城市地鐵暗挖隧道連續(xù)淺埋下穿管渠河橋施工技術(shù)1

1、城市地鐵暗挖隧道連續(xù)淺埋下穿管渠河橋施工技術(shù)周偉 楊選擇（中鐵八局集團(tuán)昆明鐵路建設(shè)有限公司，云南昆明，655000）【摘要】本文從施工前的調(diào)查和方案制定、施工中規(guī)范工序?qū)嵤┖鸵c(diǎn)控制、地質(zhì)預(yù)報(bào)、爆破控制、施工監(jiān)測(cè)等方面，詳細(xì)闡述了青島地鐵三號(hào)線君峰路站西流莊站區(qū)間暗挖隧道連續(xù)淺埋下管渠河橋的施工技術(shù)，取得了良好的效果，為今后類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)，值得推廣運(yùn)用?！娟P(guān)鍵詞】暗挖隧道；淺埋下穿；管渠河橋；施工技術(shù)1工程概況青島地鐵3號(hào)線君西區(qū)間起訖里程為K20+982.795K21+767.196，區(qū)間長(zhǎng)度784.402m，為并行單洞單線隧道，左右線間距13米，于區(qū)間中部K21+542處設(shè)施工豎井及橫

2、通道，從橫通道向大、小里程暗挖施工。區(qū)間小里程端K21+317K21+238.4段埋深16米，其中左線ZK21+317K21+249段、右線ZK21+307K21+238.4段連續(xù)下穿穿一根DN1500排污管道、一座橋梁、一條距3米寬暗渠、一條40米寬河流。地質(zhì)情況從地面至上而下分別為素填土、粉質(zhì)粘土、粗砂層、粗?；◢弾r等，拱頂以上巖體厚度約6米，其中左線中風(fēng)化巖層最小厚度僅2米，并有兩條斷層破碎帶。該段隧道與管渠河橋里程平面關(guān)系及地質(zhì)情況見(jiàn)平面圖及左右線縱斷面圖： 2施工技術(shù)準(zhǔn)備2.1施工調(diào)查管線調(diào)查：原設(shè)計(jì)無(wú)暗渠通過(guò)，隧道下穿兩條直徑1.8米的排污管道、下穿河流和橋梁，由于河道已經(jīng)過(guò)改造，

3、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有可能已發(fā)生變化。在下穿施工前項(xiàng)目部進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并邀請(qǐng)產(chǎn)權(quán)單位現(xiàn)場(chǎng)指認(rèn)和核實(shí)，結(jié)果為：由于河道改造，兩條直徑1.8米的排污管道已拆除，改成了一條直徑1.5米的排污管道和一條3米寬的暗渠，橋梁全長(zhǎng)60米，擴(kuò)大基礎(chǔ)，埋深淺，簡(jiǎn)支板梁，見(jiàn)上圖所示。地質(zhì)調(diào)查：項(xiàng)目部在河中進(jìn)行了豎向地質(zhì)鉆探，結(jié)果顯示，拱部巖體厚度34米。2.2方案確定小里程K20+317K21+238.4段連續(xù)下穿管渠河橋，橋面交通繁忙，管渠、橋梁保護(hù)和防坍塌涌水是重點(diǎn)。方案確定如下：（1）本段采用上下臺(tái)階法爆破開(kāi)挖施工，每循環(huán)進(jìn)尺1米；（2）小導(dǎo)管超前支護(hù)，格柵鋼架加強(qiáng)支護(hù)，及時(shí)系統(tǒng)支護(hù)封閉成環(huán)；（3）加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，

4、除TSP遠(yuǎn)距離地質(zhì)預(yù)報(bào)和地質(zhì)雷達(dá)近距離預(yù)報(bào)外，增加加深炮孔短距離預(yù)報(bào)手段，及時(shí)掌握掌子面最近處地質(zhì)信息，以便提前采取措施。如果探測(cè)到前方為斷層破碎帶或裂隙發(fā)育水量豐富，則先采取帷幕注漿加固堵水，再進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。（4）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)及量測(cè)，做好爆破振速監(jiān)測(cè)。（5）適時(shí)時(shí)掌握掌子面與及管渠河橋相對(duì)位置，及時(shí)采取措施，確保平穩(wěn)穿越。3施工工序及技術(shù)要點(diǎn)3.1施工工序流程測(cè)量放線布孔鉆孔上臺(tái)階裝藥爆破下臺(tái)階裝藥爆破上臺(tái)階扒碴上臺(tái)階鋼架網(wǎng)片安裝，同時(shí)下臺(tái)階出碴上臺(tái)階安裝小導(dǎo)管注漿、下臺(tái)階網(wǎng)片鋼架安裝上下臺(tái)階噴射混凝土回彈料及場(chǎng)地清理轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。3.2爆破開(kāi)挖與振速監(jiān)測(cè)單段最大裝藥量計(jì)算：爆破振動(dòng)速度

