第章 暗挖区间结构施工方法

第14章暗挖区间施工方法14.1区间暗挖段概况XX站~XX园站区间下穿京密引水渠段及下穿现状昌怀路采用暗挖法施工，起止里程为K12+100～K12+650，总长550m，该线路埋深很深，在里程K12+300和K12+520处设置横通道，分别向两侧掘进。本区间隧道为单线单洞马蹄形隧道，标准段净空尺寸宽5.1m，高5.33m，开挖最大宽度6.2m，开挖最大高度6.5m；复合式衬砌结构，C20网喷混凝土厚250mm，C40S8钢筋砼衬砌厚300mm，区间单线隧道结构断面如图14-1所示。图14-1区间间单线隧道道结构断面面14.2竖井及横通道施工方案暗挖段在里程K12+300和K12+520两处设暗挖竖井，均采用格栅支护，倒挂井壁法施工。两座竖井分别设置在河道两侧，竖井的施工场地设置在河道两侧的绿地内，两座竖井同时开始施工，竖井进入正线后，即向线路南北两侧进行区间隧道的开挖施工。14.2.1竖井开挖支护两座竖井施工均分为锁口圈梁施工、井身施工及马头门施工三大部分。见图14-2竖井施工流程图。图图14-2竖井施工工艺流程图循环提升架、竖井围栏安装预埋人行步梯固定件竖井倒挂井壁开挖、支护施工爬梯安装竖井封底（预留集水坑）安装人行步梯及防护网完成施工准备测量定位施工降排水地表至锁口圈梁底井身开挖支护竖井锁口圈梁施工1）锁口圈梁施工首先进行竖井定位，用全站仪放样，标出锁口圈的具体平面位置。人工配合机械开挖，及时网喷C20混凝土防止井壁坍塌。挖到地表下锁口圈底部的标高后，绑扎钢筋，其中井壁竖向连接钢筋预留出搭接长度，以便下部与井身连接筋的连接，内侧立组合钢模板，外侧利用网喷C20混凝土初期支护作为模，高出地表部分立组合钢模板作为外侧模。锁口圈范围内井身衬砌一次性浇筑C40混凝土，浇筑时采用混凝土输送泵车，同时在相应位置预埋构件，作为竖井龙门架、护栏、人行步梯用。注意对井口高出地面部分加强保护，防止在混凝土强度形成以前被破坏。高出地面部分预埋φ48钢管，作为固定竖井栏杆使用。2）竖井井身开挖、支护施工竖井锁口圈浇筑完成并达到设计强度的80%后，架立提升架。提升架的加工制作及使用必须具备以下几个条件：（1）竖井提升架必须经过计算，使用中经常检查维修和保养。（2）提升设备不能超负荷工作，运输的速度应符合该提升架的技术要求。（3）竖井上下通过电铃作为联络信号。（4）提升架顶部搭设彩钢瓦作为防雨棚，设置一定的坡度，使雨水汇集到一起通过雨水管排入临时排水沟。提升架完成架立并通过专业验收合格之后，开始进行竖井的开挖、支护施工。井身全部采用人工开挖，由上而下随挖随支。井身土方开挖时，先挖竖井中部，再分段开挖四周井壁，开挖时应先短边后长边对称分侧分块开挖，一侧喷混凝土支护后另一侧方能开挖，碴土由人工装入吊桶，通过电动葫芦提升至地面碴场。具体开挖方式见图14-3井身开挖施工示意图。同时，每次开挖时，竖井中心位置应挖设一50×50cm的临时集水坑，将井内积水汇集到临时集水坑，及时抽出地面。图14-3井身开挖施工示意图开挖尺寸合格后安装格栅，打设锚管，网喷混凝土，进行初期支护。根据设计要求，严格控制每循环开挖深度，开挖前采用小导管预注浆固结侧墙处地层然后再进行开挖。上下层格栅连接节点错开，竖向连接筋焊接搭接长度为10d。喷射混凝土前要将混凝土连接面土体清理干净。注意按设计位置埋设预埋件，及时安设人行步梯。