城市地铁施工技术中浅埋暗挖法的应用

城市地铁施工技术中浅埋暗挖法的应用

包啸啸

中铁七局集团第五工程有限公司 河南 郑州 450000

摘要：在市政工程建设作业持续发展的背景下，地铁、管廊等工程建设项目日益增多，多数工程项目地下建设作业中均需通过浅埋暗挖的方式开挖作业断面，以进行后续施工作业。本施工技术实现了浇筑作业与开挖作业同步进行，具有施工速度快、质量可靠、结构安全等优势，备受工程实践青睐。

关键词：城市地铁；施工技术；浅埋暗挖

引言

超大断面浅埋暗挖地铁车站设计当前趋向扁平化，由于工程跨度大、地质条件复杂和周边建筑物多，建设过程易出现地表开裂、沉降变形、塌方等现象，其施工技术面临巨大挑战。

1工程概况

重庆市轨道交通9号线一期(高滩岩—兴科大道)工程五里店站为明暗挖结合的地下换乘车站，其中暗挖段长139.4m，明挖段长76m，站台宽13m，总长215.4m。车站暗挖段采用地下2层岛式车站，其中暗挖段拱顶埋深约6.2～16.1m。

2浅埋暗挖法技术特点

浅埋暗挖法已在我国城市地铁开挖及浅埋工程中得到了广泛的应用，但在城市深埋地下工程，尤其是地下水丰富的工程中，浅埋暗挖法有一定的局限性。目前其仍不适用于带水施工作业，无法有效解决在含承压水地层中构筑暗挖车站和区间的难题，需要寻求一种新的施工及设计方法来指导深埋地下工程的施工。浅埋暗挖法中初期支护承载所有受力，出于安全考虑二次衬砌用于安全储备，支护类型选择超前支护，提高与发挥周围岩体的自承能力，根据地质情况与现场情况采取全断面、台阶式等多种开挖方法，及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系。浅埋暗挖法多数使用在第四纪软弱地层的地下工程，在我国地铁工程中得到广泛应用。

3浅埋暗挖关键技术

浅埋暗挖施工技术在实践应用中对预支护技术的要求非常严格，对整个浅埋暗挖施工作业的质量产生重要影响。与其他超前支护施工技术相比，管棚支护技术展现出了良好的成本性及效率性优势，因而应用尤为广泛。根据管径大小可将管棚支护技术分为3种类型：（1）管径低于129.0mm的小管棚支护体系；（2）管径在129.0~299.0mm范围内的中管棚支护体系；（3）管径在300.0mm以上的大管棚支护体系。管棚有着较高的直径及刚度水平，在钢管两侧支撑梁刚度水平充足的情况下，开挖所致变形量可控制在合理范围内。为在地铁断面开挖过程中形成管棚，不但需要满足管间软弱围岩结构形成微拱，还应具备数量充足且可实现围岩结构压力扩散与传递的杆件结构。对于开挖作业面而言，开挖前方管棚直接埋入围岩结构当中，利用此种方式起到约束管棚变形的目的，同时加固开挖掌子面前方围岩结构体，控制因开挖作业所释放应力。目前针对管棚法的设计仍以工程类比及经验法为主，设计期间必须对管棚支护结构受工况转换的影响及其所呈现特征进行深入分析，以二次衬砌及开挖应力释放阶段为重点，对管棚设计方案进行合理优化。

4施工要点

4.1超前支护

为有效防止地铁开挖过程坍塌等问题的出现，并合理控制施工区域地面下沉问题，保护地表以下的既有管线，在施工过程中对地铁结构的拱部用小导管超前支护进行处理，而三连拱位置则应用超前大管棚加以优化处理，管棚施工建设过程需要用到φ108钢管，其整体环向间距为0.3m，而总长度是27m；所使用超前小导管的设计长度是2m，将其环向间距设计为0.3m，纵向间距则为0.5m。在具体开始开挖处理之前，应该以地铁拱部位置为基准设置超前导管，环向间距设计为300mm，而实际长度则为2m，以工程设计方案为基准对外插角进行控制，利用风枪顶进法进行处理。在进行注浆处理之前应该在施工面挂设适当规格的钢筋网片，随后喷射混凝土喷层，以此提高开挖面整体稳定性与施工安全性，并且可以将其当作止浆墙。浆液主要利用水泥浆，使注浆压力始终处在0.3~0.6MPa范围内，以避免坍塌情况的出现。注浆处理过程应确保不会由于外部因素影响出现浆液外溢的情况，实际压力应该依据土层地质条件所呈现的变化做出适当调整，不应该盲目升高或者降低。

