巖溶發(fā)育區(qū)地鐵隧道下穿重要建構(gòu)筑物施工技術(shù)

楊秀才

摘 要：貴陽(yáng)是典型的喀斯特地貌，地下巖溶十分發(fā)達(dá)，地下水也非常豐富，而地鐵暗挖隧道下穿巖溶發(fā)育的火車(chē)站站房、火車(chē)站站場(chǎng)等重要建構(gòu)筑物，施工工序極為復(fù)雜，難度極大。文章重點(diǎn)就貴陽(yáng)地鐵暗挖隧道下穿貴陽(yáng)火車(chē)站站房和站場(chǎng)的施工技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：巖溶發(fā)育區(qū);地鐵暗挖隧道;重要建構(gòu)筑物

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2022）04-0010-03

0 引言

城市地鐵暗挖隧道施工是比較復(fù)雜和系統(tǒng)化的，如何在貴陽(yáng)這種典型的喀斯特地貌，地下巖溶十分發(fā)達(dá)，地下水也非常豐富的情況下，進(jìn)行下穿火車(chē)站站房、火車(chē)站站場(chǎng)等重要建構(gòu)筑物的施工思考與探究，從而不斷地調(diào)整與優(yōu)化施工技術(shù)，最終確保地鐵暗挖隧道施工和建構(gòu)筑物的安全。

1 工程概況

貴陽(yáng)地鐵火車(chē)站站～沙沖路站區(qū)間隧道為雙洞單線隧道，與火車(chē)站站房呈70度夾角交叉，左、右線路均下穿火車(chē)站站房及鐵路股道，下穿段范圍里程長(zhǎng)約183 m，其中下穿站房段長(zhǎng)約55 m，下穿車(chē)站股道段線路長(zhǎng)約128 m。

下穿站房段隧道拱頂埋深為16 m，左右線間距約16 m。站房樁基距離隧道較近的共有39根，樁徑1000～1600 mm，部分樁基位于隧道拱頂正上方，平面距隧道中線0～8 m，豎向離拱頂最近距離2.2～6 m不等。如圖1、圖2所示。

下穿站場(chǎng)鐵路段（10股道5個(gè)站臺(tái)）拱頂埋深為16.4～22.5 m，鐵路既有線無(wú)道渣，下部為整體道板。

1.1 工程地質(zhì)

火車(chē)站站房及站場(chǎng)地質(zhì)情況如下：

從上至下為雜填土、塊石層、硬塑紅粘土、白云巖，分述如下：

雜填土及塊石層由回填的粘土及少量碎塊石和生活垃圾組成，結(jié)構(gòu)較松散;硬塑性紅粘土（Q4dl+el）：呈透鏡狀或似層狀分布，厚度不均，于塊石回填層之下，上覆于基巖土質(zhì)較均勻，致密-塊狀結(jié)構(gòu)，收縮后侵水膨脹，不能恢復(fù)到原位，厚1～6 m;白云巖：淺灰色、灰白色中厚層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，其中少部分巖芯的表面存在少量蜂窩狀溶孔，其在節(jié)理及晶洞上大多展現(xiàn)出閉合的狀態(tài)，少數(shù)張開(kāi)狀節(jié)理是方解石細(xì)脈膠結(jié)，有著良好的膠結(jié)程度，膠結(jié)程度良好，屬Ⅳ級(jí)圍巖。

1.2 水文地質(zhì)

場(chǎng)地附近無(wú)地表水系，經(jīng)鉆探揭示各鉆孔地下水較發(fā)育，地下水水位較深，靜止水位標(biāo)高為1 053 m。

1.3 不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)

巖溶：根據(jù)鉆孔揭示，鉆探巖溶率為18.1%。

2 施工工藝技術(shù)

2.1 下穿段設(shè)計(jì)參數(shù)

