高巖

摘要：本文結(jié)合青島地鐵1號(hào)線瑞金路地下雙層島式車站工程實(shí)例，詳盡地論述了地鐵拱蓋法大斷面開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍、工藝原理、施工工藝流程及操作要點(diǎn)等內(nèi)容。該技術(shù)施工進(jìn)度快，防水效果好，質(zhì)量高，安全可靠。

Abstract： Based on the example of the underground double-deck island station project of Ruijin Road in Qingdao Metro Line 1，this paper discusses in detail the characteristics， application scope， process principle， construction process and operation points of the large-section excavation support technology of the subway arch cover method. The main points and other contents have been described in detail. The technology has fast construction progress， good waterproof effect， high quality， and is safe and reliable.

關(guān)鍵詞：地鐵;大斷面;暗挖;拱蓋;施工技術(shù)

Key words： subway;large section;undercut;arch cover;construction technology

中圖分類號(hào)：U231+.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）11-0072-04

0 ?引言

隨著城市的發(fā)展，地鐵作為軌道交通的一個(gè)分支，其發(fā)展和應(yīng)用為城市的建設(shè)起到強(qiáng)有力的推動(dòng)，達(dá)到緩解城市交通壓力的目的。由中鐵九局承建的青島地鐵1號(hào)線瑞金路站，圍巖經(jīng)過(guò)勘探，從上向下為回填土（地下0～4m范圍內(nèi)），強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化巖（4～25m范圍內(nèi)），最后為微風(fēng)化巖。根據(jù)設(shè)計(jì)的地鐵車站的布局，需要空間較大，開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)形成大斷面開(kāi)挖，斷面尺寸為寬度23m×高度18m。開(kāi)挖過(guò)程中采用常見(jiàn)的CRD、CD法施工，拱部圍巖的自穩(wěn)能力較差，支撐架設(shè)較高，斷面開(kāi)挖完成后才能施工二次襯砌，時(shí)空間效應(yīng)導(dǎo)致斷面整體初支結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)較大，且二襯施工前支撐拆除過(guò)高，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。大斷面采用拱蓋法施工，可有效減小斷面高度，利用下臺(tái)階圍巖的承載能力，提前形成拱部襯砌，確保拱部結(jié)構(gòu)安全。

1 ?技術(shù)特點(diǎn)

①拱蓋法主要適用于風(fēng)化巖石地層，尤其是上軟下硬的土巖復(fù)合地層。

②拱蓋法將大斷面分為2部分，拱蓋部分提前形成拱部襯砌，減小初支結(jié)構(gòu)時(shí)空間效應(yīng)形成的安全隱患，同時(shí)也減小了18m高支撐拆除的安全隱患，確保施工安全。

③拱蓋襯砌可以調(diào)節(jié)資源投入，合理組織施工工序，提高二襯施工效率，縮短施工工期，節(jié)省資金投入。

④拱蓋法將斷面分為2部分，開(kāi)挖工法比較適應(yīng)圍巖特性，拱蓋圍巖為軟巖，采用CD或雙側(cè)壁法開(kāi)挖，下臺(tái)階圍巖為較好的硬巖，在保證安全情況下，增加資源投入可以提高開(kāi)挖出渣施工工效，縮短施工工期，節(jié)省資金投入。

2 ?適用范圍

適用于地鐵淺埋暗挖、上軟下硬復(fù)合巖層的大斷面地鐵車站。

3 ?工藝原理

拱蓋法是一種新的施工工藝，其在吸取軟土底層PBA工法的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)風(fēng)化巖層強(qiáng)度高的特點(diǎn)，充分發(fā)揮巖體地基的承載作用，以大拱腳梁方案取代PBA工法中的邊樁或邊柱，在先期扣拱的保護(hù)下采用逆作法完成主體結(jié)構(gòu)的施工工法。