4.2格栅与网片安装

在完成土方开挖施工之后要及时对格栅进行架设，在隧洞外对初支格栅进行加工处理，而且要保证实际加工误差处于10mm之内。在具体开始安装之前，需要将施工区域范围内的浮土和杂物等清理干净。对于格栅的架设施工，应该使所有循环步长之内的格栅被架设在相同平面，保证误差不超过20mm，随后在纵向位置应用连接筋使其构成一个整体，于格栅内外两侧配置φ6.5＠150mm×150mm的钢筋网片，其搭接长度最少是一个网格。为了避免完成格栅架设之后结构出现下沉情况，需要在各个连接板下方设置方木，随后立刻在其两侧打入2.5m的φ42锁脚锚杆，保证锚杆和格栅焊接良好，牢固性符合工程建设要求，随后立刻喷射混凝土对其进行封闭处理。值得注意的是，在混凝土喷射之前需要将施工缝当中的残留土清理洁净，而且喷射全程都要遵循从下到上分层喷射的处理方式，实际喷射厚度应控制在70mm上下，并始终保持喷射口和喷射面距离在0.6~1.0m之内。在完成喷射处理之后应该及时对其进行整理，确保具有良好的平整程度，同时防止露筋以及回弹等问题的出现。

5车站主体开挖关键技术控制

5.1水平净空收敛

地铁开挖后，洞内收敛变化情况通过收敛计测得具体数据反映出来。如收敛较小，预留变形量不需要调整。如收敛过大，为保证二衬混凝土厚度和洞内尺寸符合设计要求，预留变形量可以适当调大些。

5.2爆破参数设计

爆破作业采用光面爆破技术，毫秒微差雷管有序起爆。开挖时做到短进尺、弱爆破、尽量减少对围岩的扰动，严格控制超挖，杜绝欠挖。根据地铁周边现场实际情况，对爆破施工要求较高，采用减振弱爆破开挖的方式，爆破振速符合GB6722—2014《爆破安全规程》的要求，安全允许振速＜1.5m/s。

6初期支护施工

6.1锚杆施工

根据设计，车站主体A，B型断面的拱部、边墙初期支护锚杆为25中空注浆锚杆，长度为4.5m，环、纵间距分别为1.0m×1.0m，1.0m×0.75m，梅花形布置;锚杆打设角度与结构面大角度相交。A，B断面锁脚锚杆均采用22砂浆锚杆，长度为5.5m;每接头分别设置2根，锁脚锚杆端部采用L形22钢筋与工字钢焊接成整体，L形钢筋单侧长度≥22cm。焊缝长度单面焊≥10d，双面焊≥5d。临时钢架锁脚锚杆均采用22砂浆锚杆，长度4.0m，入射角度30°～40°。

6.2钢筋网片

支护网片均采用8钢筋，20cm×20cm网格间距，双层挂网喷射。按设计要求的钢筋网材质和尺寸加工集中制作，加工成片后统一配送，其钢筋直径和网格间距符合图纸规定。钢筋网应在岩面喷射2层混凝土后再铺挂，底层喷射混凝土的厚度≥4cm。采用双层钢筋网时，第3层钢筋网应在第1层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终凝后铺设。

结束语

在传统双侧壁导坑法的基础上，调整临时支护型钢拱架由原设计弧形优化为直墙型支护，该方法在保证支撑岩体受力特点的同时，压缩施工工序、缩短施工时长，从而加快施工进度。

参考文献

[1]司小波.浅埋暗挖地铁施工安全风险策略[J].工程技术研究,2019,4(22):151-152.

[2]曹继喜.浅埋暗挖法施工地铁下穿既有铁路框架桥研究分析[J].建设监理,2019(11):85-88.

[3]周游.浅埋暗挖工艺在地铁工程施工中的实践[J].科技创新导报,2019,16(31):31+33.

[4]周俊杰.浅埋暗挖工艺在地铁工程施工中的实践[J].价值工程,2018,38(24):168-170.

[5]吴君军.浅埋暗挖技术在地铁地铁工程中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(06):154-155.