洞樁法大跨度扣拱施工

1、<p>　　洞樁法大跨度扣拱施工</p><p>　　【摘要】洞樁法在地鐵工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但實(shí)際施工中，扣拱作為一項(xiàng)重難點(diǎn)工序存在很大施工風(fēng)險。本工程作為超淺埋暗挖大跨度扣拱車站，采用鉆爆法施工，使風(fēng)險大大增加，本文結(jié)合大連地鐵東緯路站對軟弱地質(zhì)、鉆爆扣拱施工的方法進(jìn)行了總結(jié)分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】超淺埋暗挖、洞樁法、大跨度扣拱、鉆爆 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　一、工程概況：大連地鐵東緯路站位于市區(qū)山東路和東緯路十字交叉口，呈南北走向，交通繁忙。車站為雙層島式結(jié)構(gòu)，采用超淺埋暗挖法施工，主體結(jié)構(gòu)中心里程DK10+493.271，長166.7m。車站結(jié)構(gòu)斷面為單柱雙拱雙跨平底直墻斷面，寬11.5*2m。地質(zhì)主要以強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化巖層為主，自身穩(wěn)定性差，并伴有溶洞分布，車站主體采用PBA

3、法施工。 </p><p><b>　　二、施工重難點(diǎn): </b></p><p>　　車站大跨扣拱最淺處覆土6.25米，大跨扣拱跨度6.85米，H（覆土）/D（跨度）=0.91，為淺埋暗挖，接近超淺埋暗挖。水文地質(zhì)狀況復(fù)雜，地質(zhì)變化頻繁，多溶洞，多軟弱土層，需要爆破施工，國內(nèi)基本沒有在大跨度軟弱地質(zhì)淺埋施工條件下的成功的經(jīng)驗(yàn)。 </p><p&g

4、t;　　地表沉降是大跨度淺埋暗挖施工絕對的重難點(diǎn)。由于扣拱跨度大，沉降不易控制，加之車站需要鉆爆施工，震動對沉降影響很大。大跨度加上爆破震動使地表沉降急劇變化，風(fēng)險大大增加。同時，開挖斷面上方有多條重要管線，如Φ900給水管、Φ800砼雨水管，對沉降要求更為嚴(yán)格。 </p><p>　　導(dǎo)洞內(nèi)扣拱與導(dǎo)洞初支連接處是薄弱部位，導(dǎo)洞內(nèi)扣拱架設(shè)連接對施工技術(shù)提出了很高要求。 </p><p>　

5、　導(dǎo)洞部分初支拆除施工安全風(fēng)險大，大跨施工完成后，扣拱下面的導(dǎo)洞初支需要拆除，此時整個扣拱跨度9.83米，扣拱初支承受荷載迅速增大，這就需要提高扣拱的施工技術(shù)水平，并制定預(yù)案，堅(jiān)決避免初支結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故的發(fā)生。 </p><p>　　圖2.1車站結(jié)構(gòu)圖 </p><p><b>　　三、施工方法 </b></p><p>　　3.1 導(dǎo)洞預(yù)埋法蘭

6、盤施工 </p><p>　　在施工中上導(dǎo)洞時，加工鋼格柵時在指定位置指定角度焊接鋼筋接頭，連接法蘭盤，同時焊接U型筋加固。四根接頭斷面尺寸245mm*245mm，其中法蘭盤角度是關(guān)鍵點(diǎn)，保證扣拱與預(yù)埋法蘭盤能夠順利連接。 </p><p>　　3.2 導(dǎo)洞內(nèi)扣拱（側(cè)拱）施工 </p><p>　　車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為人工挖孔灌注樁（1200@2000），圍護(hù)樁完成后，鑿

7、除樁頭部分混凝土，鑿除后混凝土必須能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求，以確保冠梁與樁頭的連接質(zhì)量。清楚導(dǎo)洞內(nèi)雜物，用水準(zhǔn)儀抄平。按設(shè)計長度接長孔樁錨入冠梁的鋼筋，孔樁鋼筋可采用焊接或接駁器連接。 </p><p>　　圖3.1 扣拱節(jié)點(diǎn)加固示意圖 圖3.2扣拱開挖示意圖 </p><p>　　在綁扎冠梁鋼筋同時預(yù)埋側(cè)拱地腳螺栓與鋼板，格柵節(jié)點(diǎn)板與鋼板栓接，冠梁澆筑完成后，開始架設(shè)側(cè)拱。 </p>

8、;<p>　　扣拱作為主體結(jié)構(gòu)，架設(shè)前，對上下兩側(cè)用全站儀放邊線，施工時嚴(yán)禁侵限。 </p><p>　　為了提高側(cè)拱的荷載承受能力，除施工時嚴(yán)格把關(guān)質(zhì)量外，根據(jù)實(shí)際情況，現(xiàn)場在側(cè)拱與導(dǎo)洞初支連接的薄弱部位，增加220*220mm鋼筋同主筋直徑的通長暗梁，見圖3.1。 </p><p>　　扣拱拱架架設(shè)時在上方預(yù)留孔洞，為側(cè)拱背后回填混凝土做好準(zhǔn)備。開始回填混凝土?xí)r需進(jìn)行系統(tǒng)

