暗挖隧道施工技术总结

暗挖隧道施工技术总结摘要：介绍西安地铁一号线长乐坡站至风井段暗挖隧道的施工准备及开挖支护施工组织管理,为今后暗挖施工积累了宝贵的经验。关键词:施工方法；施工准备；暗挖隧道;施工。一、工程概况长乐坡暗挖隧道位于西安市长乐东路，为长乐坡站至风井（空军工程大学校门西侧）段的一部分。该段左线长度400.116m（ZDK27+760.633—ZDK28+160.749），包括G、E、F、B、A、A1四种断面，其中G、E、F、B断面施工段为停车线段；右线长度404.008m（YDK27+760.633—YDK28+164.641），包括G、A两种断面。本区间暗挖隧道下穿长乐村居民楼房，隧道埋深较浅，仅为8-10米。该暗挖隧道施工段穿越长乐东路，路下管线较多，包含砼污水管道、天然气管道、自来水管道、电信光缆等管线。根据施工情况，对建筑及管线提前布设监测点，并进行监测。该暗挖段地层自上而下依次为第四系全新统人工填土、素填土、黄土状土、粗砂、卵石土、粉质黏土、及中更新统冲积粉质黏土、粗砂等构成。而开挖段拱部和上半断面均位于砂层及砂卵石地层中，土体的自稳性差，易坍塌。暗挖施工段地下水埋深介于7～12.5m。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系。丰水期间，地下水位会有所上升；枯水期间，地下水位会有所下降，变化幅度2m。施工前需对该暗挖段提前进行降水。二、施工准备因本工程为城市地铁施工，施工准备需考虑施工通风与防尘、施工降水、风水管及电线路的布置、提升吊装设备的制作与安装以及地面施工区场地布置等。1.施工通风与防尘1)通风要求整个施工过程中，洞内作业环境符合下列卫生标准的规定：①洞内氧气含量按体积比不得小于20%。②粉尘最高允许浓度：每立方米空气中含游离二氧化硅在10%以上时，粉尘不超过2mg/m3；含游离二氧化硅在10%以下时，不超过10mg/m3，水泥粉尘则不超过6mg/m3；③有害气体最高允许浓度：一氧化碳含量不大于30mg/m3；二氧化碳按体积计不大于0.5%；氮氧化物（NO2）含量不大于5mg/m3；洞内气温不得大于28℃，噪声不大于90dB，甲烷（CH4）浓度不大于0.3%。2)通风方式与通风设备的选择采用压入式通风方式进行通风。根据对风量的计算，本标段暗挖区间最大需风量为747m3/min。通风机及风管选用：SFD-I-NO10型通风机2台，分别向隧道工作面供风。SFD-I-NO10型风机性能指标：风量800～1550m3/min，高效风量1250m3/min，风压780～3550Pa，电机功率37kW×2。风机从井口送风至井底后，分别向两个工作面供风，风管均采用负压风管，进风管口径为Ф1006mm。出风管口径为Ф800mm。3)为保证通风效果，风管安装平顺，接头严密，破损地方及时修补或整节更换。通风管口距工作面距离保持在10～15m之间，进风口距离竖井井口不小于15m，以防洞内污染空气回流污染新鲜空气。2.洞内管线路布置区间隧道内送风管右线设在线路左侧起拱线以上，左线设在隧道临时支撑中隔墙上。对于左线，高压风管、高压水管布置在左上导及右上导中隔板上，排水管布置在一侧仰拱底部；电线路均布置于左上导及右上导两侧起拱线以上。右线为上下台阶法开挖，高压风管、高压水管、排水管仅布设于下导即可；电线路布置于起拱线以上。3.施工降水暗挖隧道施工降水采用坑外大口径井降水。委托专业的降水设计及施工单位对降水方案进行设计。根据水文条件可知本区段隧道位于地下水位以下，设计要求进行井点降水，确保无水作业。在施做深层降水井基础上，有条件施工的处增加浅水层降水井，井深15米。