3-11区间暗挖施工方法和施工工艺1

第11章暗挖区间施工方法及施工工艺11.1工程简介本标段暗挖区间包括两个区段：一为北干区间暗挖段，一为干大区间暗挖下穿四环段。其中，北干区间暗挖段断面形式均为马蹄形，按照断面大小分为标准单线隧道马蹄形断面和防护扩大断面；干大区间暗挖段断面形式为平顶直墙箱型断面，按照断面大小分为标准断面和扩大防护段两种。另外，北干区间1号竖井处设置联络通道一座，断面形式为拱顶直墙平底，以上5种断面形式详见“本施组第2.4.1节”介绍。下面对各区段的不同断面施工方法及工艺分别叙述：11.2北干区间暗挖区段施工方法和工艺11.2.1施工部署鉴于设计招标图纸中提供了2座施工竖井，里程分别为K16+075和K16+421，南北两段区间隧道长度分别为488.4m和346.889m。施工时拟从两座竖井进洞，开4个作业面，1号竖井承担自1号竖井以南区间出渣、进料进料任务、2号竖井承担1号、2号竖井之间区间的出渣、进料任务，较易解决。11.2.2施工流程：1、北干区间暗挖段总体施工流程详见图11-1北干区间暗挖段施工总体流程图。2、各区段施工流程（1）1号竖井向南区段施工流程该段总长度488.4m，分为左、右两线，根据施工安排，应先开挖右线，当右线开挖支护进洞6m时，开挖左线。两条线同时开挖支护，安排两个作业班组，每组分为四个班轮流作业。每循环进尺0.75m。单工序作业时每天进尺0.75×4=3m。综合考虑平行作业影响按照进度2.25m/d进行施工安排。当开挖支护完成后，可顺序进行防水及二次衬砌施工，每一单线隧道准备1部衬砌台车，共准备4台衬砌台车。二次衬砌每10m一段，铺底按照每30m一段。先行铺底，施作底板防水层及铺底混凝土；再分段架立衬砌台车，待拱部、边墙防水层施工完后施作二衬混凝土。详见图11-2北干区间1号竖井以南暗挖段施工流程图。（2）1号竖井以北、2号竖井以南区段施工流程该区段两端均均具备开工条件，但是，为减少1号竖井的出渣强度，采取仅从2号竖井进洞作业的安排。该区段内含标准断面和防护段等共2种断面形式。对于标准断面，采用台阶法施工；防护段（里程为K16+288~298，长度10m）施工采用CD法，采用临时中隔壁将整个断面划分为左右两部分，每个分部按上下台阶施工，上下台阶之间设临时仰拱，施工完毕后凿除临时仰拱及中隔壁。因其二衬施工顺序依赖临时仰拱及隔墙的拆除顺序，无法采用衬砌台车作业，改用组合钢模施工。通过该段后，仍为标准断面，可继续使用衬砌台车。本段施工安排为：2号竖井隧道向南开挖直到与1号竖井联络通道贯通，然后，自2号竖井向南全面施作二次衬砌。详见图11-3北干区间1号、2号竖井之间暗挖段施工流程图11.2.4区间暗挖区段施工方法11.2.4.1竖井施工方法本标段共含1号、2号两座竖井，下面对其施工方法分别介绍：1、1号竖井竖井位于K16+075里程处，净空尺寸为4.6×6.4m，开挖深度17.5m。该竖井主要承担暗挖区段的出渣、进出料任务，竖井提升系统采用简易龙门架、电动葫芦提升。详见图11-41号竖井提升系统示意图。本竖井主要穿过人工杂填土层、粉土填土层、粉土、粉质粘土层及粉土互层、粉细砂层、施工准备、联络通道开马头门左线向南448m右线向南448m施工完毕上台阶开挖支护下台阶开挖支护二次衬砌铺底底板防水层拱部侧墙防水层拱部侧墙二衬混凝土上台阶开挖支护下台阶开挖支护二次衬砌铺底底板防水层拱部侧墙防水层拱部侧墙二衬混凝土图11-2北干区间1号竖井以南暗挖段施工流程图底板座于粉质粘土粉土层。地下水主要为潜水，水位约为34.52m，竖井约1/2深度位于潜水位之下。因此，施工中支护方式应根据地质及水位不同相应变化，地表以下土层范围采用钢筋格栅+竖向拉结筋+钢筋网片+喷混凝土联合支护，粉细砂层采用水泥浆超前加固地层+钢筋格栅+竖向拉结筋+钢筋网片+喷混凝土联合支护。1号竖井施工流程图详见图11-5。（1）施做锁口圈梁。根据设计资料准确定位，放出边线，探明有无地下障碍物。