梁中勇，饒軍應(yīng)，聶凱良，盧志華，趙 霞

(1.貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 454100)

1 工程概況

貴陽市軌道交通2號線是一條連接白云新區(qū)、觀山湖新區(qū)、老城區(qū)、龍洞堡片區(qū)的骨干線，全長39 km，共設(shè)車站32座。北京西路站是第15個車站，地下二層島式結(jié)構(gòu)，起訖里程YDK26+074.74—YDK26+311.33，長236.6 m。變截面里程為YDK26+268.24。地鐵車站隧道標(biāo)準(zhǔn)段斷面凈寬19.4 m，凈高16.50 m，擴(kuò)大段斷面凈寬22.6 m，凈高19.7 m。隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，兩端接礦山法區(qū)間。隧道圍巖為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖，圍巖等級為Ⅳ級。風(fēng)化裂隙內(nèi)賦存基巖裂隙水。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

目前地鐵車站隧道施工中對大斷面過渡到中斷面或小斷面已不再是技術(shù)難題。但是，北京西路站的施工是從標(biāo)準(zhǔn)斷面向擴(kuò)大斷面掘進(jìn)，這給施工帶來了一定難度。要做到變截面的安全過渡，必須控制好標(biāo)準(zhǔn)斷面和擴(kuò)大斷面。

2.1 施工細(xì)節(jié)控制

車站隧道圍巖為有明顯層理的中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖。在開挖過程中產(chǎn)生的層理臨空面極易坍塌、掉塊。施工中必須時刻觀察圍巖動態(tài)，支護(hù)采取錨桿加強(qiáng)。錨桿長6.0 m，間距0.5 m×0.5 m。錨桿的布置盡可能與層面垂直或與層面較大角度相交。注漿錨桿進(jìn)行施工時，需按設(shè)計要求在巖面上畫出本次錨桿孔位，并檢查巖面有無存在松動石塊或初噴混凝土脫落、開裂、起鼓等現(xiàn)象，若存在，處理后方可施鉆。

隧道拱部150°范圍內(nèi)、開挖輪廓線以外打設(shè)超前小導(dǎo)管時，導(dǎo)管內(nèi)灌注的水泥漿水灰比應(yīng)為1∶1～1∶0.6，小導(dǎo)管采用外徑42 mm、壁厚3.5 mm、長度4.0 m 的鋼管，外插角7°，2組小導(dǎo)管間縱向水平搭接長度不小于1 m。當(dāng)在掌子面鉆孔插打小導(dǎo)管時，每打完1排鋼管并注漿，待水泥漿達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，方可開挖并及時支護(hù)。

變截面處堵頭墻支護(hù)措施如圖1所示。在穿越變截面后隨即施作堵頭墻。變截面處人工鑿巖修整，清除突出的危巖，修整完成立即噴射混凝土，定時進(jìn)行監(jiān)控量測，時刻關(guān)注圍巖動態(tài)。

圖1 堵頭墻支護(hù)措施

2.2 地下水的處理

貴陽地鐵集巖溶、突水突泥、斷層、風(fēng)化泥質(zhì)白云巖、不規(guī)則構(gòu)造裂隙[1-2]于一身，施工中地下水的處理顯得尤為突出?？紤]到車站地下水的過度排放可能會對城市地表及地下儲水層產(chǎn)生影響，故采取以堵為主，限量排放的原則。若施工過程中遇到超前探水未揭示而開挖后暴露的涌水溶洞(工況1，見圖2(a))、隧道開挖后出水量較大的巖溶裂隙(工況2，見圖2(b))、正洞超前探水遇溶洞(槽)涌水(工況3，見圖2(c))等[3-6]情況，應(yīng)采取局部補(bǔ)注漿進(jìn)行地下水的處理。局部補(bǔ)注漿施工前，均應(yīng)在類似地質(zhì)條件下進(jìn)行注漿試驗，以確定漿液擴(kuò)散半徑、漿液填充率、漿液配合比、注漿量、膠凝時間、注漿終壓等參數(shù)。

圖2 地下水的處理措施

局部補(bǔ)注漿方案如下：

對于工況1，需在出水點(diǎn)附近鉆幾個分流孔，起分散水壓力和降低單點(diǎn)水流量的作用，通過安設(shè)PVC管，對涌水進(jìn)行疏導(dǎo)，以降低對出水點(diǎn)周圍圍巖的浸泡和沖刷。若發(fā)現(xiàn)涌水量及涌水壓力較大，還應(yīng)視具體情況增設(shè)分流孔。分流孔施鉆過程中應(yīng)與溶洞或溶隙成較大角度相交。在出水點(diǎn)及分流孔安設(shè)PVC管的同時，應(yīng)對孔壁與孔口管之間的孔隙用膨脹快硬水泥有效封堵，然后進(jìn)行注漿處理。注漿材料采用水灰比1∶1～1∶0.6的水泥漿，注漿壓力超過水壓0.5～1.0 MPa。注漿結(jié)束應(yīng)對注漿質(zhì)量進(jìn)行檢驗，做好施工記錄，確認(rèn)達(dá)到預(yù)期處理效果后方可進(jìn)行下一步施工開挖。

對于工況2，注漿漿液滲透半徑可按1.5 m計，注漿孔注漿應(yīng)從出水裂隙區(qū)周圍由遠(yuǎn)及近層層滲透，且注漿孔應(yīng)與裂隙出水面成大角度相交;注漿壓力超過水壓，注漿材料同前;孔間距在考慮滲透半徑的同時根據(jù)現(xiàn)場情況合理調(diào)整，止?jié){塞止?jié){時止?jié){塞膠圈尺寸應(yīng)與注漿孔的孔徑相匹配。涌水量較大時，應(yīng)先泄壓，再對裂隙注漿，注漿結(jié)束應(yīng)對注漿質(zhì)量進(jìn)行檢驗。

