李 川 肖景鑫 趙國良 王海亮 呂方平

(1.青島第一市政工程有限公司，山東 青島 266000; 2.山東科技大學(xué) 礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,山東 青島 266000)

0 引言

隨著城市地鐵經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模不斷得到擴(kuò)大，其建設(shè)的速度越來越快，應(yīng)社會基礎(chǔ)建設(shè)的迫切需要，一些地鐵工程的施工工期越發(fā)緊張。石立新(2011年)依托雪峰山隧道白沙斜井，1井4工作面，2個聯(lián)絡(luò)通道施工情況，優(yōu)化了施工隊(duì)伍配置等施工組織安排，總結(jié)探討了隧道通風(fēng)、出渣、排水等工序保證措施。何建洪(2010年)研究探討了在只有一個隧道工作面的情況下，隧道的多工序平行作業(yè)施工技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際指出了：改裝設(shè)計(jì)大模板襯砌臺車，以滿足大型自卸車及裝載機(jī)行走和襯砌施工的雙重需要。馬紅章(2009年)針對烏鞘嶺特長隧道6號斜井洞內(nèi)設(shè)有7個橫通道，最多達(dá)7個工作面的復(fù)雜施工組織進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的合理配備。結(jié)合前人研究成果，總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)置橫通道的工程時機(jī)與平行作業(yè)施工技術(shù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

觀濤站—科技館站區(qū)間隧道工程(以下稱觀科區(qū)間)是青島市地鐵8號線先期開工的重要節(jié)點(diǎn)工程，區(qū)間工程由青島第一市政有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)。區(qū)間線路出觀濤站，經(jīng)觀濤社區(qū)，下穿耕海路，經(jīng)溝角社區(qū)西北側(cè)向東敷設(shè)，后至岙東南路，沿岙東南路南行至科技館站。

根據(jù)本工程全線工期緊的要求,加快隧道施工進(jìn)度并提前工期,是擺在我們面前一個現(xiàn)實(shí)的問題。為此，在2.9 km的區(qū)間隧道共設(shè)置了3個施工斜井與2個豎井，洞內(nèi)設(shè)有5個臨時橫通道、6個永久橫通道，掘進(jìn)工作面多達(dá)20個，單位里程的掘進(jìn)工作面創(chuàng)地鐵隧道的記錄，在國內(nèi)較為少見。為加快施工進(jìn)度，技術(shù)方面在隧道施工中形成了多工序平行作業(yè)的局面,滿足了施工工期的要求。

2 橫通道的增設(shè)施工方法

2.1 施工方案

為了保證工期的順利完成，同時給二襯和初期支護(hù)交叉施工提供工作面，提高區(qū)間隧道施工效率，在原有聯(lián)絡(luò)通道的基礎(chǔ)上增設(shè)4個臨時橫通道。以觀科區(qū)間1號斜井小里程二襯施工為例，預(yù)計(jì)完成日期為2019年11月下旬，不滿足2019年7月底洞通的施工節(jié)點(diǎn)要求。通過在DK35+610處增設(shè)一座臨時橫通道，可提前施作右線小里程387 m襯砌，實(shí)現(xiàn)右線二次襯砌與出渣平行作業(yè)，以滿足施工節(jié)點(diǎn)要求。

2.2 橫通道增設(shè)的工程時機(jī)

隨著二襯施工段的完成前進(jìn)，在二襯施工段到達(dá)臨時橫通道里程之前，應(yīng)預(yù)先開挖新的臨時橫通道，以保證二襯施作進(jìn)度與出渣運(yùn)輸不被中斷，順利完成工期目標(biāo)。新的臨時橫通道的增設(shè)可維持開挖與二襯平行作業(yè)模式。但橫通道增設(shè)的工程時機(jī)不對，橫通道開挖增設(shè)的不及時會導(dǎo)致二襯作業(yè)窩工。下面即對橫通道的開挖時機(jī)與二襯進(jìn)度之間的關(guān)系問題進(jìn)行研究。如圖1所示，以DK35+610臨時橫通道為研究對象，對DK35+610臨時橫通道的設(shè)置工程時機(jī)進(jìn)行探討。

