李軍濤
北京住總第一開發(fā)建設(shè)有限公司 北京 100029
暗挖法指的是一種地下開挖洞室的施工方法,主要應(yīng)用于一些軟弱圍巖的隧洞工程施工中。由于地質(zhì)比較復(fù)雜,施工中涉及到的工藝和工序比較多,因此對施工質(zhì)量要求高。如果不能做好施工控制容易造成塌方等問題,不僅會需要返工,還可能會造成生命、財產(chǎn)等方面的損失。因此需要制定科學(xué)的質(zhì)量安全管理體系,采用科學(xué)的質(zhì)量施工技術(shù),保證施工的有效進(jìn)行。為了保證論述的合理性,本文研究中以某地鐵工程為例進(jìn)行講解。
某地鐵修建路段采用暗挖下穿的方式,在暗挖隧道區(qū)間設(shè)置臨時施工豎井以及一條橫通道,豎井的深度設(shè)置為40米。并結(jié)合豎井的地理位置,周圍環(huán)境以及井橫斷面的深度和大小等確定具體的施工方案。通過對本案的研究確定采用噴錨以及格柵鋼架聯(lián)合的方式進(jìn)行支護(hù)。
本案的施工位置地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜,存在不良地質(zhì)以及一些特殊的巖土。
本案中存在基礎(chǔ)不良地質(zhì)情況,在f13位置存在地裂縫,同時在f13-1在十字交叉路口位置存在一處分支裂縫,裂縫的走向?yàn)镹EE向,向南傾斜,傾斜角度為80度左右。本案開挖地段f13、f13-1裂縫與左線相交位置分別為ZDK24+898.854以及ZDK24+864.325相交,f13-1裂縫與右線相較于YDK24+904.266.
施工場地中的地表主要為人工填土,大部分填土為1-1的雜填土,還有部分位置為1-2素填土,填土位置分散。同時雜填土中的土層厚度為0.15-6.50米,層底的深度為0.15-6.50米。層底的高程為418.50-437.10米;素填土的土層厚度為0.20-3.80米,層底深度為0.80-5.20米,層底高程為419.51-435.42米。而且這些人工填土土質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在較大的差異性,各種土質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在較大的差異,疏密不均衡,整體土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,在工程施工中土質(zhì)的質(zhì)量比較差。
本案暗挖區(qū)域的隧道頂部土層主要為飽和軟黃土,土層的厚度為5.4-7.9米,同時3-1-1新黃土位于水層上,e=1.061.這些土質(zhì)具有空隙大的特點(diǎn),壓縮系數(shù)為0.65MPa-1.壓縮性非常強(qiáng),同時工程的性質(zhì)比較差,一旦發(fā)生浸水將會導(dǎo)致工程性質(zhì)出現(xiàn)惡化的情況,而且無論何種情況下都可能會導(dǎo)致不均勻沉降的情況。3-1-2新黃土,位于水下的位置,e為0.921,土質(zhì)的空隙非常大,壓縮系數(shù)為0.31MPa-1,壓縮性中等,在水位下降后容易使壓縮沉降下降。
區(qū)間暗挖隧道施工中無水作業(yè)是其中非常重要的前提條件,需要結(jié)合工程地質(zhì)以及水文等方面的資料做好施工計劃。本案施工段暗挖段的拱底埋深深度約為36.5米,拱頂埋深約為26.8米。這個施工段地下水位,距離地面的距離為11米,隧道洞身都在地下水位線以下,要想實(shí)現(xiàn)無水作業(yè)難度比較大,需要進(jìn)行降水位處理,降水位的深度要在24米左右。同時隧道洞身地層巖層以古土壤和老黃土為主,都是含水層土層,沒有設(shè)置連續(xù)隔水層。黃土地質(zhì)中,基層以及隧道的降水都需要達(dá)到25米左右,這種深度的降水施工本地區(qū)內(nèi)并沒有成功的案例參考。由于需要降水位比較大,進(jìn)一步加大了暗挖降水工作難度。而且本案施工中隧道頂部位置的飽和軟黃土層厚度達(dá)到5.4-7.9米,飽和軟黃土的狀態(tài)為軟塑、流塑狀態(tài),是一種具有較大壓縮系數(shù)的土層,通過降水會導(dǎo)致比較嚴(yán)重的地面沉降,導(dǎo)致地面建筑以及地下管線等遭到破壞。在暗挖過程中必須要采取合理的水位控制措施:
(1)暗挖區(qū)間降水程度比較大的情況下,如果仍然采用普通降水的方式不僅無法達(dá)到降水效果,還可能會導(dǎo)致工期延誤,或者影響工程質(zhì)量。因此本案決定采用二級降水法的方式對暗挖段位置進(jìn)行降水處理,通過分階段的方式實(shí)現(xiàn)對降水井進(jìn)行排水。第一個階段排水過程中,主要是通過外排降水井進(jìn)行降水處理,降水的程度為地下24米以下,并維持在這個水平。在地面沉降平穩(wěn)后,再進(jìn)行以一個階段的降水。第二個階段的降水處理中,需要利用內(nèi)排井的降水方式進(jìn)行降水,內(nèi)排降水井可以使井洞中不存在承壓水,或者只有大股清流水。降水時還需要做好周邊建筑物的檢測工作,結(jié)合檢測的反饋信息進(jìn)行施工,如果地面沉降達(dá)到最大報警值的情況下必須要立即停止,并向洞內(nèi)提前進(jìn)行注漿。對于區(qū)間隧道的施工,要先進(jìn)行降水試驗(yàn),保證洞內(nèi)水位在洞頂部1米以下的位置,同時觀察地面的沉降情況。如果地面沉降在合理范圍內(nèi),繼續(xù)降水達(dá)到洞底部1米以下。如果地面沉降程度已經(jīng)超過合理范圍,需要立即停止降水,并采用洞內(nèi)注漿以及回灌的方式進(jìn)行補(bǔ)救,保證基坑無水的同時也需要保障地面建筑物的安全性[1]。
