左材攀

中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司 重慶 401121

1 工程概況

1.1 現(xiàn)目概況

本項(xiàng)目位于智利圣地亞哥地鐵2 號線延長線最南端，全長共1760.6m，整個(gè)線路位于城市主干道下方。本工程主體結(jié)構(gòu)由1個(gè)車站、2 個(gè)豎井和4 段區(qū)間隧道組成，其中區(qū)間隧道總長度為1604m，單段最大長度為740m[1]。

本工程區(qū)間隧道采用單洞雙線設(shè)計(jì)，全斷面法開挖，除洞口外無系統(tǒng)錨桿護(hù)輔助施工，其中最大開挖截面為65.7 ㎡，最小開挖截面為49.5 ㎡。隧道的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)采用5cm 初噴+鋼筋網(wǎng)+拱架+15cm 支護(hù)混凝土+鋼筋網(wǎng)+15cm 敷面混凝土，無二次襯砌，所有支護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土均采用噴射混凝土。隧道設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 隧道通車圖

1.2 水文地質(zhì)

該項(xiàng)目沿線地層地質(zhì)構(gòu)造從上至下分別為：砂礫石、砂質(zhì)泥巖，局部有夾砂帶。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)范埋深較淺以砂礫石地質(zhì)為主，且結(jié)構(gòu)工程位于地下水位線以上，工程所在區(qū)域年降水量較少。隧道滲水主要是來自于市政管網(wǎng)和地表補(bǔ)給水。

2 施工概述

根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)和該地區(qū)的施工條件及設(shè)計(jì)習(xí)慣，隧道施工過程中不采用系統(tǒng)錨桿等輔助措施來降低安全風(fēng)險(xiǎn)。施工過程中遵循“少擾動、短進(jìn)尺、快封閉”的施工原則，以配套化機(jī)械施工為主，降低工程安全風(fēng)險(xiǎn)。過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測，加密監(jiān)控量測點(diǎn)，以量測數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，確保施工安全。

3 各工序的設(shè)備應(yīng)用

3.1 開挖

3.1.1 開挖工藝

區(qū)間隧道采用全段面法開挖，采用挖機(jī)進(jìn)行初步開挖，人工配合修整輪廓線的施工工藝?；谏暗[石地層的特點(diǎn)，為保證進(jìn)洞安全，洞口采用長度9m 的中空錨桿進(jìn)行超前支護(hù)，洞口段前5m 必須封閉成環(huán)才能進(jìn)行后續(xù)施工。在開挖時(shí)預(yù)留一小部份核心土，用來提高掌子面的穩(wěn)定性能，同時(shí)作為安裝拱架的支撐點(diǎn)。從第1 個(gè)掌子面開始，掌子面開挖成型后，測量組立即采集數(shù)據(jù)，以便指導(dǎo)后續(xù)施工。正常開挖步距為1m，遇到較差的地質(zhì)環(huán)境，視情況縮減開挖步距及降低開挖輪廓線。

3.1.2 開挖配套設(shè)備

掌子面開挖主要以挖機(jī)為主，輔以人工修整，根據(jù)斷面的大小配備不同型號的挖機(jī)。人工修整采用旋轉(zhuǎn)式伸縮臂叉車配合，在叉車上加裝施工掛籃及防護(hù)頂棚[2]。

3.1.3 出渣系統(tǒng)配套設(shè)備

洞內(nèi)出渣主要采用側(cè)卸裝載機(jī)和自卸汽車配合，最好選用鏟斗擋板可拆的側(cè)卸裝載機(jī)，在運(yùn)輸距離不超過50m 時(shí)，開挖完成后由裝載機(jī)直接進(jìn)行運(yùn)輸，效率最高。大于50m 時(shí)，拆除鏟斗擋板，配合自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸。

豎井出渣，主要采用裝載機(jī)、塔吊配合。豎井出渣主要靠塔吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸，在選取豎井內(nèi)和地面存渣區(qū)時(shí)，盡量減少塔吊的擺幅。

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)備應(yīng)用

3.2.1 混凝土結(jié)構(gòu)中濕噴機(jī)械手的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)混凝土主要采用罐車配合濕噴機(jī)械手進(jìn)行施工，與人工噴漿相比，效率不但高，效果也更好。而且設(shè)備移動靈活，安全風(fēng)險(xiǎn)低。

機(jī)械手控制要點(diǎn)，在噴射混凝土?xí)r，噴嘴運(yùn)行軌跡呈螺旋形，且盡量保持噴嘴垂直于受噴面，按照自下而上，先墻后拱的順序進(jìn)行噴涂，噴涂時(shí)每層噴射厚度控制在7±2cm。復(fù)噴間隔時(shí)間控制在20-25min。正常情況下風(fēng)壓控制在0.4-0.5MPa，噴射距離保持在1m-1.3m。

