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摘要:城市地铁附属结构施工时常常会使用到浅埋暗挖法,用于车站主体与附属出入口的连接通道施工。必不可免会下穿交通道路、地下管线等建(构)筑物,且施工风险极大。因此,对暗挖作业进尺、支护、沉降控制及管线和道路保护等要求严格,如稍有不慎极有可能发现管线断裂、路面塌陷、暗挖塌方等风险。
关键词:城市地铁;浅埋暗挖;过地下管线;措施
【引言】城市地铁附属结构施工时常常会使用到浅埋暗挖法,用于车站主体与附属出入口的连接通道施工。必不可免会下穿交通道路、地下管线等建(构)筑物,且施工风险极大,因此,对暗挖作业进尺、支护、沉降控制及管线和道路保护等要求严格,如稍有不慎极有可能发现管线断裂、路面塌陷、暗挖塌方等风险。本文以深圳地铁7号线7303标沙尾站附属结构C出入口暗挖通道为实例,浅述浅埋暗挖过地下管线施工参数及调整措施。
1.工程简介
沙尾站附属结构C出入口外挂车站主体东北侧,位于福强路与新洲三街交叉口的十字路口东北角,路边绿化带内,采用明、暗挖相结合形式,暗挖通道长度39.2m,断面尺寸为9.4m×5.4m,“CRD”工法施工。
暗挖通道埋深约5.7~5.9m,由上而下地层为素填土、砾质粘性土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。地下水主要分为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水,一般水位埋深2.7~6.2m,水位高程3.3~0.-73m。
暗挖通道下穿现有城市主干道福强路及多条地下管线,主要有1条1000×1000的电力管沟、1条DN600给水管、1条DN600污水管和1条DN1400雨水管。根据现场测量距离暗挖初支轮廓线最近的污水管和雨水管分别仅0.66m和1.3m,周边建筑及管线见下图所示:
2.施工工艺及参数
C出入口暗挖段施工方法为“CRD”工法,严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行施工。为有效控制地表下沉,确保地面交通的正常进行和施工安全,采用超前大管棚(局部)+超前小导管注浆加固地层辅助性施工措施。每次循环开挖进尺严格控制在0.5m以内,并及时架设钢架、挂网和喷混凝土支护,初期支护应及时封闭成环。
初支采用C25喷射混凝土,厚度为35cm,内设工I25a型钢钢架,钢架间距50cm。隧道采用复合式衬砌,二衬采用C35、P8钢筋混凝土,二衬厚度厚度60cm。
3.具体施工措施及注意事项
为确保暗挖顺利下穿管线段,严格执行设计图纸及规范要求,并结合现场实际情况及时调整加强支护,具体措施如下:
3.1管线位置与通道位置的确定
城市地下管线众多,有些年代久远,管线成果信息记录不全或缺失,容易遗漏管线;有些因地质沉降或因周边施工临时迁改,但又未进行记录修复,致使实际数据与记录不符,忽视其与暗挖段的标高关系。沙尾C出入口因管线数据不准确,致使管棚施工时钻到污水管,从而,将局部管棚改为双排超前小导管。因此,施工前准备工作一定要对浅埋暗挖段管线情况进行核实,避免造成不必要的损害,管线核查方法有几种:a.与管线权属单位沟通,查找更多记录资料;b.现场进行物探;c.查看通道两侧检查井,并做好数据采集。
3.2超前预报及支护到位
暗挖通道过管线施工最怕就是如污水管、给水管等常年有水的管线发生渗漏,在管线周边形成水囊或渗水通道,在开挖时极易出现涌水、掌子面垮塌以及地陷等情况。所以,暗挖施工前必须要做好超前地质预报。本工程使用的做法是:在距离管线5-6m位置用φ50气腿式凿岩机打设超前探孔,以观察孔内渗水情况,确认无问题后再开挖。