(1)

其中，E為每日二襯完成距離，E=6 m/d；L為設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺，L=1.5 m；D為橫通道長度,D=7.5 m；n為每日循環(huán)次數(shù)，n=2；m為施工干擾系數(shù)，取1.5；X為橫通道開挖期間二襯完成距離。

由式(1)得，X=22.5 m。即當(dāng)臨時橫通道(DK35+786)從開挖到完成這段時間內(nèi)，完成的二襯段距離X=22.5 m。正線在橫通道前后需要預(yù)留一段距離a，利于自卸車出渣運(yùn)輸與排水，a取2 m。

Y=338-a-X

(2)

由式(2)得，Y=313.5 m。由此可得結(jié)論，為防止二襯作業(yè)發(fā)生窩工，當(dāng)二襯施工進(jìn)度預(yù)計(jì)到達(dá)DK35+634時，即需要開始開挖DK35+610臨時橫通道。

3 隧道多工序平行作業(yè)施工技術(shù)

3.1 觀科區(qū)間隧道平行作業(yè)線耗時分析

選取Ⅲ級、Ⅳ級圍巖施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。按照開挖、出碴、支護(hù)、襯砌四條作業(yè)線分析，并對比各作業(yè)線耗時。由于二次襯砌施工于掌子面較遠(yuǎn)，故襯砌作業(yè)線與其他作業(yè)線平行施工，基本不會影響施工進(jìn)度，不計(jì)入整條施工作業(yè)線工效分析。

統(tǒng)計(jì)1號斜井工區(qū)小里程方向全斷面法施工與上下臺階法施工時各作業(yè)線耗時。得出循環(huán)進(jìn)尺1.5 m的Ⅲ級圍巖各作業(yè)線平均耗時比例如圖2所示。得出循環(huán)進(jìn)尺1 m的Ⅳ級圍巖各作業(yè)線平均耗時比例如圖3所示。

由圖2和圖3可以看出，不論是Ⅲ級還是Ⅳ級圍巖施工，支護(hù)作業(yè)線均是耗時最多的一個，由于Ⅲ級圍巖較Ⅳ級圍巖支護(hù)簡單，其耗時小于Ⅳ級圍巖支護(hù)用時；出渣作業(yè)耗時僅次于支護(hù)作業(yè)線，占整個循環(huán)耗時的25%～30%。可見，支護(hù)和出渣是快速施工的關(guān)鍵，對于二者工序的優(yōu)化是施工中需要解決的問題。

3.2 快速施工技術(shù)

1)支護(hù)噴混凝土施工技術(shù)。使用雙泵混凝土噴混車，實(shí)現(xiàn)上下臺階同時噴混，有效的提高了噴混作業(yè)的作業(yè)效率，縮短了單循環(huán)耗時，加快了施工進(jìn)度；在Ⅱ級～Ⅲ級圍巖全斷面法施工采用光面爆破，無需進(jìn)行立架，節(jié)省了初支立架的時間，光面爆破后進(jìn)行巖面處理后，可直接進(jìn)行噴混凝土。

2)挖機(jī)、鉤機(jī)、自卸車的合理配合能有效的縮短出渣時間。上下臺階鉆爆施工后，首先通過挖機(jī)找平，將下道的渣石鋪平，以便鉤機(jī)可以爬上下臺階。鉤機(jī)將上臺階拱腳與邊墻的石渣扒至下臺階，挖機(jī)將下道的石渣挖運(yùn)到自卸車反斗中，統(tǒng)一出渣。這樣可使上臺階初支先行施工作業(yè)，使上臺階初支與下臺階出渣平行作業(yè)，節(jié)省了初支時間。