9、澆筑混凝土，由一頭開始，依次澆滿，避免二次澆筑。 </p><p>　　3.3 大跨扣拱前期施工 </p><p>　　扣拱施工前，首先編制應(yīng)急預(yù)案，對施工人員進(jìn)行安全教育，現(xiàn)場技術(shù)交底。發(fā)生事故征兆或事故后，馬上采取網(wǎng)噴混凝土、封閉上方道路的措施。視情況第一時間疏散洞內(nèi)人員。為了防止地面塌陷造成進(jìn)一步的損失，施工現(xiàn)場首先在地表路面放線，畫出扣拱的相對位置，連續(xù)鋪設(shè)2m*6m*20mm的鋼

10、板，給地面加上“蓋子”，提供保護(hù)。 </p><p>　　頂縱梁兩次大跨扣拱應(yīng)同時對稱施工，防止兩邊不同步對頂縱梁產(chǎn)生推力而發(fā)生剪切破壞。單個大跨扣拱施工吸收CD工法的經(jīng)驗(yàn)，變大斷面為小斷面施工，分部開挖。大跨扣拱分成左右兩個洞室開挖，中間架設(shè)工22工字鋼支撐，每個洞室開挖分為上下兩個臺階。下臺階的施工需要鋪設(shè)臨時仰拱，使洞室及時封閉成環(huán)，減少地面沉降。頂縱梁兩次大跨扣拱應(yīng)同時對稱施工，防止兩邊不同步對頂縱梁產(chǎn)生

11、推力而發(fā)生剪切破壞?？酃笆┕?yán)格按照短進(jìn)尺、快封閉、強(qiáng)支護(hù)方針，減少循環(huán)進(jìn)尺，開挖一環(huán)封閉一環(huán)，減少土體的暴露時間，以利于掌子面的穩(wěn)定。見圖3.2。 </p><p>　　為了減少地面震動，施工現(xiàn)場編制了鉆孔爆破專項(xiàng)施工方案，嚴(yán)格控制最大同段裝藥量。按照PDCA循環(huán)，及時調(diào)整炮眼布置，雷管段位布置，炮眼單孔裝藥量。每次爆破進(jìn)行爆破監(jiān)測，保證震動控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。 </p><p>　　

12、3.3.1平面布孔方式 </p><p>　　本工程采用多排孔布孔方式，多排炮孔采用三角形形式布置，布置圖如圖3.3所示。 </p><p>　　圖3.3 開挖斷面上臺階炮孔布置圖 </p><p>　　3.3.2單循環(huán)鉆爆參數(shù) </p><p>　　經(jīng)計算分析，每批次分區(qū)內(nèi)鉆爆參數(shù)統(tǒng)計詳見表3.1所示。 </p><p&

13、gt;　　表3.1 鉆爆參數(shù)統(tǒng)計 </p><p>　　馬頭門開口施工，首先由測量班畫出開挖輪廓線，破除混凝土?xí)r為了能夠與原有格柵鋼架進(jìn)行牢固，需向外多破除20cm，破除完成，割除輪廓線內(nèi)格柵鋼架，架立扣拱格柵，并與原有格柵焊接牢固。同時，為了避免群洞效應(yīng)的影響，在馬頭門處連立3榀密排格柵進(jìn)行馬頭門加固，提高支撐力?？酃案駯排c小導(dǎo)洞格柵連接處同樣為薄弱部位，采取幫焊L型鋼筋或增加暗梁等方式進(jìn)行加固。 </p

14、><p>　　大跨扣拱施工安全風(fēng)險大，采取預(yù)防為主的策略。首先加強(qiáng)地質(zhì)探測，主要采用超前探孔，地質(zhì)雷達(dá)等提前對前方地質(zhì)有初步了解，發(fā)現(xiàn)軟弱地質(zhì)、溶洞等及時注漿加固。其次，加強(qiáng)超前支護(hù)，大跨扣拱拱部打設(shè)雙排超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)，小導(dǎo)管采用Φ42無縫鋼管，長度L=3米，間距300mm。待格柵鋼架噴射混凝土初支完成后，進(jìn)行超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固地層，注漿使用1:1水泥-水玻璃雙液漿，壓力控制在0.5~1.0Mpa。第三，扣拱初支

15、完成后及時進(jìn)行背后回填注漿，填充初支與土層間縫隙，減少地表沉降。注漿孔沿拱部布設(shè)，環(huán)向間距2m，縱向間距3m，梅花型布置；注漿深度為初支背后0.5m，注漿終壓0.5Mpa，注漿漿液為1:1水泥砂漿。填充初支與土層見縫隙，減少地表沉降。 </p><p>　　3.3 大跨扣拱初支支護(hù) </p><p>　　扣拱開挖完成后，按照“短開挖，強(qiáng)支護(hù)，快封閉”的原則，及時對扣拱進(jìn)行初期支護(hù)。初期支護(hù)

