洪志明

（長(zhǎng)沙市城市建設(shè)開發(fā)投資集團(tuán)　湖南　長(zhǎng)沙　410000）

漁業(yè)路下穿京廣鐵路線工程方案研究和施工控制技術(shù)探討

洪志明

（長(zhǎng)沙市城市建設(shè)開發(fā)投資集團(tuán)湖南長(zhǎng)沙410000）

1　工程概況

1.1地理位置及工程結(jié)構(gòu)特征

長(zhǎng)沙市漁業(yè)路及延伸道路工程與城市主干路芙蓉北路、京廣鐵路、地下管線、地鐵一號(hào)線區(qū)間交叉。道路主線中心線與京廣鐵路相交于K1560+010處，共兩股道，分別為京廣鐵路上行線和下行線，線間距為4.18m，下穿段影響京廣鐵路長(zhǎng)度82.49m，道床厚度約為0.45m。此處鐵路路基形式為路堤路基。道路主線下穿京廣鐵路采用城市淺埋暗挖法施工，隧道頂部至鐵路軌面高差7m，暗挖段采用雙聯(lián)拱斷面，長(zhǎng)35m、高9.05m、寬25.75m。兩側(cè)輔道為兩個(gè)預(yù)制框架涵洞，長(zhǎng)20m、高7.7m、寬13.3m采用頂進(jìn)法施工。

圖1　

1.2地質(zhì)水文條件

根據(jù)鉆探揭露，按地下水埋藏條件，場(chǎng)區(qū)地下水主要表現(xiàn)為上層滯水和孔隙水。上層滯水主要賦存于表層雜填土層中，分布不連續(xù)，其動(dòng)態(tài)變化大，水量甚微，補(bǔ)給來源主要為大氣降水、居民生活用水、管道滲流的補(bǔ)給，排泄方式沿地形坡降向低處排泄?？辈炱陂g鉆孔內(nèi)測(cè)得上層滯水水位埋深0.80～6.00m，相應(yīng)標(biāo)高為26.73～32.14m?？紫端饕x存于中粗砂層中，分布不連續(xù)，其動(dòng)態(tài)變化大，略具承壓性，主要分布于場(chǎng)地K0+000～K2+ 340段，水量較豐富，補(bǔ)給來源主要為地下徑流形式補(bǔ)給，排泄方式沿地形坡降向低處排泄?？辈炱陂g鉆孔內(nèi)測(cè)得孔隙水水位埋深3.60～8.90m，相應(yīng)標(biāo)高為22.94～29.73m。

2　方案研究及施工方法選取

2.1施工順序

本暗挖隧道優(yōu)先施作暗挖部分，后施作輔道頂進(jìn)段。

2.2線路加固

主線隧道下穿京廣鐵路采用淺埋暗挖法施工，暗挖段上方采用“橫抬縱挑”法對(duì)線路進(jìn)行加固，邊縱梁采用工100號(hào)工字鋼，兩片一組，分別置于鐵路線路中心外側(cè)的橫梁下，縱梁接長(zhǎng)必須使用專用節(jié)點(diǎn)板及高強(qiáng)螺栓可靠連接。橫梁采用45號(hào)工字鋼，間距小于0.6m。橫梁從鐵路線軌底穿過。兩側(cè)框架線路架空加固采用D16施工便梁，框架兩側(cè)線路加固延長(zhǎng)段采用工字鋼接“橫抬縱挑”法對(duì)線路進(jìn)行加固。支點(diǎn)樁直徑150cm的挖孔樁，局部采用1.5m×2.5m的方樁。暗挖隧道施工前，先對(duì)鐵路路基進(jìn)行注漿加固處理，并對(duì)開挖面進(jìn)行帷幕注漿加固。暗挖隧道正式開挖進(jìn)洞前采取拱部設(shè)雙排φ108長(zhǎng)管棚超前預(yù)支護(hù)措施，中間拱頂位置采用φ42超前小導(dǎo)管補(bǔ)充注漿。