下穿站房段和站場(chǎng)股道段均采用復(fù)合式襯砌斷面。主要支護(hù)參數(shù)如下。

2.1.1 站房部份支護(hù)措施

下穿站房段隧道拱部180°范圍采用一環(huán)φ159壁厚為10 mm的大管棚注漿超前預(yù)支護(hù)，管棚內(nèi)設(shè)置418鋼筋籠，采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)，管體填充率達(dá)97%以上并在施工后對(duì)管棚質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。拱部采用壁厚4 mm，L=3.5mφ42小導(dǎo)管跟蹤注漿。噴混凝土采用36 cm厚C30混凝土，全環(huán)設(shè)置。系統(tǒng)錨桿拱部采用L=3.5mφ32注漿錨管（壁厚3 mm），外插角60°;邊墻采用L=3mφ22砂漿錨桿，錨桿間距：1×0.7 m（環(huán)×縱），梅花形布置。鋼筋網(wǎng)采用φ6鋼筋，10 cm×10 cm網(wǎng)格，全環(huán)雙層設(shè)置; 型鋼鋼架采用I28b，按縱向間距0.35 m/榀全環(huán)設(shè)置。

2.1.2 站場(chǎng)部份支護(hù)措施

拱部120°范圍采用φ76中管棚（長(zhǎng)度8 m、搭接長(zhǎng)度3 m）注漿超前支護(hù)，（壁厚4.5 mm）;拱部采用壁厚4.0 mm，L=3.5mφ42小導(dǎo)管跟蹤注漿。噴射混凝土采用28cm厚 C25，全環(huán)設(shè)置。系統(tǒng)錨桿拱部采用L=3.5mφ32注漿錨管（壁厚3 mm），外插角60°;鋼筋網(wǎng)為φ6鋼筋，10×10 cm網(wǎng)格，全環(huán)雙層設(shè)置。型鋼鋼架采用I20b，按縱向間距0.5 m/榀全環(huán)設(shè)置。

2.1.3 二次襯砌

二次襯砌主要針對(duì)站房和站場(chǎng)進(jìn)行施工：其中在站房部分選用了65 cm厚C35的防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)為P10;站場(chǎng)采用50 cm厚C35防水鋼筋混凝土，其抗?jié)B等級(jí)為P10;仰供填充采用C20混凝土。站場(chǎng)每延米主筋采用10根? ?20HRB400鋼筋，縱向鋼筋為152根? ?12 HRB400鋼筋，箍筋為380根HPB300鋼筋。

2.2 施工現(xiàn)場(chǎng)信息化管理措施

項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)置信息管理中心，組建計(jì)算機(jī)辦公局域網(wǎng)，設(shè)置視頻會(huì)議室，配備相應(yīng)的終端硬件設(shè)備，在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化開(kāi)展對(duì)于施工位置的監(jiān)視工作[1]。與此同時(shí)，信息管理系統(tǒng)能夠全面詳細(xì)地針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、整理并向建設(shè)單位、監(jiān)理及項(xiàng)目部各類(lèi)管理人員傳送并存儲(chǔ)，并同步及時(shí)將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)計(jì)，調(diào)整施工方案或設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)施工。如圖3所示。

3 下穿火車(chē)站站房及站場(chǎng)施工工藝流程及施工方法

3.1 超前支護(hù)

3.1.1 超前大管棚

下穿站房段左隧ZDK26+145～+200、右隧YDK26+149～+204設(shè)計(jì)采用大管棚進(jìn)行超前支護(hù)，左右線各設(shè)一環(huán)，長(zhǎng)度為55 m，左右線大管棚均選用全液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭式鉆機(jī)由站房端小里程向大里程打設(shè)。大管棚環(huán)向管距為35 cm，傾角外插0°～1°，管棚連接采用鋼管連接，鋼管外徑180 mm，壁厚10 mm，長(zhǎng)度400 mm。

注漿采用分段后退式注漿。

3.1.2 超前中管棚

下穿站場(chǎng)段左隧ZDK26+208～+355、右隧YDK26+212～+338采用中管棚進(jìn)行超前支護(hù)。中管棚長(zhǎng)度均為8 m，管棚段搭接不小于3 m，外插角5°～7°，管棚與小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度不小于5 m。中管棚材料采用φ76熱軋無(wú)縫鋼管，壁厚4.5 mm。

3.1.3 超前小導(dǎo)管補(bǔ)強(qiáng)

在大管棚及中管棚地段均設(shè)超前小導(dǎo)管補(bǔ)強(qiáng)，按設(shè)計(jì)要求布設(shè)，管壁四周鉆Ф6～8 mm注漿孔，在間距的設(shè)置上應(yīng)控制為20 cm，并采用梅花型布置，在配合比方面應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)圖中的相關(guān)要求，并保障注漿壓力維持在0.5～1.0 MPa之間[2]。