該工法將車站分成上下兩部分，上半部分為拱蓋部分，拱蓋部分采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑的方法分塊開(kāi)挖。在開(kāi)挖前對(duì)拱蓋上部進(jìn)行超前支護(hù)。拱蓋開(kāi)挖完成后，進(jìn)行托腳梁施工，然后臨時(shí)支撐的破除，施做拱蓋二襯。下斷面開(kāi)挖是在上半部分已完成二襯拱蓋的保護(hù)下，采用先放坡開(kāi)挖中間巖體，再開(kāi)挖兩側(cè)的巖體的方法，最后逆作法施工下臺(tái)階結(jié)構(gòu)襯砌。

大斷面拱蓋法施工見(jiàn)示意圖1。

4 ?施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程：

拱蓋雙側(cè)壁開(kāi)挖→托角梁施工→雙側(cè)壁臨時(shí)支撐拆除→拱蓋襯砌結(jié)構(gòu)施工→斷面下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)→斷面下臺(tái)階結(jié)構(gòu)襯砌。

4.2 施工操作要點(diǎn)

4.2.1 拱蓋部位雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖

①地質(zhì)探測(cè)。

1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

隧道施工過(guò)程中，對(duì)所有地段均進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)。雷達(dá)探測(cè)可以預(yù)報(bào)距離掌子面20m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。將雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)結(jié)果與地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)素描相結(jié)合，初步判斷前方的地質(zhì)情況。根據(jù)判斷的結(jié)果，在距離可能出現(xiàn)不良地質(zhì)的地段約6～8m時(shí)，在輔以超前鉆孔等方法，準(zhǔn)確判斷前方地質(zhì)情況，然后根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的施工方案。

2）超前鉆探

根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料提供的不良地質(zhì)資料，在掌子面距不良地質(zhì)地段約6m左右時(shí)，采用輕型地質(zhì)鉆機(jī)在掌子面進(jìn)行鉆孔探測(cè)，以便相互印證，根據(jù)雷達(dá)探測(cè)資料選擇探孔位置，布置三個(gè)Φ90探孔，孔深30m。在鉆孔的同時(shí)，記錄鉆空速度、巖碴粉特征、含泥量、出水部位情況，探明水量和水壓情況，按設(shè)計(jì)和開(kāi)挖面的地質(zhì)資料，判定工作面前方的工程、水文地質(zhì)情況，以采取必要的預(yù)防措施。

3）周邊眼鉆探

利用爆破鉆探的手持式風(fēng)鉆，沿?cái)嗝嫱廨喞€對(duì)拱頂部位進(jìn)行鉆探，鉆桿長(zhǎng)度為5m，鉆探角度為水平向上10°，在鉆孔的同時(shí)，記錄鉆空速度、出水部位、鉆桿是否突進(jìn)等情況，探明水量和水壓情況，按設(shè)計(jì)和開(kāi)挖面的地質(zhì)資料，判定掌子面前方地質(zhì)及水文情況，以采取必要的預(yù)防措施。

②爆破開(kāi)挖。

1）爆破施工工藝流程：

鉆眼→清孔→領(lǐng)藥→裝藥及連線→剩余炸藥返庫(kù)→爆破警戒→爆破→爆破后盲炮檢查。

2）裝藥結(jié)構(gòu)

掏槽眼、輔助眼采用反向起爆。周邊眼采用間隔裝藥。裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3）起爆網(wǎng)路

開(kāi)挖各炮孔起爆順序?yàn)椋禾筒垩邸o助眼（掘進(jìn)眼）→周邊眼，由里向外逐層起爆。周邊眼采用導(dǎo)爆索起爆。其中導(dǎo)爆管導(dǎo)爆管采用簇并聯(lián)發(fā)聯(lián)接。上臺(tái)階左導(dǎo)洞及中間巖體起爆網(wǎng)路如圖3所示。

4）炮眼直徑

選用YT-28型手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，炮眼直徑d=42mm。

5）炸藥

采用2號(hào)巖石乳化炸藥，規(guī)格為Φ32mm×300mm，每卷300g，1kg/m。乳化炸藥的性能見(jiàn)表1。

6）雷管

地鐵對(duì)于爆破振動(dòng)的控制要求較高，所以本工程選取導(dǎo)爆管延期雷管作為起爆器材。雷管選用第一系列毫秒導(dǎo)爆管雷管。各段別導(dǎo)爆管雷管的延期時(shí)間如表2所示。

