地鐵淺埋群洞施工工序與關(guān)鍵技術(shù)

摘　要　廣州地鐵2 號線越秀公園站車站中部為暗挖分離式、假島式站臺,兩端為明挖3 層結(jié)構(gòu),站廳層和站臺層采用斜通道相接,結(jié)構(gòu)型式獨特。利用明挖段作為暗挖的施工作業(yè)面,施工的轉(zhuǎn)換復雜、工序多。暗挖隧道為淺埋、大跨、動載以及在軟弱地層條件下修建的群洞,施工條件困難。提出了群洞施工的合理工序。施工的關(guān)鍵技術(shù)是減小對夾持土體的擾動以及對土體的加固,可采取拱部長管棚超前支護、中間土體進行注漿加固、設(shè)置鎖腳錨桿或加大拱腳噴混凝土厚度等方法。關(guān)鍵詞　地鐵, 淺埋隧道, 暗挖,“ 中隔壁加臺階”工法, 管棚支護, 超前支護

1 　工程概況
1. 1 　站址周邊環(huán)境
廣州地鐵2 號線越秀公園站長275. 8 m , 位于解放北路與流花路交叉路口下,起于以太廣場前,沿解放北路并與之小角度斜交,止于廣州體育館東南邊的錦漢車站停車場,大致呈南北走向。車站周圍的地面建筑主要以高檔賓館、公共建筑為主。地下管線主要有電纜線、煤氣管、電信管廊、排水管、給水管、變壓電纜(220 kV) ,埋深在1. 0～1. 5 m 之間。工程區(qū)域內(nèi)的解放北路與流花路均是廣州市交通繁忙的主干道,其中解放北路現(xiàn)有路面寬35～40 m , 流花路現(xiàn)有路面寬20～25m 。此外,本工程區(qū)域內(nèi)設(shè)有5 個公共汽車站和1 個長途客運站,在車站北側(cè)基本形成了一個交通集散中心。由于車站站址及施工方法的合理選擇,工程施工基本不影響地面交通。
1. 2 　工程地質(zhì)與水文地質(zhì)
場地第四系松散堆積物按成因、狀態(tài)由上至下〈1〉人工填土層(Q4ml) ,可劃分為5 層即: 〈2 -2〉湖池相淤積的淤泥質(zhì)土層(Q4mc) ,〈4 -1〉沖積粘性土〈5 -1〉殘積可塑層(Qel) ,層(Q3al) , 〈5 -2〉殘積硬塑層(Qel) 。下伏燕山期花崗巖(ηγ53 -1) 按風化程度分為4 層: 〈7〉強風化帶,〈6〉全風化帶, 〈8〉中風化帶, 〈9〉微風化帶。地層物理力學參數(shù)見表1 。車站隧道主要穿越殘積硬塑層〈5 -2〉和全風化帶〈6〉,區(qū)間隧道主要穿越全風化帶〈6〉、強風化帶〈7〉和中風化帶〈8〉。中間暗挖主隧道13. 0～14. 5 m 。本場地范圍第四系松散堆積物中雜填土成分雜,均勻性差,局部有架空現(xiàn)象,透水性不均一,局部透水性強,其余為弱透水性～ 極微透水性地層。基巖裂隙水埋藏深。穩(wěn)定水位在1. 5～3. 8 m 。
1. 3 　工程結(jié)構(gòu)概況
車站暗挖隧道分別包括左右線主隧道、中間縱向人行隧道和橫通道共3 種類型。各類隧道在車站不同區(qū)域又分別采用了不同的結(jié)構(gòu)斷面型式。主隧道開挖斷面最大寬度9 700 mm , 最大高度9 097 mm ; 超前預(yù)支護采用<108 大管棚和<32 小導管超前預(yù)注漿,小導管長3 m ; 初期支護采用噴砼C 20 厚30 cm , 格柵鋼架間距0. 5 m ; 二次襯砌采用模筑砼C 25 、S 10 厚50 cm , 采用“CRD”工法施工。隧道結(jié)構(gòu)斜通道最大寬度8 450 mm , 最大高度8 870 法等均與主隧道相同。mm ; 其超前預(yù)支護、初期支護、二次襯砌和施工方
表1 　越秀公園站處的地層物理力學參數(shù)表