2.3深基坑施工

基坑工程施工的范圍為K0+52.39～409、K0+475～653.359。樁板式擋土墻采用φ1200mm鉆孔灌注樁，樁中心間距2m，樁間掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)壁作圍護(hù)結(jié)構(gòu)；明挖深基坑采用φ800mm@1200的鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐（第一道撐為混凝土支撐，第二道撐為φ609，t=16mm鋼支撐）支護(hù)形式，坑外樁間采用φ800mm@1200高壓旋噴樁（三重管）止水，基坑跨度為23m，中間設(shè)立18根φ1000mm中立柱，樁下段為鉆孔灌注實(shí)樁，上為鋼板格構(gòu)柱組成；U型槽段采用土釘墻支護(hù)，打設(shè)長(zhǎng)L=5m土釘并在孔內(nèi)注入M20水泥砂漿+坡面掛網(wǎng)噴射100mm厚細(xì)石面板作圍護(hù)結(jié)構(gòu)；施工主要工程如表1所示。

表1　主要工程數(shù)量表

圖2　

2.4暗挖工法

暗挖隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)采用雙聯(lián)拱復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用鋼筋網(wǎng)+型鋼鋼架+噴射混凝土+二次模筑襯砌的組合形式。初期支護(hù)以錨桿、噴射混凝土、鋼拱架及鋼筋網(wǎng)組成綜合防護(hù)體系，初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置防水隔離層，二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)與二次襯砌組成隧道工程承載結(jié)構(gòu)。

2.5頂進(jìn)工法

兩側(cè)輔道采用架空加固線路一次性頂進(jìn)法施工。

根據(jù)道路規(guī)劃情況、鐵路狀況、地形、地物等條件，主干道兩側(cè)輔道采用2m×11.5m框架結(jié)構(gòu)，每孔長(zhǎng)20m，凈寬11.5m，結(jié)構(gòu)總高度7.7m，結(jié)構(gòu)凈高5.7m，頂板、底板1.0m，邊墻厚0.9m。

圖3　

3　施工控制措施

（1）沉降控制措施：委托第三方監(jiān)測(cè)單位，對(duì)地表、基坑支護(hù)、隧道拱頂、支架應(yīng)力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)施工。

（2）洞內(nèi)地層加固措施：

在暗挖通道出現(xiàn)土體松散、掌子面失水等情況下，開挖面很難自穩(wěn)，導(dǎo)致開挖面出現(xiàn)塌方，以致地表產(chǎn)生較大沉降。在進(jìn)行施工時(shí)，通常使用超前注入水泥漿預(yù)加固的方式來應(yīng)對(duì)此類情況。超前加固可按照需加固的范圍及超前鉆孔的能力選定一次加固范圍，暗挖隧道洞口加固中，由于鐵路線路加固挖孔樁穿過，無條件施作A108管棚，采用雙層A42小導(dǎo)管進(jìn)行局部加密作超前支護(hù)（設(shè)計(jì)要求）。小導(dǎo)管采用外徑A42，壁厚3.5mm熱軋鋼管，長(zhǎng)4m，每四榀鋼架設(shè)置兩環(huán)（鋼架0.5m/榀），雙排環(huán)向間距30cm，排向間距30cm，縱向水平搭接長(zhǎng)度不小于1.0m，施工外插角為10～15°。鋼花管管壁鉆A6～A8注漿孔，間距15cm，梅花型布置，預(yù)留止?jié){段長(zhǎng)度≥30cm，尾部用A6鋼筋封底，端頭制成錐頭形，注漿漿液濃度為1：1.25～1：0.8。