确认无误后，采用人工开挖土方。到达梁底标高后绑扎钢筋、立模、灌注混凝土。注意预埋井壁两排φ14@200mm竖向钢筋，作为井口龙门吊及步梯、下料口、风、水、电管线的预埋件。当圈梁混凝土达到一定强度后，安设竖井提升设备，本工程设高于地面7m的龙门架，安装1组5t和2组10t电葫芦，用于出土、进料。（2）井身开挖支护。采用人工开挖土方，先挖竖井中部，再分段开挖四周井壁，开挖时应以竖井中心对称分侧分块开挖，一侧喷混凝土支护后另一侧方能开挖，渣土由人工装入吊桶，通过电动葫芦提升至地面渣场。开挖尺寸合格后安装格栅，网喷混凝土，进行初期支护。每次开挖高度0.5m，测量放线、定出井位锁口圈梁施工粉细砂层预注浆加固井壁初支背后注水泥浆安装简易龙门架、电动葫芦人工土方开挖二衬混凝土网构格栅架立、喷混凝土封底转入联络通道施工预埋马头门加强圈梁格栅马头门超前导管注浆图11-5竖井（1号）开挖支护流程图遇地质不良地段采用打小导管注浆方法固结地层后进行开挖。格栅间距0.5m，上下层格栅连接节点错开，竖向连接筋焊接长度10d。喷射混凝土前要将混凝土连接面土体清理干净。注意按设计位置设预埋件，及时安设钢支撑和施工楼梯。在联络通道开口处周边埋设小导管注浆，为开挖联络通道作准备。竖井格栅的连接螺栓应拧紧，每榀格栅的连接板应对齐。钢筋网片采用φ6@150×150mm网格，钢筋格栅之间采用φ18拉结筋连接，环向间距1.0m。开挖至距离地面以下1.5m开始架设临时钢横撑（平行于竖井短边方向），水平间距2.5m，临时横撑与环向格栅连接。开挖过程中遇到涌水时，预埋胶管，将水引入到竖井角部集水坑中抽出井外。（3）底板封闭。当开挖至井底设计后绑扎钢筋，灌注C20混凝土进行底板封闭。（4）竖井二次衬砌封闭底板后，自下至上分段（每段高度5m）割除临时钢横撑，分段（每段高度5m）施作竖井墙身防水层，然后顺作法立模浇筑二衬砼，厚度400mm。二衬混凝土分为三段施工，第一段施作至马头门上部预埋圈梁上皮，剩余按照每段高度约为5m施作二衬。采用钢管内支撑和组合钢模板立模浇筑混凝土，期间竖井中隔墙相应完成混凝土浇筑。每个浇筑段之间连接注意混凝土凿毛及预留竖向连接筋。（5）竖井马头门施工竖井马头门即竖井与联络通道的交叉处，此处结构受力复杂，施工方法应更为稳妥可靠。竖井马头门施工时需要破除既有的竖井壁混凝土及钢格栅支护。由于破坏了整个竖井的结构受力使洞口位置处受力重新分布，极易导致该处围岩失稳，故施工前应在该位置处提前进行加固处理，具体办法是：①插打超前小导管注浆固结地层。在竖井初期支护施工至马头门处时，应竖井开挖支护的进行提前沿马头门外轮廓线及即将开挖方向插打两圈加长加密超前小导管Φ42@330L=5000mm，第一圈沿着马头门外轮廓线外5cm打设，第二圈向外距离第一圈20cm。导管外露（比竖井初期支护喷射混凝土面）10cm，注浆固结地层。②预作加强环梁。竖井二衬施工时，施工至马头门位置处应按照即将开挖的联络通道初期支护格栅预加工好两榀，按照测量放样准确的并排安放在马头门处，与竖井二衬钢筋连成一体，浇筑竖井二衬混凝土时该处沿着马头门内轮廓立模预留开口空间不进行浇筑。③分部破除马头门处竖井初期支护砼及钢筋格栅。竖井二衬施工完毕后，按照联络通道的施工分部（详见本章图11-9），分部破除此处竖井初期支护混凝土，首先破除马头门上部竖井初支砼，上台阶进洞开挖支护；上台阶进洞3m后，破除下部竖井初支砼开挖下台阶。此后进行联络通道开挖。2、竖井（2号）施工方法竖井（2号）中心里程位于里程K16+421.889，井深15.32m，井口尺寸为15.1×7.8m，采用明挖顺作法施工，该竖井主要承担两座竖井之间暗挖区段的出渣、进出料任务，竖井提升系统采用简易龙门架、电动葫芦提升。详见图11-62号竖井提升系统示意图。其围护结构采用Φ800@1600mm，L=19.23m钻孔灌注桩，支撑形式采用Φ600@4000mm（竖向），L=19.23m钢管内支撑。