重慶臨江門車站隧道施工技術綜述
摘 要 重慶輕軌臨江門車站位于重慶市繁華城區,隧道斷面超大,施工技術復雜。介紹了隧道施工采用的微振爆破技術、人防洞處理技術、二次襯砌施工等關鍵技術。
關鍵詞 繁華城區 車站隧道 微振爆破 人防洞處理 二次襯砌 施工技術
1 工程概況
臨江門車站地處重慶市最繁華的解放碑地下, 周邊高樓林立,地下人防洞室星羅棋布,如圖1 所示,人防洞大部分位于車站隧道拱頂部位。由于曲線加寬及設備區的存在,車站隧道從小里程往大里程方向依次為四種襯砌斷面型式:A 、B 、B1 、C , 其斷面參數如表1 所示:
表1 斷面型式參數表
隧道埋深在10m～14m 之間,隧道所處地層為砂、泥巖互層,隧道拱部位于砂巖層,邊墻及底部位于泥巖地層。巖層節理裂隙不甚發育,基巖裂隙水較少,但由于本區域工商業發達,自來水用量大,加之地下人防洞與車站隧道貫穿,地面降水及生活污水極易沿著人防洞流入隧道內。初期支護采用錨、噴、網、格柵鋼構聯合支護,二次襯砌采用80cm 厚的鋼筋砼。
圖1 車站隧道與周邊建(構) 筑物平面關系示意圖2 施工方案采用雙側壁導坑分臺階施工方案,如圖2 所示。分部開挖閉合,通過合理轉換工序,將小洞擴為大洞。
圖2 雙側壁導坑施工方案圖
施工步驟如下:
① 開挖上部導洞1 , 施工該部初期支護Ⅰ(錨、噴、網、格柵鋼架) 、臨時中隔墻及其支護Ⅰ 、臨時型鋼橫支撐Ⅰ 。
② 對1 部開挖后探明的人防洞進行處理,采用錨桿、噴射砼、回填砼及注漿等措施。
③ 所有的人防洞處理完成后,進行中部導洞2
的開挖,施工該部初期支護Ⅱ 、臨時中隔墻及其支護Ⅱ 、臨時型鋼橫支撐Ⅱ 。
④ 下部導洞3 的開挖,施工該部初期支護Ⅲ 、臨時中隔墻及其支護Ⅲ 。
⑤ 施工3 部邊墻基礎及仰拱鋼筋混凝土、綜合接地。
⑥ 拆除臨時中隔墻及其支護Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 。隧道拱部4 環形開挖,施工該部初期支護Ⅳ 。
⑦ 核心土5 的開挖。
⑧ 模板臺車全斷面二次襯砌砼6(襯砌砼與環形開挖4 間距:12m～16m) 。
⑨ 核心土7 、8 部開挖。
⑩ 仰拱鋼筋砼及仰拱填充砼9(施工) 。施工工藝流程見圖3 。
圖3 雙側壁導坑法施工工藝框圖
3 施工技術
3. 1 微振爆破施工技術由于車站隧道位于市中心繁華商業區,各種條件復雜,應將爆破震動控制到最低限度,以保證地表及建筑物的安全并少擾民。實現上述目的,爆破施工必須滿足如下要求:
① 根據設計文件要求,爆破對周圍建筑物的爆破振動速度應控制在1. 5～2. 0cm/ s; 爆破沖擊波、噪聲等爆破公害控制在安全規程要求之內。
② 爆破循環進尺、爆破單工序作業時間要滿足總體進度要求。
③ 減小隧道周邊圍巖松動圈半徑,保護好隧道與建筑物地下室之間的巖柱,確保建筑物的安全。
車站隧道采用雙側壁導洞預留核心土分部開挖爆破施工,導洞開挖后,進行隧道擴大的爆破,擴大開挖具有與露天臺階爆破類似的兩個或兩個以上臨空面的條件。
爆破方案設計原則如下:
① 以地面建筑物基礎底面(或地面) 至爆源中心距離R 的安全控制半徑,并以質點振動速度2cm/ s (世貿大廈、時代廣場1. 5cm/ s) 作為控制標準,計算單段允許最大用藥量,并進行試爆,取得合理的爆破參數。
② 根據現場地質和施工條件,采用微臺階分部開挖,以創造更多的臨空面,每部分又分多次爆破。過世貿中心及時代廣場段的1 部開挖分三次爆破成型,即掏槽區、擴槽區、周邊光爆區;導洞2 、3 部開挖時在兩側各預留1m 的光爆層,增加了爆源至周圍地面建筑物基礎底部(或地面) 的距離。
③ 上導洞1 部掏槽眼位盡量布置在開挖部位的底部靠核心土一側。
④ 上導洞1 部及拱部4 部開挖斷面周邊眼均設置直徑為50mm 的減震空眼,以作為減振和光爆導向眼。
⑤ 其余部位爆破以松動爆破為主,控制爆破飛石對襯砌臺車及襯砌混凝土表面的破壞。
⑥ 地面洞內均配合爆破振動監測,及時調整鉆爆參數,滿足環境及施工要求。
3. 2 人防洞處理施工技術臨江門車站隧道地下共有27 條人防洞與車站隧道重合、平行、相交,人防洞位于隧道的拱部以上(1 部),人防洞的處理關系著工程的成敗,為了改善隧道圍巖的受力狀況,減小應力集中現象,人防洞應及早處理,其處理原則如下:
① 處理時間:由地面能直接到達的部位,應在隧道開挖之前處理完畢;地面不能直接到達的部位,待隧道1 部開挖之后2 部開挖之前必須處理完畢。
