【摘要】文章針對(duì)地鐵車站施工過程中導(dǎo)洞支撐拆除后可能導(dǎo)致洞室變形過大的問題，依托某地鐵車站施工項(xiàng)目進(jìn)行研究，通過改變導(dǎo)洞中隔壁破除及換撐施工順序、改良加撐部位工字鋼換撐施工等措施，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道洞內(nèi)位移收斂數(shù)值最大不超過10 mm，將變形控制在較為安全的范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形滿足安全要求。

【關(guān)鍵詞】二襯施工；一次暗挖扣拱；地表沉降

【中圖分類號(hào)】TU99 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0140-03

0 引言

隨著暗挖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在每次地鐵導(dǎo)洞開挖與換撐過程中，都會(huì)不同程度地引起土層擾動(dòng)，從而引起土體沉降，隨著沉降的累積，會(huì)對(duì)后續(xù)的施工造成一定的安全隱患[1-2]。

為此，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)洞室開挖技術(shù)開展研究。趙鵬社[3]在隧道采用CRD法施工時(shí)，首次將型鋼支撐作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，并在二襯施工時(shí)將型鋼一次拆除。劉慶豐[4]提出利用未拆除的臨時(shí)支撐的承載能力，采用滿堂腳手架等組合模板支撐體系，優(yōu)化拆撐施工步序，提高施工效率。在傳統(tǒng)施工方法中，普遍采取減少跨度增加跨數(shù)的形式，來(lái)逐步完成二襯扣拱，此種施工技術(shù)在短距離隧道二襯扣拱施工中，可降低施工難度，逐步形成穩(wěn)定的圍巖結(jié)構(gòu)[5-9]。但在地鐵隧道工程施工中，隧道里程較長(zhǎng)且空間狹小，沒有足夠的空間和條件來(lái)實(shí)施減少跨度增加跨數(shù)的施工技術(shù)，而且容易引起安全隱患，不利于保證施工質(zhì)量和效率的提升[10-15]。

針對(duì)二襯施工更換臨時(shí)支撐時(shí)拱頂變形與土體沉降的問題，依托長(zhǎng)春地鐵5號(hào)線某站地鐵工程，總結(jié)復(fù)雜環(huán)境下暗挖逆作一次扣拱法導(dǎo)洞換撐施工方法并做出試驗(yàn)，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)段拱頂變形量較小，可為后續(xù)施工提供參考。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

某地鐵車站為地下2層三跨島式車站，車站總長(zhǎng)215.4 m，寬14 m，地鐵車站采用暗挖一次扣拱法施工，暗挖主體車站總長(zhǎng)215.4 m，凈寬21.3 m，車站底板埋深為24.64～26.4 m，車站左端為礦山法區(qū)間、右端為盾構(gòu)區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)間，車站主體采用四導(dǎo)洞暗挖一次扣拱工法。車站主要賦存地下水類型為潛水，埋深1.8～3.5 m，含水介質(zhì)為粉質(zhì)黏土層中。

該站站址位于城市繁華區(qū)，商業(yè)、住宅、構(gòu)筑物較多，地面交通十分繁忙，人、車流量大，對(duì)地面沉降控制要求高。車站主體上方有雨水管、污水管、輸配水管、燃?xì)?、電力等管線，施工對(duì)上方管線及道路有干擾，道路及地下管線變形控制要求高。

1.2 換撐情況說(shuō)明

地鐵車站主體導(dǎo)洞開挖支護(hù)總體采用先下后上的原則施工，上層導(dǎo)洞采用CD法施工，下層導(dǎo)洞采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，如圖1所示。由于上層導(dǎo)洞位于粉質(zhì)黏土2-2層，下層導(dǎo)洞位于粉質(zhì)黏土2-5層，上層下層導(dǎo)洞間存在層間滯水，下洞開挖完成后，層間滯水下滲導(dǎo)致下層導(dǎo)洞土方遇水崩解，土體應(yīng)力釋放導(dǎo)致局部土壓增大，拱頂下沉開裂掉塊。

