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1、地铁暗挖车站拱盖法施工 技术摘要：本章以重庆和谐路地铁车站工程为背景，对大断面暗挖地铁车站拱部施工方案进展了分析，车站拱部拱盖局部承受双侧壁导坑法进展，左右导坑进尺应相互错开至少 10m，中隔壁应分段撤除，分段长度以满 足一模二次衬砌浇筑，拱部开挖缩短暴露时间并准时施作二衬。在拱部开挖过程中，制定了严格的施工安全技术保证措施，同时加强监控量测，指导施工开挖及支护参数的调整。关键词：地铁暗挖车站；拱盖法关键技术；施工方案1 前言目前，越来越多的地铁车站修建在城市繁华地段，为降低施工带来的影响， 在一些特别的地质条件下，如重庆地区大量轨道车站隧道承受了暗挖法施工1。相比于其他工法，拱盖法更能合理利
2、用岩土组合的地层性质，到达增加基底承载面积、提高承载力量、高效施工、节约本钱和缩短工期的效果。在我国大连、重庆等城市具有岩土组合性质的地层很多，在区域性施工阅历和理论争论根底上， 进展了适合于当地的施工工艺，获得了良好的效益2。近些年来，随着我国经济实力的快速增加，城市化进程步伐不断加快，尤其是在交通设施建设的需求方面在不断增加，消灭大断面隧道工程大量增加现象 3。80 年月，同济大学用平面应力模型争论了大跨度矮墙洞室的的开挖方法对洞室的稳定性影响。1995 年西南交通大学王明年、何川等4做了三车道模型试验争论及有限元分析。1998 年西南交通大学王明年5通过大比例尺模型试验和有限元方法对三车
3、道大路隧道的承载力量、破坏形态、唯一规律都有很大影响。2023 年重庆交通科研院的蒋树屏等6以渝黔高速大路重庆段真武山隧道为例，对大跨度扁坦 隧道的开挖过程进展了 1：36 的大比例尺相像模型试验，并建立相像模型四分部开挖方法及全断面法，上下台阶法，左右分部法的三维力学模型，用 3D- 程序对其动态施工进展了数值分析。2023 年段慧玲、张林等7鉴于双向六车道大跨度开挖后的应力重分布差，利用有限元软件分析验证了多种实际隧道中所应用到的 开挖方法，最终得出不同开挖方案下隧道围岩代表性点的应力、不同开挖方案下 初期支护代表性点的应力以及不同开挖方案下隧道周边位移和开挖方法。2023 年李志、李术才
4、等8结合青州至临沭高速大路穆陵关隧道，对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进展现场监测探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式， 分析承受三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。在现代化城市建设步伐中，承受大断面隧道方案，不但能较好的满足特别地质及地形条件和总体路线线型的特别要求，而且更有利于大路整体线型规划。我国在大跨度大断面隧道的建设实践中，取得了良好的技术经济效果。但大断面隧道设计、施工中较多关键技术未能解决9。承受分部开挖法施工，周边围岩将不行避开地受到屡次扰动，隧道构造受力格外简单，存在明显的空间效应。特大断面隧道通常承受双侧壁导坑法施工10。为满足交通客流量的需求，特大
5、断面隧道因其跨度大、占地少等优点在我国大量地被用于实践。金鸡山连拱特大跨度双向八车道隧道侧壁产生的块体根本能够自稳11，承受双侧壁导坑法施工时，优先开挖洞室的右侧导坑则能够较好地削减施工过程产生块体的数目。2 工程概况2.1 工程简介和谐路车站呈东西走向，周边环境简单，为跨线同台换乘地下三层暗挖岛式车站。车站全长 240m，开挖宽度宽为 25.7m30.05m，开挖高度为 28.05m，车站断面面积为 672 平方米，车站断面特别大，属于超大隧道断面，承受拱盖法施工，大小里程两端区间隧道承受钻爆法施工。图 1 地铁车站平面示意图图 2 地铁车站剖面示意图2.2 工程环境车站施工由一条施工主通道
