暗挖通道跳格法施工工法

1 工程概况北京地铁5号线东四车站西南出入口暗挖通道长42m，为平顶直墙结构，暗挖段为复合式衬砌，初期支护净空5.9（宽）×4.3（高）m，设有中隔壁，CD法开挖，采用格栅结合喷射混凝土作为初期支护，初期支护钢格栅主筋4Φ22，格栅间距0.5m，纵向连接筋Φ22，环向间距1.0m,C30防水混凝土衬砌，衬砌外包2mm厚ECB防水板全封闭防水，防水等级一级，表面不允许有湿渍。西南出入口通道位于东四路口西南角，暗挖下穿东四南大街，东四南大街为南北交通要道，车流量大，暗挖顶部覆土厚度5m～5.6m,土质为杂填土、砂粘土。暗挖下穿东四南大街，地下有φ1.0m的污水管、φ0.8m的污水管、φ0.4m的给水管。2 施工方法2.1 工艺流程西南通道出入口采用CD法开挖，以往出入口衬砌一般采用分幅法施工，即导洞开挖完成后，先衬砌左导洞半辐混凝土，采用临时型钢支撑替换中隔衬期支护临时支撑，东四站西南出入口采跳格法衬砌混凝土，施工流程见图1。2.2 施工原理暗挖通道初期支护断面一般由若干个小导洞合并而成。破除中隔壁，进行防水衬砌是施工中的关键技术。采用跳格法衬砌边墙和顶板，通过减小衬砌长度，达到全断面破除、衬砌的目的。采用CD法或CRD法施工的暗挖通道，衬砌时需破除临时仰拱和中隔壁临时支护。跳格法即是将衬砌段分为若干小段，采用分段间隔跳段法破除，减小每段的破除长度，此方法可以多段间隔同时破除，以增加工作面达到加快施工进度的目的，同时可以充分利用土体的自然拱效应，结构检算仅考虑自然拱以下的、短时间的荷载，配合监控量测等措施，达到安全施工的目的，以代替早期逐段破除顺序衬砌或分边衬砌施工方法。2.3 适用范围该方法适用于初期支护形式为平顶、直墙或拱形断面，钢格栅喷锚初期支护厚度30cm以上，二次衬砌结构宽5m～8m，覆土厚2m以上的暗挖通道施工；类似于以上结构的曲墙、单层地下车站局部破除、衬砌施工均可以参照本方法；遇拱顶有重要建筑物，重型车辆通过，跨度过大，沉降量过大等现象时应在跨中适当位置设置钢支撑；顶部土质松散，含水量大，淤泥及形不成自然拱的地段不适应本技术。2.4 跳格法优缺点（1）有利于防水板施工。做到了ECB防水板全断面、整幅铺设，避免防水板接头多，成品不易保护等不足。（2）有利于钢筋绑扎。先绑扎底板、边墙，后绑扎顶板，类似于明挖地段的绑扎方法。避免了环向受力钢筋设置接头，克服了以往分边衬砌法因设置临时钢支撑钢筋绑扎困难的不足，及钢筋接头错开困难的不足。（3）有利于混凝土施工。通道纵向分4.8m～5.9m一段，跳格法分段流水作业，全断面衬砌，提高工效，易保证质量。避免在底板、顶板部位设纵向施工缝，同时克服了分边衬砌法施工因设钢支撑损坏顶部钢模板的不足。（4）节省钢支撑，操作空间大，工序之间干扰少。2.5 施工方法2.5.1 导洞开挖支护在相邻的明挖段护壁桩、冠梁、土方开挖、支护施工完毕后，布置暗挖作业面施工场地，安设龙门吊、空压机、步梯等设施。按导洞施工顺序逐步破除护壁桩，进行导洞施工。导洞的上、下台阶相距3m～5m，左右侧相距8～10m。（1）小导洞施工：超前支护采用导管注浆固结地层，在开挖轮廓线拱部打小导管，注水玻璃浆，导管直径φ32mm，长2.5m，间距0.33m，上仰角20o，排距1.5m，固结厚度1.0m。（2）土方开挖：采用人工开挖，双轮车运输，龙门吊提升到存土场，每循环开挖进尺0.5m,上导洞掌子面留核心土,安装格栅1榀。（3）格栅施工：首先制作标准模具，制作样品后试拼装，经检查合格后成批加工备用。安装格栅采用偏中线，上腰线，下腰线控制。初期支护富余量：顶部10cm（包括沉降量），边墙5cm，底板5cm（包括防水板细石混凝土保护层）。格栅一般节点采用角钢、螺栓及帮Φ22钢筋单面焊接，焊接长度不少于10d，格栅纵向设置Φ22纵向连接筋，纵向连接筋采用5d双面焊接，在格栅内侧挂φ6、@=10×10cm钢筋网。（4）喷射混凝土：采用32.5水泥、中砂、3～5mm豆石或碎石，配比1:2:2进行拌合，随拌随喷，要求拌合料在20分钟内使用完毕。