為此，對(duì)掉塊部位采用“工字鋼對(duì)撐+工字鋼斜撐”的方式，見圖2。對(duì)范圍內(nèi)導(dǎo)洞進(jìn)行加強(qiáng)支撐，加撐后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，導(dǎo)洞整體穩(wěn)定。邊導(dǎo)洞底板和底縱梁施作完成后進(jìn)行中導(dǎo)洞底板施工，需要對(duì)初支中隔壁進(jìn)行破除后換撐。

2 換撐施工重難點(diǎn)及對(duì)策措施

2.1 臨時(shí)支撐拆除

在進(jìn)行臨時(shí)支撐拆除時(shí)，如何避免初支沉降、失穩(wěn)是難點(diǎn)，施工難度大。因此，施工前需要提前做好初始數(shù)據(jù)采集以及初期支護(hù)的空洞掃描，遇到空洞部位時(shí)，做好初支背后注漿后方可進(jìn)行二襯施工。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及方案進(jìn)行臨時(shí)支撐的拆除，加強(qiáng)施工期間的監(jiān)控量測(cè)，若第1次拆撐監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化過大，需要及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行換撐施作底板。臨時(shí)支護(hù)的拆除先拆除一段施作一段，在模筑結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，方可進(jìn)行下一段拱墻的施工。

2.2 管線保護(hù)

地下管線繁多，包括燃?xì)狻⒂晡鬯榷喾N管線，施工風(fēng)險(xiǎn)高。對(duì)于管線的保護(hù)，施工前要對(duì)附近的管線進(jìn)行調(diào)查，明確了解各管線的信息，包括管線類型、材質(zhì)、管徑大小、埋設(shè)深度等。施工嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行，加強(qiáng)對(duì)周邊管線的監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變形較大時(shí)，及時(shí)采取注漿等措施進(jìn)行處理，處理后再次加大變形監(jiān)測(cè)力度。

2.3 地表沉降

土體的開挖與降水均可能導(dǎo)致地表的沉降，主體暗挖嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案施工，按照18字方針指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范作業(yè)，不超挖、早支護(hù)、勤量測(cè)。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，現(xiàn)場(chǎng)地表沉降點(diǎn)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)，同時(shí)按照規(guī)范監(jiān)測(cè)頻率，每日兩次。認(rèn)真分析監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)，追蹤沉降頻率，如果出現(xiàn)日監(jiān)測(cè)沉降變化數(shù)據(jù)持續(xù)增加，應(yīng)制定控制措施。

3 施工工藝

3.1 底層導(dǎo)洞中隔壁破除及換撐

底部導(dǎo)洞貫通后不拆撐，先施工兩側(cè)邊導(dǎo)洞底板及底縱梁，后拆撐施工剩余底板。防水隨底板施工步序同步跟進(jìn)，底板每段施工長(zhǎng)度6 m，原則上拆除臨時(shí)支撐長(zhǎng)度≤7 m。中隔壁拆換從中部向兩側(cè)進(jìn)行，單次拆換≤2 m，同時(shí)做好底部防水，以確保施工質(zhì)量。

1）臨時(shí)支撐拆除的施工條件。在拆除臨時(shí)支撐之前對(duì)拆除位置處的地表沉降和洞內(nèi)的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待到沉降與變形穩(wěn)定之后再進(jìn)行支撐的拆除，支撐拆除全程保持監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性的分析，以確保安全施工。

2）選取試驗(yàn)段。第1組為臨時(shí)支撐拆除試驗(yàn)段，選取的原則為該位置處的變形和沉降值在合理范圍內(nèi)且穩(wěn)定。施工期間加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，洞內(nèi)拆除與地表監(jiān)測(cè)相結(jié)合，及時(shí)采取地表沉降及洞內(nèi)收斂數(shù)據(jù)，對(duì)首段中隔壁及臨時(shí)仰拱破除到結(jié)構(gòu)澆筑完成，其間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)分析總結(jié)來(lái)確定后續(xù)一次性拆除長(zhǎng)度。施工時(shí)先破除初支混凝土，保留初支格柵不切斷，再進(jìn)行格柵切除，為確保施工安全，馬頭門處不作為首段破除部位。

