深大站1号通道下穿深南大道施工沉降控制.docx

第一节 深大站1号通道下穿深南大道施工沉降控制
摘 要 ：本文作者结合深圳地铁1号线深大站1号出入口工程实例，介绍了浅埋暗挖施工技术,可为今后类似工程提供参考。
关键词 ：浅埋暗挖 ；地铁工程 ；施工技术
0.前言
浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、挖路等程序，现被施工单位采纳。
浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小管道超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层等。本文结合深圳地铁1号线深大站1号出入口工程实施的具体情况，对浅埋暗挖施工技术进行深入探讨。
1.工程应用实例
1.1基本情况
1号出入口主通道跨深南大道暗挖施工属于深大站附属结构施工的重、难点，主通道暗挖段全长约81米横穿深南大道，断面为8300㎜×6840㎜马蹄形断面。采用CRD工法施工。原设计该段两端各有10米的大管棚，但为了保证横穿深南大道更加安全，经变更为通长大管棚，由深南花园一侧在土方开挖之前一次性施工完成。主通道暗挖段地表标高17.87m，隧顶标高12.429m，埋深仅5.441米，属浅埋暗挖隧道。横穿的深南大道是深圳市主干道之一，常年交通繁忙，车流量大，对暗挖隧道扰动较大。

1.2 施工准备
1） 降水井布置
本隧道位于深南科苑立交处，深南大道较周边地势高，我部进行南侧深大站土方开挖过程中，雨季时地下水位在二级坡顶以下，水位线距离深南大道地表约17米；北侧进行主通道围护结构雨天开挖过程中，在开挖至9米以下部分桩位有少量地下水（晴天开挖过程中基本没有水），水位线距离深南大道地表约14米。针对此情况，结合暗挖隧道施工为全断面注浆加固工艺，隧道底距离深南大道地表13~14米，南北侧水位线都在隧道底部，取消降水井设置。
2）隧道内出碴运输
本隧道采用无轨运输，由机动翻斗车倒运到端头2m3侧卸矿车内，再通过提升架竖直提升出碴。
为了降低洞内衬砌段、仰拱铺设段和掌子面开挖运输之间的交通干扰，开挖和浇注混凝土时利用仰拱栈桥保证运碴车辆和其他车辆的通行，形式见图1-1。

图1-1 仰拱栈桥示意图

3）隧道通风与排水
本暗挖通道共2个作业面同时施工，采用压入式通风方式向掌子面供风。
（1）风量计算
根据本标段工程特点，风量计算时考虑洞内最小风速，洞内同时作业最多人数最小需风量、稀释有害气体（电焊等）所需风量。以其中最大值作为选择通风设备的依据。风量计算详见表1-2。

通风需要

最小风速
洞内最多工作人数
稀释有害气体
公式
Q=60.V.S
Q=q.M.K

参数说明
V-最小风速
S-隧道开挖面积
q-洞内每分钟每人需要新鲜空气
M-洞内最多同时工作人数
K-备用系数

单洞
参数选择
V=0.21m/s；S=51.32
q=3m3/min；m=32；k=1.25

风量
Q=647m3/min
Q=120m3/min
90m3/min
取最大风量为857m3/min

洞内施工通风风量计算表 表 1-2
由表知洞室中按照857m3/min考虑风量。
（2）风管材质与连接方式
根据以上通风计算及我单位在隧道通风方面的施工经验，拟选用SDF（C）-NO12.5型风机（2912m3/min）进行通风。
（3）隧道排水
在两侧端头底部、施工通道与区间隧道交叉口处均设集水池，利用侧沟自然坡度排到集水池，经过地面污水池净化达标后排放。
5）洞内管线布置 （见下图1-3）