支護(hù)措施見(jiàn)圖4。

4.2.2 托腳梁施工

托腳梁共分2道，分別在拱蓋兩側(cè)拱腳部位進(jìn)行施工。

①基底清理。

開(kāi)挖至基底以上200mm高度后，應(yīng)配合人工進(jìn)行清底施工，不得超挖或擾動(dòng)基底土。清底要求施工允許偏差為：高程﹢10mm，﹣20mm;平整度20mm，并在1m范圍內(nèi)不得多于1處。

基底超挖、擾動(dòng)、水浸或發(fā)現(xiàn)松軟土層、淤泥、軟硬不均等現(xiàn)象后，應(yīng)做好記錄，并通知相關(guān)單位共同研究處理措施。

②墊層。

綜合接地施工完成后，于基底使用C20素混凝土進(jìn)行墊層施工，對(duì)基底進(jìn)行找平處理。

C20素混凝土保護(hù)層為150mm厚要求，保證基底平整、墊層標(biāo)高不侵入結(jié)構(gòu)底板即可。

③鋼筋安裝。

縱向分布筋安裝采用二級(jí)機(jī)械連接接頭，同一連接區(qū)段的鋼筋接頭面積百分率不應(yīng)超過(guò)50%。當(dāng)同一連接區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積大于50%時(shí)，接駁器接頭采用一級(jí)接頭。施工縫部位鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度不小于絲扣長(zhǎng)度。

鋼筋骨架外層及底部設(shè)置同等級(jí)混凝土墊塊，墊塊按照1m24塊布設(shè)。

④錨桿打設(shè)。

中空注漿錨桿型號(hào)為Φ25*7mm，錨桿長(zhǎng)度5m，環(huán)縱向間距1×1m，且應(yīng)埋入托腳梁1m，錨桿在鋼筋綁扎完成后打設(shè)，上排錨桿角度為15°，下排錨桿打設(shè)角度為20°。

⑤混凝土澆筑。

鋼筋綁扎完成后進(jìn)行封模，模板采用15mm木模板。混凝土采用C45型號(hào)商品混凝土進(jìn)行澆筑，利用插入式振搗器進(jìn)行振搗?；炷吝_(dá)到2.5MPa后拆模，施工縫部位進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛標(biāo)準(zhǔn)：露出粗骨料為止。

4.2.3 雙側(cè)壁臨時(shí)支撐拆除

在支撐與初支結(jié)構(gòu)相接部位左右側(cè)布設(shè)拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，臨時(shí)支撐軸力監(jiān)測(cè)隔一道布設(shè)一道。

首先采取隔一拆一方法對(duì)臨時(shí)支撐進(jìn)行拆除，拆除過(guò)程中時(shí)刻監(jiān)測(cè)拱頂沉降及軸力的數(shù)據(jù)變化。

24小時(shí)內(nèi)，拱頂沉降及軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平穩(wěn)，按照隔一拆一方法繼續(xù)拆除臨時(shí)支撐。

臨時(shí)支撐拆除完成后，及時(shí)搭設(shè)腳手架，進(jìn)行拱蓋襯砌施工。

4.2.4 拱蓋襯砌施工

車站拱蓋共分24段，大里程5m與瑞金路站2號(hào)風(fēng)道拱蓋襯砌共同施工，小里程1～16段采用小模板跳打，臺(tái)車補(bǔ)空施工，大里程17～23段采用小模板跳打施工。小模板計(jì)劃配置3套，腳手架配置5套，配置臺(tái)車1臺(tái)，進(jìn)行多作業(yè)面流水作業(yè)施工。

①防水施工。

鋪設(shè)防水層的基層表面應(yīng)清理干凈，平整度應(yīng)滿足：暗挖D/L≤1/20。D：相鄰兩凸面間的最大高，L：相鄰兩凸面間的最小距離。并要求凹凸起伏部位應(yīng)圓滑平緩。所有不滿足上述要求的凸出部位應(yīng)鑿除，并用1：2.5的水泥砂漿進(jìn)行找平;凹坑部位采用1：2.5水泥砂漿填平?；鎽?yīng)潔凈、平整、堅(jiān)實(shí)，不得有疏松、起砂、起皮現(xiàn)象。