在竖井施工至通道开口位置，在洞口周边打设超前小导管注浆，并加设格栅开口加强环以确保马头门的施工安全，为开挖通道做好准备。在竖井开挖初支期间预埋引排水管，以利于引排上层含水层（填土、粉细砂层）中的滞水，将水引入到竖井角部集水坑中抽出井外。竖井开挖至井底设计标高时，及时进行基底清理整平，进行格栅安装，最后网喷混凝土封闭基底。3）竖井进料、出渣竖井、施工通道及隧道正线出土及钢格栅、网片等施工材料的吊运，均通过安装在竖井提升架上电葫芦的提升系统来完成。开挖运出的土方弃入临时堆土场，待夜间通过出碴车运出市区。其它如混凝土喷射料等由井边安设的串筒供给。模筑混凝土则通过混凝土输送管、输送泵泵送至衬砌工作面。4）竖井人行步梯在竖井一角安设人行步梯，将转弯平台焊接在预埋件上。踏板采用防滑材料（花纹钢板）制作，步梯两侧装设1.2m高的栏杆及防护网，确保人员人身安全。5）通道马头门施工竖井马头门即竖井与横通道的交叉处，此处结构受力复杂，施工方法应更为稳妥可靠。竖井马头门施工时需要破除既有的竖井壁喷射混凝土及钢格栅支护。由于破坏了整个竖井的结构受力使洞口位置处受力重新分布，极易导致该处土体失稳，故施工前应在该位置处提前进行加固处理，具体方法是：（1）打超前小导管注浆固结地层在竖井初期支护施工至马头门处时，应随竖井开挖支护的进行提前沿马头门外轮廓线向风道开挖方向打两圈加长加密超前小导管φ42，间距300mm，L=3000mm，第一圈沿着马头门外轮廓线外5cm打设，第二圈向外距离第一圈20cm。导管外露（竖井初期支护喷射混凝土面）10cm，注浆加固地层。（2）分部破除马头门处竖井初期支护混凝土及钢筋格栅竖井二衬施工完毕后，按照横通道的施工方法，分部破除此处竖井初期支护混凝土，首先破除马头门左上部竖井初支混凝土，上台阶进洞开挖支护；上台阶进洞5m后，再分步破除其余部位竖井初期支护混凝土向前开挖。14.2.2横通道施工14.2.2.1初期支护施工横通道分上下导洞进行开挖初支施工，马头门破除施工前，由测量班准确放出通道开挖外轮廓线、通道拱顶标高以及通道中线。先开挖周边架设钢格栅部位土体，每次开挖一榀钢格栅进尺。掌子面土体在喷射混凝土完成后开挖，且在开挖下一榀钢格栅施工前先素喷砼封闭。通道道每个导洞施工时预留核心土台阶法开挖，开挖完后及时架设钢格栅，加喷混凝土封闭掌子面。导洞开挖支护施工过程中，下导洞滞后上部导洞5m~6m，严格遵循“管超前，严注浆，短循环，强支护，勤量测，早封闭”的施工原则。在马头门及施工通道开挖施工过程中，须严格对各监测项目进行监控量测，发现异常及时反馈，根据具体情况修改设计参数。尤其在分部拆除格栅，施做二衬前或者进入暗挖区间隧道前，须严密监视各监测项目的变化情况。横通道初期支护施工完成即进行区间正洞的超前支护施工，测量放样，在横通道初期支护表面放出区间隧道的开挖外轮廓线。暗挖段为标准断面隧道，采取超前小导管注浆措施对开挖范围的土体进行加固处理。14.2.2.2二次衬砌施工根据施工总体部署，在区间正洞施工前需要完成横通道的二次衬砌施工。竖井通道二次衬砌竖向均分为底板、侧墙、拱顶三部分进行施工，二衬纵向分段长度为12m。底板分段处理基面施做防水及保护层，绑扎钢筋、支模浇筑底板混凝土；侧墙及拱顶施工需要分段拆除临时支护，然后流水进行防水、钢筋、模板和混凝土的施工。