图1-3 洞内管线布置示意图

2.浅埋暗挖施工技术
暗挖隧道施工在明挖段基坑开挖到底后进行，总体施工方法为浅埋暗挖法 ，严格遵循“管超前，严注浆，短开挖 ，强支护，快封闭 ，勤量测 ”的十八字方针 。
施工顺序为：施作大管棚并注浆一隧道全断面注浆一破除堵头桩 、施作洞门一开挖一初喷混凝土一挂网一立钢架一打锚管一复喷混凝土一二衬施工。
2．1大管棚超前支护施工
暗挖隧道顶离地表只有5.441m，超前预支护大管棚采用由1 O8mm，壁厚8mm钢管。管棚布置在暗挖隧道和高压电缆隧道之间 ，距离暗挖隧道初支 20cm，按帽形布置 ，环向间距管中到管中为40cm。采用同步液压干取土顶进管棚的施工技术，其设备为水平液压钻孔顶管机，钻进过程中随时根据高压电缆隧道和地表的沉降控制标准和地层情况调整钻头与钢管的相对位置,做到钻头超前或滞后于管棚 。管棚施工后 ，为增加管棚的刚度 ，在钢管内压注 1：1的水泥砂浆。
2．2 全断面注浆施工
全断面注浆加固范围为开挖轮廓外 1.5m，如图2-1所示，纵向注浆长度为暗挖隧道全长。
全断面注浆选用的机械设备为 XY一2型地质钻机和 PH 1 5 型注浆机 ，注浆的工艺流程如下：
(1)施作注浆孔。根据设计定出孔位 ，并计算各注浆孔的长度和角度。钻孔顺序从拱顶处自上而下 、由外向内钻设 ，每成一孔及时退出钻机 ，安装注浆管。成孔直径为 75mm，以利于安装
注浆管，并便于封堵孔壁和管壁间空隙，保证注浆效果。

如图2-1
(2)注浆。注浆采用后退式分段注浆，将5m的注浆管分成5段 ，通过调整注浆管内的止浆阀位置实现分段注浆。 先注 TGRM水泥特种灌浆料(水 TGRM=O．6 1)，该浆液料能将孔壁和管壁问的空隙填充密实，并具有一定强度。对所有的注浆管进行填充加固后 ，再对每一根管进行分段后退式注浆 ，注浆材料为超细型TGRM水泥特种灌浆料(水TGRM =0 8．1)，注浆压力为O 6MPa。注浆效果可通过预留观察孑L、注浆压力和注浆量等因素综合分析进行预测。开挖过程中对注浆效果不理想部位应进行重新注浆加固，以保证施工安全。
2．3土方开挖支护施工
① 开挖
施工按照CRD工法（交叉中隔壁法）展开施工。第一步首先对隧道左（或右）上部进行开挖，开挖后对开挖部位打设注浆锚管并注浆，然后立格栅钢架及临时中隔壁，再施作临时仰拱，喷射初支混凝土；第二步对隧道左（或右）下部进行开挖，第三、四步为重复第一、二步的施工，施工部位在其对称部位。具体进洞方案和洞外出土方案见附件。将工序具体分解如下：
a、左（或右）上部开挖---打设超前注浆管并注浆---立格栅钢架---临时中隔墙、临时仰拱---喷混凝土---锁脚锚管----背后注浆（见图1）；

图1
b、左（或右）下部开挖---立格栅钢架---喷混凝土---临时中隔墙、临时仰拱（见图2）；

图2
c、右（或左）上部开挖---打设超前注浆管并注浆---立格栅钢架---临时仰拱---喷混凝土-锁脚锚管----背后注浆（见图3）；

图3
d、右（或左）下部开挖---立格栅钢架---喷混凝土---临时仰拱（见图4）。

图4

土方开挖完成后 ，要及时安装初支钢筋网和架设型钢钢架 ，并注意保证钢架高程及位置的准确性。钢架立脚应架设在木板上 ，严禁直接架设在虚土上 ， 钢架连接螺栓必须连接牢固。上台阶钢架架设后，立脚处打设2 根锁脚锚管 ，锚管采用 42mm钢管 ，长2l5m，下倾角20。左右，注水泥砂浆填充 ，压力0 2MPa。锁脚锚管的打设应及时紧跟钢架，锚管打设时对周围土体有扰动，可能会出现局部土体坍塌，可先喷10cm厚混凝土，再打锁脚锚管。钢架架立完成并经验收合格后及时施作喷射混凝土，喷C20早强混凝土 ，厚度为35cm。如掌子面不能及时开挖 ，应对掌子面进行封闭 ，挂网喷5～1 0cm厚混凝土。如掌子面还不够稳定，则需在掌子面打设锚管 ，并加大喷射混凝土厚度。
3.监控量测
施工中重点监测地表沉降、隧道上方管线和电缆隧道沉降情况，监控量测在每次开挖后进行，在开始开挖的半个月内加强监测，必要时每天监测 3次，监控项目及监控频率见表 1所示。

