地鐵車站附屬工程暗挖施工技術(shù)研究

李 寧

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）

0 引言

城市軌道交通附屬工程暗挖施工時(shí)，受到多種因素的影響，施工技術(shù)難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。為避免暗挖施工對(duì)既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，須采用科學(xué)合理的工法與施工技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，最大限度地減小對(duì)地層的擾動(dòng)，以保證暗挖施工的安全與質(zhì)量[1-2]。本文以呼和浩特地鐵2號(hào)線五里營(yíng)站附屬工程為研究對(duì)象，對(duì)地鐵車站附屬工程暗挖施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

呼和浩特地鐵2號(hào)線五里營(yíng)站共設(shè)5個(gè)出入口，3組風(fēng)亭，由于二期交通疏解的影響，1號(hào)風(fēng)道及1、2、5號(hào)出入口過(guò)街段均采用暗挖法施工。1號(hào)風(fēng)道暗挖段長(zhǎng)度為26m，寬度為8m，標(biāo)準(zhǔn)段高度為5.7m；1號(hào)出入口暗挖段長(zhǎng)度為22.1m，寬度為7.3m，人防段寬度9.1m，標(biāo)準(zhǔn)段高度5.4m；2 號(hào)出入口暗挖段27.1m，寬度為7.3m，人防段寬度9.1m，標(biāo)準(zhǔn)段高度為5.4m。

2 地鐵車站附屬工程暗挖施工

2.1 暗挖施工工序

（1）五里營(yíng)站1、2號(hào)出入口及1號(hào)風(fēng)道CRD法施工工序。

暗挖段開挖施工前，首先要對(duì)暗挖區(qū)域開展洞內(nèi)帷幕注漿加固施工。為確保暗挖施工安全開展，需使用Ф 89鋼管注入水泥和水玻璃雙液漿，同時(shí)也要對(duì)地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行超前小導(dǎo)管施工，并進(jìn)行超前注漿加固；待注漿加固完成后才能開挖。

首先對(duì)附屬工程左上角的洞室進(jìn)行開挖，開挖時(shí)預(yù)留核心土并支架鋼格柵與中隔壁。初支施工時(shí)對(duì)墻腳和側(cè)壁分別使用Ф42鎖腳錨桿與系統(tǒng)錨桿進(jìn)行加固，接著進(jìn)行掛網(wǎng)噴射初支混凝土，并對(duì)初期支護(hù)背后及時(shí)進(jìn)行注漿[3]。然后進(jìn)行左下方洞室開挖，開挖時(shí)預(yù)留核心土并支架鋼格柵與中隔壁，支架時(shí)對(duì)側(cè)壁使用系統(tǒng)錨桿進(jìn)行加固，接著掛網(wǎng)噴射初支混凝土，并對(duì)初期支護(hù)背后及時(shí)進(jìn)行注漿；再進(jìn)行右上方洞室的開挖施工，方法同左上角的洞室開挖；最后進(jìn)行右下方洞室的開挖施工，方法同左下方洞室開挖。初支結(jié)構(gòu)全部施作完畢后，拆除中間橫撐先施工左側(cè)洞室內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，跨中懸挑結(jié)構(gòu)頂板采用臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，頂?shù)装蹇缰刑庮A(yù)留鋼筋接駁器，做好與另一側(cè)后澆內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的接駁條件，跨中頂板下緣主筋采用Ф25@100進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。待左側(cè)洞室內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工完畢后，保留跨中臨時(shí)支撐，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制變形，分段拆除中隔壁施作右側(cè)洞室一側(cè)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，拆除間距通常控制在3～5m 一段。接下來(lái)就是防水層的敷設(shè)，鋼筋綁扎，支模澆筑混凝土，使其及時(shí)形成封閉結(jié)構(gòu)[4]。跨中臨時(shí)支撐的拆除需要等內(nèi)襯結(jié)構(gòu)全部達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才可進(jìn)行，最后是完成內(nèi)襯施作。CRD法縱向施工布序圖見圖1所示。

