嚴禁超挖，局部欠挖處人工修鑿，但要充分考慮施工誤差及預留變形。

③ 隧道開挖時保留核心土，待拱部初支完成后再開挖核心部分土體。

④ 當隧道圍巖自穩能力較差時，應盡可能縮短開挖臺階長度，盡快使初期支護閉合。

⑤ 鋼格柵接頭采用連接板和螺栓連接以方便安裝。

⑥ 格柵安裝位置要準確，各節點要對齊，連接要牢固，確保格柵可靠受力。

⑦ 初支結束后及時回填注漿，漿液采用1:1水泥砂漿，注漿壓力控制在0.1～0.3MPa左右，以初支與土層密貼為原則。

⑧ 作好開挖的施工記錄和地質斷面描述，加強對洞內外的觀察。

⑨ 開挖過程中必須加強監控量測，當發現拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設計允許值或出現突變時，應及時施工臨時支撐或仰拱，形成封閉環，控制位移和變形。

4、監控量測

安全疏散通道采用暗挖法施工，考慮到地質環境與交通的特點，對洞內收斂、拱頂下沉等進行監測，嚴格控制變形量，并及時反饋用于施工指導。暗挖段旁穿多條管線，對影響范圍內的管線進行監測，嚴格控制其變形，以保證管線的安全。管線變形的極限標準值為無壓管20mm，有壓管10mm。施工中嚴格執行了淺埋暗挖施工原則，經監測地表沉降和管線沉降均在控制值范圍內，達到了預期的效果，保證了施工安全。

5、施工中質量安全控制要點

(1)加強結構受力轉換時的監測，及時反饋信息，由監測反饋信息指導施工，做到信息正常，嚴密監測；信息反常，即刻采取應對措施。

(2)嚴格遵循淺埋暗挖“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”十八字方針。

(3)為了減小地面沉降，暗挖施工中重點采取及時進行拱背回填注漿等措施。

(4)格柵連接板處是初支結構受力的薄弱環節，連接筋的焊接質量應嚴格控制。

(5)針對淺埋暗挖風險比較大的特點，施工中應制定防坍塌及管線保護措施以及詳細的應急預案。配備搶險應急物資放在掌子面位置，以便發生險情時立即到位。