噴射過程中，操作手做好安全防護(hù)，結(jié)束后立即清洗設(shè)備。

3.2.2 鋼筋安裝中伸縮臂叉車的應(yīng)用

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)支護(hù)鋼筋采用鋼筋網(wǎng)片，縱向搭接長度為3 個(gè)網(wǎng)格，環(huán)向搭接長度為4 個(gè)網(wǎng)格，扎絲間距15cm。由安裝施工掛籃的伸縮臂叉車輔助施工，首先要根據(jù)載重及鋼筋網(wǎng)單位重量核算搭載長度。將鋼筋網(wǎng)片用繩索固定在防護(hù)頂棚上，然后提升至指定位置，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行搭接連，鋼筋網(wǎng)安裝按逆時(shí)針或順時(shí)針方向依次拼裝，安裝第二層鋼筋網(wǎng)時(shí)提前預(yù)埋混凝土控制樁。

3.2.3 拱架安裝中伸縮臂叉車的應(yīng)用

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用格柵拱架，較為輕便，拱架安裝主要采用伸縮臂叉車配合施工。

在開挖時(shí)兩邊拱腳位置多挖深60cm，作為拱架的扶正空間。工人將拱架運(yùn)至掌子面，在地面完成拼接。拼接完成后，伸縮臂叉車在隧道中線位置擺正，并調(diào)節(jié)水平。由工人將拼裝好的拱架頂部用繩索栓在掛籃上，然后將拱架頂部提升至少2m，用支撐桿支撐，穩(wěn)固后叉車收回大臂，并將施工掛籃落回地面推送至拱架下方，用繩索將拱架頂部固定在施工掛籃防護(hù)頂棚上，然后慢慢提升，直至將拱架推送至指定位置后停止。掛籃中的作業(yè)人員和掛籃下方作業(yè)人員也要按照要求進(jìn)行相應(yīng)的操作。待所有工作完成后，才能撤除收回大臂，用于該榀拱架其他地方連接施工。

3.3 各工序的資源配置

3.3.1 開挖資源配置

以最常見的49.5 ㎡為例，通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得出，單工作面從開挖修整到洞渣運(yùn)輸完成，平均用時(shí)在2.6 小時(shí)。單工作面單班資源配置見表1：

3.3.2 安裝鋼筋網(wǎng)及拱架的資源配置

通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，安裝1 循環(huán)的鋼筋網(wǎng)和拱架，平均用時(shí)在2.2 小時(shí)，單工作面單班資源配置見表2：

3.3.4 噴射混凝土的資源配置

通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，機(jī)械手工作效率平均為15m3/h，每循環(huán)從準(zhǔn)備到結(jié)束，用時(shí)在1.5h。單工作面單班資源配置見表3：

表3 噴射混凝土主要資源配置

表1 開挖出渣主要資源配置

表2 網(wǎng)片及拱架安裝要資源配置

3.3.5 豎井出渣資源配置

21m 深的豎井垂直出渣從提升到裝車運(yùn)走，通過已完成階段的實(shí)踐，垂直效率可達(dá)40m3/h。單班作業(yè)資源配置見表4：

4 監(jiān)控量測

本工程位于城市主干道正下方，暗挖施工過程中對隧道及路面進(jìn)行沉降監(jiān)測尤為重要，本項(xiàng)目監(jiān)控量測主要包括地表沉降、洞內(nèi)收斂及拱頂沉降觀測，其中地表沉降涉及地面交通及管線，地表沉降允許值范圍為12mm，警戒值為17mm，已完工隧道穩(wěn)定區(qū)域地面沉降監(jiān)測均在允許值范圍內(nèi)。

表4 垂直提升主要資源配置

因砂礫石地層水平應(yīng)力相對較小，沉降變形主要是來自豎向壓力，在施工過程中重點(diǎn)對洞口超前支護(hù)、洞口破除兩個(gè)工序進(jìn)行觀測，觀測數(shù)值在合理范圍內(nèi)，后期在洞內(nèi)抽取離掌子面較近的點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測分析，地表沉降和拱頂沉降數(shù)據(jù)均無變化，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明在無水砂礫石地層隧道施工中快速封閉是關(guān)鍵，現(xiàn)場通過合理配備和優(yōu)化工裝設(shè)備，達(dá)到了快速封閉的施工目的[3]。

5 結(jié)語

智利地鐵2 號線砂礫石地層隧道采用機(jī)械開挖，在施工過程中遵循“少擾動、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測量”的原則，抓住不良地質(zhì)走向，減少地質(zhì)擾動、快速封閉是重點(diǎn)。同時(shí)本項(xiàng)目機(jī)械配套化作業(yè)優(yōu)勢凸顯，本項(xiàng)目在投標(biāo)階段按常規(guī)進(jìn)度指標(biāo)分析，全斷面法單工作面進(jìn)度指標(biāo)為2.7 循環(huán)/天，過程中不斷優(yōu)化工裝設(shè)備，最終單工作面進(jìn)度指標(biāo)最高可達(dá)4 循環(huán)/天。降低了安全風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)也保證了快速施工。