6、及三条支通道供给运输通道，施工通道口占用一侧人行道及两条行车道。由于车站工程量大，顶峰期掌子面多，对机械设备需求量大，且需设置临时堆渣场，施工用地紧急。车站侧穿周边建筑物主要有一座 14 层高楼、一座 18 层高楼以及一座 6 层高公用建筑物，建筑物的根底形式均为桩根底。2.3 重大危急源辨识依据工程设计资料和工程周边环境条件，实行的施工方法和相关工艺、设备， 结合以往类似工程施工安全治理阅历，车站主体隧道主要风险源有：1装卸渣与运输安全；2施工机械损害；3高处作业；4车站开挖塌方冒顶；5施工用电安全；6爆破安全；7隧道通风防中毒、窒息；8隧道防排水；9 隧道涌水、淹溺。开挖分级确定风险等级为
7、二级。2.4 地质概况隧道围岩主要为砂质泥岩夹砂岩，岩体较完整完整；正常状态下，地下水状态分级为 I 级，隧道枯燥或潮湿。围岩根本分级为 IV 级，经修正后围岩级别为IV 级。洞顶中等风化岩层厚 36.046.0m，为深埋隧道，拱部无支护时，可能产生较大坍塌和掉块。车站场地范围，未觉察断层，滑坡、脆弱夹层等不良地质现象。场地原始地形主要是浅丘地貌，出露岩层为河湖相沉积岩，水文地质环境总体较简洁。场区地下水富水性受地形地貌、岩性及裂隙发育程度掌握，为大气降水和城市地下排水管线渗漏补给，水量大小与降水、管线渗漏等因素关系亲热， 在雨季松散层孔隙水量相对较大。场地无统一地下水位。2.5 施工要求及技
8、术保证条件车站承受拱盖法施工，为满足设置大拱脚需要，车站断面拱部开挖宽度进一步增加，相应增加了工程风险。为了掌握工程风险，隧道拱部承受双侧壁导坑法施工，断面分为六步开挖。以奥法根本原理，初期支护承受格栅钢架，挂钢筋网片、喷混凝土柔性支护体系，准时施作，使断面及早闭合，以充分利用围岩的自承力量，掌握围岩变形。车站虽然承受拱盖法施工，但隧道属于深埋隧道，隧道拱部围岩非松散体， 拱部设计以奥法根本原理，施工期间围岩和支护联合作用，围岩为主要的承载体，认为拱部承载的主要荷载为拱盖自重和少数围岩形变荷载。保证拱脚部位的围岩稳定是承受拱盖法的重点和难点，主要的技术措施：1） 拱脚部位设置纵向托梁二衬暗梁，
9、不仅能够优化拱脚部位构造防水， 且能够起到变形协调和受力传递作用，使得局部的变形突变或受力集中能够纵深传递，从而保证隧道整体稳定；2） 接近拱脚部位要求承受非爆破开挖。3） 加强附属构造穿插口部位构造刚度，附属构造上部构造作为主体隧道构造的拱盖支座，加强施工监控量测。4） 建立一整套围岩支护构造监控量测系统，进展信息化施工治理，随时把握施工过程中的动态变化，合理安排，调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。2.6 施工对周边环境的影响及掌握措施隧道与周边环境空间关系上推断，在保证隧道洞室稳定的前期下，车站主体构造隧道施工对周边环境影响小，主要的影响为爆破施工带来的震惊，要求施工中应严格掌握爆破振
10、不应大于 2cm/s，不宜大于 1.5cm/s，以便减小施工过程中对地表建筑物的影响，同时要求加强对建筑物的监控量测。3 施工工艺技术3.1 施工总体思路车站主体开挖依据拱盖法施作。先施工车站拱盖局部，拱盖承受双侧壁导坑法分六步施工，二衬紧跟核心土。在拱盖二衬施工至出入口相应位置时同步施工出入口与车站主体相接段构造。在拱盖侧导洞开挖支护完成后，进入风道上部施工保存风道口核心土，与竖井漏渣孔连通，作为隧道内通风关心措施。拱盖二衬施工完成后再进入车站下部施工。车站拱盖分局部层施工挨次见图 3。图 3 车站上部拱盖分层开挖断面图3.2 施工方法车站拱盖局部承受双侧壁导坑法进展开挖，开挖宽度：30.0
11、53m，开挖高度： 12.115m，开挖面积为：301.541 。要求短进尺单步开挖进尺应依据围岩级别及完整性确定，准时施作初期支护和二衬，并要求左右导洞掌子面应相互错开10m。待左右导洞开挖完成后，中间核心土依据施做二衬需要进展开挖，核心土 与二衬工作面保持 30m 间距。大拱脚位置开挖轮廓 2.5m 范围内为保证大拱脚处围岩的完整性，承受机械开挖人工协作方式施工，其他区域承受掌握爆破，严格 掌握爆破振速。导洞开挖完成后，准时进展初期支护及临时支护，并加强施工过 程中监控量测，记录、统计、分析监控量测数据，依据监测数据及围岩变化状况， 准时调整施工工艺及初期支护参数。车站上部拱盖施工平面图见