(2)WSS注漿作業(yè)。在降水的過程中還需要注重洞內(nèi)深孔注漿技術(shù)的應(yīng)用,通過向洞內(nèi)注漿促進(jìn)漿液在洞內(nèi)擴(kuò)散,實(shí)現(xiàn)對地層土體空隙的填充。保證地層的固結(jié)性,同時對外部水體進(jìn)行有效隔離,實(shí)現(xiàn)止水的效果。通過洞外井降水以及洞內(nèi)深孔注漿結(jié)合的方式有效起到防水作用,使隧道開挖作業(yè)的環(huán)境保持干燥性,提升隧道開挖工程質(zhì)量和施工安全性。
本案施工中,主要的暗挖地段為Z D K 2 4+8 9 8.8 5 4(YDK24+904.266)。此處存在地裂縫,裂縫的走向?yàn)镹EE向,向南傾斜,傾斜角度為80度左右。由于裂縫的存在導(dǎo)致施工中無法采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工,僅能采用淺埋暗挖法開展施工工作[2]。但是在地裂縫區(qū)間的暗挖施工中可以利用盾構(gòu)的方式進(jìn)行,加寬、加高暗挖隧道的斷面,本案施工中斷面的高度最高為10.41米,斷面最大的寬度為10.2米。在施工中如果降水沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下,容易導(dǎo)致地下水通過隧道的裂縫進(jìn)入隧道,導(dǎo)致隧道裂縫位置的土體被破壞,引起局部坍塌的問題,造成嚴(yán)重的施工風(fēng)險,影響工程施工進(jìn)度。在存在裂縫位置的施工中,由于明流水和掌子面積水的水流大,需要通過開挖盲溝的方式對這些水進(jìn)行排出。具體的排出方式為在掌子面三米的位置設(shè)置一個鋼管,要求鋼管的規(guī)格要達(dá)到φ609mm×16mm,為施工人員留住逃生通道。同時在洞內(nèi)兩邊開挖過程中,需要在兩端底部位置開挖兩個盲溝,盲溝的規(guī)格一般為300毫米×300毫米,同時在盲溝的下部鋪上碎石,防止由于對底部的長期浸泡造成垮塌的情況。在盲溝開挖前先通過注漿的方式對土體進(jìn)行穩(wěn)固。在裂縫段的施工中先進(jìn)行了超前注漿工藝處理,保證安全后進(jìn)行開挖施工。
由于本案施工位置的地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜,在降水以及開挖過程中容易導(dǎo)致地表出現(xiàn)沉降,影響地面上建筑物的穩(wěn)固性,因此在復(fù)雜地質(zhì)位置的施工中必須要做好沉降控制工作,這也是施工中的重要問題[3]。在暗挖隧道項目中包括地面下沉、沉降、建筑物傾斜以及拱頂下沉等問題。地面沉降點(diǎn)共設(shè)置120個,累計沉降的最大點(diǎn)位置為-128.5毫米;建筑物沉降布設(shè)60個,累計沉降量最大值為-134.6毫米,拱頂下沉布設(shè)點(diǎn)為100個,最大沉降點(diǎn)為-72.4毫米。同時累計變形的最大點(diǎn)的變形量為-50.4毫米。
由于地質(zhì)不良,采用暗挖施工方式導(dǎo)致沉降過大,為了保證施工安全性,采用CRD工法以及兩級降水法對沉降情況進(jìn)行控制。CRD施工方式主要采用的是針對所有的導(dǎo)洞都采取一次開挖成型的方式,要求導(dǎo)洞的高度需要達(dá)到4.87到5.29米之間。在開挖的過程中如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)滲水的問題而且導(dǎo)洞的高度比較小的情況下,難以對沉降率有所保障[4]。在施工中加設(shè)2個連接板和4個鎖腳錨管,CRD上的導(dǎo)洞設(shè)置為上下兩個,每個導(dǎo)洞都進(jìn)行單獨(dú)開挖、支護(hù),在導(dǎo)洞開挖中必須要強(qiáng)調(diào)支護(hù)和封閉速度,并嚴(yán)格根據(jù)施工設(shè)計方案和程序進(jìn)行施工,在初步支護(hù)完成后,及時進(jìn)行內(nèi)襯施工。通過初級支護(hù)以及襯砌的合理距離設(shè)計,實(shí)現(xiàn)對地面沉降的控制。
綜上所述,地鐵隧道開發(fā)的過程中經(jīng)常會遇到一些比較復(fù)雜的地形,這些地形開挖中需要結(jié)合具體情況采取合理的開挖方式。特別是高深基坑暗挖施工中,需要做好降水工作的同時保證施工安全和進(jìn)度。嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求做好每一步工作,綜合考慮施工中可能出現(xiàn)的各種問題和隱患,做好預(yù)防和改善工作。