3）施工步驟。中隔壁破除高度為底板回填面上100 mm，設(shè)計(jì)高度為1 460 mm，施工步驟如下：①現(xiàn)場(chǎng)按照破除范圍及高度提前采用噴漆，畫出需要破除部位格柵，未標(biāo)示位置在換撐完成前不得破除；②換撐部位破除完成后，立即采用I25b工字鋼進(jìn)行換撐，上下焊接300 mm×300 mm鋼板，全部滿焊；③換撐工字鋼底部提前預(yù)埋防水板，多榀工字鋼使用1塊防水板以減少防水板焊接次數(shù)；④換撐頂部鋼板與原格柵主筋進(jìn)行焊接，采用L型鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)，并用C25噴射混凝土把空隙回填密實(shí)。

3.2 加撐部位工字鋼換撐

2、6、4號(hào)導(dǎo)洞K35+496～K35+462區(qū)域及1、5、3號(hào)導(dǎo)洞K35+486～K35+468區(qū)域內(nèi)設(shè)有拱架支撐，支撐形式采用M18膨脹螺栓、鋼板及20a工字鋼組合形式，對(duì)下號(hào)洞進(jìn)行整體支撐，拱架支撐間距1 m，工字鋼兩端焊接10 mm厚鋼板，鋼板預(yù)留螺栓孔位，拱架與初支面采用膨脹螺栓連接。

施工樁底拉梁及底縱梁前，對(duì)工字鋼支撐進(jìn)行換撐，將原有工字鋼底部割除并預(yù)埋防水板，防水板上下鋪設(shè)土工布，使用鋼板將工字鋼與換撐工字鋼滿焊連接，底部設(shè)300 mm×300 mm鋼板，同時(shí)將影響底縱梁施工的對(duì)撐工字鋼上移。中隔壁拆換拆至拱頂變形換撐處時(shí)，為確保安全，按照先撐后拆的原則，利用雙拼工字鋼（I20a）進(jìn)行支撐后，拆除臨時(shí)縱橫支撐并逐榀拆換中隔壁初支。頂撐設(shè)置10 mm鋼板，確保與導(dǎo)洞初支密貼，底部使用鋼板與樁底拉梁密貼并設(shè)置角鋼將工字鋼連接，防止滑動(dòng)。

3.3 換撐方案卡控要點(diǎn)

嚴(yán)格做好監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)監(jiān)測(cè)、巡視，及時(shí)分析反饋，及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。在拆撐施工前完成兩側(cè)底板拉梁和底縱梁施工，確保工字鋼與格柵連接安裝質(zhì)量，做好空隙處混凝土回填。嚴(yán)格執(zhí)行換撐方案，邊拆撐、邊監(jiān)測(cè)、邊施工，不冒進(jìn)、不強(qiáng)拆，在作業(yè)面附近儲(chǔ)備足夠的方木和工字鋼等應(yīng)急物資，便于應(yīng)急救援。格柵割除完成后立即增加準(zhǔn)備好的工字鋼，做好防水板與焊接處的隔離措施，避免引燃防水板。

4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示，測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)如圖4所示。在拆除臨時(shí)仰拱及中隔壁，施作二襯結(jié)構(gòu)后，洞內(nèi)最大豎向位移為10.2 mm，水平位移為5.8 mm。

從圖4可以看出，在拆除臨時(shí)仰拱及臨時(shí)中隔壁并施作二襯結(jié)構(gòu)后，洞內(nèi)最大豎向位移為10.2 mm，水平位移為5.8 mm。

5 結(jié)語(yǔ)

文中某地鐵車站地處城市繁華地帶，施工過程中對(duì)周邊沉降要求較高。因此，采用一次暗挖扣拱法進(jìn)行施工時(shí)，為在導(dǎo)洞換撐過程中最大限度減小周圍土體的擾動(dòng)，控制周邊管線與土體變形，先施工兩側(cè)邊導(dǎo)洞底板及底縱梁，后拆除施工剩余底板。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉降數(shù)據(jù)保證施工安全進(jìn)行。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，變形量控制在10 mm以內(nèi)，遠(yuǎn)小于規(guī)定的臨界值，試驗(yàn)方案取得了較好的效果。

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[作者簡(jiǎn)介]劉楊祿（1987—），男，四川自貢人，本科，助理工程師，研究方向：建筑施工。