摘 要 重庆轻轨临江门车站位于重庆市繁华城区,隧道断面超大,施工技术复杂。介绍了隧道施工采用的微振爆破技术、人防洞处理技术、二次衬砌施工等关键技术。
关键词 繁华城区 车站隧道 微振爆破 人防洞处理 二次衬砌 施工技术
1 工程概况
临江门车站地处重庆市最繁华的解放碑地下, 周边高楼林立,地下人防洞室星罗棋布,如图1 所示,人防洞大部分位于车站隧道拱顶部位。由于曲线加宽及设备区的存在,车站隧道从小里程往大里程方向依次为四种衬砌断面型式:A 、B 、B1 、C , 其断面参数如表1 所示:
表1 断面型式参数表
隧道埋深在10m～14m 之间,隧道所处地层为砂、泥岩互层,隧道拱部位于砂岩层,边墙及底部位于泥岩地层。岩层节理裂隙不甚发育,基岩裂隙水较少,但由于本区域工商业发达,自来水用量大,加之地下人防洞与车站隧道贯穿,地面降水及生活污水极易沿着人防洞流入隧道内。初期支护采用锚、喷、网、格栅钢构联合支护,二次衬砌采用80cm 厚的钢筋砼。
图1 车站隧道与周边建(构) 筑物平面关系示意图2 施工方案采用双侧壁导坑分台阶施工方案,如图2 所示。分部开挖闭合,通过合理转换工序,将小洞扩为大洞。
图2 双侧壁导坑施工方案图
施工步骤如下:
① 开挖上部导洞1 , 施工该部初期支护Ⅰ(锚、喷、网、格栅钢架) 、临时中隔墙及其支护Ⅰ 、临时型钢横支撑Ⅰ 。
② 对1 部开挖后探明的人防洞进行处理,采用锚杆、喷射砼、回填砼及注浆等措施。
③ 所有的人防洞处理完成后,进行中部导洞2
的开挖,施工该部初期支护Ⅱ 、临时中隔墙及其支护Ⅱ 、临时型钢横支撑Ⅱ 。
④ 下部导洞3 的开挖,施工该部初期支护Ⅲ 、临时中隔墙及其支护Ⅲ 。
⑤ 施工3 部边墙基础及仰拱钢筋混凝土、综合接地。
⑥ 拆除临时中隔墙及其支护Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 。隧道拱部4 环形开挖,施工该部初期支护Ⅳ 。
⑦ 核心土5 的开挖。
⑧ 模板台车全断面二次衬砌砼6(衬砌砼与环形开挖4 间距:12m～16m) 。
⑨ 核心土7 、8 部开挖。
⑩ 仰拱钢筋砼及仰拱填充砼9(施工) 。施工工艺流程见图3 。
图3 双侧壁导坑法施工工艺框图
3 施工技术
3. 1 微振爆破施工技术由于车站隧道位于市中心繁华商业区,各种条件复杂,应将爆破震动控制到最低限度,以保证地表及建筑物的安全并少扰民。实现上述目的,爆破施工必须满足如下要求:
① 根据设计文件要求,爆破对周围建筑物的爆破振动速度应控制在1. 5～2. 0cm/ s; 爆破冲击波、噪声等爆破公害控制在安全规程要求之内。
② 爆破循环进尺、爆破单工序作业时间要满足总体进度要求。
③ 减小隧道周边围岩松动圈半径,保护好隧道与建筑物地下室之间的岩柱,确保建筑物的安全。
车站隧道采用双侧壁导洞预留核心土分部开挖爆破施工,导洞开挖后,进行隧道扩大的爆破,扩大开挖具有与露天台阶爆破类似的两个或两个以上临空面的条件。
爆破方案设计原则如下:
① 以地面建筑物基础底面(或地面) 至爆源中心距离R 的安全控制半径,并以质点振动速度2cm/ s (世贸大厦、时代广场1. 5cm/ s) 作为控制标准,计算单段允许最大用药量,并进行试爆,取得合理的爆破参数。
② 根据现场地质和施工条件,采用微台阶分部开挖,以创造更多的临空面,每部分又分多次爆破。过世贸中心及时代广场段的1 部开挖分三次爆破成型,即掏槽区、扩槽区、周边光爆区;导洞2 、3 部开挖时在两侧各预留1m 的光爆层,增加了爆源至周围地面建筑物基础底部(或地面) 的距离。
③ 上导洞1 部掏槽眼位尽量布置在开挖部位的底部靠核心土一侧。
④ 上导洞1 部及拱部4 部开挖断面周边眼均设置直径为50mm 的减震空眼,以作为减振和光爆导向眼。
⑤ 其余部位爆破以松动爆破为主,控制爆破飞石对衬砌台车及衬砌混凝土表面的破坏。
⑥ 地面洞内均配合爆破振动监测,及时调整钻爆参数,满足环境及施工要求。
3. 2 人防洞处理施工技术临江门车站隧道地下共有27 条人防洞与车站隧道重合、平行、相交,人防洞位于隧道的拱部以上(1 部),人防洞的处理关系着工程的成败,为了改善隧道围岩的受力状况,减小应力集中现象,人防洞应及早处理,其处理原则如下:
① 处理时间:由地面能直接到达的部位,应在隧道开挖之前处理完毕;地面不能直接到达的部位,待隧道1 部开挖之后2 部开挖之前必须处理完毕。
