張國輝

(中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100)

1 工程概況

青島地鐵江西路車站位于南京路與江西路十字路口南側(cè)，沿南京路南北走向，與遠期規(guī)劃的地鐵5號線換乘，為地下兩層島式站臺車站。車站起訖里程為:K8+358.491～K8+605.491，車站全長247 m，車站主體結(jié)構(gòu)采用暗挖法施工，拱頂埋深9.3 m～10.5 m，雙層大拱腳復合襯砌結(jié)構(gòu)，寬 20.6 m，高14.65 m。車站設(shè)風井2座，均為單跨雙層拱形結(jié)構(gòu)，出入口3座。

江西路站前接五四廣場站，后接寧夏路車站，車站所處位置地面交通流量較大;車站西北角及西側(cè)均為高層建筑，東側(cè)為多層住宅小區(qū)，建筑為6層～7層，東北側(cè)為南京路小學操場。路面地勢較為平坦，南京路現(xiàn)狀路寬25 m～35 m，地面交通流量較大。車站位置道路下市政管線密集，并且在江西路路口以北的南京路下方有雨水蓋板涵，寬約3 m，埋深在2.5 m左右，其他管線埋深較淺。

2 車站地質(zhì)情況

沿線為密集居住樓和商鋪，沿主干道南京路分布，交通繁忙。地貌為山前侵蝕堆積坡地，地面標高10.70 m～12.20 m，地形較平坦。第四系填土層厚度較淺，粉質(zhì)粘土局限分布，下伏基巖為中生代燕山晚期侵入巖，主要為花崗巖，見煌斑巖巖脈，強風化帶厚度較大。填土分布較淺，補給條件較差?；◢弾r強風化帶較厚處，含水較豐富，中等透水性。

3 施工方法

地鐵隧道淺埋暗挖雙側(cè)壁導坑法施工是礦山法中的一種，其原理是把整個隧道大斷面分成左右上下多個小斷面施工，每一小斷面單獨掘進，最后形成一個大的隧道，且利用土層在開挖過程中短時間的自穩(wěn)能力，采用網(wǎng)狀支護形式，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結(jié)構(gòu)，且用中隔壁及中隔板承擔部分受力，適合于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深不大于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法。它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，有效控制地表沉降，保證施工安全，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

大拱腳施工方法是指在隧道施工過程中將作業(yè)面分為多個開挖面，以前后多個不同的位置相互錯開同時開挖。然后分部同時進行支護形成支護整體，縮短作業(yè)循環(huán)時間，逐步向縱深進行推進的方法。對于軟弱圍巖承載力不足，擴大上部鋼架拱腳及墊板或增加鎖腳錨管增大地基承載力，每循環(huán)進尺0.5 m～0.8 m，盡量縮短臺階長度，確保初期支護及早成環(huán)，仰拱和襯砌及時跟進，及時形成穩(wěn)定的支護體系。

綜合施工條件、圍巖條件、隧道斷面面積大、埋深淺、工期、環(huán)境條件復雜等因素考慮，江西路車站選用雙側(cè)壁導坑法和大拱腳法施工，確保施工安全。車站結(jié)構(gòu)斷面形式有ZA型大拱腳薄邊墻斷面結(jié)構(gòu)形式和ZB復合式襯砌結(jié)構(gòu)形式兩種，ZA型斷面長211 m，采用大拱腳施工;ZB型斷面長36 m，采用雙側(cè)壁導坑法施工，中間涉及到由雙側(cè)壁施工轉(zhuǎn)換到大拱腳施工工藝。根據(jù)青島“上軟下硬”的地層特點，充分利用硬巖地層承載能力高的特點，本站以大拱腳邊墻斷面結(jié)構(gòu)形式為主，在穿越斷層破碎帶及節(jié)理發(fā)育密集帶處采用單拱直墻復合式襯砌。