（3）土層加固措施：

暗挖結(jié)構(gòu)前方和上方土體一般為受開挖沉降影響最大的區(qū)域，因此，對(duì)暗挖結(jié)構(gòu)拱頂?shù)牟涣嫉刭|(zhì)段或受力情況復(fù)雜的地段進(jìn)行注漿加固。對(duì)地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，能夠有效減小施工沉降；而且，暗挖結(jié)構(gòu)開挖后，土層應(yīng)力釋放，支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)邊內(nèi)外行成偏側(cè)土壓力，也會(huì)導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向收縮變形致使上方地層產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致接近隧道結(jié)構(gòu)建筑物出現(xiàn)沉降。暗挖隧道K0+415.4～K0+437.6里程段主要位于土質(zhì)地層中，隧道洞頂埋深較淺，且地下水位較高，為保證暗挖隧道掌子面的穩(wěn)定，確保暗挖隧道開挖及京廣鐵路的安全，在隧道開挖前對(duì)該段隧道進(jìn)行全斷面深孔預(yù)注漿加固地層，封堵地下水，在隧道頂部開挖線、側(cè)墻及底部開挖線外形成3m的止水帷幕。帷幕注漿孔位布置如圖4所示。

（4）開挖施工控制措施：

對(duì)開挖施工進(jìn)行全過程控制能夠有效降低施工沉降。在進(jìn)行地鐵暗挖施工時(shí)，必須要嚴(yán)格遵守“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”18字方針，將施工工藝的每個(gè)環(huán)節(jié)落實(shí)到位，對(duì)各道工序的施工質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行控制。認(rèn)真落實(shí)施工措施，便可以最大程度減小暗挖施工引起的沉降。

暗挖隧道從東往西開挖施工，二襯在初支完成后及時(shí)施作，以保證暗挖隧道的施工安全，施工工序按照暗挖段施工步序進(jìn)行。隧道開挖與初期支護(hù)施工順序如圖5所示。

圖4　

圖5　隧道開挖與支護(hù)順序圖

隧道開挖與初期支護(hù)施工工序如下：

第1步：施做超前支護(hù)并對(duì)隧道全面段進(jìn)行帷幕注漿，然后進(jìn)行中導(dǎo)洞上部臺(tái)階開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5m），到設(shè)計(jì)輪廓線時(shí)，及時(shí)初噴混凝土，安裝I22b型鋼鋼架，打設(shè)φ42（t=3.5mm，L= 4m）鎖腳錨管，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。在上臺(tái)階底部，架設(shè)I18型鋼臨時(shí)支撐，形成封閉圈，增加整體受力剛度（型鋼鋼架0.5m/榀）。

第2步：在中導(dǎo)洞上臺(tái)階向前推5m后（根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)整，下同），開始開挖中導(dǎo)洞中臺(tái)階，施作臨時(shí)支護(hù)及初期支護(hù)。施工過程中，臨時(shí)支護(hù)必須加設(shè)錨桿及錨管，盡早封閉成環(huán)。

第3步：在中導(dǎo)洞中臺(tái)階向前推5m后（根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)整，下同），開始開挖中導(dǎo)洞下臺(tái)階，施作臨時(shí)支護(hù)及初期支護(hù)。施工過程中，臨時(shí)支護(hù)必須加設(shè)錨桿及錨管，盡早封閉成環(huán)。

第4步：立模并施作“Ⅲ”步驟的中隔墻。

第5步：開挖北側(cè)壁導(dǎo)坑，導(dǎo)坑分上中下三臺(tái)階施工（如圖中4～6步驟，臺(tái)階法推進(jìn)按3步驟要求進(jìn)行），開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)。

第6步：北側(cè)壁開挖與支護(hù)完全后，進(jìn)行南、北側(cè)中部導(dǎo)坑開挖，導(dǎo)坑分上中下臺(tái)階向前掘進(jìn)（如圖7～9步驟，臺(tái)階法推進(jìn)按2～3步驟要求進(jìn)行），架設(shè)I22b型鋼鋼架和I18臨時(shí)支撐，掛網(wǎng)噴射至設(shè)計(jì)厚度。

第7步：北側(cè)壁導(dǎo)坑開挖與支護(hù)的同時(shí)，開挖南側(cè)壁導(dǎo)坑，導(dǎo)坑分上中下三臺(tái)階施工（如圖中4～6步驟，臺(tái)階法推進(jìn)按2～3步驟要求進(jìn)行），及時(shí)施作初期支護(hù)，封閉洞室。

