中铁十二局集团广州地铁工程指挥部承建的广州地铁二号线东风路过街隧道,全长49.859 m , 采用浅埋暗挖法施工。隧道覆盖层厚3.7～5.2 m , 覆土拱部以上主要是淤泥砂层,下部为中密残积土层,地下水丰富,且道路下各种市政管线密布,特别是东风路下的1.8 m ×1.25 m 混凝土排水涵,距隧道结构顶线仅1.7 m。东风路是交通主干道,地面震动荷载较大。1 隧道开挖支护方法及工艺根据新奥法原理,结合隧道的地质情况,决定采用人工双侧壁导坑开挖的施工方法,衬砌采用复合式结构。初衬以超前大管棚为主,辅以锚喷支护;二衬用模筑混凝土,确保支护结构在围岩产生塑性破坏前起承载作用。作业中,首先进行拱部全长大管棚预支护,开挖双侧壁导坑,开挖分上下超短台阶进行,上台阶向前掘进0.5～1 m 后,下台阶紧随其后平行作业,并及时对侧壁导坑进行支护。侧壁导坑分段拉通后,浇筑二次衬砌边墙,并设两道水平横撑顶紧边墙,然后开挖和支护中部上台阶,浇筑拱部二次衬砌。暗挖通道拱墙二衬全部拉通后,开挖和支护中部下台阶,并立即浇筑二次衬砌底板中部。每次侧壁导坑台阶及中部上台阶的基坑里对第三节箱涵进行现浇混凝土施工。箱涵长度15 m , 结构及外形尺寸与顶进段箱涵相同。
1 隧道开挖支护方法及工艺
根据新奥法原理,结合隧道的地质情况,决定采用人工双侧壁导坑开挖的施工方法,衬砌采用复合式结构。初衬以超前大管棚为主,辅以锚喷支护;二衬用模筑混凝土,确保支护结构在围岩产生塑性破坏前起承载作用。作业中,首先进行拱部全长大管棚预支护,开挖双侧壁导坑,开挖分上下超短台阶进行,上台阶向前掘进0.5～1 m 后,下台阶紧随其后平行作业,并及时对侧壁导坑进行支护。侧壁导坑分段拉通后,浇筑二次衬砌边墙,并设两道水平横撑顶紧边墙,然后开挖和支护中部上台阶,浇筑拱部二次衬砌。暗挖通道拱墙二衬全部拉通后,开挖和支护中部下台阶,并立即浇筑二次衬砌底板中部。每次侧壁导坑台阶及中部上台阶的基坑里对第三节箱涵进行现浇混凝土施工。箱涵长度15 m , 结构及外形尺寸与顶进段箱涵相同。
由于第1 方案在开挖基坑后,距候车大楼和信号楼太近,影响建筑物基础的稳定,所以采用了第2 种方案:两节顶进段箱涵并排预制,先将第一节向前顶进25 m , 再将第二节用千斤顶横向平移,使两节箱涵处在同一中心线上,并在两节箱涵之间放置千斤顶和钢横梁,然后同第一方案一样,采用中继间法继续向前顶进,使两个箱涵一前一后顶进到设计位置。
2 各施工工序的支护技术措施
2.1 超前大管棚预支护
在隧道开挖前,根据主体结构履盖层厚度,分三段进行跟进式大管棚注浆预支护加固地层,两段管棚间的搭接长度为2.0 m , 如图1 所示。
图1 大管棚纵断面示意图
2.1.1 大管棚施工工序
(1) 管棚钢管采用壁厚为8 mm 的<108 mm 无缝钢管。导向墙分三段按顺序施工,并同时预埋管棚导向管。孔口位置在第一、三段沿隧道拱部开挖轮廓线250 mm 布置;第二段沿隧道拱部开挖轮廓线100 mm 布置。钢管分节安装,两节间用螺纹长度为150 mm 的丝扣连接,相邻两根钢管的接头错接长度为1.0 m 。
(2) 从管棚导向管定位处钻孔。钻孔时将钢管随钻头一起钻入地层内,达到设计深度后停机,钻头与钢管、钢管之间用丝扣连结。注浆管上有<10 mm 以200 mm 梅花型布置的注浆孔,钢管尾部(孔口段)2.0 m 内无孔,为止浆段。
