|
0 引 言
礦山法是暗挖法中目前最為常用的一種開挖方法，特點(diǎn)如下：施工工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，減少拆遷和交通疏解及造價(jià)合理等。中洞法作為礦山法的一種，具有：①安全性好，在先完成中墻和第一期底板，后再進(jìn)行開挖時(shí)可將臨時(shí)支撐和拱架都支撐于坑道中墻及第一期底板上；②靈活性好，可因地制宜地選擇斷面形狀和尺寸；③可操作性強(qiáng)、機(jī)械化程度低，挖土可用人工采用簡(jiǎn)便挖掘機(jī)具；④出土效率高，開挖上部斷面時(shí)的大量石渣可通過上下導(dǎo)坑間一系列漏渣孔裝車后從下導(dǎo)坑運(yùn)出；⑤工序間干擾較少，完成中洞后，可左右側(cè)同時(shí)施工；⑥造價(jià)低、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。中洞法適用于土類—軟巖類的地質(zhì)條件較好且施工受地下水影響較少的工程項(xiàng)目。
1 施工工藝流程
拱部超前支護(hù)→中墻上導(dǎo)洞開挖及臨時(shí)支撐→中墻下導(dǎo)洞開挖及臨時(shí)支撐→施作中墻鋼筋混凝土及臨時(shí)支撐→左右側(cè)斷面上臺(tái)階開挖及臨時(shí)支撐→左右側(cè)斷面下臺(tái)階開挖及臨時(shí)支撐→施作鋼筋混凝土二次襯砌。
2 操作要點(diǎn)
(1) 中洞臨時(shí)支護(hù)參數(shù)：①噴混凝土 C25，厚 250mm；②小導(dǎo)洞部位設(shè) 22 格柵鋼架，間隔 50 mm；③鋼筋網(wǎng)采用φ6 鋼筋，間距 150 mm×150 mm；④上下導(dǎo)坑距離保持為 60～80 m 為宜。
(2) 要待中洞二襯結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%后，才進(jìn)行兩側(cè)洞的施工。
(3) 隧道初期支護(hù)及二次襯砌背后均回填注漿，注漿管預(yù)埋，注漿壓力要適當(dāng)控制。
(4) 隧道底板的回填層混凝土與仰拱混凝土一起施工。
3 工程實(shí)例
3.1 工程概況
北京地鐵四號(hào)線馬家樓站–石榴莊路站（暗挖法）及石榴莊路站工程，車站總長(zhǎng) 188.04 m，車站主體兩端采用明挖順作法施工，為保證石榴莊路的交通不受影響，在過石榴莊路下的結(jié)構(gòu)采用礦山中洞法施工。結(jié)構(gòu)形式為單層雙柱三連拱結(jié)構(gòu)，暗挖段隧道寬 20.8m，高 13.2 m，頂板埋深 7.75 m。
3.2 地質(zhì)特點(diǎn)
站位地層自地表以下依次為：人工填土、第四紀(jì)全新世沖洪積地層（厚度約為 10 m）、以下為晚更新世沖洪積地層，基巖埋深即為第四系覆蓋層厚度。車站主要修建在粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、圓礫卵石和粘土層中，底板進(jìn)入圓礫卵石層中。在車站范圍內(nèi)，自地面下 20 m 范圍內(nèi)的飽和粉土及砂類土不液化。地下車站的水位為地下 22 m，在車站結(jié)構(gòu)的底板以下。
3.3 施工步驟
3.4 關(guān)鍵施工技術(shù)
(1) 超前支護(hù)
超前支護(hù)采用大管棚、超前小導(dǎo)管及部分地面注漿加固，管棚選用φ108 mm，壁厚 8 mm 的熱軋鋼管，長(zhǎng)度過 8 m，搭接 6 m，鋼管沿車站開挖輪廓傾角 20～30 設(shè)置，環(huán)向間距 500 mm，鋼管內(nèi)灌注水泥砂漿。管棚間插φ42 mm 的小導(dǎo)管超前預(yù)注漿加固地層，小導(dǎo)管選用壁厚 3.5 mm 的熱軋鋼管，長(zhǎng)度過 3.0 m，縱向每?jī)砷坏?。小?dǎo)管φ42mm 約 730.89 m，管棚φ108 mm 約3656.5 m。
(2) 土方運(yùn)輸
隧道內(nèi)土方的水平運(yùn)輸采用人工推車和自制的經(jīng)過改良的小型拖拉式土方運(yùn)輸車，以小型拖拉式土方運(yùn)輸車為主，以提高出土的速度，并充分發(fā)揮其輕便、靈活的特點(diǎn)，特別適合于單孔單線的小空間隧道土方運(yùn)輸。
土方在豎井處的垂直運(yùn)輸采用龍門吊機(jī)。由于隧道開挖時(shí)，靠豎井處的明挖段結(jié)構(gòu)已施工完成，有足夠的位置安排兩臺(tái) 15 t 的龍門吊機(jī)。
(3) 鋼筋施工
鋼筋格柵在洞外或場(chǎng)外鋼筋加工場(chǎng)下料加工成型（如圖 3 所示），按施工順序，先施工仰拱（底板），后施工拱墻。仰拱采用 I20a 工字鋼，兩頭焊接 10 mm厚鋼板并用 M20 螺栓與中洞鋼架相互連接，仰拱（底板）預(yù)留伸出邊墻連接筋。底板鋼筋施工時(shí)先頂后底(4) 中洞施工鋪設(shè)雙面筋，頂?shù)酌娼铋g設(shè)架立筋支撐；拱墻鋼筋先外層后內(nèi)層鋼筋安裝。