失效拌合料及回弹料不许使用。喷射时应按拱脚、底板、边墙、顶板的先后顺序进行，喷混凝土完成后达到内部密实，表面平整，顶板上部无空洞。为减少沉降，喷混凝土前顶板间隔2.5m预埋φ42mm注浆管，在初期封闭成环后，注水泥浆进行顶部充填，以保证初期支护与土体密贴。2.5.2 衬砌施工2.5.2.1 流水施工段划分衬砌采用跳格法施工，划分流水作业施工段时应综合考虑以下因素：通道进料方向；模板长度；破除中隔壁长度（根据跨度、初期支护配筋、覆土厚度、土质情况，按双向自然拱受力检算后确定）。本通道施工作业进料口设在西侧，模板长度：1.2×4=4.8m；1.2×5=6.0m（包括每端搭接5cm）。破除中隔壁长度为5.9m，即4.8+2×0.55（操作空间）。2.5.2.2 模架制作出入口模架采用16cm工字钢及φ40mm钢管制作，间距1.2m，纵向采用钢管及管卡连接，底部设三角垫木调整高度，周边采用1.2m长标准钢模（钢模需4mm厚钢板制作），转角处设置角模。二次衬砌净空富余量：边墙3cm，底板0，顶板5cm，顶板起拱3‰。2.5.2.3 破除中隔壁，二次衬砌施工（1）破除中隔壁。按1、2、3、4段混凝土分段长度每端加0.55m划出中隔壁破除边线，每次破除2m，顶板沉降监测配合进行。如沉降过大，可适当增设钢支撑，如沉降量稳定，则继续破除。顶板总沉降量正常情况应在3mm～8mm范围内，（设有临时仰拱的结构要进行净空收敛监测）。待1、2、3、4段衬砌完毕后，继续破除5、6、7、8段中隔壁。（2）防水板施工。首先进行基面抹灰找平，渗水地段采取抽、堵、排相结合的方法治理，直到墙面无明显渗水为止。然后铺一层4mm厚无纺布，用塑料垫圈和水泥钉固定。铺设2mm厚ECB防水板，采用电烙铁将防水板、塑料垫圈熔合焊接，防水板间搭接处接缝宽不小于10cm，采用自动爬行焊机焊接。困难地段采用热风机手工焊接。焊缝采用冲气检查，压力0.15MPa,5分钟内压降小于20%为合格。（3）钢筋绑扎。先绑扎底板和边墙，底板混凝土浇注完毕后绑扎顶板，顶板钢筋设临时支撑，为防止混凝土表面裂纹，钢筋保护层要严格控制，结构迎水面保护层为5cm，背水面为4cm。保护层采用与混凝土同标号的砂浆垫块或购买塑料垫块，以确保保护层厚度符合设计要求。（4）灌注混凝土施工。首先浇注底板，包括同时浇注边墙0.3m。然后支模架，安装边墙、顶板钢模，灌注C30防水混凝土。抗渗等级不小于S8，灌注混凝土采用商品混凝土，通过输送泵、输送管与顶板特制模板连接，直接入模，混凝土坍落度以20cm～22cm为宜，为保证顶板混凝土灌满无空隙，每段顶板设4根φ40mm的注浆管，管顶距板顶5mm（宜设在最高处），对混凝土灌满程度进行观察，同时混凝土浇筑完毕，利用此管对顶板注水泥浆进行充填，以保证初衬混凝土与二衬混凝土密贴。3 效益分析东四站西南出入口暗挖通道长42m，原设计为先衬砌导洞的一侧，破除中隔壁后再衬砌导洞的另一侧。原设计方案见图2。通过分析，我们认为原设计方案环向主筋接头太多，施工作业面窄小，结构的整体性差。经研讨采用跳格法施工。该方法节省φ20直螺纹钢筋接驳器1260个，节省临时钢支撑3.5t，而且方便了施工，缩短了工期，提高了质量。直接经济效益：（6.5×1260+2000×3.5）×1.35=20500元。按每座车站4个出入口估算，共节约资金82000元。4 结论在城市地下通道、地铁车站等出入口施工中，为减少对地面交通干扰，减少拆迁，暗挖法施工越来越多地应用到施工中，北京地铁五号线在通道施工中，采用跳格法衬砌，仅用3个月就完成了通道的开挖、衬砌施工。衬砌完成后，混凝土接缝少，整体性好，防水效果好，未出现渗漏，东四南大街最大沉降量小于15mm，满足设计及规范要求，取得了良好的经济效益和社会效益，为类似工程施工提供为宝贵的施工经验。【参考文献】[1]王梦恕等.《浅埋暗挖法设计施工问题新探》,隧道建设.1992；2[2]王梦恕著.《地下工程浅埋暗挖技术通论》,合肥,安徽教育出版社.2004[3]施仲衡主编.《地下铁道设计与施工.西安,陕西科学技术出版社.1997