14.3区间暗挖段正线施工14.3.1正线施工概述图14图14-4区间暗挖段施工流程图上台阶开挖支护施工准备下台阶开挖支护仰拱防水层与仰拱结构施工二次衬砌拱墙防水层施作二衬背后注浆结束监控量测初期支护背后注浆施工顺序如下：1）拱部小导管注浆加固地层（首循环小导管在破洞开挖前进行施工）。2）开挖上半断面，架设钢格栅，喷射混凝土。3）开挖下半断面，架设钢格栅，喷射混凝土。4）分段敷设防水层，浇筑二衬。其中，区间暗挖段纵向施工步序如图14-5所示。图14-5区间暗挖段纵向施工布序图14.3.2正线初期支护施工14.3.2.1施工概述横通道二衬施工完成后，开始进行正线隧道马头门施工，开马头门采用对角进行，渠北竖井先开左线向南以及右线向北区间的马头门，待掘进一段长度后（约15m），再开左线向北以及右线向南的马头门。渠南竖井先开左线向北以及右线向南区间的马头门，待掘进一段长度后（约15m），再开左线向南以及右线向北的马头门。施工安排如图14-6所示。图14-6区间暗挖段初期支护施工布序示意图14.3.2.2施工方法准备工作落实后，首先进行马头门破除施工，先破除上导洞范围的通道临时支护，上台阶进洞施工至5.0m，再破除下台阶范围的通道支护进行下台阶的开挖初支及后续施工。1）施做拱部超前支护在拱部150°范围内施作φ42超前小导管注浆，每两榀格栅打设一环，小导管长3.0m，环向间距0.3m。处于粘土地层的隧道拱顶小导管直接用风镐顶入，格栅喷混凝土封闭后进行注浆，注浆压力为0.4~0.6MPa，浆液扩散直径要达到0.5m。隧道拱顶为粉细砂层，采用WSS法注浆，浆液范围为隧道外轮廓外1.0m。2）开挖及初期支护开挖采用环型开挖预留核心土，核心土尺寸为2×1.5m(长度不得短于2m)，且不得出现反坡。开挖后根据土质情况，先初喷5cm厚混凝土以封闭掌子面，保证作业人员的安全和工作面的稳定，当地质为砂层时，先挂网片，再初喷混凝土，然后及时架设拱部钢格栅，每个拱脚设置2根φ42锁脚锚管，锚管长度3.0m，斜向下与水平倾角45°打设。按照设计厚度挂网喷射C20混凝土，格栅按照设计间距进行架设。开挖完毕后，迅速挂网及架设钢格栅，喷射仰拱及边墙混凝土。每循环只允许开挖一榀格栅的进尺，并且还要根据土体自稳时间确定台阶高度，必要时可以分为多块台阶。3）初支背后回填注浆初期支护施工时在拱部及边墙预埋长0.8m的φ32钢管，钢管纵向间距为3.0m，梅花型布置。初期支护完成后，待喷射混凝喷射土强度达到设计强度的70%后，通过施工时预埋在混凝土中的φ32钢管及时进行背后回填注浆，控制地表下沉。浆液为水泥浆或者水泥砂浆，注浆时以使初期支护与围岩密贴为原则，不可使用过大的注浆压力。4）二衬施工在初期支护施做完毕后，首先进行仰拱二衬施工，分段敷设防水及防水保护层，绑扎底板钢筋并预留上部墙拱的连接钢筋，安装导墙模板，浇筑仰拱结构混凝土。根据监控量测结果，分段拆除临时中隔板，进行上部剩余墙拱结构防水、钢筋及模板体系施工，然后完成边墙及拱部混凝土的浇筑。二衬采用液压衬砌台车，模板采用大块整体钢模，每循环浇注12m。仰拱、边墙及拱部钢筋之间主要通过钢筋接驳器和A级套筒进行连接，部分接头若不影响防水层，可以采用搭接焊和对焊。在拱部二衬施工时要预埋长0.5m的φ32钢管，对二衬背后进行填充注浆。5）及时进行二衬后的注浆，使防水层与二衬密贴待二衬混凝土达到设计强度的70％以后，即可进行二衬背后注浆，浆液采用微膨胀水泥浆，注浆以使二衬混凝土与防水层及初期支护密贴为原则，注浆压力不可过大。