3.2 隧道開(kāi)挖

非爆破開(kāi)挖上臺(tái)階①部，施作①部初期支護(hù);在完成①部初期支護(hù)5 m后暫停①部開(kāi)挖，噴5 cm厚C25混凝土封閉掌子面。如圖4所示。

非爆破開(kāi)挖上臺(tái)階②部，施作②部初期支護(hù);在完成②部初期支護(hù)5 m后暫停②部開(kāi)挖，噴5 cm厚C25混凝土封閉掌子面。

非爆破開(kāi)挖仰拱并及時(shí)鋪設(shè)防水層，灌筑③部仰拱與邊墻混凝土。

灌筑仰拱填充④部至設(shè)計(jì)高度。

施作拱墻防水層，一次性澆筑⑤部拱墻混凝土;

待二襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，重復(fù)工序（1）～（6）進(jìn)行下一襯砌循環(huán)施工。

3.3 初期支護(hù)

3.3.1 初支背后回填注漿

管布設(shè)間距：注漿管直徑φ42，間距1 m×1 m，L=0.8 m，對(duì)初支背后全周注漿。每開(kāi)挖2 m，就及時(shí)進(jìn)行初支背后的注漿，注漿壓力控制在0.5 MPa。施工過(guò)程中根據(jù)既有線監(jiān)測(cè)沉降情況，進(jìn)行多次注漿。注漿順序：仰拱→側(cè)墻→拱頂，漿液選用普通水泥。

3.3.2 初支背后補(bǔ)償注漿

根據(jù)既有線結(jié)構(gòu)沉降及區(qū)間結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)情況，當(dāng)沉降值及沉降速率接近預(yù)警值或者在防水板鋪設(shè)及二襯施工前應(yīng)對(duì)初期支護(hù)有滲漏水地段時(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償注漿。布置φ42注漿花管，管長(zhǎng)0.8 m，注漿管間距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，注漿采用水泥漿注漿參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水量和圍巖條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.4 襯砌施工

隧道下穿火車(chē)站站房段二次襯砌循環(huán)長(zhǎng)度按5 m控制（當(dāng)下穿站房段初支支護(hù)達(dá)到一個(gè)二次襯砌長(zhǎng)度時(shí)，必須停止掌子面開(kāi)挖，及時(shí)澆筑二襯混凝土）;下穿站場(chǎng)段二次襯砌應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，并按距掌子面的距離不得大于30 m控制[3]。隧道拱墻二次襯砌采用泵送混凝土，一次性灌注，在強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行二襯邊墻部份背后壓密注漿，在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行拱頂回填灌漿。

4 巖溶處理

通過(guò)超前鉆探準(zhǔn)確判定巖溶分布的規(guī)模、填充物的類(lèi)型，地下水情況等有針對(duì)性地制定專(zhuān)項(xiàng)處理方案：

洞穴型、管道型巖溶：回填C20砼并補(bǔ)充注漿回填處理。

充填型巖溶：注漿加固+大（?。┕芘镞M(jìn)行處理。

過(guò)水型巖溶：設(shè)管引排維持既有通道方案處治后回填C20砼。

對(duì)巖溶水處理：注漿堵水。

溶洞處理完成采用鉆孔驗(yàn)證，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行后序工序施工。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)超前鉆探準(zhǔn)確判定巖溶情況先行處理，結(jié)合地表、洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，采用“一步一回頭”的施工方案，順利地完成了貴陽(yáng)地鐵下穿貴陽(yáng)火車(chē)站站房及站場(chǎng)的施工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了零沉降零安全風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)，為巖溶發(fā)育區(qū)地鐵隧道下穿重要建構(gòu)筑物施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，可以在其它類(lèi)似工程施工中提供技術(shù)推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬曉磊，張?jiān)埔?，穆巖松，等.盾構(gòu)下穿建筑物區(qū)域HDD結(jié)合跨孔CT巖溶探測(cè)技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（3）：146-148.

[2] 張?jiān)埔?，李江靈，穆巖松，等.巖溶破碎帶盾構(gòu)下穿建筑物沉降分析及控制[J].施工技術(shù)，2019，48（3）：80-83+93.

[3] 謝建波.地鐵礦山法隧道下穿地表建筑物的影響分析[J].鐵道建筑技術(shù)，2019（z2）：156-159.