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浅埋暗挖大跨地铁车站施工技术

来源:《中国高新科技》期刊社 时间:2018-10-24

通常而言,大跨地铁车站需要比常规的普通桥梁工程和隧道工程克服更大的施工难度、花费更高的工程施工费用、应用更高水平的施工技术。修建大跨地铁车站一般采用浅埋暗挖施工技术,既可以确保工程质量提高安全系数,又可以减少施工对周边环境的影响。

1 工程概述

某市地铁2号线某站位于该市两条主干道的交汇处,呈“一”字型排列,车流量很大。该车站被设计成岛式车站,地下建有2层,施工中使用的是马蹄形单拱双层复合式衬砌锚喷构筑法。该站主洞各项尺寸如下所述:宽度需达到21.2m,高度需达到18.82m,长度需达到180.3m,拱顶覆土的深度范围需达到7.48~16.3m。在施工中,需穿过的岩层类型多为中等风化程度的花岗岩和微风化程度的花岗岩。该地区地下水较少,其类型属于基岩裂隙水。

2 施工方法

在原设计图纸中采用的施工方法是双侧壁导坑法,在实际施工中结合现场施工实际,决定优化原施工方案,搭建了临时钢支撑架,因施工跨度较大,采取了分部开挖,对施工工程进行了细致的划分,逐渐由分部慢慢过渡到整体,进而采用整体衬砌,完成施工。

3 施工要点

首先,开挖进洞,借助竖井,实施开挖工序,顺利进入风道;然后,由此为基点实施开挖,到达主洞上台阶。在开挖进洞环节,风道和竖井承担的是主洞运输通道的角色。

3.1 主洞开挖

主洞开挖施工一共分为4个阶段:上台阶开挖施工、中台阶上部开挖施工、中台阶下部开挖施工、下台阶开挖施工。在施工中,最好将台阶的分界线设在钢架接头的地方,这样一来更方便施工。详情参照图1。

 

1 某车站主洞台阶开挖示意图

3.1.1 主洞上台阶开挖

该部位的施工处于主洞的1部、2部、3部,在开挖时要遵循从1部到2部再到3部的顺序,每间隔3m安装一个爆破装置,值得注意的是所有的爆破装置以免影响施工进程。具体示意图参照图2。

 

2 车站主洞台阶开挖曲面示意图

1)施工中遵循在围墙1~1.5m左右的范围选取合适的支点,架设好初支期护钢架,启动循环开挖模式,每次前进1m。

2)在施工中需时刻注意爆破震速,对其进行严格控制,以免发生安全事故。在爆破时遵循打眼数量要多、炸药成分装得要少、施工部分分段要多的原则,从容不迫地展开爆破。在开挖时,主洞上台阶1部、3部是作为导洞部分需要首先进行施工,因此在施工结束之后,这一部位的支护也就初步成型。施工的不断深入使爆破的难度也逐渐增大,因此在开展此项环节的工作时,要确定好单段中可能承受的最大爆炸量,按照萨道夫斯基公式,结合施工现场的地质条件,进行周密的反复验算,确定炸药的分量。严格按照设计参数配置炸药的比例,以免出现超挖或欠挖的情况,影响爆破效果。

3)在施展初期养护时,需在此环节遵循的一个重要原则就是注浆工序需严谨,开挖进尺需掌控,初期爆破需到位,封闭通行是保障。严格按照施工工艺安装超前小导管,搭建型钢钢架等,如果这些基础设施不牢靠,则会影响整个工程的施工进度,甚至带来极大的安全隐患。

在主洞开挖环节需注意的事项有如下几点:

