左材攀

中鐵隧道集團一處有限公司 重慶 401121

1 工程概況

1.1 現(xiàn)目概況

本項目位于智利圣地亞哥地鐵2 號線延長線最南端，全長共1760.6m，整個線路位于城市主干道下方。本工程主體結構由1個車站、2 個豎井和4 段區(qū)間隧道組成，其中區(qū)間隧道總長度為1604m，單段最大長度為740m[1]。

本工程區(qū)間隧道采用單洞雙線設計，全斷面法開挖，除洞口外無系統(tǒng)錨桿護輔助施工，其中最大開挖截面為65.7 ㎡，最小開挖截面為49.5 ㎡。隧道的主要支護結構采用5cm 初噴+鋼筋網+拱架+15cm 支護混凝土+鋼筋網+15cm 敷面混凝土，無二次襯砌，所有支護結構混凝土均采用噴射混凝土。隧道設計如圖1。

圖1 隧道通車圖

1.2 水文地質

該項目沿線地層地質構造從上至下分別為：砂礫石、砂質泥巖，局部有夾砂帶。項目結構范埋深較淺以砂礫石地質為主，且結構工程位于地下水位線以上，工程所在區(qū)域年降水量較少。隧道滲水主要是來自于市政管網和地表補給水。

2 施工概述

根據本工程的地質特點和該地區(qū)的施工條件及設計習慣，隧道施工過程中不采用系統(tǒng)錨桿等輔助措施來降低安全風險。施工過程中遵循“少擾動、短進尺、快封閉”的施工原則，以配套化機械施工為主，降低工程安全風險。過程中加強監(jiān)控量測，加密監(jiān)控量測點，以量測數(shù)據為導向，確保施工安全。

3 各工序的設備應用

3.1 開挖

3.1.1 開挖工藝

區(qū)間隧道采用全段面法開挖，采用挖機進行初步開挖，人工配合修整輪廓線的施工工藝。基于砂礫石地層的特點，為保證進洞安全，洞口采用長度9m 的中空錨桿進行超前支護，洞口段前5m 必須封閉成環(huán)才能進行后續(xù)施工。在開挖時預留一小部份核心土，用來提高掌子面的穩(wěn)定性能，同時作為安裝拱架的支撐點。從第1 個掌子面開始，掌子面開挖成型后，測量組立即采集數(shù)據，以便指導后續(xù)施工。正常開挖步距為1m，遇到較差的地質環(huán)境，視情況縮減開挖步距及降低開挖輪廓線。

3.1.2 開挖配套設備

掌子面開挖主要以挖機為主，輔以人工修整，根據斷面的大小配備不同型號的挖機。人工修整采用旋轉式伸縮臂叉車配合，在叉車上加裝施工掛籃及防護頂棚[2]。

3.1.3 出渣系統(tǒng)配套設備

洞內出渣主要采用側卸裝載機和自卸汽車配合，最好選用鏟斗擋板可拆的側卸裝載機，在運輸距離不超過50m 時，開挖完成后由裝載機直接進行運輸，效率最高。大于50m 時，拆除鏟斗擋板，配合自卸汽車進行運輸。

豎井出渣，主要采用裝載機、塔吊配合。豎井出渣主要靠塔吊進行垂直運輸，在選取豎井內和地面存渣區(qū)時，盡量減少塔吊的擺幅。

3.2 支護結構設備應用

3.2.1 混凝土結構中濕噴機械手的應用

結構混凝土主要采用罐車配合濕噴機械手進行施工，與人工噴漿相比，效率不但高，效果也更好。而且設備移動靈活，安全風險低。

機械手控制要點，在噴射混凝土時，噴嘴運行軌跡呈螺旋形，且盡量保持噴嘴垂直于受噴面，按照自下而上，先墻后拱的順序進行噴涂，噴涂時每層噴射厚度控制在7±2cm。復噴間隔時間控制在20-25min。正常情況下風壓控制在0.4-0.5MPa，噴射距離保持在1m-1.3m。

