摘 要 本文介紹了在復(fù)雜地質(zhì)、地貌條件下修建興隆莊煤礦地下通道的超淺埋暗挖施工技術(shù)及所采取的一系列綜合技術(shù)措施，該成功經(jīng)驗(yàn)可為今后類似工程提供借鑒依據(jù)。
關(guān)鍵詞 超淺埋暗挖法 鐵路吊軌 長(zhǎng)管棚 小導(dǎo)管注漿 臨時(shí)支撐
1 工程概況
該地下通道位于兗州市興隆莊煤礦礦區(qū)內(nèi)，其結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)407.119m，其中明挖敞口段長(zhǎng)
202.2m，明挖封閉段長(zhǎng)354.919m，超淺埋暗挖段長(zhǎng)50m(圖1)。
圖1 通道結(jié)構(gòu)縱斷面示意圖
地下通道功能是滿足人、自行車、摩托車及小型汽車通行。通道凈寬10m，凈高3.5m，覆土厚僅0.5m，采用坦拱、直墻式斷面，路面最大坡度為4.5%．由于通遭穿越六條運(yùn)煤鐵路專用線，在鐵路下面的50m范圍內(nèi)采用暗挖法施工，不影響鐵路的正常交通運(yùn)輸。
暗挖段地表層為雜填土，厚度為2.0m左右．主要由煤矸石、煤粉等組成，含少量粘性土，第二層為粉土，厚度在2.5m左右，部分地段為粉質(zhì)粘土：第三層為帖土，厚度在1.5m左右。這些復(fù)雜的地質(zhì)條件和大跨坦拱斷面形式都曾給施工造成了極大的困難。
2 通道暗挖施工
由于通道跨度大，埋深淺，地質(zhì)條件差，為確保施工期間鐵路的行車安全，在開挖前首先對(duì)暗挖段進(jìn)行了地層加固處理和鐵路吊軌措施，提前打設(shè)直徑108長(zhǎng)管棚井注漿超前支護(hù)：對(duì)五條鐵路提前進(jìn)行吊軌處理：洞內(nèi)打設(shè)直徑32小導(dǎo)管注漿加固地層，控制路基沉降。施工中根據(jù)實(shí)際情況，簡(jiǎn)化施工步驟，優(yōu)化施工工藝，提高施工進(jìn)度，保障了施工工期。開挖方法為短臺(tái)階法，按照“嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則進(jìn)行施工．初期支護(hù)形式為格柵鋼架和30cm厚C20網(wǎng)噴混凝土：二襯為50cm厚C25，s8防水鋼筋混凝土(圖2)，初支與二襯間敷設(shè)防水層。
2.1 鐵路吊軌處理
對(duì)五條鐵路采用吊軌處理是通道暗挖施工的重要組成部分，以確保鐵路在施工期間運(yùn)輸?shù)陌踩头€(wěn)定(圖3)。
圖3 鐵路加固平面示意圖
2.1.1 施作支承樁
為承擔(dān)縱粱所傳遞的荷載，五條鐵路共設(shè)置支承樁14根，樁徑為1.3m(含護(hù)壁30cm)的13根：樁徑為2.Om(含護(hù)壁30cm)的1根，樁深均為12m(圖4)。
挖孔樁采用人工挖孔，簡(jiǎn)易轆轤提升出土，每下挖1.0m澆注一次30cm厚的C20混凝土護(hù)壁，兩節(jié)護(hù)壁之間預(yù)留7.5cm混凝土澆注作業(yè)空間，以便于護(hù)壁混凝土的澆注，使挖孔樁始終在護(hù)壁的保護(hù)下進(jìn)行下部開挖作業(yè)(圖4)，以確保施工人員的人身安全．挖孔樁所需各種鋼筋在地面彎制，焊接成型，預(yù)先弊扎好鋼筋籠(分為兩節(jié))，人工送入孔內(nèi)，并澆注樁身混凝土。