设计要求超前支护过管线段为φ42双排小导管,且上排小导管长度由4.5m增长至6m,下排小导管长度为3.0m,排距0.3m,间距0.3m。根据现场实际施工情况,CRD小断面高度仅为2.2m,不够钻机打设6m小导管的空间,且管线距离开挖最近0.6m,稍有不慎即会钻到管线,故与设计沟通,将小导管长度由6m改为2m,打设间距由隔4榀(2.0m)改为每榀(0.5m),如地质情况较差,考虑缩小间距加密。超前小导管注浆采用水泥水玻璃双液浆,采用浆液配比为1:1。为防止注浆时压力过大引起管线过分隆起,又确保注浆加固效果,现场先注入单液浆,达到0.5MPa后,再压注双液浆封孔。注浆过程中必须安排专人巡查巡视,主要检查掌子面喷砼面是否裂纹、路面是否冒浆以及管线内是否进浆,监测人员每隔1小时进行现场测点监测。
3.3开挖及初支
暗挖施工本身就讲究“快”字,过管线时更应该要快。首先,在作业人员安排上作出调整,必须满足各工序最大人员需求,分3班组,24小时不间断施工,各道工序衔接提前30分钟准备到位,基本上确保每天进尺3循环,3天内过完管线范围(前后2m);其次,强化作业人员安全意识,灌输管线破裂的危害,划定过管线范围,即管线前后2m,提前做好施工准备;再次,开挖工序选择污水管水量小的时段,避开早中晚三个排污高峰期。最后,因该段位置较低,雨天积水严重,灌入污水管,且地层渗透性强,故下雨天封闭掌子面,暂停施工。
本工程无全断面注浆项,但掌子面存在少量滑层,为确保施工安全,施工前先在掌子面上梅花型打入数根土钉锚固土体,防止滑脱,土钉随开挖往前推进。开挖严格控制0.5m的进尺,如地层较差缩小至0.3m。要求必须先掏槽,及时装上I25型钢钢架,再进行修整做好核心土预留,钢架安装须保证各螺栓连接到位,重点检查拱部中间螺栓,此处拆撑时形变最大,极易发生脱落。纵向联系筋设计采用φ22螺纹钢,间距为0.75m,联系筋焊接长度与工字钢翼缘齐平。每环侧墙必须打设φ42锚管,长度3.0m,锚管密贴工字钢两侧打设,用φ22螺纹钢焊接锚管,锁住型钢钢架。
初支喷砼的好坏直接影响地层沉降量,而土体的沉降容易导致地下管线(特别是砼制管)的承插口错开、管体破裂甚至断开。本工程采用C25喷射混凝土,厚度为0.35m。通过对现场的观察,基本每班喷砼后初支面与土体都会有3-5公分的间隙,因此,下循环喷砼前要求必须先对上循环空隙进行补喷,喷砼顺序是先喷钢架背后,再钢架间,层层喷射,由下而上。
即便初支补喷后依然会存在少量的空隙,这部分用回填注浆进行填充。当暗挖通道过管线3m以后,封闭掌子面进行初支背后注浆处理,采用1:1水泥浆,压力控制在0.3MPa。回填注浆不一定一次到位,如后续监测沉降较大,则需重复。
3.4现场管理
暗挖施工主要为隐蔽工程,现场管理尤其责任重大。过管线段存在风险较大,不确定因素多,应对突发状况,必须要有有经验管理人员冷静处理。本工程管理人员共3人,分两班,24小时不间断值守现场。管理人员上岗前均进行详细、多次安全技术交底,施工参数熟记于心,并做好“传帮带”工作,对每道工序仔细验收,现场监督整改。
结束语
通过上述施工措施的调整以及现场管理人员共同的努力,沙尾C出入口暗挖段平稳安全的度过最大风险源,是一次胜利,也是一次积累。城市浅埋暗挖虽然风险大,但怀着敬畏的心,不冒进,按图作业,及时根据现场状况调整支护,现场困难也将迎刃而解。
参考文献:
[1]陈克济.地铁工程施工技术.中国铁道出版社.2014
[2]北京交通大学.地铁工程施工安全管理与技术.中国建筑工业出版社.2012.5