地铁车站超大断面暗挖隧道六部开挖施工方法

吴畏 潘彪

重庆轨道交通一号线13标段主要工程为马家岩车站。马家岩车站位于沙坪坝区石小路及其东侧的平顶山下,中心里程K14+072.182,起始里程为 K14+001.482,终点里程为K14+185.882,车站总长度184.4 m。马家岩车站采用10 m岛式站台,单拱双层结构,主体隧道开挖宽度为20.6 m～21.34 m,高度为17.5 m～18.021 m,最大开挖断面面积326.949 m2。车站为复合式衬砌结构。车站顶部覆盖层厚度32 m～66 m,采用暗挖法施工。

1 六部开挖施工实施方案

双侧壁导坑法六部施工断面分块及施工步序。

1.1 断面分块

车站主体采用双侧壁导坑法进行开挖,分成六个断面,以Ⅳa型断面为例。

1.2 断面施工工序

超大断面隧道具体施工工序见图1,图2。

1)依次进行①部的超前支护,①部的开挖,施工①部初期支护(2),施工临时左上部中隔墙支护(8);

2)在①部向前施工5 m～10 m后,同时开始②部的施工,见图2;所述②部的施工是依次进行②部的超前支护,②部的开挖,施工②部初期支护(3),施工临时右上部中隔墙支护(9);

3)在①部向前施工5 m～10 m后,同时开始③部的施工,见图2;所述③部的施工是依次进行③部的开挖,施工③部初期支护(5),施工临时左下部中隔墙支护(10),施工临时左部横向支撑(12);

4)在②部向前施工5 m～10 m后,同时开始④部的施工,见图2;所述④部的施工是依次进行④部的开挖,施工④部初期支护(6),施工临时右下部中隔墙支护(11),施工临时右部横向支撑(13);

5)在③部施工向前30 m～40 m后,同时开始⑤部的施工,见图2;所述⑤部的施工是依次进行⑤部的超前支护,⑤部的开挖,施工⑤部初期支护(4),施工临时中部横向支护(18),同时拆除临时左上部中隔墙支护(8)和临时右中部中隔墙支护(9);

6)在⑤部向前施工10 m后,同时开始⑥部的施工,见图2;所述⑥部的施工首先是拆除临时左部横向支撑(12)和临时右部横向支撑(13);拆除临时中部横向支护(18),拆除临时左下部中隔墙支护(10)和临时右下部中隔墙支护(11);然后依次进行⑥部的开挖,施工⑥部初期支护(7);

7)在施工①～⑤部时,做好预留沉落量(14)的预留工作。预留沉落量(14)的数值根据沉降和收敛的监控量测结果确定。预留沉落量(14)最后采用与二衬混凝土同标号的混凝土并与二衬混凝土一次性浇筑;

8)在⑥部向前施工10 m后,同时开始仰拱二衬钢筋混凝土(15)的施工,见图2;所述仰拱二衬混凝土(15)分左右两侧分别施工。仰拱二衬混凝土与边墙和拱部二衬混凝土分界线见图1中(17);

9)在所述仰拱二衬钢筋混凝土(15)向前施工20 m后,同时开始边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)施工,参见图2;所述边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)采用整体台车施工,在所述台车的下部保持车辆畅通。

1.3 主要实施方法

1)①部与②部的施工。如图1所示,隧道按左右侧分别施工,①部光面爆破后及时进行①部初期支护(2)和临时左上部中隔墙支护(8)的施工,形成小断面隧道开挖,并封闭成环。①部初期支护(2)的钢拱架和①部临时左上部中隔墙支护(8)的钢拱架为相同间距。①部初期支护(2)按设计要求进行施工。临时左上部中隔墙支护(8)采用Ⅰ25a工字钢,并插打1 m长的φ 22 mm的砂浆锚杆进行锚固,锚杆环向间距1 m,纵向间距按临时左上部中隔墙支护(8)的间距布置。另对临时支撑面围岩采用10 cm厚的C30喷射混凝土进行封闭。②部施工的方法同①部。