對于工況3，若涌水壓力和涌水量不大時，直接利用超前探水孔進(jìn)行注漿；若涌水壓力和涌水量較大，則可采用與工況1相同的減壓方法降低水壓，以利于注漿。此時，超前探水孔與分流孔均可作為注漿孔。若超前探水孔與分流孔孔口段巖石破碎，應(yīng)安設(shè)引水管。引水管與巖壁之間用膨脹快硬水泥堵塞后方可注漿。注漿材料同前，注漿壓力超過水壓0.5～1.0 MPa。若遇空洞較大，涌水量較小時，可采用C20混凝土充填。

隧道施工過程中，工況2出現(xiàn)的頻率相對較高。實(shí)踐證明，在富水巖溶、裂隙發(fā)育的貴陽地區(qū)，并不能一味地采取排水措施，宜排堵結(jié)合。

3 監(jiān)控量測

3.1 傳感器布置

在“直-緩-曲-緩-直”的設(shè)計線形中引入變截面，一方面，變截面的出現(xiàn)必定會導(dǎo)致變截面處應(yīng)力集中；另一方面，巖體材料受到節(jié)理、層理、裂隙等各種不利因素的影響，各向異性尤為明顯[7-8]。為了對特大斷面車站變截面處錨桿軸力、型鋼拱架應(yīng)力、初支混凝土應(yīng)力有清楚的了解，在變截面處安裝了傳感器。傳感器布置如圖3所示。為測定不同深度處錨桿軸力，在錨桿上對焊鋼筋計2個，鋼筋計A1距離開挖面3.5 m，A2距離開挖面1.5 m，其他點(diǎn)處類似。左導(dǎo)坑截面面積標(biāo)準(zhǔn)段116 m2，擴(kuò)大段129 m2，面積增大13 m2，增大率為11.2%。右導(dǎo)坑截面面積標(biāo)準(zhǔn)段116 m2，擴(kuò)大段158 m2，面積增大42 m2，增大率為36.2%。右導(dǎo)坑截面增大的面積是左導(dǎo)坑的3.23倍。左、右導(dǎo)坑均采用三臺階法開挖。左、右導(dǎo)坑分部開挖的面積見表1。

圖3 傳感器布置

工作面標(biāo)準(zhǔn)段截面面積/m2擴(kuò)大段截面面積/m2截面面積增大率/%上臺階①3540左導(dǎo)坑中臺階②455011.2下臺階⑤3639上臺階③3545右導(dǎo)坑中臺階④456036.2下臺階⑥3653

3.2 結(jié)果分析

為方便比較分析監(jiān)測結(jié)果，規(guī)定變截面處監(jiān)測的錨桿軸力、型鋼拱架應(yīng)力、初支混凝土應(yīng)力均以拉為正，以壓為負(fù)。

1)錨桿軸力

左右拱肩錨桿軸力時程曲線見圖4。可知：在右導(dǎo)坑上臺階③中部安裝橫撐對錨桿軸力影響較大，右拱肩C1,C2處錨桿軸力最大值達(dá)3.86,4.11 kN。隨著施工向前推進(jìn)，右拱肩錨桿軸力逐漸減小，在第35 d錨桿軸力由壓變拉，這是由于在隧道開挖過程中光面爆破的強(qiáng)有力沖擊使得圍巖塑性區(qū)向外擴(kuò)大，隨時間推移，圍巖塑性區(qū)又向隧道臨空面縮小。在左導(dǎo)坑上臺階①中部安裝橫撐，對左拱肩A1,A2處錨桿軸力無明顯影響。A2距離隧道開挖面較近，故其壓力或拉力值在同一時間總體上比A1處大。分析右拱肩錨桿鋼筋計C1,C2也得出此規(guī)律。

圖4 左右拱肩錨桿軸力時程曲線

2)型鋼拱架壓力

左右拱肩型鋼拱架壓力時程曲線見圖5?？芍孩僮髮?dǎo)坑截面面積的變化量比右導(dǎo)坑小29 m2，故左拱肩A處型鋼拱架壓力曲線變化比較平緩，型鋼拱架壓力約為7.24 MPa;②由于施作堵頭墻，右拱肩C處型鋼拱架壓力開始劇增，到堵頭墻施作完成，型鋼拱架壓力趨于穩(wěn)定，其值約為97.01 MPa。

圖5 左右拱肩型鋼拱架壓力時程曲線

圖6 左右拱肩初支混凝土應(yīng)力時程曲線

3)初支混凝土應(yīng)力

左右拱肩初支混凝土應(yīng)力時程曲線見圖6。可知：右拱肩C處初支混凝土應(yīng)力值約為左拱肩A處初支混凝土應(yīng)力值的3.5倍;由于左導(dǎo)坑在上臺階①處施工時對初支混凝土有意外擾動，在第5 d時出現(xiàn)一個峰值，隨后趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論

1)在富水巖溶、裂隙發(fā)育的貴陽地區(qū)，地下水的處理是隧道施工的一個難題。施工中遇到超前探水未揭示而開挖后暴露的涌水溶洞、隧道開挖后出水量較大的巖溶裂隙、正洞超前探水遇溶洞(槽)涌水等工況，在以堵為主、限量排放的前提下，應(yīng)立即進(jìn)行局部補(bǔ)注漿。

2)車站隧道變截面施工中，右導(dǎo)坑截面面積變化量比左導(dǎo)坑大，右導(dǎo)坑的錨桿軸力、型鋼拱架壓力、初支混凝土應(yīng)力均比左導(dǎo)坑大，右導(dǎo)坑是后續(xù)施工控制的重點(diǎn)。

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