城市浅埋暗挖隧道CRD工法施工技术

2018-03-31王海滨

山西建筑 2018年7期

陈　亮　王海滨

(1.石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄　050043；　2.石家庄铁源工程咨询有限公司，河北石家庄　050043)

0　引言

为缓解城市交通压力，在确保地面交通正常运行的情况下，采用浅埋暗挖隧道修建地铁结构，这是目前我国许多大中城市广泛采用的一种安全可靠的施工方法。位于成都市新文化宫附近某地铁车站的3号出入口及2号风亭的活塞风道、新风道过街通道暗挖工程(最小覆土深度仅3.0 m)，按设计要求采用CRD工法实施浅埋暗挖，在保证车流量很大、交通十分繁忙的清江中路地面交通正常运行的情况下，安全、优质、高效地顺利建成。在此，笔者根据该地铁工程实例，对城市浅埋暗挖隧道CRD工法施工技术作必要探讨，以期对同类工程的实施有所裨益。

1　工程概况

1.1　暗挖隧道环境状况

位于成都市新文化宫附近的某地铁车站北侧的3号出入口及2号风亭的活塞风道、新风道过街通道呈南北方向布置于清江中路出城方向四车道的下方。清江中路与成温射线高架桥于2013年5月建成投入使用，双向八车道，车流量很大。为保证主干道交通正常运行，给市民出行提供方便，地铁设计将上述工程变更设计为暗挖法施工。暗挖施工期间，不中断道路交通，对成温高架桥、地面道路、西北侧卧龙晓城小区等进行必要的监测与保护，该暗挖隧道平面布置如图1所示。

1.2　暗挖隧道主要设计情况

该暗挖工程最小覆土厚度3.0 m，硐室开挖净距3.3 m～4.2 m，采用CRD工法施工(新风道采用上下台阶法施工，设置临时仰拱)。3号出入口过街通道L=26.8 m,开挖断面宽8.3 m×高7.5 m；活塞风道过街通道L=24.25 m,开挖断面宽13.75 m×高10.7 m；新风道过街通道L=26.8 m,开挖断面宽5.45 m×高6.4 m，各硐室均为直墙弧形拱结构(如图2所示)。由于暗挖硐室净距较小，为确保清江中路交通及相关建(构)筑物安全，设计要求先行开挖新风道，两侧隧道待新风道二次衬砌基本完成后进行。两侧隧道开挖基本要求是：3号出入口过街通道先开挖Ⅰ,Ⅱ部，然后开挖Ⅲ,Ⅳ部；活塞风道过街通道先开挖Ⅰ,Ⅱ部，然后开挖Ⅲ,Ⅳ部，最后开挖Ⅴ,Ⅵ部。开挖时每两部之间需预留5 m以上的台阶；掌子面土层自稳性较差时，单部循环开挖进尺按0.5 m掌握，并预留核心土，必须确保掌子面的稳定性。掌子面土层自稳性较好时循环进尺可按1 m控制。

1.3　设计参数

弧形拱部(3号出入口拱部弧长10 m范围、活塞风道拱部弧长17 m范围，新风道拱部弧长7 m范围)设计φ108大管棚，环向间距0.4 m。开挖过程中拱部设置φ42小导管超前支护，L=3.5 m，环向间距0.4 m，纵向间距1.5 m。初期支护设计d32格栅钢架，间距500 mm；φ8双层钢筋网片，@150×150 mm；d22双层纵向连接筋，水平间距1 m；初期支护混凝土厚400 mm湿喷早强C25混凝土。临时中隔壁、临时仰拱设计Ⅰ32b型钢支护(新风道Ⅰ22a)，纵向间距0.5 m，纵向连接筋、钢筋网片与初支同。初期支护与二次衬砌之间设置外包防水层(双面自粘性沥青防水卷材)，二次衬砌混凝土采用500 mm厚C35 P8自防水混凝土。暗挖活塞风道过街通道横剖面如图3所示。

2　暗挖施工步骤

2.1　竖井施工

该暗挖工程北端是明挖3号出入口，暗挖竖井结合明挖基坑设计，竖井与明挖基坑支护均采用φ1 000@1 800 mm围护桩+钢管内支撑，钻孔桩间布设双层钢筋网片喷射C25混凝土。竖井深约14 m，设置两道钢支撑。竖井围护桩与明挖基坑一起先行组织施工，当基坑开挖至隧道顶部起拱线下0.5 m～1.0 m时，开始大管棚施工。