12、以下图 4。图 4 车站上部拱盖施工平面图1） 先行开挖上部左右两侧上导洞左右导洞相互错开，准时施作初期支护及临时支护。2） 纵向相互错开，开挖上部左右两侧下导洞，准时施作初期支护及临时支护。3） 开挖上部中上导坑，准时施作初期支护及临时支护。5） 开挖上部中下导坑，准时施作初期支护及临时支护。6） 分段撤除断面上部临时支护，并加强施工监控量测。7） 分段施作上部防水层、施作上部二衬构造拱盖。上部断面开挖时承受双侧壁导坑法，要求短进尺单步开挖进尺应小于 1m， 弱爆破，准时施作为初期支护和二衬，并要求左右导洞应相互错开至少 10m。中隔壁撤除后拱部全断面不应暴露时间过长，中隔壁应分段撤除分段长
13、度以满足 一模二次衬砌浇筑为准，应准时施作二衬。拱盖二衬混凝土承受全液压式定型 台车浇筑，依据 6m 每模施工，防水层铺设、钢筋绑扎承受有轨定型台架，二衬与上部中导坑核心土的距离须掌握在安全间距离范围内。图 5 车站上部拱盖左右上导坑开挖支护图 6 车站上部拱盖左右下导坑开挖支护图 7 车站上部拱盖中上导坑开挖支护图 8 车站上部拱盖中下导坑开挖支护图 9 分段撤除临时支撑图 10 拱盖二衬施作3.3 钻爆法施工3.3.1 车站主体开挖车站主体承受钻爆法施工，爆破承受光面爆破。光面爆破是通过正确确定爆破参数和施工方法，在设计断面内的岩体爆破崩落后，再爆周边孔，使爆破后的周边围岩断面轮廓整齐，最
14、大限度的减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能的保持围岩的完整性和稳定性的爆破技术。3.3.2 爆破减震措施车站主体隧道开挖过程中，为减小对周边建筑物影响，必要时实行爆破减震措施，保证施工安全。开挖严格遵循：短进尺、弱爆破的原侧，接近建筑物爆破时，循环进尺控在1.5m 以内，在特别地段，进尺掌握在 1.2m 以内，必要时，掌握爆破规模，合理的削减单眼装药量，也可分屡次爆破，或承受大空孔爆破预掏槽。地面严格进展爆破震惊监测，并依此对爆破参数进展调整，以满足环境及施工要求。图 11 爆破作业流程图3.3.3 初期支护1） 超前小导管施工；施工主要流程：工序作业包括钻孔、布管、封孔、注浆四道工序。2）
15、注浆锚杆施工；图 12 中空注浆锚杆施工流程3） 格栅拱架制作、安装；4） 钢筋网制作、安装；5） 喷射混凝土；6） 初支背后注浆。为了保证初期支护背后填充密实应在初期支护预埋注浆管483.5，注浆管外漏不应过长，能满足接收注浆需要即可，隧道防水层施作前，应将初支外漏局部切割，以便于隧道防水层敷设，保证设防水层效果。4 施工监控量测监控量测是奥法施工的重要组成局部，也是地铁钻爆施工中格外重要的工 作之一，监控量测是把握工程施工中围岩动态变化过程的手段，通过对监控数据 的回归分析可以推测围岩的最终位移等，进而有效地指导隧道设计与施工。同时， 监控量测也是把握工程施工对周边环境的影响程度的重要手段
16、，通过对周边环境 的监测数据的分析，确定在工程施工时，周边环境的安全性，提前实行加固措施， 确保工程和周边环境的安全，为修正和确定初期支护参数，二衬混凝土衬砌的支 护时间供给信息依据，还能为隧道工程设计与施工积存资料，为今后的设计和施 工供给类比依据。4.1 监测工程车站主体监测工程主要有：洞内外地质和支护状况观看、水平净空收敛、拱顶下沉、地表下沉、建筑物沉降及倾斜变形量测、爆破振动观测、地下管线沉降、锚杆轴力及抗拔力、工字钢支撑内力、围岩内部位移洞内设点，监控量测工 作应托付有资质的单位进展，监控量测方案的编制应参照设计文件以及城市轨 道交通工程监测技术标准GB50911-2023的要求进展
17、。4.2 掌握标准加强地表沉降的监测，房屋的地基变形和不均匀沉降应在标准允许范围内，房屋的地基变形掌握在 10mm 内，不均匀沉降差掌握在 0.1%房屋影响宽度范围内。线路行经地段地表人文状况简单，地面建筑多为抗震性差的楼房，施工时应严格 掌握爆破药量、承受微差、预裂等爆破措施，严控地面质点运动速度，同时对地 表建筑进展变形观测。以确保洞顶楼房和大路的正常运营。施工中，应加强监控 量测，地表爆破速率应小于 2cm/s。4.3 风险源建筑物的专项监测当施工接近风险源建筑物，派专人对其进展特别具体的调查，重点是调查其施工原始资料和有无既有破坏如开裂、倾斜等，并作好影像记录和现场标示与记录，同时测定