3.1 總體原則

江西路車站隧道圍巖軟弱，地質(zhì)條件復雜，埋深淺，跨度大，在施工中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”等技術(shù)措施。在開挖導坑時，盡量減少對圍巖的擾動，導坑斷面近似橢圓，周邊輪廓圓順，避免應力集中。初期支護采用格柵鋼架、掛網(wǎng)、噴混凝土柔性支護體系，及時施作，使斷面及早閉合，以充分利用圍巖的自承能力，控制圍巖變形。建立一整套圍巖支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)，進行信息化施工管理，隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化，合理安排，調(diào)整施工工藝和設(shè)計參數(shù)，確保施工安全。

3.2 施工步驟

江西路車站首先從車站兩頭施工ZB型斷面，再施工ZA型斷面，考慮到隧道斷面面積大，車站拱部總體采用108超前大管棚支護和超前小導管支護輔助施工，在過斷層時采用拱部帷幕注漿輔助施工，確保施工安全，總體施工步序圖如圖1所示。

圖1 江西路車站總體施工步序圖

3.2.1 雙側(cè)壁導坑法施工

雙側(cè)壁導坑法分9個導洞，每個導洞分上中下3個臺階開挖，隧道施工步序如下，施工步序圖如圖2所示。

圖2 江西路車站雙側(cè)壁施工步序圖

1)施作拱部超前大管棚支護，完成長管棚注漿施工后，在管棚支護環(huán)的保護下，按設(shè)計的施工步驟進行掘進開挖，管棚的施作應保證二次襯砌厚度，長管棚設(shè)計參數(shù)如下:

a.鋼管規(guī)格:熱軋無縫鋼管φ108 mm，壁厚6 mm。

b.管距:環(huán)向間距40 cm。

c.傾角:仰角1°～3°(不包括路線縱坡)，方向:與路線中線平行。

d.鋼管施工誤差:徑向不大于10 cm。

e.隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少須錯開1 m。

f.長管棚注漿按劈裂注漿進行設(shè)計，注漿采用分段注漿，灌注純水泥漿液，水泥漿水灰比 1∶1～1∶1.5;注漿壓力:0.7 MPa～1.0 MPa。

2)雙側(cè)壁導坑1，1′開挖支護時，左右兩側(cè)應錯開不小于15 m，避免開挖一側(cè)導坑所引起的圍巖應力重分布影響另一側(cè)的已成導坑。每循環(huán)進尺1 m，并打設(shè)φ32超前小導管，L=3.5 m，環(huán)向間距400 mm，縱向間距1.5 m。開挖支護后及時架設(shè)橫撐和側(cè)壁臨時支撐，及早閉合成環(huán)，臨時橫撐和側(cè)壁支撐采用Ⅰ22a工字鋼，間距50 cm，側(cè)壁支撐需臨時噴射30 cm厚C25混凝土。

3)當中洞距離最近的側(cè)洞大于15 m時，可以開挖核心巖柱上部4，開挖前打設(shè)超前小導管，及時施作拱部初期支護。為確保掌子面穩(wěn)定安全，開挖采取預留核心土，同時可以在核心土上人工打鉆并進行初期支護，方便施工，也節(jié)約了施工成本。

4)下部導坑 2，3，2′，3′分短臺階開挖，2 步滯后于 1 步 5 m ～8 m，3步滯后于2步6 m～10 m，并且及時施作支護和臨時支撐，閉合成環(huán)，右側(cè)2′，3′與左側(cè)錯開15 m距離后施工方法與2，3步相同。

5)根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果，分段拆除臨時支撐，一次拆撐縱向長度4.5 m～6 m，施作拱墻防水層及二次襯砌Ⅳ，5，6步為施工預留并隨施工進行逐步開挖。

6)拆除剩余臨時支撐，施作底部防水層及二次襯砌。7)施工車站中板、立柱等內(nèi)部結(jié)構(gòu)及裝修。

3.2.2 雙側(cè)壁—大拱腳轉(zhuǎn)換施工

由于ZA型大拱腳斷面拱腳處寬于ZB型雙側(cè)壁斷面2.2 m，所以拱腳轉(zhuǎn)換處需要向外擴挖。為確保兩種斷面類型能夠連接牢固，在轉(zhuǎn)換處兩種斷面類型都增加了4m長的鎖腳錨桿8根，并將此處的連接筋由原來的1 m間距加密到0.5 m。

