地铁出入口过街通道浅埋暗挖逆向站内进洞变截面开挖施工技术

2016-08-09徐长诚

大科技 2016年21期

关键词：进洞管棚大道

徐长诚

（兰州市轨道交通有限公司甘肃兰州 730000）

地铁出入口过街通道浅埋暗挖逆向站内进洞变截面开挖施工技术

徐长诚

（兰州市轨道交通有限公司甘肃兰州 730000）

本文选用了长沙地铁2号线芙蓉广场站4号出入口过街通道位于长沙市市中心五一大道下方，五一大道交通和行人流量大，且该出入口位于芙蓉立交桥西端，因为桥位和场地的限制，无法进行交通疏解，因此设计采用浅埋暗挖施工技术进行施工，该出入口过街通道顶部穿越淤泥质粘土层，底部穿越砂卵石层，施工安全风险大，在施工中通过对浅埋暗挖施工技术的合理运用和采用完善的处理措施，确保了该出入口过街通道开挖施工安全完成。

出入口；开挖施工；浅埋暗挖

随着我国地铁建设的发展，地铁邻近建筑施工逐渐成为地铁施工中面临的关键问题之一。为减少建设用地和对城市交通的影响，超浅埋施工已成为地铁隧道的一种重要的施工方法，超浅埋开挖会造成地表不均匀沉降和建筑物开裂。如何控制变形及建立变形临界指标是该技术的两个关键问题。王占生等[1]对于下穿隧道地铁变形控制标准进行了分析，彭昌海等[2]研究了下穿砖房的施工方法，一般来说，对于浅埋暗挖法施工常采用CD法或CRD法施工，采用超前大管棚或小导管支护等辅助施工措施，并严格限制进尺。当地层情况复杂时，暗挖法施工也存在一定的安全隐患。

1 工程概况

长沙市轨道交通2号线一期工程芙蓉广场站4号出入口位于该车站东北，如图1所示，穿越五一大道北侧在五一大道北侧下沉广场出地面，该出入口过街通道部分采用浅埋暗挖法施工，出地面部分采用明挖法施工，暗挖部分长15.3m，标准段开挖断面6.9×7.741m，人防段开挖断面8.4×8.6m，拱顶覆土厚约为4.5～5.28m。该出入口过街通道设计采用CRD方法进行开挖。

2 出入口过街通道浅埋暗挖施工工艺

出入口过街通道浅埋暗挖法施工严格遵循“十八字”方针（管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）的施工原则，采用CRD法施工，施工中随挖随支，监控测量与施工步骤同步进行，及时反馈监控信息，修正设计参数及施工方法。开挖前应做好导管制作、锚杆制作、钢筋格栅的制作和试拼、注浆机调试等准备工作。支护过程主要采取超前支护、初期支护和施工支护、后期注浆的步骤进行。

3 逆向站内进洞变截面开挖施工

3.1 逆向站内进洞开挖施工方法的选择

长沙地铁2号线芙蓉广场站4号出入口过街通道位于长沙市市中心五一大道芙蓉立交桥西端，出入口过街通道下穿五一大道北侧机动车道和立交桥西北角匝道，在立交桥西北角匝道北方的下沉广场出地面，五一大道交通和行人流量大，因为桥位和场地的限制，无法进行交通疏解，施工该出入口时无法采用明挖法进行施工，因此该出入口过街通道部分设计采用浅埋暗挖施工技术进行施工，出地面部分采用明挖法施工，施工出地面明挖部分时临时占用芙蓉立交桥西北角匝道，通道暗挖部分施工大管棚的竖井位于匝道上紧靠五一大道机动车道。具体详见图1出入口出地面部分平面位置图。

图1 出入口出地面部分平面位置图

该出入口过街通道处地质条件较差，拱顶穿越淤泥层，拱底穿越砂卵石层，采用CRD法施工出入口过街通道时，施工进度慢。如果采用从明挖段端竖井处正向进洞开挖施工，则继续切断占用立交桥西北角匝道，增加占用时间约5个月，严重影响了该处行人和非机动车无法通行及周边商业活动，为了减少施工占用该处匝道时间，将施工影响周边交通通行和商业活动的影响降低到最小，采用站内逆向进洞开挖施工技术。