② 处理方案:侵占车站隧道的人防洞直接破除; 与车站隧道的间距在5m 以内的人防洞采用砼或片石砼回填密实;与车站隧道的间距在5～12m 之间的人防洞采用锚喷支护;与车站隧道间距在12m 以上的人防洞不做处理。
③ 处理效果检查:采用地质雷达超声波探测,回填砼之时已预留注浆孔,如探测出有空洞的部位,采用注浆回填密实。
3. 3 二次衬砌施工技术由于车站隧道衬砌断面超大,衬砌厚度较厚(80cm) ,且有4 种断面型式,设计要求二次衬砌对围岩提供的支护力要及时,为此衬砌台车及衬砌混凝土施工采取如下对策:
① 为了及时对围岩提供支护力,采用全断面衬砌一次成型;同时为减小二次衬砌与开挖之间的悬空距离,台车长度定为6m 。
② 为满足衬砌的不同断面型式要求,全断面衬砌台车要有通用性,为此采取台车拱架与台架可以分离的方案,拱架与台架之间采用铰接连接方式,四种断面共用一台台架,不同的断面型式采用不同的拱架。
③ 为确保衬砌台车的整体稳定性,除对台车本身的刚度和稳定性认真检算外,台车还采取了“骑跨式”方案,如图4 所示。即衬砌施工时核心土保留, 台车门架骑跨在核心土上,将台车门架的受力传递于核心土上。
图4 模板台车衬砌混凝土施工方案图
施工技术要点
① 边墙基础施工
在两侧导洞开挖及初期支护、临时支护施工完并达到设计规定的有关要求后,及时施工边墙基础的综合接地、防水层、钢筋、预埋件及砼浇筑,使初期支护拱脚及时得到约束。
② 环形开挖4 部掌子面与二次衬砌砼间距的确定
4 部开挖后,车站隧道将形成大跨,为确保施工安全、同时为确保4 部钻爆施工不损伤二次衬砌砼, 4 部掌子面与二次衬砌砼之间应有一适当距离,通过监测数据反分析可得出结论:其距离应控制在12 ～16m 之间。
③ 模板台车定位及支撑加固
由于模板台车是跨骑在核心土上的,左右侧不能通视,为确保模板台车能准确就位,应做到:左右侧边墙上均标记模板台车就位的端头位置;一切行动听指挥,左右侧协调一致。
由于该模板台车跨度较大,且一次浇筑的砼量也大(达360m3) ,为确保施工安全,台车加固采取如下措施:
a. 导洞侧的仰拱提前浇筑,台车行走用的钢轨铺在仰拱砼面上,使台车不整体下沉。
b. 衬砌台车跨度大,通过增加用钢量来保证台车的刚度是不经济的。台车跨骑在核心土上的目的就是:通过可靠的传力构件,将台车承受的施工荷载传递给核心土,这样既节约了钢材,又能确保施工的安全。
④ 模筑砼浇注
采用两台输送泵左右侧同时浇筑砼,浇筑时两侧高差不得大于1. 0m , 当砼接近起拱线位置时,砼侧压力接近最大值,可适当放慢浇筑速度。
3. 4 监控量测技术
在繁华城区修建如此复杂的地下工程,监控量测是必不可少的。本工程主要开展了以下监测项目:
① 爆破振速;
② 围岩变形量测,含拱顶下沉及围岩收敛;
③ 钢支撑内力,含钢格栅、临时钢支撑内力;
④ 锚杆轴力;
⑤ 接触压力,含初期支护与围岩接触压力及初期支护与二次衬砌接触压力;
⑥ 砼内力,含喷射砼内力及模筑砼内力。
通过对监控量测的数据分析表明,爆破振速、围岩变形及各种构件的受力均在允许范围之内,这说明施工过程是安全的,施工方案是可行的。
4 结束语
① 临江门车站隧道从2000 年8 月开工, 到2003 年6 月完成所有的土建工程施工,历时近三年,三年的施工中,始终坚持信息化施工,以监控量测信息检验方案的正确与否,随时调整各施工参数。由于所制定的施工方案正确,未发生一起安全事故。
② 科学的施工技术和手段需要一支精干、高效、纪律严明、作风顽强的队伍来实现。本工程所以能取得成功,除有赖于先进的技术外,还得益于现场施工人员不折不扣的执行技术要求,按期保质地完成既定工作目标。工程技术含量越高、难度越大,越需要严格按技术要求操作。
③ 双侧壁导坑分部开挖施工方法具有对环境影响小、安全度高、适应地层广等优点,但该方法存在工序多,施工干扰大等缺点,在如何确保工期方面应有一套严密的施工组织措施。
(注:本文相关数据引自:
交通部重庆公路勘察设计研究院的《重庆轻轨一期工程临江门车站隧道施工图设计》、中铁隧道集团三处有限公司的《重庆轻轨一期工程临江门车站实施性施工组织设计》)
参考文献
1 公路隧道施工技术规程J TJ042 -94. 北京:人民交通出版社,1995. 5
2 施仲衡. 地下铁道设计与施工. 陕西科学技术出版社, 1997