14.3.3正线二次衬砌施工14.3.3.1施工概述区间暗挖段两竖井间（K12+300~K12+520）长220米的初期支护较两头的早完成，待这段初期支护完成后，先开始施工此段的二衬，继续施工两头的初期支护，等两头的初期支护全部完成后，左右线同时由南向北进行二衬的施工。区间二次衬砌采用12m长模板台车，左右线各1台，在各段初期支护完工后单独进行。施工顺序及分段如图14-7所示。图14-7区间间暗挖段二衬衬施工步序序示意图14.3.3..2施工方法法1）施工工艺流程程区间正洞为单线线马蹄形断断面，复合合式衬砌。根根据施工总总体安排，区区间正洞衬衬砌为单工工序作业，在在开挖支护护作业贯通通后，自下下而上分仰仰拱砼、拱拱墙砼两部部分浇注二二次衬砌。仰仰拱砼浇注注超前拱墙墙砼40~600m，拱墙墙砼浇注纵纵向分段为为12m，以形成成流水作业业。正洞二二次衬砌施施工工艺流流程如图14-8所示。混凝土采用泵送送商品混凝凝土，通过过置于洞竖竖井口的高高压混凝土土输送泵，泵泵送入仓。图图14-8正洞二次衬砌施工工艺流程图台车就位绑扎墙、拱结构钢筋浇筑墙、拱混凝土二次衬砌施工结束二衬背后回填注浆浇筑仰拱混凝土绑扎仰拱结构钢筋铺设墙、拱防水层测量放线施工缝处理施工准备初期支护基面处理铺设仰拱防水及保护层按设计铺设泄水管隧道净空测量循环衬砌施工2）仰拱施工（1）仰拱模板施工工仰拱混凝土浇注注应包括墙墙脚转角部部位的边墙墙（小边墙墙）浇注，以以利于拱墙墙混凝土采采用模板台台车一次浇浇注。转角角部位需采采用定型钢钢模，由型型钢对撑、纵纵梁及钢模模板组成。型型钢对撑及及纵梁采用用I16工字钢，以以加强仰拱拱模型的整整体性及加加固仰拱模模型，如图图14-9所示。钢模模板采用88mm钢板板加工成型型，每段仰仰拱模板长长度为122m。图14-9仰拱拱模板示意意图（2）仰拱钢筋施工工仰拱钢筋施工注注意保留和和拱墙二衬衬钢筋的搭搭接，钢筋筋端头套塑塑料保护套套，以防施施工过程中中破坏防水水板。具体体施工工艺艺参见“12.44.4.11钢筋工程”。（3）仰拱砼施工为保证仰拱砼的的密实度和和流动性，仰仰拱砼坍落落度宜为12～14cmm。从两边边施工缝处处对称进行行混凝土浇浇筑，采用用人工插入入式振捣棒棒振捣。用用插入式振振捣棒振捣捣时要轻提提轻放以免免破坏防水水层和背贴贴式止水带带。仰拱混混凝土为非非承重结构构，强度达达到2.5MMPa即可拆模模，拆模后后立即用麻麻袋片覆盖盖洒水养护护，防水混混凝土养护护不少于14天。3）拱墙模板台车车和砼施工工（1）隧道台车衬砌砌施工工艺艺流程参照照图14-8正洞二次次衬砌施工工工艺流程程图。（2）钢模板台车正洞拱墙砼浇注注采用自制制走行式钢钢模板台车车。根据线线路平纵断断面和工期期要求，区区间左右线线各配备一一台模板台台车，长度度均采用112m。台车的的拱模、侧侧模、底模模均采用液液压油缸伸伸缩调整模板，以保证证模板精确确就位。为为保证台车车面板和内内支撑系统统的强度和和刚度，台台车面板分分6辐采用宽宽度1.55m，厚度度为8mmm的钢板，并并用槽钢和和肋板加强强，辐间为为12mmm筋板，用用螺栓连接接。台车门门架及纵梁梁采用122mm厚钢钢板加工，截截面多为箱箱形，保证证其局部和和整体刚度度。台车拱拱模纵梁及及行走纵梁梁上设置活活动钢支撑撑，以防止止台车在灌灌注混凝土土过程中上上浮及向内内位移，保保证混凝土土成型尺寸寸和外观质质量。模板板台车断面面示意见图图14-110所示。