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        暗挖區(qū)間隧道連續(xù)下穿既有地鐵線施工工藝

        2021-09-02 09:42:40曾順成
        綠色環(huán)保建材 2021年8期
        關鍵詞:格柵區(qū)間注漿

        曾順成

        中鐵十六局集團地鐵工程有限公司

        1 工程概況

        國家圖書館站~二里溝站區(qū)間,在中關村大街下穿既有地鐵4號、9號線區(qū)間,二次下穿既有地鐵4號線區(qū)間,側穿西苑飯店及其門前過街通道。區(qū)間隧道呈“V”字坡,埋深20.583m~28.573m,沿線地勢局部有起伏現(xiàn)象,但總體以平緩狀為主,引入暗挖法用于區(qū)間隧道的開挖施工。隧道下穿既有線是該區(qū)間施工的重難點內容,需兼顧既有線運營秩序性以及現(xiàn)場施工安全性雙重要求。

        2 下穿地鐵9號線的施工思路

        區(qū)間下穿施工具有流程性,先施工左線,并保證左右線步距錯開量超20m??紤]到安全性要求,單線施工前先采取深孔注漿處理措施,以起到加固作用,確保開挖輪廓線以外2m范圍內和掌子面均具有足夠的穩(wěn)定性。從注漿封閉掌子面的位置來看,其正處于既有線正下方,項目采取分段推進的注漿施工方法,以便完成各部分的注漿加固作業(yè)。關于注漿分段的示意圖,如圖1所示。

        圖1 國二區(qū)間下穿既有9號線區(qū)間注漿分段示意圖

        暗挖區(qū)間隧道下穿9號線時,采取先施工左線的方法,期間確保左右線錯開量超20m。通過深孔袖閥管注早強型微膨脹水泥漿液,以起到加固的效果。鑒于穿越風險源區(qū)段的施工特殊性,在原格柵架設間距的基礎上調整,即由0.75m加密至0.5m,期間輔以臨時仰拱支撐措施,通過多類裝置的聯(lián)合應用有效規(guī)避安全問題。

        (1)穿越前,采用地質雷達詳盡勘探穿越地段地下,徹底摸清地下障礙物情況,排除意外因素。

        (2)隧道開挖前進行洞內止水注漿,施工中堅決杜絕水土大量流失的情況,遇有險情馬上停止開挖,及時補強結構、加固地層。

        (3)圍巖變形過大或初期支護變形不收斂又難以及時補強時,可設置臨時仰拱或橫撐,必要時提前施作二次襯砌并加強。

        (4)下穿過程中對下穿既有地鐵9號線路進行實時監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測反饋的信息及時優(yōu)化調整開挖進尺,做到動態(tài)施工管理。

        (5)穿越既有地鐵線路存在施工風險,針對有可能發(fā)生的一些突發(fā)事件,從管理、技術和組織等方面分析和制定相應的應急預案。

        3 暗挖區(qū)間隧道下穿既有線的施工工藝

        3.1 雙重管后退式注漿工藝流程

        下穿既有線風險源的安全隱患較多,在下穿施工前先探測以確定前方土體特性,以此為立足點采取深孔注漿處理方法,用于維持土體的穩(wěn)定性,避免上方構筑物塌陷的情況。首段深孔注漿前先掛網噴射混凝土,目的在于臨時封閉掌子面;以C20混凝土為原材料噴射止?jié){墻,厚度按400mm控制。各注漿段長度為9m~12m,有序完成各段的注漿作業(yè),漿液擴散半徑0.5m,鉆孔布置成環(huán),避免注漿不飽滿的情況。

        3.2 格柵鋼架的加工與安裝

        (1)格柵鋼架的加工。以Φ22、Φ14和Φ8的鋼筋為原材料,根據(jù)設計圖紙焊接成格柵鋼架,各單元間利用螺栓穩(wěn)定連接。在上端面格柵上增設臨時仰拱,擴大受力面積,以免在上端面通過時出現(xiàn)大規(guī)模的沉降現(xiàn)象。