第8步：南側(cè)中部導(dǎo)坑在南側(cè)壁導(dǎo)坑施工完成后進(jìn)行開挖，導(dǎo)坑分上中下三臺(tái)階施工（如圖中7～9步驟，臺(tái)階法推進(jìn)按2～3步驟要求進(jìn)行），及時(shí)施作初期支護(hù)，盡早封閉洞室，每道工序及時(shí)施作初期支護(hù)及臨時(shí)支撐。

第9步：施作仰拱及填充混凝土（澆筑“Ⅹ”位置）。

第10步：根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析，待初期支護(hù)收斂后，逐段拆除臨時(shí)鋼架，綁扎、立模澆注拱墻二襯混凝土（澆筑“Ⅺ”位置）。

（5）合理布置降水井，有效控制地下水位措施：

針對(duì)本工程特點(diǎn)，充分利用我公司的降水設(shè)計(jì)及地下水控制經(jīng)驗(yàn)，安全合理地進(jìn)行本工程管井降水的設(shè)計(jì)。確保以下兩方面的要求：①滿足人工挖孔樁、暗挖隧道及線路兩側(cè)明挖隧道施工時(shí)在各自施工時(shí)間段分區(qū)啟動(dòng)降水井，達(dá)到在無水環(huán)境下施工各子單位（分部）工程的要求，保證降水效果；②確保對(duì)鐵路、公路及管線的正常使用及周邊建筑物安全，影響降到最低。

考慮降水運(yùn)行過程中必要的維護(hù)，故障水泵的更換等，為保證降效果，設(shè)置一定數(shù)量的觀察井和備用井，故取1.1倍的安全系數(shù)，故布置的降水井個(gè)數(shù)為：

又因鐵路路基兩側(cè)降水井間距達(dá)30m，線上無法施工降水井，未能形成封閉的降水區(qū)域，為保證線路中間挖孔樁處的降水效果，沿鐵路南北方向降水井布置的按計(jì)算所得的井間距再往南北方向各延長(zhǎng)30m，增加28口降水井，現(xiàn)共需布置98口降水井。

優(yōu)先施作暗挖隧道影響段內(nèi)單排43口降水井，后根據(jù)鐵路征地改遷等手續(xù)辦理情況及降水試驗(yàn)情況安排南北方向延長(zhǎng)30m內(nèi)及第二排的45口降水井。

施工前進(jìn)行降水試驗(yàn)，先做4口試驗(yàn)井驗(yàn)證降水效果，試驗(yàn)井為JS57、JS58、JS59、JS60，以此確定降水井的數(shù)量和布置參數(shù)等。降水井平面分為三個(gè)區(qū)，分區(qū)對(duì)稱降水。

4　效果分析

目前，該項(xiàng)目實(shí)施已基本完成，根據(jù)全過程跟蹤觀測(cè)和分析，地面沉降，地下水位，隧道結(jié)構(gòu)拱頂、側(cè)沉降和水平收斂數(shù)據(jù)均滿足要求，施工過程順利、安全。說明該方案安全、經(jīng)濟(jì)、可行。措施效果明顯。

5　結(jié)語

在進(jìn)行市政工程施工時(shí)隧道暗挖施工所引起的沉降是不可避免的，但為了地表、管線及建筑物的安全，必須將這種沉降控制在一定范圍內(nèi)。盡管暗挖施工具有復(fù)雜的環(huán)境、很高的施工難度、施工受很多因素影響，但是現(xiàn)階段世界暗挖施工技術(shù)逐漸趨于成熟，此外，在地鐵施工快速發(fā)展的推動(dòng)下，涌現(xiàn)了許多新技術(shù)及新材料，這下新技術(shù)和新材料的應(yīng)用將會(huì)不斷提高地暗挖施工沉降的控制效果。

U215

A

1673-0038（2015）22-0220-03

2015-5-17

洪志明（1974-），男，市政、公路一級(jí)注冊(cè)建造師，本科，主要從事市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理工作。