地鐵隧道砂卵石地層暗挖施工技術(shù)

1、<p>　　地鐵隧道砂卵石地層暗挖施工技術(shù)</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市生活質(zhì)量的不斷提高，越來(lái)越多的城市開(kāi)始建設(shè)地鐵，而地鐵施工是一項(xiàng)地下工程，施工過(guò)程中會(huì)遇到砂卵石地層，這給地鐵施工帶來(lái)了挑戰(zhàn)。目前，地鐵隧道砂卵石地層的施工中，主要采用暗挖施工技術(shù)。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹了地鐵隧道砂卵石地層暗挖施工技術(shù)相關(guān)方面的內(nèi)容。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：

2、隧道；沙卵石；地層暗挖；施工技術(shù) </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p><b>　　2 工程概況 </b></p><p>　　成都地鐵一號(hào)線北起動(dòng)物園，南至華陽(yáng)兩江市，線路總長(zhǎng)26. 7km，一期工

3、程為一號(hào)線的一部分，北起紅花堰，南至規(guī)劃的世紀(jì)廣場(chǎng)，線路總長(zhǎng)15.15km。本工程的暗挖隧道位于砂卵石地層中，局部地段為中細(xì)砂，圍巖結(jié)構(gòu)松散，不易成洞型，圍巖不能自穩(wěn)，圍巖類別為Ⅴ類，其中部分地段掌子面拱頂以下50～70cm高度以及核心土范圍內(nèi)卵石含量集中，呈帶狀分布，粒徑一般在20～80mm，含量在90%以上，細(xì)顆粒含量少，局部夾有漂石，個(gè)別最大粒徑500mm。本工程采用若利用暗挖法施工技術(shù)，大大節(jié)約工程成本。 </p>

4、<p>　　3 地層的自然穩(wěn)定性 </p><p>　　隧道砂卵石地層透水性很好，在水中是沒(méi)有自穩(wěn)性的，在工程實(shí)踐中對(duì)密實(shí)砂卵石地層都是在降水條件下進(jìn)行工程施工的。對(duì)成都密實(shí)砂卵石地層，降水條件下的砂卵石穩(wěn)定性非常好。砂卵石地層開(kāi)挖高度在3m以內(nèi)可自穩(wěn)10個(gè)小時(shí)以上，節(jié)約了工程施工的時(shí)間，保證工程的質(zhì)量。在本工程中，由于成都密實(shí)砂卵石自穩(wěn)性的降水條件很好，初期支護(hù)沒(méi)有設(shè)置系統(tǒng)錨桿,增加了施作系統(tǒng)錨桿的

5、地層擾動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致地層失穩(wěn)。 </p><p>　　4 施工中需要注意的問(wèn)題 </p><p>　　在砂卵石集中地層中從事隧道的開(kāi)挖與支護(hù)，無(wú)論理論研究還是施工都是難點(diǎn)，幾乎沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，而該段工程原始設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮砂卵石集中、細(xì)顆粒含量少特點(diǎn)，所以在具體施工中，要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）在砂卵石集中地層中超前小導(dǎo)管成孔難度大，施工速度慢，同時(shí)對(duì)地層擾動(dòng)較大，施工中要避免發(fā)生塌方現(xiàn)象

6、。（2）由于導(dǎo)管打入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，超前注漿漿液擴(kuò)散呈脈狀，竄漿嚴(yán)重，固結(jié)效果差，開(kāi)挖造成塌方處較多，避免造成核心土流失。（3）核心土周圍的土體卵石集中、垮塌嚴(yán)重，無(wú)法對(duì)掌子面形成反向推力，穩(wěn)定開(kāi)挖面。 </p><p>　　5 砂卵石地層暗挖施工技術(shù) </p><p><b>　　5.1 施工原則 </b></p><p>　　在卵石地中