二襯襯砌結(jié)構(gòu)外采用柔性防水層施工，柔性防水層分為緩沖層及防水夾層，其中緩沖層采用400g/m2的無(wú)紡布，防水夾層采用1.5mm厚預(yù)鋪高分子自粘膠膜防水卷材。

無(wú)紡布采用熱熔墊片固定，墊片采用圓墊圈射釘固定在初襯上，墊片與無(wú)紡布之間粘貼雙面自粘防水膠帶，防水板利用自粘膠帶進(jìn)行固定。

墊片釘長(zhǎng)不小于27mm，墊片直徑不小于2cm，襯墊間距：側(cè)墻80～100cm，拱頂50～80cm。無(wú)紡布長(zhǎng)短邊搭接長(zhǎng)度不小于10cm。預(yù)鋪高分子膠膜防水卷材采用爬焊機(jī)熱熔焊接雙焊縫施工工藝，長(zhǎng)邊搭接長(zhǎng)度不小于8cm，短邊搭接長(zhǎng)度不小于10cm且有效搭接長(zhǎng)度不小于8cm。要求上幅壓下幅進(jìn)行搭接，短邊搭接縫錯(cuò)開(kāi)50cm以上。焊縫間供充氣試驗(yàn)以檢驗(yàn)焊縫的密實(shí)性。

②鋼筋安裝。

1）環(huán)向鋼筋

環(huán)向筋集中在鋼筋加工廠進(jìn)行加工，加工完成后運(yùn)至施工場(chǎng)地安裝。

標(biāo)準(zhǔn)斷面、加寬斷面環(huán)向筋外層采用HRB400？準(zhǔn)25的螺紋鋼筋，縱向間距150mm，內(nèi)層采用HRB400？準(zhǔn)22的螺紋鋼筋，縱向間距150mm，內(nèi)外層最小中心層間距為600mm。鋼筋采用焊接搭接，搭接焊采用單面搭接焊，搭接長(zhǎng)度不小于10d，d為直徑。拱部與邊墻交接部位采用一級(jí)連接接頭施工。

2）縱向鋼筋

縱向鋼筋采用HRB400？準(zhǔn)18的螺紋鋼筋，鋼筋環(huán)向間距150mm，在環(huán)向鋼筋層內(nèi)側(cè)進(jìn)行均勻布設(shè)?？v向鋼筋采用機(jī)械連接。

環(huán)向、縱向鋼筋安裝見(jiàn)示意圖5。

3）勾筋

勾筋采用HPB300？準(zhǔn)10的盤圓鋼筋，布設(shè)間距600*300mm梅花形布置。其中在拱蓋起拱線位置設(shè)置勾筋加密區(qū)，間距300*150mm梅花形布置。

4）鋼筋預(yù)留

a）縱向分布筋

同一平面內(nèi)接茬筋預(yù)留采用一長(zhǎng)一短錯(cuò)位設(shè)置預(yù)留方式，長(zhǎng)短鋼筋之差不小于40d且大于500mm。確保滿足同一斷面的鋼筋接頭不超過(guò)鋼筋面積的50%的要求。

b）環(huán)向筋

拱部與側(cè)墻襯砌連接部位預(yù)留L型接頭，并填充緩沖隔震材料，環(huán)向鋼筋預(yù)埋在緩沖隔震材料中。

5）主體與洞門交叉位置鋼筋安裝

主體與風(fēng)門交叉部位車站主體鋼筋內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)環(huán)梁，環(huán)梁名稱GK2，上下層環(huán)向主筋為HRB400？準(zhǔn)32的螺紋鋼筋，共38根，左右層主筋為HRB400？準(zhǔn)20的螺紋鋼筋，共16根。

