賀賢群

（中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 施工環(huán)境分析

1.1 工程概況

廣州市軌道交通十一號(hào)線華景路站～華師站區(qū)間東起華景路站，線路出車站后向西北方向沿中山大道行進(jìn)，下穿華南快速干線立交、鐵路支線及華南師范大學(xué)、五山小區(qū)復(fù)建樓后于五山路東側(cè)接入華師站。區(qū)間左線設(shè)置單停車線，緊鄰華景路西側(cè)設(shè)置渡線，采用礦山法施工。

大跨段緊鄰華景路站，位于中山大道西路下方，該處為列車停靠換行區(qū)域。最大暗挖斷面（321m2）為四線并行區(qū)，長(zhǎng)39.95m，斷面寬28.4m，高15.0m，采用雙層初支拱蓋法。

1.2 工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)

1.2.1 工程地質(zhì)條件

大跨段地層依上至下主要為＜1-2＞填土、＜4N-2＞粉質(zhì)黏土、＜7-1＞強(qiáng)風(fēng)化礫巖、＜8-1＞中風(fēng)化礫巖、＜9-1＞微風(fēng)化礫巖，場(chǎng)地主要地下水類型為基巖裂隙水和第四系孔隙水，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性。

隧道拱頂主要位于＜7-1＞強(qiáng)風(fēng)化礫巖、＜7-3＞強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂層，拱頂局部存在5m 厚＜4-2B＞淤泥質(zhì)土層（距離隧道最小深度7.2m）。

洞身范圍主要位于微風(fēng)化礫巖＜9-1＞、微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖＜9-3＞地層，局部＜7-1＞夾強(qiáng)風(fēng)化礫巖層。拱腳主要位于＜9＞微風(fēng)化砂巖/礫巖。

1.2.2 工程水文條件

地下水是工程施工過程中必須注意的重點(diǎn)問題，一方面是因?yàn)樗臈l件如若較差的話那么將會(huì)對(duì)整個(gè)施工造成較大的安全隱患，只有根據(jù)實(shí)際情況對(duì)地下水水位進(jìn)行具體的判斷，才能夠更好地推動(dòng)工程進(jìn)展；另一方面則是因?yàn)榈叵滤粫?huì)隨著季節(jié)的變化而變化，只有找對(duì)了根本規(guī)律，才更有利于施工的進(jìn)行，本工程探知的大跨段地下水位埋深2.0～2.9m，隧道拱頂距離水位線16.89m。

1.3 周邊環(huán)境調(diào)查

1.3.1 周邊管線情況

大跨暗挖隧道范圍拱頂上方管線主要有中山大道北側(cè)φ1m，南側(cè)φ1.2m；東西向φ0.4m 自來水管、3條10KV 頂管高壓電纜；路中φ0.6m 雨水管、φ1m 雨污合流管，南側(cè)DN529 中壓燃?xì)夤堋?/p>

1.3.2 周邊建筑物情況

大跨暗挖隧道周邊建（構(gòu)）筑物主要有南方通信大廈、廣東電信研究院、廣運(yùn)樓、華港商務(wù)大廈等，多為樁基礎(chǔ)形式[1]。

2 解決雙層初支拱蓋施工難點(diǎn)的具體措施

2.1 馬頭門施工

馬頭門是使用雙層初支拱蓋法首先需要解決的施工難題，因?yàn)檫@個(gè)地方的結(jié)構(gòu)是較為復(fù)雜的，土質(zhì)也較為容易發(fā)生變動(dòng)，只有對(duì)馬頭門進(jìn)行合理的施工，才能夠保證整體工程施工順利地進(jìn)行。在進(jìn)行馬頭門施工時(shí)，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)頻率為2 次/1d。做好馬頭門加固是保證進(jìn)洞安全的重要措施，應(yīng)對(duì)措施如下：

1.進(jìn)洞時(shí)在洞門預(yù)留長(zhǎng)700mm 管棚處，采用工22a 型鋼進(jìn)行加強(qiáng)環(huán)梁施工。

2.馬頭門開洞時(shí)密排四榀型鋼鋼架，并與切斷的橫通道鋼架接成整體，馬頭門施工時(shí)提高監(jiān)測(cè)頻率。

3.導(dǎo)洞與導(dǎo)洞連接處，主體大跨度導(dǎo)洞鋼架與導(dǎo)洞施工預(yù)埋的鋼板連接牢固可靠。

2.2 隧道上方地下管線

隧道開挖拱頂上方管線較多，路中主要為雨水管、雨污合流管（未遷改）和給水管（已置換），路兩側(cè)主要為燃?xì)夤埽ㄒ堰w改）、電力通信管等。應(yīng)對(duì)措施：