(3) 钻孔完成后,为提高钢管的刚度及强度,钢管内加设4 根<16 mm 钢筋和固定环组成的钢筋笼。固定环采用外径<42 mm 、壁厚8 mm 、长60 mm 的短管环,短管环间距1.0 m 。在管棚钢管孔口用法兰盘连接上孔口管( <42 mm , 壁厚4 mm , 长500 mm) 。
(4) 根据地层的孔隙和地下水情况,注浆浆液选用水泥浆和水玻璃混合浆,浆液配制为525 # 普通硅酸盐水泥,水玻璃模数η= 2143 , 玻密度β= 30～45′;水泥.浆水灰比为0.5∶1 ; 水泥浆与水玻璃体积比为1∶1～1∶0.5～1∶1 ; 缓凝剂为水泥用量的3 % 。
(5) 钻孔时水平偏距沿相邻钢管方向控制在100 mm 内, 垂直偏距沿相邻钢管方向控制在200 mm 内(对管棚前端,而非管棚孔口) 。
(6) 向管棚内注浆时,按先上后下顺序全孔一次性注完。注浆压力控制在0.5～1 MPa 。
① 在管棚导向管的钻进过程中,采用水平测斜仪定期量测管棚偏斜度并及时纠偏; ② 注浆时,注意观察注浆压力的变化、注浆管的需浆量、止浆墙周边注浆管的冒浆情况和压力的变化,控制各注浆管的注浆量; ③ 如产生串浆,应及时关闭串浆孔口阀门,导管注浆的注入量应尽可能加倍。
2.2 喷混凝土支护
喷混凝土前先用高压风将岩面吹干净,全断面初喷40 mm 厚C20 早强混凝土找平,并及时封闭围岩,待格栅钢架等全部安架好后,再全环喷射厚度为300 mm 的C20 早强混凝土。混凝土配合比为1( 水泥) ∶1.83 (砂) ∶0.44(水) ∶1.73(石) ∶0.05(FDN25) 外加剂。喷射时,分片依次自下而上进行并先喷钢格栅与岩面之间, 再喷两钢格栅之间。
2.3 锚管支护
锚管采用壁厚为3.5 mm 、长度为3.0 m 的<32 mm 热轧无缝钢管。锚管间距纵向为500 mm , 环向为800 mm , 梅花形布置。锚管上有<10 mm 的注浆孔。浆液为水灰比为0.75∶1 的水泥浆,注浆半径为0.3～0.4 m , 注浆压力为1 MPa 。
2.4 钢筋网支护采用<8 mm 钢筋网片全断面布设, 网格尺寸为150 mm ×150 mm , 钢筋网与锚管应接牢。
2.5 格栅钢架支护
格栅钢架需全断面安设,纵向间距为500 mm , 纵向间采用@1 000 mm 、<22 mm 钢筋拉杆焊接成一体。每榀钢架由6 片组成,制作分为Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 个单元。根据侧壁及中部导坑的施工顺序,先后安架Ⅱ2 Ⅲ2 Ⅰ2 Ⅳ 单元钢架,每单元钢架间用联接钢板配以螺栓连接。钢架安设时,首先与<18 mm 的定位系筋焊接(定位系筋另一端锚入围岩深度为1.0 m) ,然后再与锚管焊接牢固。在钢架与初喷混凝土间隙较大处,需分别绑设1 号、2 号垫块。格栅钢架支护断面如图2 。
图2 格栅钢架支护的断面示意图
3 结语
东风路过街隧道的施工,由于根据具体地质状况及地表建筑物、地下管线分布情况,采用合理的开挖及复合衬砌支护方法,适时调整施工参数,确保了主体工程在53 d 内顺利竣工,而且路面的沉降量均控制在30 mm 内,保证了东风路交通的平稳通畅。
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