2 　工程難點及特點
車站中部為暗挖分離式、假島式站臺;兩端站廳層、設(shè)備層和站臺層為明挖三層結(jié)構(gòu);站廳層和站臺層采用斜通道相接,結(jié)構(gòu)型式獨特。利用明挖段作為暗挖的出碴、進料口,無其它輔助坑道,施工的轉(zhuǎn)換復雜,工序多。暗挖隧道為淺埋、大跨、動載和在軟弱地層條件下修建的群洞、大型地下工程,施工條件困難。
車站左右線主隧道與中間隧道之間的中壁土柱僅為3. 025～4. 000 m , 且中壁土柱主要為殘積硬塑粘土層和花崗巖全風化帶,圍巖較差。隧道開挖后中壁土柱在多次擾動及地層荷載作用下極易塑化。施工過程中如何確保該中壁土柱的穩(wěn)定是越秀公園站能否暗挖成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。
車站明暗相接的斜通道上部結(jié)構(gòu)覆土厚僅2. 5 ～3. 0 m , 斜通道洞身主要穿越淤積層、沖積層、殘積層和全風化帶,圍巖條件較差。該區(qū)段施工的技術(shù)難度主要表現(xiàn)在兩個方面,即施工過程中地層的安全穩(wěn)定和施工引起地表沉降的控制。

3 　主要施工方法及施工工序
車站隧道的施工工序見圖1 , 施工中的關(guān)鍵技術(shù)有:
(1) 拱部長管棚超前支護。斜通道上部水平段采用大管棚超前支護,同時配合小導管注漿填充加固。對南端拱頂淤泥層段,為防止漏泥冒頂,以小導管為導向管,在小導管注漿之前先施作咬合鋼插板, 形成護頂。

圖1 　施工工序圖
(2) 中間土體進行注漿加固。斜通道除拱頂超前小導管注漿外,通過先行施工的車站左右線隧道對斜坡段底部土體進行超前注漿加固,以固結(jié)斜坡段底部的土體,減小斜坡段底部的基底壓縮沉降(圖2) 。

圖2 　注漿加固示意圖

(3) 優(yōu)化施工工序。先施工車站左右線隧道, 待此范圍內(nèi)車站左右線隧道均襯砌完成后再開挖斜通道,斜通道自上而下施工。
(4) 對斜通道的隧道斷面采用擴大范圍的超前地層加固。擴大范圍的注漿加固主要是針對南端斜通道邊較厚的淤積層采取的輔助施工措施,具體的注漿范圍為拱頂及掌子面內(nèi)的全部淤積層。采用超前注漿來維持淤積層掌子面的穩(wěn)定,將主要借鑒在深圳市向西路過街道工程中所應(yīng)用的、非常成功的類似工程經(jīng)驗及技術(shù)成果。
(5) “中隔壁加臺階”(CRD) 工法施作,每部拱腳均加設(shè)鎖腳錨桿或加大拱腳噴混凝土厚度,控制拱腳變位。
(6) 及時進行初期支護和二次襯砌背后回填注漿。
(7) 加強該施工區(qū)段地表下沉及地中變位監(jiān)
控。
4 　施工效果及檢測
地面沉降點變形和施工步曲線見圖3 。從現(xiàn)場施工的情況分析,地面建筑物和地下管線沒有出現(xiàn)異常反映。施工期間洞內(nèi)初期支護穩(wěn)定,拱頂下沉和洞周收斂均在允許范圍之內(nèi)。地面監(jiān)控量測的最大沉降值為35. 7 mm , 大多數(shù)沉降在25～30 mm 之間。量測鋼拱架應(yīng)力均較小,初期支護強度滿足要求(主要是剛度控制鋼拱架和初期支護設(shè)計) 。

圖3 　地面沉降點變形和施工步曲線圖