② 處理方案:侵占車站隧道的人防洞直接破除; 與車站隧道的間距在5m 以內的人防洞采用砼或片石砼回填密實;與車站隧道的間距在5～12m 之間的人防洞采用錨噴支護;與車站隧道間距在12m 以上的人防洞不做處理。
③ 處理效果檢查:采用地質雷達超聲波探測,回填砼之時已預留注漿孔,如探測出有空洞的部位,采用注漿回填密實。
3. 3 二次襯砌施工技術由于車站隧道襯砌斷面超大,襯砌厚度較厚(80cm) ,且有4 種斷面型式,設計要求二次襯砌對圍巖提供的支護力要及時,為此襯砌臺車及襯砌混凝土施工采取如下對策:
① 為了及時對圍巖提供支護力,采用全斷面襯砌一次成型;同時為減小二次襯砌與開挖之間的懸空距離,臺車長度定為6m 。
② 為滿足襯砌的不同斷面型式要求,全斷面襯砌臺車要有通用性,為此采取臺車拱架與臺架可以分離的方案,拱架與臺架之間采用鉸接連接方式,四種斷面共用一臺臺架,不同的斷面型式采用不同的拱架。
③ 為確保襯砌臺車的整體穩定性,除對臺車本身的剛度和穩定性認真檢算外,臺車還采取了“騎跨式”方案,如圖4 所示。即襯砌施工時核心土保留, 臺車門架騎跨在核心土上,將臺車門架的受力傳遞于核心土上。
圖4 模板臺車襯砌混凝土施工方案圖
施工技術要點
① 邊墻基礎施工
在兩側導洞開挖及初期支護、臨時支護施工完并達到設計規定的有關要求后,及時施工邊墻基礎的綜合接地、防水層、鋼筋、預埋件及砼澆筑,使初期支護拱腳及時得到約束。
② 環形開挖4 部掌子面與二次襯砌砼間距的確定
4 部開挖后,車站隧道將形成大跨,為確保施工安全、同時為確保4 部鉆爆施工不損傷二次襯砌砼, 4 部掌子面與二次襯砌砼之間應有一適當距離,通過監測數據反分析可得出結論:其距離應控制在12 ～16m 之間。
③ 模板臺車定位及支撐加固
由于模板臺車是跨騎在核心土上的,左右側不能通視,為確保模板臺車能準確就位,應做到:左右側邊墻上均標記模板臺車就位的端頭位置;一切行動聽指揮,左右側協調一致。
由于該模板臺車跨度較大,且一次澆筑的砼量也大(達360m3) ,為確保施工安全,臺車加固采取如下措施:
a. 導洞側的仰拱提前澆筑,臺車行走用的鋼軌鋪在仰拱砼面上,使臺車不整體下沉。
b. 襯砌臺車跨度大,通過增加用鋼量來保證臺車的剛度是不經濟的。臺車跨騎在核心土上的目的就是:通過可靠的傳力構件,將臺車承受的施工荷載傳遞給核心土,這樣既節約了鋼材,又能確保施工的安全。
④ 模筑砼澆注
采用兩臺輸送泵左右側同時澆筑砼,澆筑時兩側高差不得大于1. 0m , 當砼接近起拱線位置時,砼側壓力接近最大值,可適當放慢澆筑速度。
3. 4 監控量測技術
在繁華城區修建如此復雜的地下工程,監控量測是必不可少的。本工程主要開展了以下監測項目:
① 爆破振速;
② 圍巖變形量測,含拱頂下沉及圍巖收斂;
③ 鋼支撐內力,含鋼格柵、臨時鋼支撐內力;
④ 錨桿軸力;
⑤ 接觸壓力,含初期支護與圍巖接觸壓力及初期支護與二次襯砌接觸壓力;
⑥ 砼內力,含噴射砼內力及模筑砼內力。
通過對監控量測的數據分析表明,爆破振速、圍巖變形及各種構件的受力均在允許范圍之內,這說明施工過程是安全的,施工方案是可行的。
4 結束語
① 臨江門車站隧道從2000 年8 月開工, 到2003 年6 月完成所有的土建工程施工,歷時近三年,三年的施工中,始終堅持信息化施工,以監控量測信息檢驗方案的正確與否,隨時調整各施工參數。由于所制定的施工方案正確,未發生一起安全事故。
② 科學的施工技術和手段需要一支精干、高效、紀律嚴明、作風頑強的隊伍來實現。本工程所以能取得成功,除有賴于先進的技術外,還得益于現場施工人員不折不扣的執行技術要求,按期保質地完成既定工作目標。工程技術含量越高、難度越大,越需要嚴格按技術要求操作。
③ 雙側壁導坑分部開挖施工方法具有對環境影響小、安全度高、適應地層廣等優點,但該方法存在工序多,施工干擾大等缺點,在如何確保工期方面應有一套嚴密的施工組織措施。
(注:本文相關數據引自:
交通部重慶公路勘察設計研究院的《重慶輕軌一期工程臨江門車站隧道施工圖設計》、中鐵隧道集團三處有限公司的《重慶輕軌一期工程臨江門車站實施性施工組織設計》)
參考文獻
1 公路隧道施工技術規程J TJ042 -94. 北京:人民交通出版社,1995. 5
2 施仲衡. 地下鐵道設計與施工. 陜西科學技術出版社, 1997