1)预埋注浆管操作需及时执行,每段开挖施工完成之后,要及时进行初支后注浆,可以有效地防止围岩松动而引起的地表沉降,避免开挖部分渗水。

2)循环开挖结束后,安装上台阶临时钢竖撑要及时,且在安装过程中要确保其处于垂直的状态,之后将其用钢筋固定住。

3)及时测量拱顶下沉和净空收敛量,并对其进行专业的数据分析,以报告的形式陈列出来,便于施工中使用。

4)在上台阶施工过程中,由于起所处的特殊位置,要及时采取破壁处理,以免给后期施工增加难度。

5)在施工中要贯通风道,使施工现场处于通风的状态。

3.1.2 主洞中台阶上部、下部开挖

该部位的开挖顺序要遵循从左侧到中部再到右侧的顺序(中台阶上部可分为4、5、6这3部),每阶相互隔开3m的距离再执行爆破,注意在爆破时需同时引爆,以免影响施工进程。施工中遵循在围墙范围2~4m左右的范围选取合适的支点,架设好初支期护钢架,启动循环开挖模式。因该阶段的施工位置,处于主洞、附属出入口和风道的交汇处,因此要及时对接口处进行破壁处理,以免增加施工难度。主洞内中台阶下部可分为7、8、9部,其施工顺序如上所述,在此不一一赘述。

3.1.3 主洞下台阶开挖

该部位的开挖顺序要遵循从左侧到中部再到右侧的顺序(10、11、12部),每阶相互隔开3m的距离再执行爆破,注意在爆破时需同时引爆,以免影响施工进程。施工中遵循在围墙2~4m左右的范围内选取合适的支点,架设好初支期护钢架,启动循环开挖模式。因该阶段的施工位置,处于主洞、附属出入口和风道的交汇处,因此要及时对接口处进行破壁处理,以免增加施工难度。

3.1.4 找平层封底成环

该部分的施工示意图如图3所示,在执行此环节时,需施作接地网。在指定的位置测量之后,采用定点爆破技术将基槽挖好,钻孔放置垂直接地体,紧接着放置水平接地体,将接地引出线摆好,连接电阻,接好后要及时检测。其次,验收基底,仔细查看有没有欠挖,若发现问题要及时采取积极的措施进行补救,并处理好残渣和积水。最后,在进行找平层操作时,要使用细石混凝土进行浇筑,其类型为C20,厚度可达150mm。在浇筑过程中要借助插入式振捣器进行振捣。在振捣结束时对施工表面及时采取抹平、抹光处理,以免影响工程的外型。

 

3 找平层封底成环施工示意图

3.2 转入二衬施工

二次衬砌根据量测情况在围岩及初期支护变形基本稳定后采取的施工工序。在此环节的施工工程中,要与开挖面保持适当的距离,同时还要保证开挖与衬砌处在一个相对安全的距离范围之内。另外,在施工中要及时在适当的位置布置监测点,对该阶段的施工进行全面检测。

4 施工技术效果

在施工中做到及时监测和计量是相当重要的。及时记录施工的数据,可以在施工中起到很好的指导作用。在施工结束后,及时对工程进行检测,测量相关数据并记录再案,对比之前的数据,仔细分析,可验证施工的效果。从监测数据来看,施工结束后,测量的地表沉降范围是符合标准的。另外拱顶下沉的效果和净空收敛均在可接受的变化范围之内,这说明该技术施工是取得了良好效果的。细究其原因可总结如下:

1)分台阶分部分开挖。在施工一开始就挖通了上台阶,使相关技术人员能及时了解围岩的特性,解除了地质的潜在危险,提高了施工的安全保障。

2)在施工中借助临时钢支撑,既能解决跨度大增加施工难度的问题,又能解决预埋浅所滞留的安全隐患。

3)分台阶分部分开挖,给台车整体衬砌的展开提供了便利的条件,无形中使二衬防水施工的质量得到提升,为后续施工的开展提供便利条件。

5 结语

综上所述,对于大跨地铁车站的修建,采用浅埋暗挖技术进行施工,需掌握相关的施工工艺。本案例中采取了分部开挖,借助临时钢筋竖撑,精确计算爆破面积,经实践证明该方案取得了成功,这对相关工程的施工起到了一定的参考作用。

参考文献

[1]曾庆元超大断面浅埋暗挖地铁车站施工技术研究[D].西安:西安科技大学,2014.

[2]王建业浅埋暗挖大跨度地铁车站施工方法研究[D].石家庄:石家庄铁道大学,2016.


收稿日期:2018-07-21

作者简介:徐璟安(1982-),男,江西高安人,中铁十一局集团城市轨道工程有限公司工程师,研究方向:铁路及市政施工。

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