1.加強(qiáng)超前支護(hù)和初期支護(hù)質(zhì)量，控制和減小圍巖的變形，及時(shí)進(jìn)行初支背后注漿確保初支背后密實(shí)。

2.施工前對(duì)上方管線進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，與隧道主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，做好記錄。

3.針對(duì)地下管線應(yīng)有完備的應(yīng)急預(yù)案，做好充足的應(yīng)急物資儲(chǔ)備。對(duì)于給水管路，施工前徹底摸清管網(wǎng)路徑的閥門位置，以備不時(shí)之需。

4.在管線上布置適當(dāng)?shù)淖冃伪O(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)控量和量測(cè)數(shù)據(jù)分析，并指導(dǎo)施工，控制開挖進(jìn)度，以確保施工過程中的管線安全。

5.導(dǎo)洞開挖前，對(duì)隧道頂部的雨污合流管采用風(fēng)筒布進(jìn)行內(nèi)套管，施工完成后，再進(jìn)行導(dǎo)洞開挖。每個(gè)月對(duì)管道進(jìn)行CCTV 檢測(cè)，如施工過程中，洞內(nèi)滲水量出現(xiàn)多點(diǎn)呈現(xiàn)狀時(shí)，同樣對(duì)管道及地面進(jìn)行CCTV、地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 管片保護(hù)

導(dǎo)洞開挖過程中，盾構(gòu)正在掘進(jìn)，隧道上部開挖易擾動(dòng)下方已施工盾構(gòu)管片，需對(duì)管片進(jìn)行保護(hù)，采取措施如下：

1.導(dǎo)洞開挖采用數(shù)碼雷管進(jìn)行控制爆破開挖，靠近管片側(cè)打設(shè)減震孔，掏槽眼布置向外側(cè)偏移，大跨范圍在管片內(nèi)每環(huán)進(jìn)行1 道內(nèi)撐，導(dǎo)洞開挖后及時(shí)對(duì)導(dǎo)洞初支背后注漿止水。

2.拱部導(dǎo)洞開挖完成后，為防止管片底部與側(cè)面受水壓影響變形，在管片靠隧道中線鉆設(shè)排水孔泄壓。

3.現(xiàn)場(chǎng)支頂措施縱向每1.5m 架設(shè)1 榀，在盾構(gòu)隧道內(nèi)架設(shè)臨時(shí)工22 型鋼+工16 型鋼組成的支架，在管片主要受力部位設(shè)立工16 型鋼背肋。

4.各導(dǎo)洞爆破開挖過程中，盾構(gòu)管片加固要先施工。通過目前爆破施工回歸分析管片破壞的質(zhì)點(diǎn)振速值，如滿足不了的施工減震孔或隔離孔。

5.大跨段開挖前對(duì)管片背后進(jìn)行二次補(bǔ)注漿（管片間隙），每5m 進(jìn)行一道止?jié){環(huán)。施工過程中根據(jù)二次注漿存在問題時(shí)設(shè)置泄水孔，泄水孔設(shè)置在靠隧道中線一側(cè)。泄水過程中對(duì)地面進(jìn)行加密監(jiān)控量測(cè)。

2.4 拱腳基巖承載力保護(hù)

大跨施工過程中，拱腳基巖承載力的保證，即：拱腳基巖本身及其底部巖層的承載力、拱腳施工前浸水泡軟，爆破造成圍巖破損是控制重點(diǎn)，如控制不當(dāng)，易造成失穩(wěn)坍塌。

1.底縱梁基巖保護(hù)措施：為防止拱腳邊導(dǎo)洞泡水軟化，在開挖前底部拱腳設(shè)置2%向內(nèi)排水坡，水溝置于內(nèi)邊角，初支封閉前取芯驗(yàn)證基巖強(qiáng)度并進(jìn)行承載試驗(yàn)（10m/組），導(dǎo)洞底部初支與基巖接觸面預(yù)留注漿孔，噴射前清理基面，超挖部分采用噴射混凝土回填。

2.為防止拱腳底部圍巖夾層，采用輕型鉆機(jī)在邊導(dǎo)洞內(nèi)部（10m/個(gè)）取芯及端部設(shè)取芯孔，防止夾層影響承載力。

3.邊墻開挖過程中，為防止開挖破壞底縱梁下部超挖破壞，從而造成承載力損失，擬采用密排減震孔措施進(jìn)行試驗(yàn)，如控制爆破效果仍不滿足要求，采用繩鋸進(jìn)行圍巖切割隔離。