        (2)格柵鋼架的安裝。遵循隨挖隨支的原則,每開挖一榀格柵間距后及時將提前制作成型的格柵設置到位,利用螺栓連接格柵單元,相鄰格柵間用φ22鋼筋連接筋連接,形成完整且穩(wěn)定的格柵鋼架結構體系。

        3.3 土方開挖

        單次開挖循環(huán)進尺以一榀格柵寬度為宜,即0.5m,上下兩層錯開步距控制在5m左右。挖土采取自上而下的順序,分層依次開挖。上層斷面開挖施工環(huán)節(jié)采取先邊拱后拱頂、環(huán)形預留核心土開挖的方法;下層斷面,按照先底拱、后邊拱的流程依次開挖。合理協(xié)調現(xiàn)場施工要素,盡可能縮短圍巖暴露時間,以免在外界因素的長時間影響下出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的情況。每完成一次開挖作業(yè)后按規(guī)范安設格柵、掛網、鎖腳錨管,并組織混凝土噴射施工。

        拱部格柵架設環(huán)節(jié)利用螺栓連接的方法將各節(jié)段穩(wěn)定連接,臨近掌子面上層螺栓受空間的限制而難以擰緊,該部分安排專員以人工作業(yè)的方法上緊,后續(xù)進入下一循環(huán)土方開挖時進一步復緊,確保螺栓具有緊固性。

        格柵架設是一項精細化的工作,要求先復核標高,檢測格柵兩拱腳的水平狀態(tài)并視實際情況靈活調整,隨后用吊垂球復核垂直度和凈空位置,要求各方面均無誤。相鄰格柵間采取縱向連接措施,各連接筋布設間距按1m控制,確保連接的穩(wěn)定性。在鋼筋網鋪設時搭接量至少達到150mm。此后打設鎖腳錨管,待其位置無誤且具有穩(wěn)定性后噴射混凝土,再向初期支護背后注漿。

        3.4 噴射混凝土

        (1)施工工藝流程。在洞外規(guī)劃拌和場所,根據(jù)設計配比拌和混合料,經由下料管傳輸至運料車,再轉運至指定的工作面及時用于噴射施工。加強對混凝土原材料質量的控制,同時以設計配比準精準控制材料的用量,予以充分的攪拌。

        (2)噴射施工方法。噴射施工遵循連續(xù)性原則,拌和站與施工現(xiàn)場的工作人員密切溝通,拌和適量滿足質量要求的混凝土,確保材料供應的及時性?;旌狭仙a采用的是強制式攪拌機,為確?;旌狭蟽炔扛黝愒牧戏植嫉木鶆蛐?,攪拌時間至少達2min。精準控制材料的用量,利用高精度的裝置稱量,具體稱量誤差為:水泥、速凝劑±1%,砂石±3%。以潮噴工藝為宜,適配潮噴機,利用該裝置高效施工。盡可能縮短混凝土出廠至噴射前的間隔時間,以免因時間過長而出現(xiàn)混合料性能下降甚至初凝的情況[1]。

        3.5 超前小導管的加工與安裝

        通過注漿的方法使?jié){液連同小導管周邊的土體共同組成完整的整體(承載殼),在此條件下組織開挖作業(yè),可有效保證土體的穩(wěn)定性。在開挖施工期間,小導管可發(fā)揮出懸臂支撐的作用,由此避免拱頂坍塌問題。

        (1)小導管的加工。以Φ25鋼管為原材料,前端加工成錐形,減小受力面積,以便高效插打。在小導管的中間區(qū)域按20cm的間距依次鉆Φ6~8mm溢漿孔,呈梅花形布置,但尾端0.7m范圍內予以保留,即該部分不鉆孔,以免在注漿期間出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