5、計(jì)算公式為:，式中V：地震波波速，2cm/s；K、a與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，根據(jù)本區(qū)段地質(zhì)情況取K=150，a =1.8； ：?jiǎn)味巫畲笱b藥量，單位kg；：爆源至被保護(hù)構(gòu)筑物之間的距離，即R=16m，代入公式驗(yàn)算得經(jīng)計(jì)算得允許單段最大裝藥量：Q3.07kg。爆破設(shè)計(jì)：按開(kāi)挖進(jìn)尺1米進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，主要控制上臺(tái)階爆破，控制最大單段裝量不超過(guò)允許最大單段裝藥量。爆破設(shè)計(jì)一圖一表如下，最大裝藥量3.05kg，爆破設(shè)計(jì)符合要求。臺(tái)階炮眼分類炮眼數(shù)段位炮眼深度每孔藥卷數(shù)單孔裝藥量合計(jì)藥量備注個(gè)段m卷/孔Kg/孔Kg上臺(tái)階進(jìn)尺1米掏槽眼211.2830.91.8連續(xù)裝藥掏槽眼241.54

6、30.91.8連續(xù)裝藥掏槽眼471.542.50.753連續(xù)裝藥掏槽輔助眼491.2820.62.4連續(xù)裝藥輔助眼5111.21.50.452.25連續(xù)裝藥輔助眼6131.21.50.452.7連續(xù)裝藥輔助眼7151.21.50.453.05連續(xù)裝藥周邊眼8161.20.50.151.2間隔裝藥周邊眼8171.20.50.151.2間隔裝藥周邊眼7181.20.50.151.05間隔裝藥底板眼5191.210.31.5連續(xù)裝藥底板眼6201.210.31.8連續(xù)裝藥合計(jì)6423.75施工過(guò)程中按爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行布孔、鉆孔和裝藥爆破，并進(jìn)行振速監(jiān)測(cè)。本段開(kāi)挖過(guò)程中，由于上覆步層和土層的衰減效應(yīng)，實(shí)測(cè)

7、振速均小于2cm/s，大部分實(shí)測(cè)振速小于1.5cm/s，對(duì)管渠橋梁起到了很好的保護(hù)作用。3.3開(kāi)挖面初噴安裝鋼架之前行進(jìn)行初噴，尤其對(duì)于圍巖較差段落，噴厚35cm，封閉開(kāi)挖面，防止長(zhǎng)時(shí)間暴露。（2）施工要點(diǎn)初噴前檢查無(wú)有侵限，如有侵限及時(shí)處理，確保鋼架安裝輪廓尺寸。先初噴掌子面，后噴拱墻，先噴危險(xiǎn)部位，后噴穩(wěn)定部位。3.4鋼架安裝格柵鋼架是在隧道開(kāi)挖初期支護(hù)期間，為使圍巖保持穩(wěn)定而按照隧道開(kāi)挖輪廓布設(shè)的鋼格柵支護(hù)骨架結(jié)構(gòu)，鋼架安裝后可阻止巖體過(guò)度變形和承受部分松弛荷載，達(dá)到支護(hù)圍巖穩(wěn)定，限制圍巖變形的目的，它與鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等結(jié)合在一起共同受力。（1）施工工序流程：施工準(zhǔn)備（測(cè)量放線、鋼架