3.2.3 大拱腳施工

江西路車站ZA型斷面大拱腳施工方法可以比喻成在車站上部扣上了一頂“帽子”，在這個“帽子”的保護下進行下部的開挖，開挖步序圖如圖3所示。

圖3 大拱腳施工步序圖

4 監(jiān)控量測

現(xiàn)場監(jiān)控量測是現(xiàn)代化施工管理的主要組成部分，它不僅能指導施工，預報險情，確保安全，而且還能獲得圍巖動態(tài)和支護工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，為修正、確定初期支護參數(shù)及混凝土二襯提供依據(jù)。為此在隧道施工過程中進行了全過程監(jiān)控量測。

開挖支護后，測量組應及時按每10 m埋設(shè)一個量測斷面，每斷面不少于3個點(拱頂1點，水平2點或4點)。勤測量拱頂下沉及凈空收斂情況并及時匯報，發(fā)現(xiàn)變形過大時及時采取措施，并要求每個斷面每天測1次～2次。

5 施工中遇到的問題及解決方案

1)因施工工藝的原因，將大斷面隧道轉(zhuǎn)化成小斷面隧道，因此挖掘機及裝載機開挖及倒碴必須是正面進入導洞，然后倒退出隧道，不能掉頭。并且是必須等一臺進入出來一個循環(huán)后，另一臺機械設(shè)備才能再進入。隨著隧道的開挖掘進深入，循環(huán)時間加長，若一臺大型機械設(shè)備在導洞內(nèi)工作時出現(xiàn)故障，基本上各工序都得停滯，鋼架、噴漿料的材料運輸?shù)纫彩艿搅撕艽蟮南拗?。對此解決的方案是在不影響隧道結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，將臨時側(cè)壁支撐處每隔40 m切斷支撐7 m，留一個側(cè)門進行渣土和材料的倒運，并且避免了因開挖下導而導致對上導的影響，加快了每循環(huán)的時間，左右兩側(cè)所預留的側(cè)門也應該錯開相應的距離。

2)由于臨時中隔壁支護與初期支護形成了全封閉，造成臨時中隔壁為連續(xù)的鋼筋噴射混凝土，對后期的二襯時的鋼筋噴射混凝土破除難度有很大的影響，并且臨時豎撐與橫撐的拆除會打破原有的力學平衡狀態(tài)，形成具有普遍性的天窗時間，影響地鐵車站的施工安全。并且每次拆除臨時支撐長度不大于6 m，也造成了施工進度緩慢。所以擬對臨時支撐的拆除過程與二次襯砌的施作工法進行優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整的思想就是“以錨代撐”，表現(xiàn)為拆撐前在相應部位安設(shè)預應力錨索，在臨時支撐與錨索之間實現(xiàn)應力轉(zhuǎn)化后，再進行大規(guī)模的支撐拆除和二次襯砌工作。預應力錨索按長度分為兩種，其中長錨索長度為8 m～10 m，短錨索長度為5 m～6 m。錨索的打設(shè)角度以向兩側(cè)傾斜為主，適當向掌子面前方傾斜，為了保護隧道拱頂附近的地下管線，建議盡量水平鉆設(shè)，但應避免中間部位的兩組間錨索相互干擾。

3)大拱腳施工工藝對拱腳處要求嚴格，拱腳處一定要落于堅實的基礎(chǔ)上，這樣才能有效支撐上部土體的壓力，保護下部施工的安全。但是由于施工爆破技術(shù)的限制，難以嚴格控制拱腳處超欠挖;其次由于拱腳圍巖多變，遇到強風化圍巖也難以保證拱腳處受力穩(wěn)定;再次后續(xù)防水的施工也增加了難度。因此解決的方案是進行設(shè)計變更，在拱腳超挖部位，增加高為800 mm，寬為1 260 mm的明梁，混凝土等級為C45，配構(gòu)造鋼筋，該方案將會為后期防水層的施作提供便利。

