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用，但實際施工中，扣拱作為一項重難點工序存在很大施工風險。本工程作為超淺埋暗挖大跨度扣拱車站，采用鉆爆法施工，使風險大大增加，本文結合大連地鐵東緯路站對軟弱地質、鉆爆扣拱施工的方法進行了總結分析。 </p><p>　　【關鍵詞】超淺埋暗挖、洞樁法、大跨度扣拱、鉆爆 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU74 文獻標識碼： 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。車站為雙層島式結構，采用超淺埋暗挖法施工，主體結構中心里程DK10+493.271，長166.7m。車站結構斷面為單柱雙拱雙跨平底直墻斷面，寬11.5*2m。地質主要以強風化、全風化巖層為主，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: </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。水文地質狀況復雜，地質變化頻繁，多溶洞，多軟弱土層，需要爆破施工，國內基本沒有在大跨度軟弱地質淺埋施工條件下的成功的經(jīng)驗。 </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。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，對沉降要求更為嚴格。 </p><p>　　導洞內扣拱與導洞初支連接處是薄弱部位，導洞內扣拱架設連接對施工技術提出了很高要求。 </p><p>　

5、　導洞部分初支拆除施工安全風險大，大跨施工完成后，扣拱下面的導洞初支需要拆除，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水平，并制定預案，堅決避免初支結構失穩(wěn)事故的發(fā)生。 </p><p>　　圖2.1車站結構圖 </p><p><b>　　三、施工方法 </b></p><p>　　3.1 導洞預埋法蘭

6、盤施工 </p><p>　　在施工中上導洞時，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鍵點，保證扣拱與預埋法蘭盤能夠順利連接。 </p><p>　　3.2 導洞內扣拱（側拱）施工 </p><p>　　車站圍護結構為人工挖孔灌注樁（1200@2000），圍護樁完成后，鑿

7、除樁頭部分混凝土，鑿除后混凝土必須能達到設計強度要求，以確保冠梁與樁頭的連接質量。清楚導洞內雜物，用水準儀抄平。按設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埋側拱地腳螺栓與鋼板，格柵節(jié)點板與鋼板栓接，冠梁澆筑完成后，開始架設側拱。 </p>

8、;<p>　　扣拱作為主體結構，架設前，對上下兩側用全站儀放邊線，施工時嚴禁侵限。 </p><p>　　為了提高側拱的荷載承受能力，除施工時嚴格把關質量外，根據(jù)實際情況，現(xiàn)場在側拱與導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>　　扣拱拱架架設時在上方預留孔洞，為側拱背后回填混凝土做好準備。開始回填混凝土時需進行系統(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，首先編制應急預案，對施工人員進行安全教育，現(xiàn)場技術交底。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人員。為了防止地面塌陷造成進一步的損失，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2m*6m*20mm的鋼

10、板，給地面加上“蓋子”，提供保護。 </p><p>　　頂縱梁兩次大跨扣拱應同時對稱施工，防止兩邊不同步對頂縱梁產生推力而發(fā)生剪切破壞。單個大跨扣拱施工吸收CD工法的經(jīng)驗，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同時對稱施工，防止兩邊不同步對頂縱梁產生

11、推力而發(fā)生剪切破壞?？酃笆┕栏癜凑斩踢M尺、快封閉、強支護方針，減少循環(huán)進尺，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施工方案，嚴格控制最大同段裝藥量。按照PDCA循環(huán)，及時調整炮眼布置，雷管段位布置，炮眼單孔裝藥量。每次爆破進行爆破監(jiān)測，保證震動控制在規(guī)范要求范圍內。 </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，破除混凝土時為了能夠與原有格柵鋼架進行牢固，需向外多破除20cm，破除完成，割除輪廓線內格柵鋼架，架立扣拱格柵，并與原有格柵焊接牢固。同時，為了避免群洞效應的影響，在馬頭門處連立3榀密排格柵進行馬頭門加固，提高支撐力。扣拱格柵與小導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行加固。 </p

14、><p>　　大跨扣拱施工安全風險大，采取預防為主的策略。首先加強地質探測，主要采用超前探孔，地質雷達等提前對前方地質有初步了解，發(fā)現(xiàn)軟弱地質、溶洞等及時注漿加固。其次，加強超前支護，大跨扣拱拱部打設雙排超前小導管預支護，小導管采用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，進行超前小導管預注漿加固地層，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，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 </p><p>　　扣拱開挖完成后，按照“短開挖，強支護，快封閉”的原則，及時對扣拱進行初期支護。初期支護

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

17、洞初支結構，以便跟進施工車站二襯頂板施工。破除導洞初支每次宜破除1.0~1.2米，隨后跟進架設工字鋼臨時支撐，以頂板分模長度作為一個循環(huán)，達到分模長度后，綁扎頂板鋼筋，模注混凝土，待混凝土達到一定設計強度后，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險。所以，破除導洞初支一定要注意兩方面，第一，加強洞內現(xiàn)場觀察巡視和沉降收斂監(jiān)測，動態(tài)

18、跟蹤洞內變形，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)測和洞內監(jiān)測，地面監(jiān)測主要為地面沉降監(jiān)測，洞內包括收斂監(jiān)測和拱頂沉降監(jiān)測。。 </p><p>　　4.1建筑（構）物各沉降點觀測 </p><p

19、>　　布點時用全站儀定向，使各斷面測點在同一直線上。監(jiān)測點采用直埋法，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，用蓋保護好。 </p><p>　　圖4.1 沉降監(jiān)測點詳圖 </p><p>　　地面監(jiān)測點布置如圖4.2所示: </p><p>　　圖4.2 地表沉降點布設示意圖 </p><p>

20、;　　隧道掘進過程中隧道會因應力變化而產生周邊收斂的情況，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，測點布置為每5～10m設一對收斂測點。觀測頻率為：1～15天時，測2次/天，掘進面16天～30天時測1次/2天，31天～90天時測2次/周。 </p><p>　　洞內拱頂沉降觀測點沿拱頂布置，縱向6米布置一個，收斂點沿側墻布置

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

22、<p>　　在施工中大跨度扣拱施工主要注意事項有： ① 做好施工前期調查工作。 ② 側拱施工薄弱部位控制及薄弱部位加強 ③ 主拱施工時開挖斷面宜圓順，避免應力集中，造成超挖與局部坍塌，噴射砼必須保證作業(yè)質量，保證密實無空洞現(xiàn)象。嚴格控制超前小導管打設角度與注漿質量。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行加強馬頭門的處理確保穩(wěn)定，防止洞口二處擾