圖1 CRD法縱向施工布序圖

（2）五里營(yíng)站5號(hào)出入口臺(tái)階法施工工序。

暗挖段開挖施工前，首先是對(duì)暗挖區(qū)域展開洞內(nèi)帷幕注漿加固以及超前小導(dǎo)管施工，加固方法同CRD加固方式，待注漿加固完成后才能進(jìn)行開挖，開挖上臺(tái)階洞室并預(yù)留核心土，施作初期支護(hù)及橫撐，墻腳處打設(shè)鎖腳錨桿加固角部。采用打設(shè)系統(tǒng)錨桿的加固方式對(duì)側(cè)壁進(jìn)行加固施工，并進(jìn)行掛網(wǎng)噴射初支混凝土，施工時(shí)初期支護(hù)背后注漿要及時(shí)進(jìn)行；然后進(jìn)行下臺(tái)階洞室的開挖，施工方式與上臺(tái)階洞室相同，待上下臺(tái)階洞室初期支護(hù)施工完畢后，控制在3～5m 一段拆除橫撐。接著施作內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，敷設(shè)防水層，綁扎鋼筋，支模澆筑混凝土，使其及時(shí)形成封閉結(jié)構(gòu)，完成內(nèi)襯施作。臺(tái)階法縱向施工布序圖見圖2所示。

圖2 臺(tái)階法縱向施工布序圖

2.2 暗挖施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）馬頭門施工。馬頭門開洞范圍頂部需要布設(shè)超前小導(dǎo)管，超前小導(dǎo)管的設(shè)置方式是長(zhǎng)度為4.5m雙排Ф 42 超前小導(dǎo)管，設(shè)置角度范圍控制在10°～30°之間，間距（環(huán)×縱）為0.3m×1.0m。馬頭門破除施工時(shí)，圍護(hù)樁體混凝土不能夠一次性全部破除，一定要逐根分段破除，破除順序是依照開挖順序各導(dǎo)洞分別破除。馬頭門破除施工特別注意的是要確保地鐵車站明挖段主體結(jié)構(gòu)及側(cè)墻澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后進(jìn)行。

（2）半斷面注漿加固。在附屬工程暗挖段開挖施工前，施工人員首先對(duì)暗挖區(qū)域進(jìn)行洞內(nèi)帷幕注漿加固，根據(jù)施工要求加固寬度由地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)外輪廓線外擴(kuò)2m。使用Ф89鋼管進(jìn)行洞內(nèi)帷幕注漿，注漿材料為水泥和水玻璃雙液漿，注漿配比及壓力結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，初步擬定水泥：水玻璃雙液漿配合比為：水泥:水:水玻璃=1∶1∶0.14；注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，漿液注入率20%。水玻璃在使用前需加水稀釋到20°Bé～35°Bé備用，攪拌一定要均勻。注漿原則為先四周后中間，由下向上進(jìn)行，注漿施工時(shí)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后還需繼續(xù)注漿10min以上才能結(jié)束注漿。注漿完成后，注漿管拔除回收。注漿區(qū)域端部采用止?jié){巖盤封堵防止漏漿，沿掌子面布置Ф6@150×150 單層鋼筋網(wǎng)片，噴射200mm厚C20混凝土進(jìn)行封閉，利用潛孔注漿加固形成2m厚的止?jié){巖盤。

（3）土方開挖。開挖方法為人工開挖，為最大限度減小對(duì)地層的擾動(dòng)以確保施工安全，附屬工程開挖施工時(shí)進(jìn)尺一定要小于0.5m。嚴(yán)格執(zhí)行“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的原則。開挖過(guò)程中各分塊洞室開挖時(shí)均采用預(yù)留核心土法開挖，核心土長(zhǎng)度控制在1～1.5m，同時(shí)各導(dǎo)洞之間錯(cuò)開距離控制范圍為5～7m，附屬工程開挖過(guò)程中，施工技術(shù)人員必須嚴(yán)格按照要求組織好各洞室的施工順序[5]。

（4）格柵鋼架的安裝。格柵架設(shè)施工時(shí)嚴(yán)格依照控制中線進(jìn)行，格柵頂部高程控制依照設(shè)計(jì)文件要求的拱頂標(biāo)高，同時(shí)確保格柵的支距符合要求。格柵鋼架的架設(shè)一定要穩(wěn)固，上臺(tái)階鋼架安裝完成后，為保障鋼架的安全與穩(wěn)定，在拱角以上30cm 采用I22b工字鋼加設(shè)臨時(shí)鋼支撐，控制好格柵鋼架安裝的間距并確保符合要求。按照設(shè)計(jì)文件要求施作前后榀格柵鋼架間內(nèi)外兩側(cè)用C22鋼筋縱向拉接牢固，縱向連接鋼筋長(zhǎng)度與拉筋環(huán)向間距分別為0.75m、0.5m，內(nèi)外交錯(cuò)布置，焊接時(shí)確保與格柵鋼架主筋牢固連接。格柵鋼架拱腳要確保穩(wěn)固并落于實(shí)處，施工不會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象。及時(shí)打入鎖腳錨桿并與格柵焊接牢固，鎖腳錨桿樣式為長(zhǎng)2.5m的Ф42鋼管，格柵節(jié)點(diǎn)就位后，幫焊同強(qiáng)度鋼筋。