鋼筋環(huán)梁安裝見(jiàn)示意圖6。

6）主體與洞門交叉部位鋼筋做法

車站主體鋼筋進(jìn)行彎錨固定，出入口處二襯鋼筋90°彎錨如加強(qiáng)環(huán)梁內(nèi)。彎錨長(zhǎng)度不小于32d。

主體與洞門交叉部位鋼筋做法見(jiàn)示意圖7。

③模板安裝。

拱部襯砌模板采用6015組合鋼模板，拱蓋邊墻部位采用3015鋼模板，模板之間采用螺栓連接緊固，由一側(cè)向另一側(cè)順序鋪設(shè)。端頭采用木模板進(jìn)行封堵，木模板采用環(huán)向鋼筋進(jìn)行固定，木模板之間縫隙、模板與鋼邊止水帶之間的縫隙采用土工布進(jìn)行封堵。對(duì)于端頭模板與環(huán)向鋼筋之間縫隙采用木楔進(jìn)行加固。

④混凝土澆筑。

瑞金路站拱蓋襯砌采用商品砼進(jìn)行澆筑施工，商品砼采用罐車運(yùn)輸商品混凝土至施工場(chǎng)地，由地泵泵送混凝土入模，在拱頂及拱腰部位開(kāi)設(shè)窗口，便于振搗。澆筑過(guò)程中拱腰及以下部位利用人字形輸送管對(duì)稱分層澆筑，分層高度60cm，混凝土振搗采用插入式振搗器，使用插入式振搗器時(shí)每層厚度不大于60cm，振搗棒不得觸動(dòng)鋼筋和預(yù)埋件。除上面振搗外，下面要有人隨時(shí)敲打模板，加強(qiáng)振搗效果。根據(jù)《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》50299-1999（2003版）中隧道暗挖襯砌7.6.6條規(guī)定，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí)拆除模板，進(jìn)行下一循環(huán)施工，嚴(yán)禁過(guò)早拆模以防失穩(wěn)。

4.2.5 下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)

車站下臺(tái)階采用3臺(tái)階法開(kāi)挖施工，臺(tái)階高度為：第一臺(tái)階3.5m，二臺(tái)階3.5m，三臺(tái)階4m;臺(tái)階兩端預(yù)留段最小寬度2m。

下臺(tái)階開(kāi)挖分層見(jiàn)圖8。

4.2.6 下臺(tái)階襯砌

下臺(tái)階襯砌分為底板、站臺(tái)層側(cè)墻、中板及站廳層側(cè)墻，采取小里程向大里程單向流水施工作業(yè)。

下臺(tái)階襯砌流水作業(yè)見(jiàn)圖9。

5 ?材料與設(shè)備

5.1 主要材料

主要材料包括中間鋼格柵、小導(dǎo)管、混凝土，無(wú)其它特殊材料。

5.2 主要設(shè)備

6 ?質(zhì)量控制

施工質(zhì)量保證措施：

①鋼筋焊接的焊縫長(zhǎng)度滿足10d，焊縫應(yīng)飽滿、無(wú)氣泡、夾碴等缺陷，主筋無(wú)燒傷。

②機(jī)械連接外露有效絲扣不得超過(guò)2P。

③商品砼分層對(duì)稱澆筑，振搗采用插入式振搗棒，快插慢拔，振搗時(shí)間控制，防止過(guò)振或漏振。

7 ?結(jié)束語(yǔ)

由中鐵九局集團(tuán)有限公司承建的青島地鐵1號(hào)線瑞金路為地下雙層島式車站，車站采用拱蓋法施工，分二期施工，第一期施工103.5m，第二期施工111.85m，目前第一期施工完成，此技術(shù)同時(shí)在應(yīng)用瑞汽區(qū)間停車線的施工中得到了應(yīng)用。停車線單洞四線，長(zhǎng)106m，地面覆土17.9m～18.8m。大斷面段凈寬23m。地鐵拱蓋法大斷面開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù)于2018年3月1日～2019年1月30日應(yīng)用在以上兩項(xiàng)工程中。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50299-1999，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB50666-2011，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[3]JGJ107-2016，鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程[S].