地铁浅埋暗挖施工技术分析

　　摘要：本文结合地铁施工工程项目，详细阐述了浅埋暗挖地铁下穿天桥施工方案及关键技术，降水与止水帷幕施工方案及关键技术，既有与新建地铁小间距爆破控制及关键技术，施工检测与控制技术以及实施效果等。
　　关键词：地铁施工技术，浅埋暗挖
　　
　　本文结合地铁施工工程项目，详细阐述了浅埋暗挖地铁下穿天桥施工方案及关键技术，降水与止水帷幕施工方案及关键技术，既有与新建地铁小间距爆破控制及关键技术，施工检测与控制技术以及实施效果等。
　　1浅埋地铁下穿天桥施工方案及关键技术
　　1.1施工方案的确定
　　根据该段工程地质情况及业主要求，经研究分析：认为既要满足地铁施工安全，又要保证人行天桥的结构安全以及深南大道的正常交通可采取的地表加固方案有四种：1、钢管桩托梁支承方案(即基础托换方案)。在隧道两侧各打设3根300mm微型钢管灌注桩，在桩顶设钢筋混凝土托梁，托梁与桥墩柱锚固连接，形成刚性支撑。将桥墩荷载由钢管桩传到隧道外的地基中。隧道洞内按设计施工，天桥前后各5m支护适当加强。2、旋喷桩帷幕止水，洞内大管棚支护方案。在桥墩基础周围打设600的旋喷桩，桩间距为50cm，桩径为60cm，深入隧道底以下1~2m，形成止水幕墙，使桥墩基础下土体不因失水而产生较大压缩变形。隧道内需采用大管棚加强支护施工。3、地表跟踪注浆及洞内大管棚支护方案。若发现不均匀沉降量较大或桥墩差异沉降达到20mm，还有下沉的趋势时，停止洞内开挖，在地面进行跟踪注浆加固。待地基整体承载力提高或基础有所抬高后，再进行洞内施工。隧道内需采用大管棚加强支护施工。4、抬高支座法。预先在桥墩支座顶安装千斤顶，或在桥墩两边搭设型钢钢架，其上安装千斤顶，若发现差异沉降达到20mm时，即顶升千斤顶，使梁体恢复原位，然后在支座处塞入钢板。
　　1.2钢管桩托换施工技术及工艺
　　天桥基础托换采用微型嵌岩钢管灌注桩结合托梁，组成刚性结构，对人行天桥桥墩基础进行加固，并通过预压稳压封桩技术，预先完成托梁和钢管托换桩的变形，同时让大部分桥墩荷载在隧道暗挖前转移到钢管桩上，并传递到受暗挖隧道影响较小的土体中。从而保证人行天桥的安全[1]。
　　采用微型钢管灌注桩基础和托梁对原基础进行托换处理。在隧道两侧各打设3根300mm微型钢管灌注桩，桩入中风化岩2m，设计单桩承载力692kN。在桩顶设钢筋混凝土托梁，托梁与桥墩柱锚固连接，形成刚性支撑，将桥墩荷载由钢管桩传到隧道外地基中。天桥托换梁均与隧道中线垂直布置。
　　1.3抬高梁体施工技术
　　通过监测发现差异沉降超过20mm时，即顶升千斤顶，然后在支座处塞入钢板，使梁体恢复原位。施工证明，抬高梁体是一种操作方便、快捷有效的方法。首先进行操作平台搭设，在距梁底1.5m处搭设操作平台，平台采用42钢管脚手架搭设而成，平台宽1.0m，周围设防护网。其次，对于千斤顶固定及梁体保护钢板安装来说，千斤顶固定在支座上，千斤顶的轴线与支座的轴线重合，确保力的竖向传递。梁千斤顶顶升时通过钢板将力分散传给梁体，避免因集中受力损坏梁体。由于隧道开挖、降水引起地基压缩沉降，使墩柱产生沉降变形，通过监测确定左右线隧道上方天桥桥墩的沉降情况，从而得出桥墩差异沉降值。梁板顶升高度取决于天桥的差异沉降值。在隧道开挖、降水施工中，墩柱的沉降是一个动态的过程。从而使梁体顶升分几次完成。每次顶梁后及时加高支座，支座加高采用5mm，10mm，15mm，20mm厚的钢板。对于千斤顶的拆除来说，顶升梁体到预定高度，支座加高完成后，对墩柱、梁体继续监测，地基沉降基本稳定后，拆除千斤顶。
