丁新龙 吴发展

广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动输送系统,南起海珠区的赤岗塔,向北下穿珠江主航道,经由海心沙、珠江新城广场、黄埔大道、体育中心至林和西站,线路总长3.88 km,全部为地下线路,其中天河南一路站南端暗挖站台隧道紧靠正在运营的地铁一号线体育西站—体育中心站区间隧道左线隧道。地铁一号线体育西—体育中心区间建于1997年,采用暗挖法施工,二次衬砌为厚300 mm的素混凝土。在天河南一路站暗挖站台隧道施工中确保地铁隧道安然无恙,难度相当高。

1 工程概况

天河南一路站由明挖段和暗挖段两部分组成,本车站为暗挖站台隧道,车站附属结构西侧设有一个独立出入口,南端设一组风亭和一个紧急出入口。车站两端设计为暗挖隧道,车站暗挖段里程南段为 YDK2+898.500～YDK2+906.600,长度 8.1 m,北段为YDK2+933.400～YDK2+943.500,长度10.1 m,总长度为18.2 m,暗挖隧道左右线间距13.0 m,与正在运营的地铁一号线下行线横向间距最近为2.236 m。暗挖站台隧道与地铁一号线平面相对位置关系如图1所示。

2 工程难点

天河南一路站南段暗挖隧道距运营中的地铁一号线体育西路—体育中心站区间隧道水平间距为2.36 m,与一号线隧道底部竖向间距为2 m。该段洞身位于强风化⑦,中风化⑧地层中,上覆岩层为粉质黏土⑤-2,⑤-1和淤泥质土层④-1地层。有效控制地铁一号线既有隧道的沉降、变形,确保地铁一号线的正常运营至关重要。

3 地铁一号线保护要求

1)天河南一路站明挖、暗挖站台隧道施工引起的地铁一号线区间隧道总沉降与位移不超过15 mm;2)地铁一号线轨道左右股道高差不超过4 mm;3)地铁一号线隧道结构纵向变形不超过4 mm(10 m范围内),可根据测点位置线性内插;4)预警值为上述最大值的90%,当超过预警值时,运营部门根据情况及时调整轨道或采取相应限速处理措施,减轻隧道变形对运营的影响,保证运营安全。

4 施工方案的研究与实施

4.1 洞门处理

暗挖隧道洞门处理原则为:先支护加固后破洞,分步进洞,以保证车站围护结构稳定和进洞安全。车站暗挖段洞门破洞施工随车站基坑底板结构完成后破除围护结构进行洞门加固处理,先在围护桩上测出车站暗挖段洞门开挖轮廓线,沿开挖轮廓线外侧布设 4.5 m长φ 42超前小导管,间距 0.25 m,在开挖外轮廓线外侧沿隧道顶部的围护桩内设一加强梁。车站暗挖段洞门处理,挖孔桩分三步破除,洞门架设拱架封闭成环,如图2所示。

4.2 暗挖站台隧道施工

天河南一路站暗挖站台层隧道里程断面形状为马蹄形,结构采用复合式衬砌,初期支护采用喷混凝土、钢筋网和格栅钢架;二衬为防水钢筋混凝土,全包防水。

隧道施工中严格遵循“短进尺、无爆破、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则组织。车站暗挖段洞身穿过⑦号,⑧号地层,大部分为⑦号地层,由于隧道较短,采用人工开挖为主,辅以机械开挖,为保证地铁一号线安全,局部硬岩地层采用松动控制爆破液压锤破碎或静态破碎剂开挖。采用CRD工法分两层四部施工,先右洞进上导坑和下导坑,再进左洞上导坑和下导坑,上下导坑错开 3 m～5 m左右距离,上断面每部开挖进尺控制在0.5 m左右,下断面每部开挖进尺控制在1 m左右。左右线暗挖隧道洞渣均用人工推斗车或小型挖机转运至洞口处垂直提升出土。

4.3 隧道超前支护

车站暗挖站台隧道超前支护采用超前小导管注浆加固。其加固示意图见图3。小导管采用直径为42的普通钢管,壁厚3.25 mm,L=3.5 m,管口车丝,管头制作为25°～30°的锥体,小导管前端2.5 m范围内布设泄浆孔,孔径为8,梅花形布置,环向间距0.3 m,纵向间距2 m。小导管布置于隧道拱部150°,外插角10°左右 。

4.4 隧道端头掌子面封堵

本站为盾构吊出站,两端头均为盾构到达端,为保证端头掌子面的稳定和盾构出洞安全,本工程站台隧道端头掌子面采用先喷射30 cm厚C25混凝土封闭,后模筑70 cm厚C25素混凝土,为防止盾构到达前提前倒塌,采取隧道内架设支撑支顶。

4.5 隧道端头加固

隧道内注浆范围:自暗挖隧道端头穿越地铁一号线下行线隧道南边1 m,钢花管与盾构隧道结构保持不小于0.3 m的距离。针对注浆区域地层特点,结合以往工程经验,本工程注浆材料选择普通硅酸盐水泥P.O32.5R。

5 暗挖隧道信息化施工

1)在地铁一号线上下行隧道内布置自动监测和人工监测系统,分别对垂直位移、水平位移、轨道左右两侧高差、隧道断面收敛变形等进行详细监测,做到数据的快速采集和及时的反馈。自动监测系统使用两台徕卡TCA2003全站仪,在地铁一号线上下行分别观测11个断面,每个断面5个测点,仪器每小时自动对各测点进行监测,并将数据通过无线网络传送至地面,通过专用软件对数据进行处理分析,监测点布置如图4所示。

2)在暗挖隧道施工期间,加强地铁一号线内部的监测力度,监测频率3 h/次,如遇变形超过报警值,将进行跟踪监测,并立即通知相关人员。

6 施工完成情况

天河南一路站南端暗挖站台隧道从2007年4月18日开始破除右线洞门,到2007年8月 2日,左右线二次衬砌结构施作结束,地铁一号线结构最大沉降7.7 mm,轨道左右股道最大沉降差和水平最大位移都在0.90 mm以内。暗挖站台隧道的顺利施工,确保了地铁一号线隧道的结构安全和运营安全。

7 结语

本工程较好的解决了既有运营地铁受施工影响产生的结构变形和轨道变形问题,保证了隧道正常运营,因此,该项施工技术对以后类似工程具有很好的参考价值。

[1]叶建兴,王世君.暗挖隧道施工地铁一号线变形控制指标[R].广州:广州市地下铁道设计研究院,2000.

[2]崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M].北京:科学出版社,2005.

[3]孙东瑞.城市地铁施工中超前预支护加固施工技术应用[J].山西建筑,2003,29(17):21-23.