4.拱腳巖層完整性及強(qiáng)度組織各參建單位現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)槽，確認(rèn)基礎(chǔ)承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)場(chǎng)采用鋼絲刷、面紗、鐵簸箕等人工清渣工具，并用高像素相機(jī)拍照存檔、監(jiān)理確認(rèn)，若不符合要求，通知設(shè)計(jì)、業(yè)主。

5.洞內(nèi)鉆取的地質(zhì)補(bǔ)勘孔后需進(jìn)行回灌（采用水泥漿液或混凝土）。

2.5 水處理措施

水是地下工程中具有較大安全隱患的存在，如若不能夠提前對(duì)工程水質(zhì)進(jìn)行很好的探測(cè)的話，那么輕則拖延工程的整體進(jìn)度，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失；重則會(huì)使得工作人員的生命安全受到威脅，因此在進(jìn)行雙層初支拱蓋施工前需要采取有效的措施對(duì)水進(jìn)行處理。例如在當(dāng)掌子面出現(xiàn)線狀水應(yīng)啟動(dòng)超前小導(dǎo)管注漿，初支成環(huán)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿，如采用超前小導(dǎo)管堵水效果不佳時(shí)，在洞內(nèi)采用徑向深孔帷幕注漿。

漿材選用水泥——水玻璃雙液漿。水泥漿水灰比控制在0.8：1～1：1，水玻璃濃度35～40Be″，水泥漿與水玻璃的體積比為1：0.6～1：1，凝膠時(shí)間在lmin 左右。經(jīng)過注漿，在漿液擴(kuò)散范圍內(nèi)，砂石均被膠結(jié)，7d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到5～15MPa，在隧道輪廓線外圍形成了一個(gè)0.6～1.2m 厚的硬殼[2]。

3 雙層初支拱蓋法施工

3.1 管棚施工

1.管規(guī)格：管棚鋼管外徑159mm，壁厚10mm。

2.管距：環(huán)向間距0.35m。

3.傾角：外插角為0°～1°。

4.注漿材料：R42.5 號(hào)普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比（W：C）0.5：1～0.8：1，初始?jí)毫刂圃?.5～1.0MPa，終止壓力1.5～2.0Mpa；具體注漿壓力及漿液配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。注漿完成后采用水泥砂漿填充。

5.為了防止鉆孔注漿過程中涌水、突泥，確保鉆注安全和改善注漿效果，在鉆孔的孔口一般需安裝比鉆孔直徑稍大的孔口管，在孔口管上安裝高壓閘閥，一旦出現(xiàn)高壓涌水，可立即退出孔口管，關(guān)閉高壓閘閥。

6.范圍、長(zhǎng)度：拱部80°、整個(gè)斷面共75 根45m大管棚。

3.2 盾構(gòu)管片支頂

由于大跨施工盾構(gòu)已先行通過，為減少拱蓋法上部施工對(duì)盾構(gòu)隧道的影響，在盾構(gòu)隧道內(nèi)進(jìn)行臨時(shí)支頂。支頂范圍為Z(Y)DK7+885.404～Z(Y)DK7+837.454，仰拱位置設(shè)置φ32 中空錨桿，L=3.5m，縱向間距為3m，錨桿在支頂時(shí)可不先行施作，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適時(shí)進(jìn)行抗浮錨桿施作。

現(xiàn)場(chǎng)支頂措施縱向每1.5m 架設(shè)1 榀，在盾構(gòu)隧道內(nèi)架設(shè)臨時(shí)工22 型鋼+工16 型鋼組成的支架，在管片主要受力部位設(shè)立工16 型鋼背肋。為保持型鋼能與管片較好的連接觸，在型鋼與管片接觸部位加塞木楔子。

3.3 洞身開挖及支護(hù)施工工藝

大跨施工過程中，嚴(yán)格遵循“明地質(zhì)、管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)、控變形”的原則。導(dǎo)洞開挖前，先施作拱部超前支護(hù)，再采用臺(tái)階法開挖。

3.3.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

根據(jù)橫通道的工程地質(zhì)條件，初步確定采用以下方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。

1.超前水平鉆探：在導(dǎo)洞開挖前，每個(gè)導(dǎo)洞鉆孔1 個(gè)（或結(jié)合管棚鉆孔設(shè)置）。采用水平鉆機(jī)進(jìn)行水平鉆探，根據(jù)鉆孔資料來推斷隧道前方地層完-整性、構(gòu)造帶及地下水發(fā)育情況。單次鉆探長(zhǎng)度不大于30m，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于5m。