3)二次襯砌快速施工組織安排。二次襯砌采用平行流水作業(yè)，防水層及鋼筋作業(yè)先行提前施工。架設(shè)三個平行作業(yè)的臺車，防水工、鋼筋工和模板工分別在簡易臺架防水臺車、簡易臺架掛筋臺車和全液壓鋼模板隧道襯砌臺車上，進(jìn)行同時作業(yè)，防水施工超前鋼筋安裝，鋼筋安裝超前模板注漿養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)了二次襯砌各工序的平行流水作業(yè)，縮短了單循環(huán)二襯施工的施工時間。并采用多臺襯砌臺車襯砌,臺車采用跳躍式襯砌,空余部分由其他臺車施作。

3.3 平行作業(yè)工序作業(yè)效率分析

對于Ⅳ級、Ⅴ級圍巖上、下臺階法開挖，如果采用正常的順序搭接作業(yè)，一般是采用先開挖出渣,再支護(hù)，后襯砌,最后鋪底及水溝電纜槽，作業(yè)循環(huán)時間為10.5 h/循環(huán)，循環(huán)進(jìn)尺1 m。按爆破作業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許放炮時間為7：00～19:00，Ⅳ級、Ⅴ級圍巖開挖采用上下臺階法施工時，1 d只能完成1個循環(huán)，日進(jìn)尺1 m，月進(jìn)尺為30 m左右。這勢必造成掘進(jìn)施工進(jìn)度緩慢,施工工期長。

通過對掘進(jìn)爆破作業(yè)工序搭接進(jìn)行合理的優(yōu)化，上下臺階法爆破掘進(jìn)施工可實(shí)現(xiàn)每天2個～3個循環(huán)，有效地提高了每天的掘進(jìn)距離，保證工程工期。統(tǒng)計(jì)日開挖掘進(jìn)工序搭接，優(yōu)化調(diào)整工序后的安排如下：

上下臺階開始進(jìn)行炮眼裝藥，放第一炮(耗時60 min)→上臺階出渣，下臺階渣石不動，將上臺階的渣石扒到下臺階，下臺階的拱腳，邊墻填實(shí)爆下的渣石(耗時60 min)→上臺階鉆眼、裝藥(耗時150 min)→上臺階放第二炮，上下臺階開始進(jìn)行共同出渣(耗時210 min)→上下臺階出渣完成。開始進(jìn)行上下臺階初支立架噴混(耗時240 min)→初支完成，進(jìn)行上下臺階鉆眼(耗時180 min)。

第一日開挖掘進(jìn)多進(jìn)行了一個上臺階爆破作業(yè)，所以第二日先進(jìn)行下臺階爆破，然后再進(jìn)行上下臺階共同爆破，這種作業(yè)搭接模式相當(dāng)于兩天3個循環(huán)，將一天1個循環(huán)提高到一天1.5個循環(huán)，從月進(jìn)尺30 m提高到了45 m，提高了隧道貫通工程進(jìn)度。通過改變傳統(tǒng)的施工工藝，變?yōu)槠叫凶鳂I(yè)工序，改變工序后資源利用率更高，施工進(jìn)度較以前有了較大提高。

4 結(jié)語

采用以上的快速掘進(jìn)施工技術(shù)后，觀科區(qū)間隧道的工程進(jìn)度有了很大的提高，在實(shí)施快速施工技術(shù)前，每月Ⅳ級圍巖的預(yù)計(jì)施工進(jìn)度平均在30 m左右，在重新調(diào)整施工組織和設(shè)計(jì)，將施工的各方面因素進(jìn)行優(yōu)化后，在夜間不能鉆爆施工的情況下，月進(jìn)尺都在45 m～55 m左右，爆破對周邊環(huán)境的影響也在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，并且提前工期目標(biāo)2019年7月31日貫通28 d完成全線貫通，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。