启动浅层降水井可抽出浅层水，使隧道拱顶无水。4.提升设备的制安对于地铁施工一般均为垂直提升吊装，故需根据施工量的大小选择专业厂家制作及安装提升设备。本工程采用10+3t走行小车提升架。5.地面施工场地的布置地铁暗挖隧道施工工点场地布置主要有办公区和施工区两部分。施工区布置主要包括砂石料场、钢筋成品及半成品加工场地、钢筋加工场地、水泥库以及配电室、空压机室、发电机室的布置，还包括通风机、储水罐、砼搅拌机的安放，各布置均要考虑施工材料装卸及使用方便，考虑到地铁施工用场地紧张，在场地布置时应尽可能合理紧凑布置，做到既方便施工也能为施工挪出尽可能多的场地；办公区一般要与施工区尽可能远离。三、施工内容及施工方法1.开挖施工因该段隧道施工断面类型较多，故针对不同地质状况和断面类型分别采用不同的开挖方法，有台阶法、CRD法、中导洞法等。1）台阶法施工本暗挖段A、B断面采用台阶法开挖，开挖时上台阶进尺超前下台阶3-5米，开挖支护形式为拱部超前小导管采用φ42mm钢管，δ=3.5mm，L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距25cm，外插角10°左右，单排布设。支立格栅钢架间距为0.5m，纵向连接筋采用φ22钢筋，全断面内外双层梅花型布置，环向间距1.0米，内外双层φ6.5网片，喷C25混凝土厚30cm。施工工序为先采用风镐、铲对已进行超前加固的隧道中部以上部分的轮廓线周边土体进行人工开挖，留核心土，循环进尺0.5m。开挖后，及时架设钢格栅，铺网片。并且，于隧道拱部180°范围打入φ42t=3.5mmL=2.5m超前注浆小导管，同时，格栅连接处打设锁脚锚管。然后，对格栅喷射混凝土，先喷100～150mm厚。喷砼凝结硬化后，对超前小导管进行注浆施工，注入配比为1:1的双液浆（水泥浆和水玻璃浆）。注完浆后，割除小导管末端多余部分钢管。最后，补充喷完格栅剩余部分砼。上半断面按照设计初支完成后，再对下半断面开挖轮廓线周边的土体进行开挖。同样，留置该部分的核心土，待下部初支结束后，再最后开挖下半断面的核心土方，然后进行下一循环施工。台阶法施工示意见下图。2）CRD法施工E、F断面为停车线施工大断面，采用CRD法开挖，开挖时各导洞均相继错开8-10米，开挖支护形式为拱部超前小导管采用φ42mm钢管，δ=3.5mm，L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距40cm，外插角10°左右，双排布设。支立格栅钢架间距为0.5m，纵向连接筋采用φ25钢筋，全断面内外双层梅花型布置，环向间距1.0米，内外双层φ8网片，喷C25混凝土厚35cm。CRD法施工时，隧道断面通过中隔壁墙分为左、右两个单元洞，采取自上而下分二步开挖中隔墙一侧洞，每个洞室采取台阶法分别开挖支护。各导洞首先进行拱顶超前注浆小导管的施工，上部土体采用风铲、风镐配合人力开挖，下部土体主要通过人力配合小型挖掘机开挖（A，断面下导由人工开挖），小型翻斗车出碴。拱墙按设计间距布设格栅钢架，挂网喷C25早强砼；临时中壁采用I20钢架，设于拱脚锁脚锚管，网喷C25混凝土。CRD法施工顺序示意见下图，既①→②→③→④→⑤→⑥。台阶法开挖示意图预留核心土上台阶下台阶3）中洞法施工G断面为双联拱左右不对称断面，该断面总长22.005米，是与长乐坡站接口的隧道断面，埋深右线小断面为10m，左线大断面为8米。由于该双联拱所处地段附近地面建筑物较少,故只需确保双联拱施工安全,防止双联拱地段出现较大沉降和地下失水,即可保证地面和地下结构物的安全。