（5）網(wǎng)噴混凝土與初支背后注漿回填。初期支護(hù)中噴射混凝土使用泵式噴射機(jī)濕式噴射C30早強(qiáng)混凝土，噴射厚度為30cm，噴射混凝土施工時(shí)要分層施工，每層厚度要控制在5cm之內(nèi)。施工時(shí)要進(jìn)行鋼筋網(wǎng)掛設(shè)，鋼筋網(wǎng)采用Ф6 盤圓，雙層（臨時(shí)支護(hù)單層），網(wǎng)格尺寸為150mm×150mm，搭接長(zhǎng)度20cm。當(dāng)一定長(zhǎng)度的初期支護(hù)閉合成環(huán)后，及時(shí)對(duì)初支背后進(jìn)行水泥漿壓注[6-7]。注漿時(shí)與封閉成環(huán)掌子面的距離要大于5m，填充注漿緊跟開挖掌子面，上層導(dǎo)洞開挖完成后，方可進(jìn)行初支背后回填注漿，施工人員需要等注漿完成后才能進(jìn)行下層導(dǎo)洞開挖。

（6）防水與支架模板體系。附屬工程暗挖二襯結(jié)構(gòu)采用全包防水做法（見圖3所示），采用1.5mm單面粘合高分子自粘膠膜（非黑色）預(yù)鋪防水卷材（YPS1.5mm-GB/T 23457-2009）。

圖3 防水施工工藝示意圖

附屬工程支撐模板使用的材料為木模竹膠板；其支撐體系采用碗扣式腳手架（見圖4所示），施工所用鋼管類型為Ф48×3.5mm 鋼管。立桿的水平步距（1.2m）、縱向步距（0.9m）、橫向步距（0.6m）。

圖4 模板系統(tǒng)示意圖

（7）混凝土施工。車站附屬工程出入口二襯結(jié)構(gòu)采用C30P8 防水混凝土，初支做完后統(tǒng)一澆筑二襯結(jié)構(gòu)，分3個(gè)單元澆筑施工，混凝土施工順序：底板→側(cè)墻→頂拱。頂拱澆筑分別在頂部設(shè)置4～5個(gè)澆筑孔，分3個(gè)單元澆筑，每個(gè)單元8m左右，澆筑過(guò)程中首先從兩側(cè)向中間輪流澆筑，待澆筑快完成時(shí)，封堵其他澆筑孔，利用壓力作用填滿澆筑單元剩余空間。側(cè)墻混凝土澆筑時(shí)，縱向2m，橫向2m預(yù)留澆筑孔，在澆筑時(shí)振搗均勻，澆筑完成后封閉該預(yù)留孔（見圖5所示）。

圖5 混凝土澆筑示意圖

混凝土澆注過(guò)程中，底板混凝土澆筑方法為縱向分層澆注（分層厚度30cm）。在底板混凝土澆筑階段用插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗過(guò)程中振動(dòng)棒各插點(diǎn)要均勻排列，插點(diǎn)間距要控制在500mm之內(nèi)，施工人員一定要快插慢拔，在振搗上一層混凝土?xí)r一定要把振動(dòng)棒插入下層50mm左右。側(cè)墻及頂拱澆筑混凝土?xí)r對(duì)稱分層澆注,在側(cè)模頂端及頂拱中部留澆注口及振搗口。使用附著式振搗器與插入式振動(dòng)棒相結(jié)合的方式進(jìn)行混凝土振搗，插入式振動(dòng)棒使用方式與上述方法相同，附著式振搗器布置間距為1m，待側(cè)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能澆筑與側(cè)墻連成整體的附屬結(jié)構(gòu)頂拱頂梁。

3 結(jié)束語(yǔ)

在呼和浩特地鐵2號(hào)線五里營(yíng)站附屬工程中，車站出入口、風(fēng)道的暗挖施工采用了CRD法與臺(tái)階法開挖，加強(qiáng)了初期支護(hù)，且按照分部開挖、短掘進(jìn)的施工方法，縮短了開挖步距，化大洞室為小洞室，各洞室初支（格柵鋼架+錨桿+鋼筋網(wǎng)片+噴射混凝土）及時(shí)封閉成環(huán)，形成結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行二襯混凝土澆筑。實(shí)踐證明，該車站附屬工程暗挖施工能夠確保施工安全與施工進(jìn)度，施工質(zhì)量效果較好，其施工方法值得推廣使用。