2.2　大管棚施工

该暗挖工程为水平群洞工程，3个硐室室净距仅3.15 m～4.05 m，大管棚的施工宜同步进行。因此，在土方开挖过程中，3个硐室北端明挖基坑土方需纵向连通分层开挖，开挖至所有洞室起拱线下0.8 m时即可进行大管棚施工。

每个硐室大管棚施工的基本工序为：大管棚测量放线→确定孔位→引孔→套管钻进→钻孔深度检查→注浆加固地层。为确保开挖限界，大管棚孔位外放量按20 cm控制。当明挖基坑竖井开挖深度满足大管棚的施工时，在竖井坑壁上测定洞室位置，对隧道轮廓线和满足起拱线要求的管棚孔位轴线进行测定，然后按照设计间距沿孔位轴线标出每个孔位，之后利用小型钻机准确引孔(钻机需牢固固定在侧壁上以确保引孔质量)，引孔完毕在基坑内安装架设深孔水平套管钻机施钻，钻杆插入角控制在1°～2°之间，间隔钻孔，随钻进进尺接长管棚钢管，每个孔终孔时需检查孔深。管棚全部安装完毕，经检查长度符合要求后注浆加固地层。

2.3　洞门施工

施作完大管棚后，开挖基坑土方，按设计要求架设基坑钢支撑，当基坑土方开挖至临时仰拱下1.0 m左右时，先行破除围护桩、开挖、制作硐室上面部分的洞门；上面部分洞门开挖、制作完毕时，继续开挖土方至基坑底部设计标高时，破除围护桩、开挖制作下面部分洞门。

洞门开挖、制作需分部进行。以活塞风道为例，上面部分包括Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部洞门，下面部分包括Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部洞门。洞门处初期支护及临时支护按设计要求需安装3榀密排钢架，因此开挖、制作洞门时，各部进尺需达到2 m左右。为确保洞门开挖、制作的安全，上面部分洞门应按Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部的顺序开挖、制作，下面部分洞门应按Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部的顺序开挖、制作。洞门开挖、制作时，单部洞门的拱部、仰拱或竖向支撑应连续施工一气呵成，不得中断，以策安全。

2.4　分部开挖与初期支护

洞门制作完毕方可按设计要求分部进洞开挖。为确保平行群洞开挖施工安全，洞门制作完毕后需先行开挖对地面道路沉降变形影响较小的新风道。待新风道二次衬砌施工完成后，再行开挖3号出入口及活塞风道。各硐室分部开挖时均严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针，确保开挖掌子面的稳定，严格控制循环开挖进尺，开挖完成及时施作初期支护，加强地面、洞内沉降变形监测，加强信息化施工管理，确保施工安全。

在本工程中，分部开挖总体要求是(以活塞风道为例)：首先开挖Ⅰ,Ⅱ部；然后开挖Ⅲ,Ⅳ部；最后开挖Ⅴ,Ⅵ部。开挖时每上下两部之间预留5 m台阶，Ⅱ,Ⅲ部及Ⅲ,Ⅴ部之间预留8 m台阶。开挖循环进尺的控制：Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部位于稍密砂卵石地层和局部松散砂卵石地层，拱顶土体容易坍塌，每循环进尺按0.5 m掌握，掌子面预留核心土；Ⅱ,Ⅳ,Ⅵ部基本位于密实砂卵石地层，掌子面比较稳定，每循环进尺按1.0 m控制，开挖完成后及时施作初期支护或临时支护。整个暗挖隧道工程在开挖、初支过程中，严格按照上述工艺要求进行，于2014年10月11日进洞，至2015年3月16日止开挖全部完成，施工安全始终处于可控状态，确保了清江中路地面交通安全、正常的运行。

2.5　防水与二次衬砌

防水与二次衬砌在隧道开挖、初支全部贯通后，分仰拱、拱墙两大部分组织施工。主要施工顺序：处理仰拱防水基面，铺设仰拱双面自粘性高性能沥青防水卷材，绑扎制安仰拱结构钢筋，浇筑仰拱混凝土；待仰拱混凝土达到一定龄期后按设计要求对仰拱部位实施回填(回填素混凝土)。然后搭设脚手架，处理拱墙防水基面，铺设防水卷材、搭设拱墙钢筋脚手架、安装模板、钢筋制安、浇筑混凝土。