16、采用350mm厚C25網(wǎng)噴混凝土+鋼筋格柵，格柵間距0.5m。鋼筋格柵內(nèi)外鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，規(guī)格φ8@150X150。初支完成后，及時按照上述回填注漿管設(shè)計參數(shù)安裝注漿管，保證密實(shí)。見圖3.4。 </p><p>　　圖3.4 扣拱初支及超前支護(hù)圖 </p><p>　　3.4 拆除扣拱下方部分導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu) </p><p>　　大跨扣拱施工完成后，拆除扣拱下方部分導(dǎo)

17、洞初支結(jié)構(gòu)，以便跟進(jìn)施工車站二襯頂板施工。破除導(dǎo)洞初支每次宜破除1.0~1.2米，隨后跟進(jìn)架設(shè)工字鋼臨時支撐，以頂板分模長度作為一個循環(huán)，達(dá)到分模長度后，綁扎頂板鋼筋，模注混凝土，待混凝土達(dá)到一定設(shè)計強(qiáng)度后，拆除工字鋼臨時支撐。為了節(jié)省材料，工字鋼支撐可循環(huán)使用。破除導(dǎo)洞初支是車站施工的一個重大安全隱患，洞室荷載會重新分布，有引起扣拱初支變形或垮塌的風(fēng)險。所以，破除導(dǎo)洞初支一定要注意兩方面，第一，加強(qiáng)洞內(nèi)現(xiàn)場觀察巡視和沉降收斂監(jiān)測，動態(tài)

18、跟蹤洞內(nèi)變形，一旦受力變化引起急劇變形，則要及時采取加固支撐措施。第二，加強(qiáng)地面監(jiān)測。 </p><p><b>　　四、監(jiān)控量測 </b></p><p>　　監(jiān)測主要包括地面監(jiān)測和洞內(nèi)監(jiān)測，地面監(jiān)測主要為地面沉降監(jiān)測，洞內(nèi)包括收斂監(jiān)測和拱頂沉降監(jiān)測。。 </p><p>　　4.1建筑（構(gòu)）物各沉降點(diǎn)觀測 </p><p

19、>　　布點(diǎn)時用全站儀定向，使各斷面測點(diǎn)在同一直線上。監(jiān)測點(diǎn)采用直埋法，具備條件的，在地表瀝青(或砼下)挖樣洞放入鋼筋，用砼固定，使砼不與地表瀝青等連接，用蓋保護(hù)好。 </p><p>　　圖4.1 沉降監(jiān)測點(diǎn)詳圖 </p><p>　　地面監(jiān)測點(diǎn)布置如圖4.2所示: </p><p>　　圖4.2 地表沉降點(diǎn)布設(shè)示意圖 </p><p>

20、;　　隧道掘進(jìn)過程中隧道會因應(yīng)力變化而產(chǎn)生周邊收斂的情況，有可能會因此而出現(xiàn)開挖邊線侵限情況的發(fā)生。為了控制在開挖過程中周邊收斂時凈空的變形值、變形速度和收斂情況，便于分析采用收斂計測試，測點(diǎn)布置為每5～10m設(shè)一對收斂測點(diǎn)。觀測頻率為：1～15天時，測2次/天，掘進(jìn)面16天～30天時測1次/2天，31天～90天時測2次/周。 </p><p>　　洞內(nèi)拱頂沉降觀測點(diǎn)沿拱頂布置，縱向6米布置一個，收斂點(diǎn)沿側(cè)墻布置

21、，縱向10米布置一個。地表沉降點(diǎn)縱向12米布置一排。拱頂、收斂測點(diǎn)與地表測點(diǎn)對應(yīng)布置,局部變形較大受力較復(fù)雜部位，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)加密布設(shè)。 </p><p>　　一旦出現(xiàn)地表沉降變形急劇變化的情況，采取洞內(nèi)注漿措施填充土層，抬高地表。注漿過程中注意觀察洞內(nèi)初支變化，避免壓力過大引起初支變形。 </p><p><b>　　六、注意事項(xiàng) </b></p>

22、<p>　　在施工中大跨度扣拱施工主要注意事項(xiàng)有： ① 做好施工前期調(diào)查工作。 ② 側(cè)拱施工薄弱部位控制及薄弱部位加強(qiáng) ③ 主拱施工時開挖斷面宜圓順，避免應(yīng)力集中，造成超挖與局部坍塌，噴射砼必須保證作業(yè)質(zhì)量，保證密實(shí)無空洞現(xiàn)象。嚴(yán)格控制超前小導(dǎo)管打設(shè)角度與注漿質(zhì)量。作好臺階留置，一方面保證核心土體穩(wěn)定，另一方面便于及時復(fù)噴砼、回填注漿與堆放防坍搶險物資。 ④ 馬頭門開口段施工時需進(jìn)行加強(qiáng)馬頭門的處理確保穩(wěn)定，防止洞口二處擾