7、地層隧道的開(kāi)挖支護(hù)施工中，一方面要嚴(yán)格執(zhí)行“十八字”施工方針：“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測(cè)量”，另一方面要針對(duì)卵石集中地層小斷面隧道施工中出現(xiàn)的困難情況和工程實(shí)際概況，提出地層中應(yīng)遵循的原則：（1）早封面。在打設(shè)小導(dǎo)管前，首先噴射5cm厚混凝土層，以穩(wěn)定工作面，避免小導(dǎo)管打設(shè)時(shí)振動(dòng)坍塌。（2）快凝固。因砂卵石地層漿液易于滲透， 且有遇水易塌方特點(diǎn)， 在小導(dǎo)管注漿漿液選擇時(shí)盡量選擇早凝固型漿液，以凝固膠結(jié)地層，促拱早形成

8、。（3）少擾動(dòng)。在打設(shè)小導(dǎo)管和開(kāi)挖時(shí)盡量少擾動(dòng)地層，防止卵石滑塌。（4）施工時(shí)必須遵守“開(kāi)挖一段、支護(hù)一段、封閉一段”的原則。 </p><p>　　5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化 </p><p>　　5.2.1 初始設(shè)計(jì)參數(shù) </p><p>　　初始設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括：（1）正臺(tái)階法施工設(shè)計(jì)參數(shù)。正臺(tái)階法是一般暗涵開(kāi)挖施工常用的方法，適用于開(kāi)挖斷面跨度較小的暗涵，本標(biāo)段中

9、的施工暗涵采用正臺(tái)階法施工。上臺(tái)階開(kāi)挖留核心土，其正面投影響面積不少于上臺(tái)階開(kāi)挖面積的一半，縱向長(zhǎng)度以3m為宜。上臺(tái)階每一開(kāi)挖循環(huán)步長(zhǎng)為0.5m，超前下臺(tái)階6m左右。（2）小導(dǎo)管初始設(shè)計(jì)參數(shù)。小導(dǎo)管采用φ25無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度為1700mm。導(dǎo)管頭部為25～30°錐體，另一端焊上鐵箍。端頭花管自頭部0.5m以下鉆孔沿管壁間隔200mm交叉鉆φ8的孔,呈梅花型布設(shè)。拱部采用單排小導(dǎo)管沿設(shè)計(jì)輪廓線布置，小導(dǎo)管環(huán)向間距為300mm，外插

10、角15°～20°。 </p><p>　　5.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化 </p><p>　?。?）正臺(tái)階法施工設(shè)計(jì)參數(shù)。遵照暗挖“十八字”方針短進(jìn)尺要求，縮短開(kāi)挖步距，密排鋼格柵1米3榀，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，每榀依照原設(shè)計(jì)超前打管注漿支護(hù)，防止開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)大引起塌方，確保施工安全。（2）小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。將鉆孔位置由導(dǎo)管頭部0.5m以下改為0.1m以下鉆孔，為了便于漿液擴(kuò)散，溢漿孔

11、采用φ5@100、梅花形布置的小孔。 通過(guò)施工實(shí)踐，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足施工安全、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。注漿漿液采用水泥―水玻璃雙液漿，注漿漿液調(diào)配時(shí)，加大水泥用量，提高漿液稠度。 </p><p>　　5.3 砂卵石地層施工中的注漿材料 </p><p>　　在地鐵隧道砂卵石地層注漿的過(guò)程中，注漿材料種類繁多，主要可以分為：水泥漿類、水玻璃類、黏土類和高分子材料類等。其中，水玻璃類中的水泥―水玻

12、璃雙槳是工程施工中最常用、最傳統(tǒng)的注漿材料。雙液注漿施工法可以改良土壤，不僅可以達(dá)到之水的效果，還可以增強(qiáng)土質(zhì)的強(qiáng)度。在具體工程施工中，要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況和監(jiān)控量測(cè)資料進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到理想注漿的目的。 </p><p>　　5.4 施工流程和工藝 </p><p>　　施工流程如下：超前支護(hù)注漿→上臺(tái)階半圓土體開(kāi)挖，保留核心土→鋪設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)→架立格柵拱架→焊接連接筋→打鎖腳錨桿→鋪設(shè)