本竖井施工同北干区间明挖段同时进行，具体各工序工艺详见“本方案第9章”。本章主要介绍竖井向区间正线的马头门开口施工方法。（1）马头门开口时间选择开口时间有两种考虑：一为围护桩施工完毕、土方开挖至马头门处时开口；二为主体结构施工时通过预留马头门，待竖井主体结构施工完毕后开口。鉴于马头门开口要切断部分侵入马头门范围的围护桩，切断后必然对围护结构安全不利。经分析知选择第二种开口时间对于围护结构安全有利。即待竖井围护结构完成、土方开挖支护完毕，竖井主体结构顺作施工时预留马头门开口范围，待此竖井主体结构施工完毕后开口。（2）马头门开口施工流程详见图11-7北干区间2号马头门开口施工流程图（3）马头门开口技术要点要点一：超前小导管插打穿桩技术：因为小导管布设受到围护桩的影响，拟采用日本产水钻钻孔，首先穿透围护桩，然后打入桩位处的小导管。要点二：防止围护桩断桩后下沉的联结梁技术围护桩切断后，自切断面至地面距离最短为7m，如果处理不当，加之施工因素影响，有可能引起围护桩体向下滑移，造成塌陷。为防万一，拟采用桩间连结梁技术。即在土方开挖至马头门最高处以上20cm时，破除桩间喷射混凝土，挖出桩间土方，凿出桩体混凝土新茬，将位于马头门开口掌子面方向的11颗桩用现浇筑钢筋混凝土梁（截面800×800mm）连结起来，形成整体，防止断桩后桩体向下滑移。要点三：施作2榀加强格栅封闭成环加固马头门。开口时按照正台阶法在开口进洞50cm范围内并排施作2榀加强格栅，及时封闭成环，改善马头门处受力。要点四：施作竖井纵向钢支撑加固马头门侧井壁。钢支撑采用Φ600@4000mm，L=4000mm钢管制作，与竖井壁接触端采用预埋连接2mm厚钢板作为连接板，节点处下部作牛腿拖住。支撑位于两个马头门中间部位，沿竖向每4000mm设一道。要点五：增设角部斜撑加固竖井北侧壁。为确保竖井自身在暗挖洞室上部的土体作用下的稳定，拟在竖井北侧壁增加钢斜撑，一端顶在竖井北侧壁上，另一端顶在明挖支护结构的东西两侧围护桩上，其标高与明挖区段钢支撑在同一平面上。钢斜支撑采用Φ600mm钢管制作，共设2根。11.2.4.2区间联络通道施工方法联络通道长48m，断面最大尺寸为5.9×4.9m，为拱顶直墙形式，穿过地层大部分为粉质粘土、粘土层，其底板部分进入粉细砂层，整个隧道在地下潜水位之下。施工中应对地下施工准备、竖井围护结构施工土方开挖、支护竖井主体结构施工切断右线马头门处围护桩右线开挖支护预留马头门开口轮廓，沿外轮廓施作加强环梁进洞结束，左、右线均转入正常洞室开挖支护施工切断左线马头门处围护桩进洞施作2榀加强格栅封闭成环、网喷砼左线开挖支护6m沿马头门外轮廓施打超前小导管，注浆预固结地层；并预作围护桩之间联结梁。左线继续向南开挖支护图11-7北干区间2号竖井马头门开口流程图进洞施作2榀加强格栅封闭成环、网喷砼潜水提前进行有效疏干，降至底板以下1m；同时开挖过程中应设洞内排水沟进行洞内排水。确保开挖过程中无水作业。以上详见图11-8联络通道断面图。图11-8联络通道断面图11.2.4.2.1土方开挖1、开挖方法土方开挖采用短台阶人工小步距开挖，风镐配合施工，严禁使用爆破法作业。一般情况下，台阶长度控制在3~5m，在遇水开挖困难地段，可将台阶适当延长，以满足洞内布设集水井盲沟排水的要求。台阶的外侧按照至少1:1放出坡面，留出核心土，以很好的支撑掌子面土体，防止其向外侧滑移，确保掌子面的稳定。开挖步距1m，严禁大步距开挖作业。开挖过程中应严格遵循“管超前，严注浆，强支护，勤量测，快封闭”的原则。在开挖过程中，各部上下导洞之间的距离应控制在3~5m之间，不宜过长。具体施工步序详见图11-9联络通道施工步骤示意图。2、施工工艺见下图11-10联络通道开挖支护施工流程图。3、开挖质量标准按照规范要求，暗挖隧道的开挖轮廓尺寸应符合下表11-1的规定。表11-1暗挖区间隧道开挖轮廓尺寸允许误差序号项目允许偏差（mm）检查方法1顶部标高+50-0量测开挖轮廓周边尺寸，绘制断面图核对。2宽度+