　　2降水与止水帷幕施工方案及关键技术
　　隧道穿越富水地层时为保证洞内施工安全和施工质量，尽量在无水或少水的环境下施工，我们采用地表降水和止水帷幕相结合的施工方案。
　　2.1地表降水方案设计与实施
　　区间隧道部分地段穿越砾质粘性土和全风化花岗岩地层，该土层在无水或少量水条件下自稳能力及承载力较好，而在有水及施工扰动作用下，上作面自稳能力及承载力下降，易液化，上覆砂层地段甚至产生流泥、流砂现象，将会引起地表较大范围沉降，严重影响施工安全、进度及质量[2]。根据以往施工经验，在大面积进行地面降水前，在一号竖井前后先布设了四口降水试验井，经抽水试验，井深、孔径、地下水位的变化等均满足了施工要求。
　　2.3降水与止水帷幕施工效果
　　（1）降水井效果分析
　　地表沉降的影响因素包括几个方面:降水引起的地层失水固结，开挖过程中土体随水流失，隧道开挖导致应力重分配引起的地层位移及隧道结构在地层和降水过程中整体下沉等。从地表沉降曲线看，地表降水和隧道开挖是两个最重要的影响因素，且两者相互影响。做好地表降水可以减小隧道开挖引起的地表沉降，因为在水位降到开挖面以下后，开挖循环的时间减小了，“早支护”和“早封闭”都能达到要求，地表沉降就会得到有效控制。浅埋地铁暗挖隧道在富水软弱地层施工中，地下水的处理对上程的施工安全、质量、进度都起着关键作用。从本标段施工情况看，降水井和砂层段的旋喷桩止水帷幕措施达到了预期的效果，不仅提高了上程进度，为在以后施工中积累了丰富的施工经验。
　　随着地下水位的下降，土的细颗粒会随水流走，同时土体的自重应力增加，引起地层的失水固结，即出现与水位下降线一致地表固结沉降线。降水引起的地表沉降受地质条件、降水上艺、降水深度及降水时间等多种因素的影响。取地下水位下降13m，结合土层的压缩模量、孔隙比等指标计算得降水引起的地表最多沉降值为30mma与现场量测值32mm基本吻合。降水面积较大，对地表绿化带和道路没有造成很大影响。
　　（2）高压旋喷桩止水帷幕效果分析
　　1.高压旋喷桩成桩及强度检验。对部分旋喷桩进行开挖检验，桩体结构均匀完好，垂直度符合要求，桩与桩之间搭接咬合紧密，起到了很好的阻断地下水渗流的实际效果。2.止水帷幕对洞内施工的作用。旋喷桩止水帷幕的强度达到要求后，在帷幕内进行地表降水，水位降低到地铁隧道底板下0.5m。然后进行隧道的开挖支护，保证了隧道掌子面在无水或少水状态下开挖。开挖过程成中掌子面基本无水或水量很小，台阶和核心土自稳性好，上作面稳定，开挖循环的时间减小，“早支护”和“早封闭”都能达到要求。3.止水帷幕对周边环境的保护作用。沉降的产生主要由降水引起的土体固结压缩、隧道开挖造成的地层损失以及开挖对周围土体的扰动所致。地表沉降值虽然超过了常规上的30mm控制标准，但就同类地层条件下深圳地铁其他标段隧道施工引起的地表沉降相比，沉降控制的效果还是比较理想。止水帷幕外的管线在止水帷幕保护下，因地层失水土体固结压缩引起的沉降得到了有效控制。
　　3既有与新建地铁小间距爆破控制及关键技术
　　3.1爆破方法
