城市地铁大断面隧道中洞法、双侧壁导坑法施工技术

摘　要:在城市地铁软弱围岩中修建大跨隧道,选择一套合理的施工方案和正确的施工方法十分重要。本文以区间大跨度隧道的施工为例,介绍中洞法、双侧壁导坑法在城市地铁中的施工技术,以及在施工过程中应注意的问题,并对今后类似条件下隧道的施工进行了思考。

关键词:地铁;大断面隧道;中洞法;双侧壁导坑法;施工技术

1 总体施工方法

区间隧道单拱不带隔墙结构段采用双侧洞法施工,双拱带隔墙结构段采用中洞法施工,联络线隧道采用弧形导坑法施工。施工中采取分部开挖,尽早封闭开挖面,及时施作初期支护等措施确保开挖施工安全。当施工工法转换时,开挖采取突变与渐变相结合的方式进行。隧道内水平运输采用无轨运输,垂直运输采用2.5m3提升斗和10t电动葫芦出土。隧道初期支护的喷射混凝土采用湿喷工艺,混凝土的运输采用无轨运输,区间隧道二衬主要采用衬砌台车施工,特殊断面采用钢拱架小块钢模灌注,联络线隧道采用衬砌台车灌注。

2 双侧壁导坑法施工

隧道施工分部程序:施工时两侧洞错开,一侧侧洞落后于另一侧洞3～5m,两侧洞中间土体落后最前面侧洞开挖面5～10m。由于明挖段破桩时间缓慢和工期要求因此施工顺序进行了调整,把原来的先左、右分别成环,变成了先上半部成环.通过实施检验,从沉降变形观测上看,原方案较为安全。

3 中洞法施工

在双拱带隔墙断面地段采用中洞法施工,中洞法施工分部及顺序:

①中洞分上下台阶进行开挖,上台阶施作超前管棚并注浆后,采用“人工+风镐”开挖土方,架设钢格栅、钢筋网、焊接纵向联接钢筋,喷混凝土形成初期支护,并作临时钢架仰拱,开挖下一循环。下台阶落后上阶510m,人工挖土方,手推车运输出碴。

②侧洞按双侧壁导坑法组织施工,在上台阶开挖并初喷后,凿除与中洞格栅相接处的初期支护,将侧洞格栅钢架与中洞格栅钢架预留连接板螺丝联结成整体后再喷混凝土封闭。下半台阶的格栅钢架处理方法与上半台阶相同。

③中洞开挖完成后,按12.5m分段逐段一次立模灌注中隔墙。中隔墙模板预留灌注及捣固窗口,拱部预留φ50注浆管。待中隔墙施工完成后进行二次衬砌施工,中洞法的二次衬砌采用简易台架泵送混凝土灌注,并在拱顶预留φ50注浆管。施工结束后从注浆口压注掺入uea膨胀剂的同标号水泥砂浆充填至密实。

4 双侧壁导坑法转中洞法施工

中洞法比侧壁导坑法开挖的断面低1.535米,因此,侧壁导坑法转中洞法采用突变的方式改变断面。

①在开挖到达变化里程前1.5m处开始每榀格栅拱部打设加密超前小导管,突降处增加一榀格栅钢架,并用竖向连接筋将上下钢架焊接,喷混凝土封闭。

②缩短开挖循环时间,及时初喷4～5cm厚混凝土封闭开挖面,立即组织架设格栅钢架、挂钢筋网以及设置纵向连接筋,复喷混凝土至设计厚度30cm。

③在转换处端墙面,加密插打φ22、l=3.5m锚杆(40cm×40cm),挂双层钢筋网,钢筋网与锚杆尾部焊接,混凝土至设计厚度封闭。

5 中洞法转侧壁导坑法施工

衬砌断面为突变,断面开挖宽度从11.36m变为11.66m,高度从6.86m变为9.066m,分别要向两侧扩挖0.3m,向拱顶上挑0.843m,向隧底下挖0.786m。中洞法向双侧壁导坑法转换采用侧壁导坑向上挑顶,向外扩挖。侧壁导坑法中洞由侧壁导坑向中洞部位拱部插打小导管护顶,再由侧壁导坑处侧挖中洞部分土体。

①从带有中隔墙段的两侧洞向上、下、左、右扩挖,扩挖至转换面时,已变为单跨双线断面,然后按侧壁导坑法施工。

② 在转换面前方2m范围内,从两侧向拱顶施作横向小导管,并注浆形成交叉支护。

③ 从转换面前方2m开始,从侧洞上台阶横向开挖中间上台阶土体至设计高度,形成侧壁导坑法中间上台阶。

④中洞法扩挖部分二衬按中洞法断面立模灌注,并回填开挖加宽、加高处,再从变断面处开始按侧壁导坑法组织施工。

6 施工技术反思

目前,国内的地铁工程工期一般比较紧张,所以,施工方法选择除考虑经济、安全因素之外,更重要的还要考虑如何确保快速掘进。

①中隔壁法、双侧壁导坑法目前在国内大断面隧道施工中运用比较普遍,从市区的施工情况来看,这种工法在措施得当的情况下,能够保证每月30～40m的掘进速度。

②侧壁导坑法在施工中要尽早上下封闭成环,本工程考虑到施工组织的问题,其中有一段采用先上半部成环,从沉降变形观测上看,其数值超过先侧洞上下封闭成环的施工工况。如果要改变施工顺序,必须先进行检算,以确保施工安全。

③中隔壁法、双侧壁导坑法由于工作面多,施工组织难度较大。其运输组织应根据现场的实际情况及采用的设备来确定,运输设备最好采用小型机械。

④在施工过程中,一定要保证中隔壁以及横撑钢架、喷混凝土的质量,以确保施工安全。

7 结束语

虽然中隔壁法、双侧壁导坑法的施工技术比较成熟,但是由于中隔壁以及横撑的影响,施作二次衬砌相当困难,如果分部施作,不能保证混凝土及防水层的质量;如果全断面施作,在拆除中隔壁以及横撑时,安全隐患很大。建议设计应充分考虑这些因素,对初期支护进行加强,以确保二衬混凝土及防水的质量。