3.2 站内逆向进洞变截面施工

车站施工时，该出入口在车站侧墙上预留洞门为5.0×4.15m的矩形洞口，暗挖段标准开挖断面为6.9×7.741m，站内预留洞门与暗挖开挖线两侧各有0.95m的错台，上部最大错台1.907m，下部最大错台1.684m，因此，在开挖进洞时无法一次直接开挖至设计的开挖线，进洞时需设置断面渐变扩大段，由进洞时的矩形小断面，渐变为设计的拱形大断面，根据反复讨论并结合地质情况，在确保施工安全的条件下，断面渐变段设置长为5m，即进洞后每开挖一榀，顶部抬高扩大断面约0.2m，渐变段施工完后，再反向回来拆除渐变段初期支护，将渐变段断面开挖扩大至设计标准断面。

进洞前，在拆除洞门处连续墙混凝土前，在洞门掌子面上施工掌子面小导管和洞门顶超前小导管，对洞门掌子面和拱顶进行双液浆超前加固，防止坍塌和渗水，渐变段第一次临时初期支护按照设计要求设置，并且将超前小导管间距由300mm加密至150mm，第二次削坡扩大断面时，初期支护按照设计施工，在靠近车站连续墙3m处时，将超前小导管间距由300mm加密至150mm，并且将超前小导管间隔锚入连续墙深度约0.5m。施工过程中超前小导管施工质量必须保证，注浆效果达到设计及规范要求，开挖时严格按照开挖方针原则开挖，监控量测频率加密1倍，密切监控开挖面地层情况，确保了进洞断面扩大端的安全施工。

4 施工中采取的几个关键技术和措施

4.1 CRD法应用的有效应用

CRD法也叫十字交叉中隔壁法，即施工时将仰拱以上开挖断面划分为四个小断面，四个小断面初期支护均独立的封闭成环，施工时左右断面交叉施工，先开挖一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖另一侧的一或二部分，完成横隔板施工的施工方法，通过中隔壁和横隔板的施工从而达到减少拱顶沉降和周边土体变形的要求，适用于Ⅴ级软弱围岩中，特别是车站浅埋暗挖出入口通道应用较多。

在现场采用CRD方法施工过程中，施工管理人员每间隔4h巡查一次地表五一大道路面情况，查看是否有裂纹，是否有塌陷，同时在洞内，也通过监控量测时刻监视着洞内拱顶沉降、拱腰水平收敛、洞底隆起和渗水情况，通过巡查及监控量测技术的实施，施工期间没有发生不正常现象，通过现场严格的按照CRD工法施工开挖步序结果来看，在监控量测技术有力的监测保证下，CRD法在本出入口过街通道穿越淤泥层和砂卵石层等不良地质条件下的施工是合适有效的，该方法引起围岩沉降变形小，验证了该开挖方法在城市主干道下方不良地质层中施工的可行性，能较好的保证安全施工。

4.2 穿越不良地质层管棚施工

该出入口过街通道设计超前管棚为φ108mm×9.0mm，环向间距300mm，采用无缝钢管通长布置。施工管棚过程中顶部局部遇到杂填土、砖块、淤泥质粘土等，致使管棚施工成孔困难，钻杆低头现象严重，对此首先采取斜向分区钻孔注浆固结，后再在固结体上再次正常施工管棚的方法进行施工。

管棚施工方向是从出入口出地面端向车站内端施工，施工期间为了通过不良地质区，采取了斜向下方钻孔注浆加固的办法，因该不良地质为淤泥层和砂卵石层，淤泥层本身具有一定的流动性，在钻孔过程中，遇水后淤泥层流动相加大，砂卵石层遇水也容易早曾坍塌，因此，为了保证成孔过程中淤泥和砂卵石层不随钻渣流出孔外，造成五一大道地表沉降，甚至塌陷，将钻孔钻进方向定位斜向下方。成孔后采用水泥-水玻璃双液浆迅速对钻孔周边土体进行加固，从而既解决了处理加固体会造成的地表沉降问题，也解决了管棚施工问题。

4.3 穿越淤泥质粘土层施工

该出入口过街通道拱顶开挖过程中，进洞后6～12m处拱顶穿越淤泥质粘土层和杂填土层，开挖过程中夹有砖墙、软塑性淤泥土等，得益于管棚施工时斜向注浆孔的探测，在开挖前基本掌握了不良地层的位置和基本分布情况，在进入上述不良地层前，采取将超前小导管间距由300mm加密至150mm，形成拱顶刚性超前支护，掌子面施工小导管双液注浆加固，将软塑性淤泥土进一步进行加固硬化，使掌子面开挖时不出现坍塌，开挖过程中根据地层情况加密格栅钢拱架支护，开挖进尺速度放慢，每天最多进尺一榀，监控量测频率加倍，密切监控开挖面土层情况，通过以上措施的采取，安全的通过了上述不良地质地段。