18、好初始值。风险源建筑物沉降和倾斜监测点设定要细心选定， 确保有代表性，施工时需加密监测频率等措施。依据建筑变形测量规程和场地状况，沉降观测点布置在：建筑的四角处， 建筑裂缝，沉降缝两侧，根底埋深相差悬殊处等，可依据实际状况调整。4.4 监测数据治理针对本工程监测工程的特点，成立专职监测组，设组长一名，组内按地面及 地下监测工程分成两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长指导下负责地面、地下的日常监测工作及资料整理工作，其余人员在专项负责人指导下工作。监测 小组由具有丰富施工、监测阅历和构造受力计算与分析力量的工程技术人员组成。监测小组除准时收集、整理各项监测资料外，尚需对这些资料进展计算、分析
19、、 比照，并做到以下两点。1） 能推测支护及构造的稳定性和安全性，提出工序施工的调整意见及应实行的安全措施，保证整个工程施工能安全、牢靠的向前推动；2） 能优化设计，尤其是隧道大断面施工，通过优化设计，能使其到达优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。4.5 监测质量保证措施为保证监测数据的真实牢靠及连续性，特制定以下各项措施：1） 监测工程人员相对固定，保证数据资料的连续性，各监测工程从设备的治理、使用及监测资料的整理均设专人负责。2） 各监测工程在监测过程中必需严格遵守相应的监测工程实施细则。3） 监测设备、监测元件在使用前均经标定合格前方投入使用。4） 监测数据均经现场检查，室内复核两次检
20、查前方可上报。5） 监测数据的存贮计算均承受计算机系统进展。5 结语1） 双侧壁导坑法在特大断面隧道开挖施工中，有肯定的优越性，应依据不同地质条件及周边环境制定合理的施工步序，尽可能削减施工过程中对周边建筑物及地下管线的影响。2） 双侧壁导坑法中上局部段开挖后，应准时进展支护，拱部格栅拱架与先行导坑格栅拱架有效连接，确保拱部初期支护质量，使围岩不消灭有害变形，准时施作二衬。3） 大断面车站施工过程中应做好相应的安全技术保证措施，防止或削减安全事故的发生。4） 施工监控量测对大断面车站开挖具有重要指导意义，监测数据准时反响施工单位指导施工，确保施工安全有序的进展。参考文献：1 晋学辉.红旗河沟大
21、型暗挖车站施工力学争论D.硕士学位论文.重庆：重庆交通大学，2023.2 钟国.地铁车站的一种型暗挖施工工法一拱盖法J.城市轨道交通争论， 2023，158：145-148.3 薛凤霞.大断面隧道施工的力学行为争论D.硕士学位论文.成都：西南石油大学，2023.4 王明年，何川，翁汉民等.三车道隧道模型试验争论及有限元分析J.大路， 19959：19-28.5 王明年，关宝树，何川.三车道大路隧道在不同构造应力作用下的力学行为争论J.岩土工程学报，1998，201：51-55.6 蒋树屏，刘洪洲，鲜学福.大跨度扁坦隧道动态施一的相像模拟与数值分析争论仁J.岩石力学与工程学报，2023，195：
22、567-572.7 段慧玲，张林.大跨度大路隧道合理开挖方法比照争论J.土木工程学报， 2023，429：115-119.8 李志，李术才，李树忱.浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征争论J.岩石力学与工程学报，2023.301：3349-3353.9 黄伦海，秦峰，龚世强.雅宝双洞八车道大路隧道设计J.现代隧道技术， 2023，424：5-8.10 张学富，刘佳祥，丁燕平.下穿高层建筑特大跨度超大断面偏压隧道施工方法争论J.铁道学报，2023，345：108-113.11 陈孝湘，夏才初，卞跃威等.特大跨度连拱隧道施工工序的关键块体理论优化分析J.岩石力学与工程学报，2023，30增 1：2980-2985.作者简介：郑铁1981.12-男，重庆铜梁区人，工程师，主要从事铁路工程、地铁工程等施工治理工作。E-mail：148451189qq