13、第二層鋼筋網(wǎng)→預(yù)埋回填注漿管→噴C25砼→開(kāi)挖核心土及下臺(tái)階土體→鋪設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)→架立下部格柵拱架→焊接連接筋→鋪設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)→噴射C25混凝土→初支背后回填注漿→下一循環(huán)。 </p><p>　　施工工藝主要包括：（1）超前支護(hù)：拱頂超前支護(hù)采用Φ25×3.5mm，L=1700mm、仰角15°～20°、環(huán)向間距300mm的超前小導(dǎo)管，形成小管棚支護(hù)開(kāi)挖地層，并緊跟超前注漿。（2

14、）架立鋼格柵：中心間距33cm，接頭交錯(cuò)布置。安裝前清除底腳下的虛碴及其它雜物，鋼架在開(kāi)挖作業(yè)面人工組裝，各節(jié)鋼架間以螺栓連接擰緊，鋼架與土層之間，留40mm保護(hù)層。（3）土體開(kāi)挖：土方開(kāi)挖采用人工開(kāi)挖，上臺(tái)階開(kāi)挖留核心土。上臺(tái)階每一開(kāi)挖循環(huán)步長(zhǎng)為33cm，超前下臺(tái)階5m左右；每開(kāi)挖33cm后，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，架設(shè)格柵，縱向連接筋，打鎖腳錨桿，噴C25砼。（4）鋪設(shè)網(wǎng)片：網(wǎng)片（φ6@100*100mm）沿格柵兩側(cè)鋪設(shè)，搭接1-2個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)

15、片間點(diǎn)焊連接，并與格柵拱架焊接或綁扎牢靠。（5）焊接連接筋：連接筋（φ22）環(huán)向間距600mm，內(nèi)外交錯(cuò)布置，與拱架焊接牢固。（6）C25噴射混凝土：分片、分層進(jìn)行噴混，主筋保護(hù)層厚度達(dá)到4cm，噴完后修平砼表面。 </p><p><b>　　6核心土加固措施 </b></p><p>　　針對(duì)核心土周圍的土體很集中、垮塌嚴(yán)重的情況，采用掌子面打設(shè)注漿管并注漿的方式

16、進(jìn)行加固：掌子面噴5cm厚C25混凝土進(jìn)行封閉，每開(kāi)挖進(jìn)尺1m，注漿加固一次。注漿管梅花型布設(shè)，共11根，采用φ25無(wú)縫鋼管，L=1200mm，垂直掌子面打入1.0m，外露20cm，注漿壓力不大于0.3Mpa。注水泥-水玻璃雙液漿。 </p><p>　　7 暗挖施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　?。?）與常規(guī)作法相比，本施工技術(shù)安全系數(shù)高、土層沉降數(shù)值小、效率高。（2）優(yōu)化格柵榀距、縮

17、小圍巖暴露時(shí)間，是卵石集中地層淺埋暗挖施工安全控制的關(guān)鍵。（3）在卵石集中地層淺埋暗挖施工中，合理的選擇小導(dǎo)管注漿材料，適當(dāng)更改出漿孔的孔徑及數(shù)量，與使用常規(guī)的小導(dǎo)管相比具有可操作性強(qiáng)、施工周期短等特點(diǎn)，有效地解決了卵石集中地層暗挖施工的超前支護(hù)問(wèn)題。 </p><p><b>　　8 結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，在地鐵隧道砂卵石地層暗挖施工的過(guò)程中

18、，不僅要了解工程本身的特點(diǎn)，還要全面了解暗挖施工技術(shù)的各個(gè)反面的內(nèi)容，提出安全、快速、經(jīng)濟(jì)的施工方法，最大限度的節(jié)約成本。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 劉魁剛，王文正，裴書(shū)鋒，等.砂卵石地層淺埋暗挖法快速施工技術(shù) [U].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2011，48（5）： </p><p>　　[2] 劉