土方開挖時(shí)，中洞按照“小分塊、短臺(tái)階、早成環(huán)、環(huán)套環(huán)”的原則，采用豎向留坡、縱向錯(cuò)臺(tái)的施工方法（如圖 1 所示）；完成中洞施工后，兩側(cè)洞同步采用正臺(tái)階法自上而下分部掘進(jìn)成環(huán)，不必縱向錯(cuò)臺(tái)。中洞上半斷面宜采用環(huán)形開挖，盡可能保留核心土；下半斷面開挖時(shí)，邊墻宜采用單側(cè)或雙側(cè)交叉開挖，仰拱應(yīng)盡快開挖，縮短全斷面封閉時(shí)間。
(4) 中洞施工
土方開挖時(shí)，中洞按照“小分塊、短臺(tái)階、早成環(huán)、環(huán)套環(huán)”的原則，采用豎向留坡、縱向錯(cuò)臺(tái)的施工方法（如圖 1 所示）；完成中洞施工后，兩側(cè)洞同步采用正臺(tái)階法自上而下分部掘進(jìn)成環(huán)，不必縱向錯(cuò)臺(tái)。中洞上半斷面宜采用環(huán)形開挖，盡可能保留核心土；下半斷面開挖時(shí)，邊墻宜采用單側(cè)或雙側(cè)交叉開挖，仰拱應(yīng)盡快開挖，縮短全斷面封閉時(shí)間。
(5) 隧道開挖與初襯施工
隧道開挖平面順序（如圖 2 所示），采用短臺(tái)階法施工，初襯支護(hù)隨土方開挖邊開挖邊支護(hù)，根據(jù)隧道新奧法設(shè)計(jì)原理，遵循“超前護(hù)頂、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、二次襯砌緊跟”的支護(hù)原則，每次開挖核心土和的進(jìn)尺嚴(yán)格遵守“小于 1 m”的挖土原則，在縱向保持核心土和下臺(tái)階及仰拱土體的距離，確保隧道開挖的穩(wěn)定、安全。初襯支護(hù)采用 C25 噴射混凝土，φ8 鋼筋網(wǎng)（200 mm×200 mm）和加強(qiáng)格柵鋼架。
(6) 隧道二襯施工
隧道二襯施工中洞先行，邊洞隨后；中洞二襯分底板、鋼管柱和拱頂縱梁、拱頂二襯三部分施工，施工鋼管柱及拱頂縱梁、拱頂二襯以每一柱間跨度為一最小長(zhǎng)度單位；先施工底板后鋼管柱及縱梁，最后是柱間的拱頂二襯施工。邊洞二襯施工隨土方開挖順序進(jìn)行。二襯厚度均為 300 mm，采用 C30 防水混凝土。
4 安全監(jiān)測(cè)
為減少隧道暗挖施工時(shí)對(duì)現(xiàn)況路面的影響，在路面和洞內(nèi)布置了沉降觀測(cè)點(diǎn)（如圖 4 所示），并在開工前測(cè)得了初始值，在施工過程中對(duì)路面沉降每天進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在中洞第 1～5 步驟開挖時(shí)由于斷面較小，路面沉降值較小，在進(jìn)行第 6 步驟（開挖中洞右側(cè)下部）時(shí)，路面沉降明顯加大，達(dá)到 17.1 mm（出現(xiàn)在路中位置，兩端相對(duì)要小），通過采取注漿加固和增加鎖腳錨桿，之后的沉降變化曲線開始緩和，總沉降量得到控制。
通過對(duì)洞內(nèi)格柵鋼架軸力測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析，鋼筋內(nèi)力在每一步開挖時(shí)其結(jié)構(gòu)受力形式均要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在結(jié)構(gòu)中洞左側(cè)拱部位置，測(cè)得格柵鋼架******軸壓力P=67.3 kN，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，結(jié)構(gòu)鋼筋基本處于受壓狀態(tài)，但都能滿足設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié) 論
(1) 中洞法施工在土類—軟巖類的地質(zhì)條件較好且施工受地下水影響較少的工程項(xiàng)目中，能取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
(2) 本站場(chǎng)地圍巖均屬于Ⅵ級(jí)，圍巖的自穩(wěn)性差，如果未加處理措施，即使采取短進(jìn)尺開挖，開挖面也會(huì)向下坍塌。而且暗挖段穿越石榴莊路，地下管線很多，所以必須使用超前支護(hù)輔助穩(wěn)定措施，拱頂范圍內(nèi)采用大管棚間插小導(dǎo)管對(duì)地層注漿預(yù)加固。
(3) 對(duì)于局部含水較豐富的砂質(zhì)粉土層，采用雙液注漿和大管棚施工，有效地防止了地下水的滲入，通過控制分層開挖高度，對(duì)維護(hù)基坑穩(wěn)定和確保安全施工起到了很好的作用。
(4) 中洞各工序完成后形成了一個(gè)龐大的剛體頂住上部土體，可以有效的控制地面沉降，保證施工安全。
(5) 采用隧道新奧法量測(cè)技術(shù)是中洞法施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過信息化反饋指導(dǎo)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)安全施工，最終到達(dá)安全施工的預(yù)期目的。
|
|