2.地質(zhì)雷達(dá)：地質(zhì)雷達(dá)是對(duì)地質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的主要設(shè)備，其通過電磁波在地質(zhì)中的傳播等特性來達(dá)到對(duì)地質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的目的，只有了解到地質(zhì)的具體情況，才能夠更好地對(duì)雙層初支拱蓋法施工進(jìn)行規(guī)劃，從而達(dá)到保證施工絕對(duì)安全的目的。但在進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)使用中要注意單次長(zhǎng)度不大于30m，搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于5m。

3.加深炮孔探測(cè)法：加深炮孔探測(cè)時(shí)利用風(fēng)鉆在隧道開挖工作面鉆小孔徑孔獲取地質(zhì)信息的一種方法。

3.3.2 馬頭門進(jìn)洞加強(qiáng)環(huán)梁施工

橫通道開初支扣拱馬頭門前，對(duì)洞門施作加強(qiáng)環(huán)梁。采用炮機(jī)+人工風(fēng)鎬方法破除橫通道側(cè)墻混凝土，破除部位根據(jù)技術(shù)人員測(cè)量放線定位并按照拱蓋法開挖順序分導(dǎo)洞進(jìn)行鑿除。

首先破除橫通道側(cè)壁混凝土，而后在橫通道側(cè)壁豎撐之間采用工22a 型鋼進(jìn)行連接、橫通道側(cè)壁豎撐正面加強(qiáng)牛腿（工22a 型鋼）焊接，然后同時(shí)在預(yù)留700mm 管棚下方處采用工22a 型鋼聯(lián)立四榀并采用φ14@300mmU 型筋、端部設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，最后焊接形成整體受力，采用噴射混凝土逐層噴射，保證環(huán)梁密實(shí)，并按拱蓋法開挖步序分部分階段割除橫通道側(cè)壁橫撐。

3.3.3 拱腳梁施工

拱腳梁模板采用15mm 鋼模板，次背楞選用100×100mm 方木，間距300mm。待拱部左右側(cè)導(dǎo)洞貫通后，現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，通過混凝土輸送泵澆筑商品混凝土C45、P12，插入式振搗棒振搗。拱腳梁分段施作，單段長(zhǎng)度為24m，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。預(yù)留好連接鋼筋。

3.3.4 型鋼拱架加工及安裝

隧道開挖后，先噴砼50mm，之后掛網(wǎng)、架立型鋼鋼架（含縱向連接筋、錨桿），隨即噴射砼。待第一層初支貫通后，架設(shè)第二層鋼筋格柵，并模筑C35 混凝土?？紤]到施工誤差及預(yù)留變形等綜合因素，根據(jù)地層情況和施工水平對(duì)開挖輪廓適當(dāng)進(jìn)行外放，保證設(shè)計(jì)斷面及凈空尺寸，保證型鋼拱架最外側(cè)保護(hù)層不小于35mm。二層初支格柵鋼架為變截面，架設(shè)時(shí)臨時(shí)支撐未拆除，需在型鋼間穿過，施工時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)臨時(shí)支撐的影響。型鋼拱架采用Q235 級(jí)工25b 型鋼加工，縱向間距0.5m，在集中加工廠分片加工，放大樣檢驗(yàn)，洞內(nèi)安裝，并使鋼架與隧道軸線垂直，最后采用鋼板焊接加螺栓連接的方式，使鋼架成為一個(gè)整體。

每榀鋼架安裝時(shí)都要檢測(cè)截面寬度，并及時(shí)處理欠挖或侵入的凈空部分。鋼架安裝時(shí)必須測(cè)量好隧道中線，先確定標(biāo)高，然后再確定其橫向定位，不偏，不傾斜。而且提高鋼架整體承載力，在兩榀鋼架間采用C22 縱向連接筋焊接連接，搭接長(zhǎng)度大于10d，縱向連接筋環(huán)向間距1m，永久支撐中內(nèi)外雙面交錯(cuò)布設(shè)，臨時(shí)性支承中單層布設(shè)[3]。

4 結(jié)語

總而言之，雙層初支拱蓋法能夠在復(fù)雜環(huán)境淺埋不良地層超大斷面情況下起到較為重要的應(yīng)用作用，對(duì)于工程整體來說也是有極大的應(yīng)用意義的，能夠充分保證工程的整體質(zhì)量和施工效率。但是在應(yīng)用雙層初支拱蓋法的時(shí)候也要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行一定程度的調(diào)整，這樣才能夠最完美地將雙層初支拱蓋法的功能作用發(fā)揮出來。