地铁暗挖隧道下穿雨水方沟的施工技术

2010-07-30孙亮

铁道建筑 2010年6期

孙亮

(中铁十四局集团隧道公司，济南 250002)

1 工程概况

北京地铁九号线太平桥站—北京西站区间线路基本呈西南—东北走向，线路出太平桥站后，区间与广安路近似平行。区间在左线K9+563.565～K9+617、右线K9+578～K9+632范围内下穿市政雨水方沟。雨水方沟与区间交叉段地面位于6路公交车站停车场用地内，地面公交车辆较多。

雨水方沟与区间隧道结构关系见图1。

图1 雨水方沟与区间隧道结构平面位置

雨水方沟为并排两个5.5 m×2.5 m的箱形结构，区间隧道顶与管沟内底距离为4.5 m。雨水方沟左、中、右边墙均为砖墙，顶板为混凝土盖板，底板为混凝土基础，边墙外50 cm处设置27 cm×50 cm挡水墙。沟内雨污合流水位18～20 cm，雨季最高水位2.0 m，且存在严重渗漏水现象。

该段线路穿越地层主要为砂卵石地层，且雨水方沟年久失修存在严重的渗漏水。根据工前空洞探测成果显示方沟下方存在8处空洞异常区，多在地下5.5 m处。

2 施工方案及主要施工工艺

太～北区间下穿雨水方沟施工其周边环境复杂、工程及水文地质状况差，且雨水方沟本身年久失修、存在严重的渗漏现象，对施工安全造成了较大的影响。在工前针对施工各环节制定了专项措施，确保施工安全。

2.1 地质异常区的处理

下穿段地质异常区围岩稳定性更差，且存在富水区域，开挖过程中极易造成隧道掌子面的失稳，必须对异常区提前进行加固处理。基本方案为在方沟底板上钻孔并打设注浆管，对底板下方土体进行加固。

方沟下方的加固处理分为两循环完成。第一循环:在方沟东半侧水流上游修建临时挡水围堰，将水流全部倒入方沟的西半侧，确保东半侧处于无水状态。在东侧方沟底板测放区间隧道中心线，确定注浆加固范围。在方沟底板上用水钻垂直钻孔，穿透底板后打设注浆管后再进行注浆加固。注浆管采用φ25焊接钢管，长度3～3.5 m，梅花型布置，间距为1 m;边墙部位斜插角30°打设小导管。

注浆加固范围为雨水方沟底部至区间开挖轮廓外1 m，注浆管布设范围为区间隧道中线两侧各5 m范围内，具体布置形式如图2、图3所示。

注浆浆液采用水泥浆，浆液水灰比0.8～1.0，注浆压力0.3～0.5 MPa。注浆时应加强现场巡视，避免因注浆而导致的方沟结构发生局部隆起。注浆施工结束后，采用防水水泥砂浆对底板注浆管管头部位进行处理。

图2 区间过雨水方沟拱顶加固范围示意(单位:m)

图3 区间过雨水方沟加固剖面(单位:m)

2.2 雨水方沟内部防渗、加固处理(如图4)

图4 雨水方沟防渗处理(单位:mm)

1)在雨水方沟内底铺50～60 mm的细石混凝土保护垫层;

2)铺设一层LDPE柔性防水卷材，外层贴过水帆布，采用膨胀螺栓将其锚固在墙体上;

3)在区间左右线保护范围内用φ800的软管进行导流。

2.3 隧道过雨水方沟段施工保护措施

2.3.1 超前探测

在区间下穿雨水方沟加固段开挖过程中，在掌子面核心土的上方增设两个超前探孔，探明开挖拱顶的水文地质状况，指导下一循环开挖施工。探孔打设深度 3.5～4.0 m，仰角 15°～20°。

2.3.2 超前注浆

在管沟前后15 m的范围内，每榀格栅开挖前打设双排超前小导管，并采用水泥水玻璃双液浆注浆加固，使加固后土体具有一定的抗渗性(抗渗系数小于10－8cm/s)。超前导管采用 φ25钢管、厚2.75 mm、长 2.0 m，环向间距0.3 m，纵向间距0.5 m，如图5所示。

图5 区间加固段导管布设(单位:m)

超前注浆应保证导管注浆饱满。在导管接头部位设置止浆环，通过确保注浆压力和注浆量来保证注浆效果。注浆压力达到终压且注浆量达到设计注浆量的80%时，可停止注浆，或注浆压力虽未达到设计注浆压力，但注浆量已达到设计注浆量时，亦可认为该孔已经注满。注浆必须确保每根导管注浆均达到饱满的程度。

2.3.3 台阶法土方开挖

区间正洞土方开挖采用台阶法施工，以临时支撑分上、下台阶分别掘进(图6)。上下台阶间最小步距不小于5 m;左右线开挖步距不小于15 m。开挖时首先环形开挖上台阶，并预留核心土，核心土尺寸不小于2 m×2 m。待上台阶初支完成后，再环形开挖下台阶，及时施作初期支护，使隧道初支及时封闭成环。如图7示。

图6 上下台阶间增设临时支撑

图7 台阶法施工步序

2.3.4 格栅架设

为减小区间隧道开挖过程造成的拱顶沉降，实现快速封闭的原则，每榀格栅增设临时钢支撑I16a。格栅架立步距为0.5 m，架立偏差3 cm内，严格按规范施工。连接筋采用φ22螺纹钢，环向间距0.5 m，内外双层布置。钢筋网片采用φ6.5钢筋，网格尺寸150 mm×150 mm。网片间搭接长度不小于2个网格，且允许偏差控制在±25 mm;在上台阶每榀格栅侧墙节点处各设一根锁脚锚杆(φ25×2.75，L=1 500 mm)，并压注水泥浆。

2.3.5 喷射混凝土

1)格栅架立完成后及时报检，报验合格后迅速锚喷封闭成环，以达到有效控制地表沉降的目的;

2)喷射混凝土表面密实、平整、无裂缝、脱落、漏喷、空鼓等现象，低凹处矢弦比不大于1/10。

2.3.6 初支背后回填注浆

初支封闭成环后，应及时施工背后回填注浆，确保初支背后密实，控制拱顶及地表沉降。

1)注浆及时跟进，在距开挖工作面5 m的地方进行;

2)注浆采用φ32钢焊管，注浆孔沿隧道拱部及边墙设置。环向间距:起拱线以上为2.0 m，边墙为3.0 m;纵向间距为3.0 m，梅花型布置;注浆深度为初支背后0.5 m;

3)浆液采用水泥浆单液浆。