        (2)小導管的安裝。待導管制作成型后手持風鉆插打到位;此外,可采用深孔注漿鉆機,利用該裝置成孔,隨后再將小導管插入。

        3.6 初支背后填充注漿

        初期支護工作落實到位后進入初支背后填充注漿施工環(huán)節(jié)[2]。待上臺階為閉合臨時仰拱后方可填充注漿,以免誘發(fā)安全事故。為避免拱腳大幅度下沉,注漿期間適當減小注漿壓力(但不可影響漿液的正常注入);初期底板閉合后進一步組織壓力注漿作業(yè),加強防護,期間注漿壓力以0.3MPa~0.5MPa為宜。

        關于初支背后填充注漿的技術要點,如下。

        (1)注漿管的加工。以Φ32焊接鋼管為基礎材料制作成型,長度為1m,前端加工成圓錐形,在管道中間部位鉆孔,距尾部60cm范圍內予以保留(不鉆孔)。

        (2)沿隧道拱部和邊墻兩處依次設置注漿管,各部位的間距為:起拱線處2m、邊墻處3m,呈梅花形布置。

        (3)注漿施工選用的是單液水泥漿,按照0.8∶1~1∶1的水灰比控制要求制備漿液。水泥為關鍵原材料,此處選用的是強度等級至少達32.5的硅酸鹽水泥。

        (4)注漿結束的判斷標準視實際注漿方法而定,主要考慮如下兩種:①單孔注漿:實測注漿壓力達到設計要求(最終壓力),注漿量超設計值的80%,同時達到兩項條件后可結束注漿;此外,盡管注漿壓力未滿足終壓要求但實際注漿量完全達標(即達到設計注漿量),且不存在任何形式的漏漿現(xiàn)象也可以結束注漿作業(yè);②全斷面注漿:單孔注漿工作落實到位,初支表面無明顯漏水點,此時可結束注漿作業(yè)。

        4 施工監(jiān)測

        4.1 地表監(jiān)測

        施工環(huán)境錯綜復雜,施工期間存在諸多干擾因素,易影響地表的穩(wěn)定性。加強地表監(jiān)測有利于及時判斷實際施工情況,進而采取針對性的控制措施[3]。按國家二等水準測量的相關技術要求開展監(jiān)測工作,適配電子水準儀、銦鋼尺,每月對基準點監(jiān)測1次。監(jiān)測期間詳細采集并記錄數(shù)據(jù),將實測值與設計要求展開對比分析,基于各項數(shù)據(jù)繪制地表變形沉降曲線圖,據(jù)此展開分析,對地表的沉降情況做出準確的判斷。以允許沉降值為參考基準,若實測地表沉降量達到該值的70%則及時做出預警,視實際情況采取針對性的加固措施,保證地層的穩(wěn)定性。

        4.2 初期支護拱頂沉降及凈空收斂

        (1)收斂點的布設。按5m的間距在洞內縱向依次設置觀測斷面,在各洞室拱頂處埋設1個沉降掛鉤,在洞室的兩側墻壁處埋設1個收斂掛鉤。

        (2)監(jiān)測方法。在前述裝置的基礎上利用收斂計測量斷面?zhèn)缺陂g的相對位移,根據(jù)該數(shù)據(jù)對開挖斷面周邊的土體狀態(tài)做出判斷,即該部分是否具有穩(wěn)定性。

        5 結束語

        綜上所述,在暗挖區(qū)間隧道下穿既有線路施工前,需利用地質雷達等方法詳細勘察,明確施工現(xiàn)場的實際情況,全面摸清地下障礙物的分布特點,合理做出規(guī)劃。開挖前,將洞內止水注漿、注漿加固等方法落實到位,盡可能減小環(huán)境因素所帶來的不良影響。實際開挖期間一方面需嚴格依據(jù)方案操作,另一方面則加強質量檢查,若出現(xiàn)異常狀況及時采取處理措施,全面保證施工的安全性。通過科學施工工藝的應用減小對現(xiàn)狀既有地鐵線路以及其他建(構)筑物的影響,給暗挖區(qū)間隧道開挖施工創(chuàng)設良好的條件,達到提質增效的效果。

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