8、運(yùn)至作業(yè)面）安裝鋼架安裝鋼架斷面位置檢查安裝鎖腳錨桿。（2）施工要點(diǎn)鋼架安裝前抄平放線，為鋼架安裝提供中線標(biāo)高基點(diǎn)。鋼架進(jìn)洞前須在洞外進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格鋼架方能進(jìn)洞安裝。鋼架應(yīng)在初噴混凝土后及時(shí)架設(shè)，并嚴(yán)格控制其內(nèi)輪廓尺寸，且預(yù)留沉降、變形量，防止侵入襯砌凈空。鋼筋格柵應(yīng)垂直線路中線,允許偏差為橫向±30mm,縱向±50mm,高程±30mm,垂直度5。作業(yè)人員安裝過(guò)程中須尺量和吊線控制和檢查。每節(jié)鋼架間應(yīng)以螺栓連接，連接板應(yīng)密貼（連接板不密貼或螺栓連接困難處應(yīng)墊鋼件焊接牢固）。檢查鋼架安裝位置，確認(rèn)架立位置準(zhǔn)確且凈空符合設(shè)計(jì)要求后利用鎖腳錨桿定位，鎖腳錨桿置于鋼架

9、主筋內(nèi)側(cè)，并與鋼架上下焊接鎖死。兩排鋼架間用22鋼筋拉桿縱向連接牢固，環(huán)向間距1m，以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。3.5鋼筋網(wǎng)安裝施工要點(diǎn)鋼筋網(wǎng)采用直徑6.5mm圓鋼，網(wǎng)格間距200mm?？v橫向鋼筋采用點(diǎn)焊連接，與鋼架采用焊接聯(lián)結(jié)方式固定。每層鋼筋網(wǎng)之間應(yīng)搭接牢固且搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm。鋼筋網(wǎng)要被噴射混凝土包裹，混凝土保護(hù)層不小于20mm。3.6超前小導(dǎo)管（1）施工工序流程：鉆孔并檢查孔深清孔插入小導(dǎo)管注漿。（2）施工要點(diǎn)小導(dǎo)管沿隧道拱部128°范圍均勻布設(shè)，間距為400mm，水平傾角15°，縱距15m。小導(dǎo)管直徑42mm，長(zhǎng)3m，小導(dǎo)管的前端做成約10cm長(zhǎng)的圓錐狀，在距后

10、端100cm內(nèi)不開(kāi)孔，剩余部分按2030cm梅花形布設(shè)直徑6mm的溢漿孔。小導(dǎo)管的鉆孔直徑50mm，鉆孔方向應(yīng)順直，采用吹管法清孔，安設(shè)采用引孔頂入法（在孔口端用沾有CS膠泥的麻絲纏繞成不小于孔徑的紡錘形柱塞，把小導(dǎo)管插入孔內(nèi)，帶好絲扣保護(hù)帽，用風(fēng)鉆打入到設(shè)計(jì)深度，使麻絲柱塞與孔壁壓緊， 小導(dǎo)管外露長(zhǎng)度以不超過(guò)噴射砼面及便于便連接孔口閥門和管路為宜。小導(dǎo)管安裝完成后，壓注水泥漿，比例1：1，注漿壓力0.5MPa。注漿順序?yàn)橛上轮辽?，漿液先稀后濃、注漿量先大后小，注漿壓力由小到大。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓并穩(wěn)定10min，可結(jié)束該孔注漿。當(dāng)注漿壓力突然升高時(shí)應(yīng)停機(jī)查明原因；當(dāng)水泥漿進(jìn)

11、漿量很大、壓力不變時(shí)，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時(shí)間，采用小流量低壓力注漿或間歇式注漿。注漿壓力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，漿液必須充滿鋼管及其周圍的空隙。3.7噴射混凝土（1）施工工序流程：施工準(zhǔn)備砼拌和運(yùn)輸噴射砼表面處理清理回彈料。（2）施工要點(diǎn)認(rèn)真把好原材料關(guān)，原材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。嚴(yán)格按配合比進(jìn)行配料。噴前檢查并清除松動(dòng)巖及欠挖斷面處理，根據(jù)石質(zhì)情況，用高壓風(fēng)或水處理受噴面，處理巖面集中滲水，埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志。為提高工效及保證質(zhì)量，應(yīng)采取分次噴射方法。原則是，多分段、分部、分塊，由下而上，先邊墻后拱腳，最后噴射拱頂。一次噴射厚度一般應(yīng)不小于最大骨料粒徑的1.5倍，拱部不得超過(guò)10cm