针对双联拱跨度大且不对称、地质条件复杂等特点,采用“中洞法+台阶法+CRD法”方法开挖，施工时先施工中导洞和浇筑中墙混凝土,再进行单线断面和双线断面施工。施工工序如下：①采取台价法开挖中导洞，上导坑开挖台阶长度4～5m后，开始进行下台阶开挖，循环进尺0.5m。中导洞贯通后及时浇筑中隔墙，并于中导洞与砼中隔墙间设三排临时钢支撑对衬砌面进行防护。②待中导洞中墙施工完成后，再开始右线小断面洞室开挖。先进行掘CRD法断面施工工序图①②③④⑤⑥进方向上导洞的开挖和初期支护。拱部设置单排Φ42×3.5注浆小导管，长L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距0.25m。钢格栅间距0.5m，钢筋网片φ6.5，网格间距150×150mm，全断面单层布置。开挖土体，初喷5cm厚混凝土，安装钢架、内侧网片、超前小导管注浆后，复喷混凝土至设计厚度。在滞后上半断面3-5米后进行下半断面开挖支护，形式同上。③在右洞初期支护封闭成环后，分段拆除中导洞右侧初支钢架，并及时跟进右洞的二衬施工。④滞后右洞衬砌后，再开始左线大断面洞室开挖。先进行掘进方向单侧壁左侧上导洞的开挖和初期支护。拱部设置双排Φ42×3.5注浆小导管，长L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距0.4m。钢格栅间距0.5m，钢筋网片φ8，网格间距150×150mm，全断面双层布置。内侧临时钢架为Ia20工字钢，采用长1000mm，直径25的HRB335钢筋连接。开挖土体，初喷5cm厚混凝土，安装网片、钢架、内侧网片、I20a临时钢架和超前小导管，注浆后，复喷混凝土至设计厚度。在滞后上断面3-5米后进行下断面开挖、支护。⑤在滞后于左线单侧壁左侧下导洞开挖面5～6m后，开挖左线单侧壁右侧上部导坑。同上第四步于拱部安装超前注浆小导管，并开挖前对土体进行超前注浆加固。本步骤仅需安装拱部格栅和中部的水平临时工字钢支撑。⑥在滞后于左线单侧壁右侧上导洞开挖面4～5m后，开挖左线单侧壁右侧下部导坑。本步骤仅需安装边墙及仰拱部位钢格栅，采取人工配合小型挖掘机开挖和装车，洞内自卸三轮车运土。⑦隧道拱部变形稳定后，分段拆除中导洞左侧钢格栅和左线洞室内临时工字钢支撑，并及时进行左线隧道内二衬施工。中洞法施工工序如下示意图①～⑿所示。四、施工控制措施1.质量保证措施建立完善的质量保证体系，使工程质量管理的全过程处于有序可控状态。坚持谁实施谁负责，质量与经济利益挂钩的原则。做到整体系统和局部系统的组织、人员、资源和措施落实到位，形成全员、全方位、全过程的质量保证体系，确保工程质量。2.超前探测措施在施工过程中为了准确了解地层变化情况，需对掌子面进行超前探测。超前探测采用洛阳铲探挖，保持超前开挖面5m，准确探明开挖前方位置的地质、水文状况，根据地质情况和渗水情况提前提前调整支护参数，保证施工安全。①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾⑿中洞法施工工序示意图五、结束语通过对结构的剖析及方案的论证，确定本文该段暗挖隧道的合理施工方案，实现了工程的顺利进行，确保了施工安全，证明采用该施工工艺是合理可行的。通过现场地面量测、拱顶下沉和隧道收敛的监测结果,证明该法可确保结构安全,有效控制地表沉降和隧道结构变形。此外,超前注浆小导管、预留核心土环型开挖等辅助施工措施也为开挖施工安全提供了有力的保障。[1]周顺华.开挖理论[M].北京:中国铁道出版社,1997[2]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）