浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术研究_资斌全.pdf

1引言地铁是现代化城市的重要标志之一，对于区域经济和人们生产、生活都会产生较大影响。由于地下施工环境复杂，影响因素较多，容易引发重大安全事故，不利于各项建设目标的顺利实现，相关人员必须加强调查论证，加强技术细节处理，不断优化施工方案，理论与实践紧密结合，保证技术运用的科学性、合理性、可行性，从而获得预期的技术应用效果。2工程简介青岛地铁6号线二期工程西起青西站，东至6号线一期工程起点站辛屯路站，线路沿青西站商务区规划绿轴、珠山路、双珠路及滨海大道敷设，包括10个车站和11个区间，线路全长为13.85 km，均为地下线。其中，新建车站9座，既有车站改造1座，从土建施工角度论，涉及明挖车站4座，明暗挖结合车站1座，暗挖车站3座，装配式车站1座。本工程共3座车站及灵山湾路站配线段采用初支拱盖法施工，其中，灵山湾路站及配线段、双珠路站采用单层初支拱盖法；朝阳山路站大部分采用单层初支拱盖法，局部采用双层初支拱盖法，每个车站由于所处区域的地质条件和周边环境不同，围岩等级不同，采用的具体技术方法有所不同，以双珠路站为例：（1）车站总长245.2 m，站台宽度12 m，标准段宽20.7 m，主体拱顶埋深17.718.7 m，底板埋深35.337.7 m，拱顶微风化花岗覆岩厚度约4.116.3 m。（2）采用复合式衬砌，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土为初期支护，必要时，初支设钢架并辅以小导管作超前支护。（3）以钢筋混凝土衬砌为二次衬砌，初期支护与二次衬砌间设防水隔离层。本文对施工过程中涉及的典型技术应用展开分析。【作者简介】资斌全（1976），男，四川绵阳人，高级工程师，从事城市轨道交通工程研究。浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术研究Research on the Arch Cover Technique of Single-Layer Initial for ShallowBuried Large Span Underground Station资斌全，资鹏，李鸿磊（中铁隆工程集团有限公司，成都 610000）ZI Bin-quan,ZI Peng,LI Hong-lei(Ranken Railway Construction Group Co.Ltd.,Chengdu 610000,China)【摘要】针对浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术进行研究，以实际工程案例为抓手，着重强调单层初支拱盖法施工过程中的关键技术应用，面对浅埋大跨度及复杂周边环境等难题，构建稳定可靠的拱盖结构，保证建设活动安全稳定进行。对超前支护技术、帷幕注浆技术、格栅钢架技术、预应力锚杆技术、混凝土喷射技术、二次衬砌技术等核心要点进行了详细分析，确保单层初支拱盖法技术在浅埋大跨度暗挖车站施工中运用的科学性、合理性和可行性。【Abstract】This paper studies the arch cover technology of single-layer initial buttressed in shallow buried large-span undergroundexcavation station,and emphasizes the application of key technologies in the construction process of single-layer initial buttressed archcover with practical engineering cases.In the face of problems such as shallow buried large-span and complex surrounding environment,astable and reliable arch cover structure is constructed to ensure the safe and stable construction activities.The key points such as advancedsupport technology,curtain grouting technology,grid steel frame technology,prestressed anchor rod technology,concrete injectiontechnology,secondary lining technology are analyzed in detail to ensure that the single-layer initial support arch cover technology isscientific,rational and feasible in the construction of shallow buried large-span underground station.【关键词】地铁工程；浅埋大跨度；暗挖车站；单层初支；拱盖法【Keywords】subway engineering;shallow buried large span;mined metro station;single-layer initial arch cover method;arch covermethod【中图分类号】U455【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0171-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.052Construction Technology工程施工技术171Construction&DesignForProject工程建设与设计3浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术应用单层初支拱盖法适用于拱部围岩稳定性好的地段，采用环形台阶法开挖及初支拱部两侧导洞和中导洞，待喷射混凝土达到设计强度后，拆除环形导坑中导洞临时支撑，开挖拱部环形导洞预留核心岩土体，利用拱部单层初支形成拱盖，最后在拱盖的保护下，采用台阶法开挖边墙及底部1。