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暗挖通道跳格法施工工法

供稿:工控网 2006/10/12 9:37:00

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1 工程概况
北京地铁5号线东四车站西南出入口暗挖通道长42m,为平顶直墙结构,暗挖段为复合式衬砌,初期支护净空5.9(宽)×4.3(高)m,设有中隔壁,CD法开挖,采用格栅结合喷射混凝土作为初期支护,初期支护钢格栅主筋4Φ22,格栅间距0.5m,纵向连接筋Φ22,环向间距1.0m,C30防水混凝土衬砌,衬砌外包2mm厚ECB防水板全封闭防水,防水等级一级,表面不允许有湿渍。西南出入口通道位于东四路口西南角,暗挖下穿东四南大街,东四南大街为南北交通要道,车流量大,暗挖顶部覆土厚度5m~5.6m,土质为杂填土、砂粘土。暗挖下穿东四南大街,地下有φ1.0m的污水管、φ0.8m的污水管、φ0.4m的给水管。
2 施工方法
2.1 工艺流程
西南通道出入口采用CD法开挖,以往出入口衬砌一般采用分幅法施工,即导洞开挖完成后,先衬砌左导洞半辐混凝土,采用临时型钢支撑替换中隔衬期支护临时支撑,东四站西南出入口采跳格法衬砌混凝土,施工流程见图1。



2.2 施工原理
暗挖通道初期支护断面一般由若干个小导洞合并而成。破除中隔壁,进行防水衬砌是施工中的关键技术。采用跳格法衬砌边墙和顶板,通过减小衬砌长度,达到全断面破除、衬砌的目的。
采用CD法或CRD法施工的暗挖通道,衬砌时需破除临时仰拱和中隔壁临时支护。跳格法即是将衬砌段分为若干小段,采用分段间隔跳段法破除,减小每段的破除长度,此方法可以多段间隔同时破除,以增加工作面达到加快施工进度的目的,同时可以充分利用土体的自然拱效应,结构检算仅考虑自然拱以下的、短时间的荷载,配合监控量测等措施,达到安全施工的目的,以代替早期逐段破除顺序衬砌或分边衬砌施工方法。
2.3 适用范围
该方法适用于初期支护形式为平顶、直墙或拱形断面,钢格栅喷锚初期支护厚度30cm以上,二次衬砌结构宽5m~8m,覆土厚2m以上的暗挖通道施工;类似于以上结构的曲墙、单层地下车站局部破除、衬砌施工均可以参照本方法;遇拱顶有重要建筑物,重型车辆通过,跨度过大,沉降量过大等现象时应在跨中适当位置设置钢支撑;顶部土质松散,含水量大,淤泥及形不成自然拱的地段不适应本技术。
2.4 跳格法优缺点
(1)有利于防水板施工。做到了ECB防水板全断面、整幅铺设,避免防水板接头多,成品不易保护等不足。
(2)有利于钢筋绑扎。先绑扎底板、边墙,后绑扎顶板,类似于明挖地段的绑扎方法。避免了环向受力钢筋设置接头,克服了以往分边衬砌法因设置临时钢支撑钢筋绑扎困难的不足,及钢筋接头错开困难的不足。
(3)有利于混凝土施工。通道纵向分4.8m~5.9m一段,跳格法分段流水作业,全断面衬砌,提高工效,易保证质量。避免在底板、顶板部位设纵向施工缝,同时克服了分边衬砌法施工因设钢支撑损坏顶部钢模板的不足。
(4)节省钢支撑,操作空间大,工序之间干扰少。