12、，邊墻不得超過(guò)15cm，噴嘴與巖面保持垂直，距受噴面0.81.2m。噴射壓力宜控制在0.15-0.2MPa，混凝土噴射終凝2h后，應(yīng)進(jìn)行濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。噴射作業(yè)人員應(yīng)戴防塵口罩、防護(hù)帽、防護(hù)眼鏡、防塵面具等防護(hù)用具、作業(yè)人員應(yīng)避免直接接觸堿性液體速凝劑，不慎接觸后應(yīng)立即用清水沖洗，噴射混凝土作業(yè)完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)機(jī)具進(jìn)行清洗。噴射混凝土表面應(yīng)平整、無(wú)空鼓、裂縫、松酥，進(jìn)行找平處理，平整度用2m靠尺檢查，表面平整度允許偏差滿足驗(yàn)標(biāo)相關(guān)要求。超挖部位不得填碴及雜物，不得施放空，接頭處不得放空。對(duì)前一循環(huán)不到位處進(jìn)行補(bǔ)噴，及時(shí)清除回彈料，收整規(guī)范。3.8初支后注漿襯支后注漿主要為了確保

13、初支后密實(shí)，并起到一定堵水作用。（1）施工工序流程：施工準(zhǔn)備連接注漿管路壓水試驗(yàn)漿液配制壓注漿終孔下一孔注漿（2）施工要點(diǎn)注漿管直徑42m，長(zhǎng)0.5m，施作初支時(shí)按設(shè)計(jì)位置預(yù)埋。若注漿管未及時(shí)預(yù)埋，注漿前須打孔安裝注漿管壓注水泥漿，比例1：1，注漿壓力0.30.5Mpa。順序?yàn)橛上轮辽?，注漿壓力由小到大。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)注漿終壓并穩(wěn)定10min，可結(jié)束該孔注漿。4施工監(jiān)測(cè)施工前進(jìn)行了監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有地表沉降、洞內(nèi)拱頂沉降、洞內(nèi)凈空收斂、管線沉降、水位監(jiān)測(cè)、建筑物（橋梁沉降）、建筑物（橋梁）表面觀測(cè)。監(jiān)測(cè)情況為：（1）實(shí)測(cè)振速均小于2cm/s，大部分實(shí)測(cè)振速小于1.5cm/s

14、；（2）地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)整體穩(wěn)定，日變化量及累計(jì)變化量均較小，累計(jì)最大值為-15.1mm（控制值為30mm），但其變化量較小，且數(shù)據(jù)較穩(wěn)定；（3） 拱頂沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)整體穩(wěn)定，累計(jì)最大值為-11mm（控制值為30mm），變化量較小，且數(shù)據(jù)較穩(wěn)定；（4）凈空收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)整體穩(wěn)定，累計(jì)最大值為9mm，變化量較小，且數(shù)據(jù)較穩(wěn)定；（5）水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化在允許范圍之內(nèi)，處于安全狀態(tài)；（6）排污管道、暗渠和橋梁無(wú)明顯沉降；橋梁表觀監(jiān)測(cè)與施工前對(duì)比無(wú)變化，處于安全狀態(tài)。5地質(zhì)預(yù)報(bào)及措施項(xiàng)目部重視地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，利用TSP遠(yuǎn)距離地質(zhì)預(yù)報(bào)和地質(zhì)雷達(dá)近距離預(yù)報(bào)，掌握本段地質(zhì)大體情況，同時(shí)每4.5米進(jìn)行一次加深炮孔短距離探測(cè)，準(zhǔn)確掌握掌子面近端地質(zhì)及富水情況，及時(shí)采取措施。通過(guò)及時(shí)掌握掌子面最近處地質(zhì)信息，以便提前采取措施，如果地設(shè)計(jì)地質(zhì)相符合，則按設(shè)計(jì)規(guī)范施工，如果探測(cè)到前方為斷層破碎帶或裂隙發(fā)育水量豐富，則先采取帷幕注漿加固堵水，再進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。在施工過(guò)程中未遇到較破碎帶及涌水情況，對(duì)局部破碎巖體及裂隙水進(jìn)行了局部處理，促進(jìn)了施工進(jìn)度和安全。6進(jìn)展信息與動(dòng)態(tài)控制施工過(guò)程中加強(qiáng)進(jìn)展信息收集和動(dòng)態(tài)控制，利用形象進(jìn)展圖（如下圖所示）