3.1超前支护施工技术超前管棚和超前小导管是本工程应用到的两种超前支护技术，在施工过程中获得了良好的效果。超前管棚施工工艺流程主要包括测量定位、钻孔清孔、钻孔检查、安装管棚、处理孔口、注浆。根据设计要求，使用水平导向钻机进行导向孔施工，严格控制测量精度，保证钻孔位置准确。在钻进过程中，按要求把握钻进参数，如果出现不利偏向，需要及时纠正。为了降低对土体的扰动、控制地表下沉，应采用间隔钻进施工的方式，确保施工安全稳定。管棚施工完成后，做好孔口处理，进行管内注浆，严格控制沉降。超前小导管和超前管棚的施工流程基本一致，小导管加工工艺及标准必须满足规范要求。通过凿岩机直接将小导管打入孔内。一般情况下，小导管打入长度要超过总长度的90%，外露0.2 m。将钢管内的杂物清理干净，挂网喷射混凝土封闭工作面，并在小导管尾部安装止浆阀。注浆过程中，应严格按照设计要求控制注浆压力，出现跑浆现象时，需要用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙。调整浆液配合比，这样有利于保证凝胶时间，注浆完成达到设计强度后，才能开挖，切除尾部露出部分，使用砂浆抹面。3.2帷幕注浆施工技术帷幕注浆施工工艺流程主要包括施工准备、止浆墙施工、测量布孔、孔口管段钻孔安装、第一段钻孔5 m、第一段注浆、分段钻孔注浆。根据注浆范围、注浆段长、单个注浆钻孔的作用范围、岩层裂隙发育情况、含水层分布情况、钻孔作业要求等综合因素，合理确定注浆钻孔布置，超前预注浆孔长短结合，呈伞形辐射状布置。准确定位孔口位置后，按照先外后内的顺序开始钻孔施工，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，同一圈孔间隔施工。采用双塞正水法进行压水试验，控制试验压力和观测频率，达到相关标准后，获得最终数值，用以评估各岩层的透水性和富水性。帷幕注浆采用水泥单液浆，按照先外后内、自下而上、先稀后密的顺序注浆。为了保证注浆的可靠性，可以先在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验，掌握相关技术指标，包括浆液配比、注浆量、凝结时间、注浆压力、浆液扩散半径等。通常情况下，正式注浆时，一个孔段的注浆作业不宜中断，应连续进行。如果岩层破碎、可能出现塌孔时，则应采取前进式注浆方式，反之，则应采取后退式注浆方式。注浆过程中，要做好监测检查工作，注意吸浆量、注浆压力的变化，一旦出现异常，必须立即查找问题出现的原因，采取合适的处理措施，比如，注浆压力突然下降、流量增大，这种情况属于超扩散或跑浆，此时可以增大浆液浓度、缩短凝胶时间，也可以采用间歇、低压的注浆方式。3.3格栅钢架施工技术严格控制格栅钢架的加工制作质量，设置专门的加工场所，加工场地要平整，将钢板平铺做成固定模具，在胎模内进行焊接作业，根据分部开挖情况，分段分节进行制作加工。在使用前，对整个隧道轮廓各节拱架整体试拼，注意检测钢架的轮廓尺寸及连接部分是否存在问题，如有问题要及时采取有效的修正措施。每榀格栅钢架安装前，应测量定位，确定拱架安装标高、中线及拱脚设计位置，由人工辅助机械架立就位。拱脚应该架立在牢固基座上，并用短钢筋将拱架焊接在锚杆上。拱架安设需在初喷射混凝土后立即进行，设置纵向连接钢筋，将与钢拱架连接点及相邻拱架连接筋焊接牢固，以提高钢拱架的整体受力性能和稳定性。初期支护形成闭合结构前，在每个台阶钢拱架安装时，都要在基底设置托板，以增加受力面积，有效减少初期支护沉降量。钢架应该尽可能靠近围岩，没有初喷混凝土的地方需要预留一定空隙，作为混凝土保护层；如果围岩和钢架之间的空隙太大，必须用混凝土喷射填充密实2。3.4预应力锚杆施工技术锚杆及各部件的质量和性能要符合相关技术规范，在安装前，需要做好调直、除锈、除油等处理措施。采用气腿式风钻钻孔，锚杆钻孔孔位偏差要小于5 cm，钻孔的孔深、孔径均应符合设计要求。加强钻孔质量检查，如果存在问题要及时采取补救措施，保证锚杆锚固效果能够达到预期。钻孔结束后，使用高压风管进行清孔工作，将岩粉、杂物、积水清理干净。清孔完成后，安装锚固剂，使用棉丝将锚杆锚固段的水、岩屑等擦干净，并用胶带将锚杆和药卷黏结定位，如果孔内含水量较大，可以使用无机锚固剂。在锚杆下端安装专用搅拌器，控制搅拌时间，在停止搅拌后继续保持锚杆机的推力约3 min，然172后进行下个锚杆孔钻孔。10 min之后，卸下专用搅拌驱动器，装上托盘、锚具，将其托到紧贴表面的位置。搅拌树脂药卷1015 min后进行张拉，预应力锚杆张拉先进行预张拉，保证锚垫板与岩面贴合紧密，预张拉完成后再松弛千斤顶，千斤顶完全松弛后，在施加预应力时应不小于张拉试验所达到的锁定值张拉力的最小值，并稳定不小于2 min。3.5钢筋网安装施工技术钢筋网先在钢筋加工场地按设计要求进行加工。网片尺寸根据断面调整，加强成品检查，加工完成后的钢筋网片应该表面平整，而且没有伤痕。搬运时轻拿、轻放，堆放到指定区域，做好存储管理，避免在运输和存储过程中出现质量受损的情况。在安装施工前，初喷混凝土的厚度应控制在35 cm，形成钢筋保护层。钢筋网片的铺设应该随着初喷面的起伏而调整。将其绑扎到前期施工的锚杆上，保证连接牢靠，钢筋网片之间的搭接长度控制在12个网格。将垫块衬垫在钢筋和初喷层之间，保证初喷层和钢筋网片之间的间隙在30 mm之内。3.6混凝土喷射施工技术喷射混凝土作业分初喷和复喷两次进行，采用罐式喷射机湿喷工艺，这样能够有效减少粉尘和回弹，保证施工环境良好。在开挖或分部开挖完成后，应立即进行初喷作业，以及时将开挖面封闭，避免长时间暴露导致表层风化剥落。在系统锚杆、钢筋网、钢架安装施工完成后，进行复喷作业，尽快闭合支护整体结构，保证受力良好，有效控制围岩变位。钢架间用混凝土复喷平整，并有足够的保护层，按照自下而上的顺序进行拱墙混凝土喷射，先喷钢架拱部及墙壁间混凝土，后喷两拱之间混凝土。控制每次喷层厚度，一般情况下，边墙喷层厚度约为710 mm，拱顶喷层厚度约为56 cm。在仰拱喷射防水混凝土前，需要将基面清理干净，保证无水作业。3.7初支背后注浆施工技术开挖支护完成后，应加强对初