表 1
监控结果表明 ，地表累计最大沉降量为 11．4mm，高压电缆隧道累计最大沉降量为22.6mm，暗挖隧道初支完成后顶部沉降仅有1.8mm，在全断面注浆 、大管棚 +小导管注浆超前支护的前提下 ，加强开挖支护过程中的质量控制 ，包括对台阶长度及循环进尺的控制、型钢钢架和喷射混凝土的及时支护、及时封闭，保证了暗挖隧道上方各管线的运营安全和暗挖隧道的施工安全 ，达到了预期的目的和效果。
4.施工重难点及应对措施
本工程的特点及难点：文明施工及环保要求高；施工技术难度大、安全威胁大；地表沉降控制难度高；工艺复杂；防水施工要求高。针对本工程暗挖段上述难点及重点，我公司将采取以下对策。
1）加强对文明施工及环境保持的控制
2）管棚超前预支护，保证暗挖安全
在深南大道上设置警示标志，要求车辆减速慢行，在深南大道设置专人巡视并加强监测。在出入口北侧深南花园一侧施做通长φ108大管棚超前支护，用地质罗盘、经纬仪和长导轨锚杆钻机严格控制管棚钻进的角度和方向，使之真正起到预加固前方土体，防止开挖时拱部坍塌，控制地表沉降和保护管线等多种作用。大管棚施工工艺采用“大管棚施工导向跟管钻进装置”和“导向钻头”国家专利技术，专利人江源。
3）利用成熟的注浆技术，控制沉降
在每循环开挖支护前先打设φ108大管棚之间空隙部位超前小导管注浆，并全断面预注水泥水玻璃双液浆封堵土体，以减少水土流失，从而减少沉降；在开挖支护过程中，及时封闭，尽早成环，初期支护闭合后，及时进行初支背后回填注浆；针对1号出入口跨深南大道暗挖段深孔注浆工艺复杂，技术要求高的特点，我们将派有经验的技术工人现场操作，确保注浆加固效果，保证开挖支护安全，有效控制沉降。
4）因地制宜，作好地下管线保护
在施工前期和监理、业主一起会同管线主管部门核对管线分布资料，根据资料情况探明管线位置，根据位置确定改移或采取措施保护，防止施工中遭到破坏。对于需要保护的管线，组织管线单位进行现场交底。对于距离隧道较近的污水管道，在施工前查出管道具体位置并作明显标记，在大管棚施工、超前小导管施工、注浆锚管施工时，控制好钻进角度及钻进位置，确保管道及施工安全。
5）加强监测，采取跟踪注浆技术控制沉降，防止管线破坏
按有关规范和设计要求，在洞内和地表及临近的建筑物、构筑物、管线上布置监测点，加强监测并及时反馈信息，在洞内或地面采取跟踪注浆措施，控制沉降，防止管线破坏。
6）采用专业队伍，精选合格材料，加强施工管理，确保施工质量
对于防水等重难点项目，选择有资质的专业施工队伍施工。选用合格的防水材料，严把施工质量关；作好初期支护和结构二衬背后的回填注浆工作；注意成品保护，对于施工缝、变形缝及接口部位严格按设计进行操作施工，真正作到多道防线，层层设防，确保达到一级防水效果。
5.安全质量保证体系
1）质量保证措施
为加大质量管理力度，确保施工质量，我们拟组成有效的质量保证机构，建立严格的质量监督及检查制度，通过各项目具体的控制程序形成完整的质量保证体系，从而对施工质量提供有效的保障。
2）安全施工保证措施
安全目标：无工伤死亡事故，无交通死亡事故，无火灾事故，无坍塌冒顶事故；消灭违章作业，消灭惯性事故，创建安全文明工地。
安全施工保证措施总原则为：认真贯彻执行“安全第一、预防为主”的安全工作方针，执行国家有关安全法规，安全管理条例和暗挖隧道安全操作规程，做到防患于未然
3）文明施工保证措施
为创造良好的工作环境，养成良好的文明施工作风，，施工现场应制定文明保证措施，增进职工身体健康，健全施工指挥系统和岗位责任制度。
4）环保施工保证措施
明挖法和盖挖法施工占地多、交通干扰大、地下管线拆迁量大，且容易造成环境污染；而浅埋暗挖法克服了上述缺点 ，减少了对环境的影响 ，能保证交通通畅和地下管线的正常使用。用浅埋暗挖法修建隧道占地面积小，主要靠人力施工，机动灵活，对工程的适应性强，可做成各种结构形式，在地质条件较差的情况下要采取辅助施工措施，对环境影响轻微 ，较好地实现了工程目标要求的经济、社会和环境效益的统一。
6.结束语
通过实践证明，浅埋暗挖施工在深圳地铁1号出入口成功运用。保证了地铁施工对周围环境的环保和安全要求，质量和工期取得预期的经济社会效益。可以在今后类似工程中推广使用。