2.5 施工方法
2.5.1 导洞开挖支护
在相邻的明挖段护壁桩、冠梁、土方开挖、支护施工完毕后,布置暗挖作业面施工场地,安设龙门吊、空压机、步梯等设施。按导洞施工顺序逐步破除护壁桩,进行导洞施工。导洞的上、下台阶相距3m~5m,左右侧相距8~10m。
(1)小导洞施工:超前支护采用导管注浆固结地层,在开挖轮廓线拱部打小导管,注水玻璃浆,导管直径φ32mm,长2.5m,间距0.33m,上仰角20o,排距1.5m,固结厚度1.0m。
(2)土方开挖:采用人工开挖,双轮车运输,龙门吊提升到存土场,每循环开挖进尺0.5m,上导洞掌子面留核心土,安装格栅1榀。
(3)格栅施工:首先制作标准模具,制作样品后试拼装,经检查合格后成批加工备用。安装格栅采用偏中线,上腰线,下腰线控制。初期支护富余量:顶部10cm(包括沉降量),边墙5cm,底板5cm(包括防水板细石混凝土保护层)。格栅一般节点采用角钢、螺栓及帮Φ22钢筋单面焊接,焊接长度不少于10d,格栅纵向设置Φ22纵向连接筋,纵向连接筋采用5d双面焊接,在格栅内侧挂φ6、@=10×10cm钢筋网。
(4)喷射混凝土:采用32.5水泥、中砂、3~5mm豆石或碎石,配比1:2:2进行拌合,随拌随喷,要求拌合料在20分钟内使用完毕。失效拌合料及回弹料不许使用。喷射时应按拱脚、底板、边墙、顶板的先后顺序进行,喷混凝土完成后达到内部密实,表面平整,顶板上部无空洞。为减少沉降,喷混凝土前顶板间隔2.5m预埋φ42mm注浆管,在初期封闭成环后,注水泥浆进行顶部充填,以保证初期支护与土体密贴。
2.5.2 衬砌施工
2.5.2.1 流水施工段划分
衬砌采用跳格法施工,划分流水作业施工段时应综合考虑以下因素:通道进料方向;模板长度;破除中隔壁长度(根据跨度、初期支护配筋、覆土厚度、土质情况,按双向自然拱受力检算后确定)。本通道施工作业进料口设在西侧,模板长度:1.2×4=4.8m;1.2×5=6.0m(包括每端搭接5cm)。破除中隔壁长度为5.9m,即4.8+2×0.55(操作空间)。
2.5.2.2 模架制作
出入口模架采用16cm工字钢及φ40mm钢管制作,间距1.2m,纵向采用钢管及管卡连接,底部设三角垫木调整高度,周边采用1.2m长标准钢模(钢模需4mm厚钢板制作),转角处设置角模。二次衬砌净空富余量:边墙3cm,底板0,顶板5cm,顶板起拱3‰。
2.5.2.3 破除中隔壁,二次衬砌施工
(1)破除中隔壁。按1、2、3、4段混凝土分段长度每端加0.55m划出中隔壁破除边线,每次破除2m,顶板沉降监测配合进行。如沉降过大,可适当增设钢支撑,如沉降量稳定,则继续破除。顶板总沉降量正常情况应在3mm~8mm范围内,(设有临时仰拱的结构要进行净空收敛监测)。待1、2、3、4段衬砌完毕后,继续破除5、6、7、8段中隔壁。
(2)防水板施工。首先进行基面抹灰找平,渗水地段采取抽、堵、排相结合的方法治理,直到墙面无明显渗水为止。然后铺一层4mm厚无纺布,用塑料垫圈和水泥钉固定。铺设2mm厚ECB防水板,采用电烙铁将防水板、塑料垫圈熔合焊接,防水板间搭接处接缝宽不小于10cm,采用自动爬行焊机焊接。困难地段采用热风机手工焊接。焊缝采用冲气检查,压力0.15MPa,5分钟内压降小于20%为合格。
(3)钢筋绑扎。先绑扎底板和边墙,底板混凝土浇注完毕后绑扎顶板,顶板钢筋设临时支撑,为防止混凝土表面裂纹,钢筋保护层要严格控制,结构迎水面保护层为5cm,背水面为4cm。保护层采用与混凝土同标号的砂浆垫块或购买塑料垫块,以确保保护层厚度符合设计要求。
(4)灌注混凝土施工。首先浇注底板,包括同时浇注边墙0.3m。然后支模架,安装边墙、顶板钢模,灌注C30防水混凝土。抗渗等级不小于S8,灌注混凝土采用商品混凝土,通过输送泵、输送管与顶板特制模板连接,直接入模,混凝土坍落度以20cm~22cm为宜,为保证顶板混凝土灌满无空隙,每段顶板设4根φ40mm的注浆管,管顶距板顶5mm(宜设在最高处),对混凝土灌满程度进行观察,同时混凝土浇筑完毕,利用此管对顶板注水泥浆进行充填,以保证初衬混凝土与二衬混凝土密贴。
3 效益分析
东四站西南出入口暗挖通道长42m,原设计为先衬砌导洞的一侧,破除中隔壁后再衬砌导洞的另一侧。原设计方案见图2。


通过分析,我们认为原设计方案环向主筋接头太多,施工作业面窄小,结构的整体性差。经研讨采用跳格法施工。该方法节省φ20直螺纹钢筋接驳器1260个,节省临时钢支撑3.5t,而且方便了施工,缩短了工期,提高了质量。直接经济效益:(6.5×1260+2000×3.5)×1.35=20500元。按每座车站4个出入口估算,共节约资金82000元。
4 结论
在城市地下通道、地铁车站等出入口施工中,为减少对地面交通干扰,减少拆迁,暗挖法施工越来越多地应用到施工中,北京地铁五号线在通道施工中,采用跳格法衬砌,仅用3个月就完成了通道的开挖、衬砌施工。衬砌完成后,混凝土接缝少,整体性好,防水效果好,未出现渗漏,东四南大街最大沉降量小于15mm,满足设计及规范要求,取得了良好的经济效益和社会效益,为类似工程施工提供为宝贵的施工经验。

【参考文献】
[1]王梦恕等.《浅埋暗挖法设计施工问题新探》,隧道建设.1992;2
[2]王梦恕著.《地下工程浅埋暗挖技术通论》,合肥,安徽教育出版社.2004
[3]施仲衡主编.《地下铁道设计与施工.西安,陕西科学技术出版社.1997 信息来源于:中国城市轨道交通

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