　　为了更好的提高“随机十扰降震法”爆破效果，使右线既有隧道结构不被破坏，经过反复研究讨论，上断面采用毫秒微差爆破法，预留光爆层爆破方案。毫秒爆破原理是以毫秒雷管严格按一定的顺序起爆炸药包组，使爆破前后阶段的时间间隔极其短促，以毫秒计算。爆破产生的岩石破坏作用力(应力波或冲击波)可以相互叠加，使岩石极易被炸碎，同时前后段爆破传递到围岩内部的冲击波又可以相互十扰、相互抵消，使冲击波对围岩的震动破坏作用大为减弱，从而起到“随机十扰降震”效果。
　　按照毫秒微差爆破的起爆原理，我们采用毫秒雷管进行控制爆破，确定段间隔时间为75~100ms，同段炮眼的装药量应小于最大单段的允序装药量，上断面预留0.8m厚的光爆层。为减少底板爆破时产生的震动强度，我们将底板眼分成两段分开起爆。这样可以大大减少底板眼同段起爆共同作用的装药量。
　　3.2工艺控制
　　（1）隧道炮眼位置测量。在隧道开挖中，施工测量占居极其重要的位置。一般采用经纬仪作导线平面控制，水准仪作高程控制。在每个爆破循环钻孔前，均应进行施工测量，确定炮眼位置，特别是周边孔和底板孔的孔口位置。
　　（2）钻孔。钻周边孔(预裂孔和光爆孔)时，孔口布置在距开挖边缘20cm左右处，炮眼底要朝隧道轮廓线方向斜，岩体坚硬时，眼底可达到或稍稍超过轮廓线位置:岩体中等坚固时，眼底距轮廓线约10cm:在松软岩体中，炮眼不必倾斜，严禁在残眼上钻凿炮眼。
　　（3）验收。在装药前要对炮眼进行检查验收。首先对炮眼参数进行检查，测量炮眼位置、倾斜度和炮眼深度，然后对炮眼进行清碴和排水，用高压气管通入眼底，利用压气将眼内岩碴和水分吹出。
　　（4）装药时一定要严格按照预先计算的装药量装填。
　　（5）装药采用反向起爆，起爆药包放在眼底第二药包位置，雷管聚能穴指向眼口。在放入起爆药包后，要接着放入一、二个普通药卷，再用炮棍轻轻压紧，不可猛力去捣实起爆药包。装药时要注意导爆管雷管的段别，防止装错。
　　（6）用炮泥堵。炮泥用砂子和粘土混合配制而成，其重量比为3:1，再加20%的水，混合均匀后成直径小于炮眼直径的炮泥段，堵塞时用炮棍适当加压捣实。装药和堵时应注意保护好导爆管。
　　（7）起爆网络连接。从各炮眼引出的导爆管用电上胶布捆绑在电雷管上。导爆管应均匀包裹在电雷管的四周，每发电雷管引爆的导爆管数量不超过12根。考虑隧道内很潮湿，导爆管的非雷管端应予以密封。
　　（8）隧道内爆破，所有人员均应撤离到200m以外或避车洞等安全点，起爆人员应在落实警戒情况后在安全地点起爆。在双洞单线隧道中进行爆破时，相邻隧道掌子面的人员必须撤离至安全地点。
　　4施工监测与控制技术
　　区间隧道穿越的地层多为软弱地层，地下水多为饱和状态。其中砂质粘性土、砾质粘性土属高压缩性土，坚硬（可塑），在有水及施工扰动的情况下，工作面稳定性和承载力下降，易发生坍塌、流沙现象，容易引起地表及周边建筑物的不均匀沉降。这就需要我们在施工过程中采取监测控制的方法取得第一手施工资料(量测数据)，以便适时调整施工方法及支护参数，从而有效地控制地表下沉和周围建筑物变形。
　　5结语
　　随着我国经济的快速发展和地区城市化进程的加快近几年城市地铁工程的建设和发展也进入了快车道。本文结合地铁施工工程项目，详细阐述了浅埋暗挖地铁下穿天桥施工方案及关键技术，降水与止水帷幕施工方案及关键技术，既有与新建地铁小间距爆破控制及关键技术，施工检测与控制技术，并对有关技术问题进行了有益探索。
　　
　　参考文献：
　　[1]刘一彪.建筑工程静压钢管桩托换施工技术应用[J].中外建筑,2008,05
　　[2]张战胜,许红伟.堵水帷幕施工的几种方法解析[J].西部探矿工程,2006,11