义乌市某广场地下通道暗挖作业的实践与思考.doc

xx市xx广场地下通道暗挖作业的实践与思考
xx市xx广场地下过街通道全长161米，位于xx市城中中路、篁园路交叉口，地处市中心，交通十分繁忙。地道开挖宽度7.6米，高度5.34米。地道断面所处地层从上至下依次为：杂填土层（1.0米厚）、粉质粘土层（1.4米厚）、砾砂层（0.3米厚）、岩石层（2.7米厚），顶部覆杂填土深度3米，土层内管线密布。地下水位线高于拱顶开挖轮廓线。本地道全断面采用浅埋暗挖法新工艺实施开挖，它是21世纪地下工程的发展方向，主要适用于地面建筑物密集、交通繁忙、地下管线密布的都市城区。本地道暗挖施工中具有两大难点：一是地下水特别丰富，且具有腐蚀性，地下水位高于通道拱顶，整个通道浸泡于地下水中，给人工暗挖作业造成了极大的困难。二是通道下部为Ⅴ级岩石，岩石平均抗压强度30.3MPa，通道内岩石开挖工作量、开挖难度均很大。
鉴于本工程的难点，通道采用CD工法分三部开挖、支护。上下断面左右洞室共分3部3断面开挖，岩石层以上为Ⅰ室、Ⅱ室，岩石层内为Ⅲ室，每室之间用中隔墙封闭。初期支护为2榀/m工字钢+30cm厚的C20双层网喷混凝土进行联合支护；临时支护采用2榀/m工字钢+20cm厚的C20素喷混凝土进行联合支护。开挖时留核心土，上下断面分台阶开挖，开挖后及时架设格栅钢架，挂网喷砼支护，尽早封闭成环。
开挖施工中严格遵循“严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的原则,严格控制台阶步距，保持初期支护紧跟开挖掌子面。“严注浆”就是要求开挖前对地层进行预注浆加固，使松散土体胶结起来；“短开挖” 就是要求严格控制每一个开挖循环进尺0.5m，做到开挖和支护时间尽可能短；“强支护” 就是采用挂网、格栅钢架和喷砼等
措施进行较强的早期支护；“快封闭” 就是要求通道开挖后立即施作初期支护，尽早使初期支护封闭成环，以改善整体受力条件；“勤量测”是对施工过程中围岩、支护结构、建筑物及地下管线变化情况进行动态跟踪的主要手段，其信息及时反馈给施工、设计部门，以便修改设计参数或采取特殊的施工方法。施工步骤及技术措施如下：
第一步：分部对拱顶部分土体进行WSS与TSS注浆超前预注浆预加固。短台阶法开挖Ⅰ室（上台阶正面留核心土），架立初期支护格栅钢架、临时支护I20b型钢，喷C20混凝土进行结构封闭。
第二步：Ⅱ室小洞施工：用短台阶法开挖Ⅱ部（上台阶正面留核心土），架立初期支护格栅钢架、临时支护I20b型钢，喷C20混凝土进行结构封闭。
第三步：Ⅲ室小洞施工：用无声破碎剂膨胀结合风镐破除岩石开挖Ⅲ部，接长格栅钢架接至基岩层，网喷C20混凝土进行结构封闭。
本工程中地下水位特别高，高于通道开挖拱顶，人工暗挖作业难以进行。为解决地下水的难题，在施工中采取两种措施，一是用MC系列注浆材料-水玻璃双液浆拱部超前预加固，二是采用水平疏导排水与深井降水相结合的方法降低地下水。
通道拱部超前预加固采用WSS与TSS注浆工艺相结合的方式，WSS与TSS注浆量分配比例为8：2。注浆时应严格控制压力0.3～0.4MPa，以防地表隆起或对周边结构物产生不利影响，注浆材料采用MC系列注浆材料-水玻璃双液浆，水泥浆浓度为0.8～1.25，体积比为1：1，浆液初凝时间为1～2分钟，缓凝剂掺量为3~5%。
WSS二重管注浆时喷入管直径为42mm，用注浆泵将两种浆液分别入外管和内管，并在二重管的端头混合室内混合，通过滤网在水平方
向实行喷射，使浆材能浸透到地层中。WSS注浆分段实施，按通道长度WSS注浆每15米为一段，待开挖至注浆加固区只有3米时，立即封闭掌子面，进行下一段的WSS注浆。TSS超前注浆注浆作业包括钻孔布管、封孔注浆二道工序，采用小导管与自进式锚杆相结合的方式，在土层内采用小导管注浆，遇到孤石则采用自进式锚杆注浆。小导管与锚杆长度4m，纵向搭接长度1m，环向间距40cm，倾角为10°～15°，沿暗挖通道上半部布置，顶部做成尖锥状。
通道降水采用水平疏导排水与深井降水相结合的方法，深井降水作为应急备用措施。在通道内水平疏导排水为主，在通道左右边墙位置，砾砂层与基岩层交接处超前10米钻孔疏导排水至竖井内，然后用泵抽水至附近窨井内排走。在通道左右边墙位置各钻孔φ42mm2个，并根据开挖情况加密，确保通道开挖在无水状态下作业。
本工程Ⅴ级岩石强度高，城市中心动态爆破存在安全隐患，不能实施。经工程管理各方反复论证，为减少劳动强度，加快施工进度，下半部岩石内灌装无声破碎膨胀剂，掺量为100kg/立方。但地下工作面处于淋水状态，施工人员在钻孔、灌装无声破碎剂、清理出渣、岩面修整等与无声破碎剂接触时，身体容易受到化学腐蚀。
采用无声破碎剂膨胀开挖主要工序包括钻孔、装药、自然膨胀、挖石出碴等过程。钻孔时采用28型风钻，打孔深度不超过1.0米，斜向孔角度10至15度；钻头直径42mm，布孔孔距为25㎝；沿开挖轮廓线外30㎝位置打防裂孔，间距30㎝。装药时按一包5kg药剂加大约1.4升水倒入搅拌容器中，再缓缓倒入一袋5公斤破碎剂，充分搅拌成流动性的浆体。对于向下的孔，可将拌好的破碎剂浆体迅速倒入孔内；对于水平或倾斜孔，可先用风钻吹孔，再将破碎剂浆体灌入
孔底，灌满后迅速用塞子或粘性土堵口。装药前做好水体导流，装药时边装药边捣塞。每一次循环需要等待破碎剂膨胀时间8-12小时。
基岩开挖时先在核心部开挖3-5米长,然后开挖修正边墙部位，将ⅠⅡ部格栅钢架接至基岩上，每2榀为一个循环及时将边墙部喷射完混凝土。为保证Ⅲ室开挖时的安全，每2米架设１根2米长的I20b竖向临时支撑，与Ⅰ室、Ⅱ室间的竖向临时支撑连成整体。
地下水和岩石的处理一直是困扰城市地下通道施工的难题。对于地下降水除用常规的降排水措施外，双液注浆（MC系列注浆材料-水玻璃双液浆）是堵漏止水、控制地表沉降、保持土体稳定的最快速、最有效的方法，双液注浆扩散速度快，渗透能力强，能在30秒钟内快速凝固，在各类土层均适用。对于地下Ⅴ级岩石的处理，目前由于城市中心各种因素的限制，爆破法禁止使用，用无声破碎剂辅助膨胀开挖是值得推荐的方法，该法使用时为自然膨胀，无噪声，安全威胁小，但药物自然膨胀作业等待较长，药物对人体有腐蚀性。