噴射過程中，操作手做好安全防護，結束后立即清洗設備。

3.2.2 鋼筋安裝中伸縮臂叉車的應用

本項目設計支護鋼筋采用鋼筋網片，縱向搭接長度為3 個網格，環(huán)向搭接長度為4 個網格，扎絲間距15cm。由安裝施工掛籃的伸縮臂叉車輔助施工，首先要根據載重及鋼筋網單位重量核算搭載長度。將鋼筋網片用繩索固定在防護頂棚上，然后提升至指定位置，按照設計要求進行搭接連，鋼筋網安裝按逆時針或順時針方向依次拼裝，安裝第二層鋼筋網時提前預埋混凝土控制樁。

3.2.3 拱架安裝中伸縮臂叉車的應用

本項目設計采用格柵拱架，較為輕便，拱架安裝主要采用伸縮臂叉車配合施工。

在開挖時兩邊拱腳位置多挖深60cm，作為拱架的扶正空間。工人將拱架運至掌子面，在地面完成拼接。拼接完成后，伸縮臂叉車在隧道中線位置擺正，并調節(jié)水平。由工人將拼裝好的拱架頂部用繩索栓在掛籃上，然后將拱架頂部提升至少2m，用支撐桿支撐，穩(wěn)固后叉車收回大臂，并將施工掛籃落回地面推送至拱架下方，用繩索將拱架頂部固定在施工掛籃防護頂棚上，然后慢慢提升，直至將拱架推送至指定位置后停止。掛籃中的作業(yè)人員和掛籃下方作業(yè)人員也要按照要求進行相應的操作。待所有工作完成后，才能撤除收回大臂，用于該榀拱架其他地方連接施工。

3.3 各工序的資源配置

3.3.1 開挖資源配置

以最常見的49.5 ㎡為例，通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計的數(shù)據得出，單工作面從開挖修整到洞渣運輸完成，平均用時在2.6 小時。單工作面單班資源配置見表1：

3.3.2 安裝鋼筋網及拱架的資源配置

通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計的數(shù)據，安裝1 循環(huán)的鋼筋網和拱架，平均用時在2.2 小時，單工作面單班資源配置見表2：

3.3.4 噴射混凝土的資源配置

通過已完成區(qū)間隧道統(tǒng)計的數(shù)據，機械手工作效率平均為15m3/h，每循環(huán)從準備到結束，用時在1.5h。單工作面單班資源配置見表3：

表3 噴射混凝土主要資源配置

表1 開挖出渣主要資源配置

表2 網片及拱架安裝要資源配置

3.3.5 豎井出渣資源配置

21m 深的豎井垂直出渣從提升到裝車運走，通過已完成階段的實踐，垂直效率可達40m3/h。單班作業(yè)資源配置見表4：

4 監(jiān)控量測

本工程位于城市主干道正下方，暗挖施工過程中對隧道及路面進行沉降監(jiān)測尤為重要，本項目監(jiān)控量測主要包括地表沉降、洞內收斂及拱頂沉降觀測，其中地表沉降涉及地面交通及管線，地表沉降允許值范圍為12mm，警戒值為17mm，已完工隧道穩(wěn)定區(qū)域地面沉降監(jiān)測均在允許值范圍內。

表4 垂直提升主要資源配置

因砂礫石地層水平應力相對較小，沉降變形主要是來自豎向壓力，在施工過程中重點對洞口超前支護、洞口破除兩個工序進行觀測，觀測數(shù)值在合理范圍內，后期在洞內抽取離掌子面較近的點進行監(jiān)測分析，地表沉降和拱頂沉降數(shù)據均無變化，根據監(jiān)測數(shù)據表明在無水砂礫石地層隧道施工中快速封閉是關鍵，現(xiàn)場通過合理配備和優(yōu)化工裝設備，達到了快速封閉的施工目的[3]。

5 結語

智利地鐵2 號線砂礫石地層隧道采用機械開挖，在施工過程中遵循“少擾動、短進尺、強支護、快封閉、勤測量”的原則，抓住不良地質走向，減少地質擾動、快速封閉是重點。同時本項目機械配套化作業(yè)優(yōu)勢凸顯，本項目在投標階段按常規(guī)進度指標分析，全斷面法單工作面進度指標為2.7 循環(huán)/天，過程中不斷優(yōu)化工裝設備，最終單工作面進度指標最高可達4 循環(huán)/天。降低了安全風險同時也保證了快速施工。