6 對雙側(cè)壁、大拱腳施工工藝的幾點總結(jié)

目前，國內(nèi)的地鐵工程工期一般比較緊張，所以，施工方法選擇除考慮經(jīng)濟、安全因素之外，更重要的還要考慮如何確?？焖倬蜻M。

1)雙側(cè)壁導坑法能夠適應巖溶、破碎、斷層、膨脹巖為體的特別復雜的大斷面隧道，而且其施工過程易控制，從總體上說，這是一種安全可靠的施工方法，這種施工方法，為我們今后在復雜的地層修建大斷面地下工程開辟了新的途徑。并且從市區(qū)的施工情況來看，這種工法在措施得當?shù)那闆r下，能夠保證每月30 m～40 m的掘進速度。

2)雙側(cè)壁導坑法、大拱腳工法由于工作面多，施工組織難度較大。其運輸組織應根據(jù)現(xiàn)場的實際情況及采用的設(shè)備來確定，運輸設(shè)備最好采用小型機械。

3)在施工過程中，一定要保證中隔壁以及橫撐鋼架、噴混凝土的質(zhì)量，以確保施工安全。施工初期支護是其重要組成部分，其中，支護剛度在整個施工過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，如果剛度過大，則容易造成浪費，而且也不符合新奧法的基本原理;反之，如果剛度過小，則因不能提供足夠的支護阻力造成塌方，因此，我們必須遵循剛度“適度”的原則，防止有關(guān)事故的發(fā)生。

4)加強結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換時的監(jiān)測，及時反饋信息，由監(jiān)測反饋信息指導施工，做到信息正常，嚴密監(jiān)測;信息反常，即刻采取應對措施。嚴格控制各導洞開挖步距及各部工作面間隔距離，避免出現(xiàn)群洞效應。如果導洞間工作面齊頭并進，會造成多個導洞的應力和沉降疊加，加大地表沉降，危及地面管線安全。

5)為了減小地面沉降，導洞暗挖施工中，重點采取及時打設(shè)鎖腳錨桿，格柵底部鋪木板增加受力面，及時進行拱背回填注漿等加強措施。格柵結(jié)點板處是初支結(jié)構(gòu)受力的薄弱環(huán)節(jié)，連接筋的焊接質(zhì)量應嚴格控制。

6)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。如掌子面出現(xiàn)土體含水量增多、土體坍塌、管線滲漏、遇中雨以上的降雨天氣等特殊情況，應停止開挖，封閉掌子面，并采取相應措施。

7 結(jié)語

雙側(cè)壁導坑法和大拱腳工法施工雖然具有安全度高，地表沉降小等優(yōu)點，非常適用于地質(zhì)條件差的大斷面開挖施工。但其方法最大的缺點就是工序多，施工干擾大，因此青島地鐵江西路車站為了保證隧道開挖的進度，考慮到開挖方法、人員配置、機械選型等一整套施工組織問題，從幾套方案中根據(jù)現(xiàn)場實際擇優(yōu)選擇。始終堅持信息化施工，以監(jiān)控量測的信息數(shù)據(jù)指導并檢驗施工方案的正確與否，隨時調(diào)整施工工藝及施工參數(shù)為隧道施工技術(shù)的根本。施工工藝必須科學并符合施工現(xiàn)場實際情況，只有這樣施工過程才能省時省力，同時也將帶來可觀的經(jīng)濟效益。

［1］李善英.雙側(cè)壁導坑法在黃土隧道軟弱段施工中的應用［J］.青海交通科技，2008(6):39-40.

［2］王夢恕.隧道工程淺埋暗挖法施工要點［J］.隧道建設(shè)，2006，26(5):1-4.

［3］關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計要點集［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］李德武.隧道［M］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［5］陳建平，吳 立.地下建筑工程設(shè)計與施工［M］.武漢:中國地質(zhì)大學出版社，2000.