台车车设一对同同步电机带带动行走，行行走速度6~8m/分钟，行行走钢轨采采用24kkg/m标准轨，电电机电源为为380VV/50HHZ，台车的的制动设卡卡轨钳。模板台车上设置置纵向三组组、环向五五排共15个灌注窗窗口。拱顶顶的前后两两个灌注口口为设置闸闸板的灌注注管以便于于和砼输送送管连接，并并控制封口口。其余灌灌注口采用用活动盖板板，可灵活活打开或关关闭，既可可作灌注口口又可作振振捣口和观观察口使用用。所有灌灌注口和台台车联接处处要作加强强处理，和和台车的接接缝严密，确确保二次衬衬砌成形效效果。模板板台车上设设置附着式式平板振动动器，数量量为12台。台车车作业现场场设置有线线电话等通通讯设施，以以利于和地地面砼下料料口值班人人员联系，随随时控制砼砼的用量。图14-10模模板台车断断面示意见见图（3）防水层施作及及施工缝处处理区间结构采用全全包防水，其其施工工艺艺见“16.66暗挖区间间结构防水水”。拱墙混凝土施工工存在环向向每模之间间的施工缝缝及纵向和和仰拱混凝凝土之间的的接缝。施施工缝处应应采取凿毛毛等处理措措施，保证证连接强度度，还应采采取特殊措措施，加强强防水。（4）钢筋绑扎拱墙钢筋和仰拱拱钢筋主筋筋采用绑扎扎搭接的方方式，应保保证搭接长长度，钢筋筋端头套塑塑料保护套套，防止破破坏防水层层。其详细细施工工艺艺参见“12.44.4.11钢筋工程”。（5）拱墙砼浇注二衬砼为C400S8的结构自自防水的钢钢筋砼，采采用泵送商商品砼。为为保证砼的的流动性，坍坍落度宜采采用14~166cm，粗粗骨料采用用5~20mmm的级配配良好的碎碎石。砼浇浇注时由下下而上分层层对称灌注注，每层灌灌筑高度不不超过400cm，采采用附着式式平板振动动器和人工工用插入式式振捣棒充充分振捣。每每层的浇注注顺序应从从砼已施工工端开始，以以保证砼施施工缝的接接缝质量和和便于排气气。混凝土土灌注过程程中始终有有技术人员员和有经验验的技术工工人现场值值班，组织织好放料、停停料及振捣捣时机，特特别注意混混凝土泵送送满后的刹刹尖停泵时时机，严禁禁强行泵送送，要保证证拱顶砼饱饱满又要避避免压跨模模板台车。松开拱架调节拆除拱部模板拆除墙部模板松开墙架顶调节杆施工测量初期支护基面处理铺设复合防水层安装仰拱钢筋安装加固仰拱衬砌拱架安装模板、浇注仰拱砼拆模隧底混凝土填充安装模板、拱部钢筋钢筋制作定中线、标高、拼装衬砌顶拱拱架就位固定边墙墙架就位固定检查各部位尺寸安装模板、浇筑边墙、拱部砼混凝土养护衬砌背后注浆施工缝处理、止水条安装图14-11组合模板台架二衬结构施工流根据洞内的砼硬硬化时的强强度增长规规律和施工工经验，拱拱墙混凝土土在达到规规定强度后后进行，拆拆模后混凝凝土立即养养护，采用用专人洒水水，养护时时间不少于于14d。台车脱脱模后，下下一组就位位前对台车车表面清理理干净，松开拱架调节拆除拱部模板拆除墙部模板松开墙架顶调节杆施工测量初期支护基面处理铺设复合防水层安装仰拱钢筋安装加固仰拱衬砌拱架安装模板、浇注仰拱砼拆模隧底混凝土填充安装模板、拱部钢筋钢筋制作定中线、标高、拼装衬砌顶拱拱架就位固定边墙墙架就位固定检查各部位尺寸安装模板、浇筑边墙、拱部砼混凝土养护衬砌背后注浆施工缝处理、止水条安装图14-11组合模板台架二衬结构施工流二衬混凝土施工工其它注意意事项及工工艺参见“12.44.4.33混凝土工工程”。特殊地段两端和和正洞接口口处结构应应与区间正正洞衬砌同同时施工，并并做好接口口处变形缝