2)③部与④部的施工。如图1所示,在①部与②部施工完成5 m～10 m后(见图2),即可进行③部与④部的施工。①部与③部、②部与④部均为普通隧道的上下台阶施工方法。

③部光面爆破施工后及时进行③部初期支护(5),③部临时左下部中隔墙支护(10)施工,将①部和③部整体成环。③部初期支护(5)的钢拱架和③部临时左下部中隔墙支护(10)的钢拱架相同间距。③部初期支护(5)按设计要求进行施工。③部临时左下部中隔墙支护(10)采用Ⅰ25a工字钢,并插打1 m长的φ 22 mm的砂浆锚杆进行锚固,锚杆环向间距为1 m,纵向间距按临时左下部中隔墙支护(10)的间距布置。另对临时支撑面围岩采用10 cm厚的C30喷射混凝土进行封闭。因初支和临时支撑均较高,在起拱线的位置设置临时左部横向支撑(12),加强拱架的稳定性。临时左部横向支撑(12)采用Ⅰ25a工字钢。④部施工的方法同③部。

3)⑤部施工。③部施工30 m～40 m后,同步进行⑤部施工。如图1所示,⑤部光面爆破后及时进行⑤部初期支护(4)施工。同时拆除临时中隔墙支撑(8),(9)。因存在测量和施工误差,⑤部初期支护(4)的钢拱架与①部初期支护(2)的钢拱架、②部初期支护(3)的钢拱架无法直接连接,本发明采用拼装节进行安装。即根据经验,将⑤部初期支护(4)的钢拱架在加工阶段按比设计短20 cm进行加工,然后加工10 cm,20 cm,30 cm,40 cm的四种短节。根据存在的偏差尺寸选择合适的短拱架进行拼接。再有误差直接增加钢板连接即可。拼装节按左右侧交错布置。

根据现场监控量测情况,如变形较大,需设置临时横向支护(18)。如变形较小,可不设置。

4)⑥部施工。⑤部施工10 m后,同步进行⑥部施工。先拆除临时横向支撑(12),(13)。拆除临时横向支撑(18)(如果已设置)。拆除临时中隔墙支撑(10),(11)。

⑥部光面爆破后及时进行⑥部初期支护(17)施工。这样隧道即整体成环。

5)二衬施工。⑥部施工10 m后,按设计同步进行仰拱二衬钢筋混凝土(15)施工。仰拱二衬混凝土可根据通车要求分左右侧分别施工。

仰拱二衬钢筋混凝土(15)施工20 m后,同步进行边墙和拱部二衬钢筋混凝土(16)施工,边墙和拱部二衬采用整体台车施工。台车下部可确保通车辆畅通。

2 监控量测指导施工

本工程监控量测内容包含爆破振动监测、围岩与结构变形监测。围岩与结构变形监测包括隧道内状态观察、净空变形量测、地表沉降量测、初期支护应力、围岩应力等量测。全过程追踪围岩、基坑及周边既有建筑物的变形情况,获取整体隧道系统及周围建筑物的准确信息,以便了解其变化态势。利用控制信息的反馈进行分析、判断,预测施工中可能出现的状况,并根据量测结果,及时调整支护参数和开挖方式,实现动态设计与信息化施工。因采取的方法恰当,施工后两个月,经量测,地表无沉降,收敛最大值为35.26 mm,拱顶下沉最大值为37 mm。

3 结语

由于采用的方法恰当、措施有力,马家岩车站采用六部开挖方法后质量令人满意,未出现任何安全事故。原设计9部开挖临时钢拱架投入858 t,实际投入507 t,减少临时钢拱架351 t,减少临时工程投入105.3万元。原设计9部开挖时间需8个月,实际开挖时间7个月,缩短工期1个月。通过现场监控量测结果得,六部开挖法洞内拱顶下沉及位移收敛值均较小,符合设计及规范要求。

[1]GB 50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].

[2]TB 10204-2002,铁路隧道施工规范[S].

[3]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].

[4]李永敬.车站进入区间暗挖隧道开洞施工技术[J].山西建筑,2008,34(33):322-323.