由于是在鐵路線上施工，必須按既有鐵路施工技術(shù)安全規(guī)定要求做好預(yù)防措施，利用列車運(yùn)行間隙進(jìn)行施工。
2.1.2 鋪設(shè)橫抬粱
為托起每條鐵路的鋼軌，每條鐵路設(shè)置13組橫抬梁．每組均采用兩根1 40cm工宇鋼用U卡捆在一起并排擺放，間距為1.Om，五條鐵路共計(jì)65組橫抬粱。人工將軌道下面的道碴掏空(每間隔兩根原軌枕掏空一個(gè))，把橫抬粱塞進(jìn)去就位，使橫抬粱的頂面緊緊托起鋼軌的底面(見圖5)，并將橫抬粱周圍用道碴回填、搗實(shí)。
2.1.3 架設(shè)縱粱
為承擔(dān)橫抬粱傳來(lái)的荷載，每條鐵路設(shè)置2根16m長(zhǎng)、1100cm工宇鋼縱粱，共計(jì)10根。在縱粱架設(shè)之前，先在每個(gè)挖孔支承樁的頂面擺放方木(長(zhǎng)X寬X高二130X20X20cm)5根，以增加支座彈性，減少行車時(shí)的振動(dòng)。采用30T吊車將縱粱分別吊移到五條鐵路線精確就位，使縱梁的兩端牢穩(wěn)地坐臥在方木墊上(圖5)；要求兩條鐵路之間的縱梁、u型卡等設(shè)施均不得侵入鐵路。
2.1.4 縱梁和橫抬粱的聯(lián)結(jié)
待所有縱梁就位調(diào)整好后，每組橫抬粱采用2根直徑20高強(qiáng)U型卡螺栓與縱粱牢固地聯(lián)結(jié)為一體，使其形成整體結(jié)構(gòu)(圖6)，并將各條鐵路的軌道吊起，以承擔(dān)列車活載。原鋼筋混凝土軌枕保持原位不動(dòng)，確保軌道在行車時(shí)不移動(dòng)。
2.2長(zhǎng)管棚施工
因通道暗挖段為超淺埋，且跨度大，坦拱，地層自穩(wěn)性差，在開挖時(shí)又路行車限界(自股遭中線至設(shè)施邊緣≥1875mm)．要受到擾動(dòng)和破壞，極易造成坍塌，嚴(yán)重危及施工人員的安全。同時(shí)．為確保鐵路的行車安全。
圖4 挖孔樁斷面示意圖
圖5 縱梁、橫抬梁斷面示意圖
圖6 縱梁和橫抬梁聯(lián)結(jié)方式示意圖
2.4 下部開挖與支護(hù)
采用小型履帶式挖掘機(jī)結(jié)合人工進(jìn)行下部開挖。當(dāng)上臺(tái)階開挖與支護(hù)前進(jìn)3.0m左右時(shí)，即進(jìn)行下部的開挖與支護(hù)．開挖時(shí)先挖左側(cè)(5)部，井安裝鋼架和立柱，后挖右側(cè)(7)部；左、右錯(cuò)開開挖，即左側(cè)墻開挖、支護(hù)2．0m后，再開挖、支護(hù)右側(cè)墻．嚴(yán)禁在同一斷面上左、右側(cè)墻同時(shí)開挖，以避免一榀拱架的兩個(gè)拱腳同時(shí)懸空，減少拱頂下沉，確保施工安全．待右側(cè)墻支護(hù)完成后，即進(jìn)行中部(9)的開挖與支護(hù)(圖7)。
2.5 二襯施工
2.5.1 鋪掛防水層
首先將初支表面凹凸不平之處用水泥砂漿抹平，外露鋼筋頭切除：采用新型專用爬行式熱楔焊接機(jī)對(duì)防水板(復(fù)合型)進(jìn)行拱、墻及底部無(wú)釘鋪掛的焊接，待防水板鋪設(shè)完成后，再在防水板上面抹一層5cm厚的C15混凝土保護(hù)層，以免綁扎、焊接鋼筋時(shí)破壞防水層。
2.5.2 綁扎鋼筋
待混凝土保護(hù)層具有一定強(qiáng)度后，即可綁扎底板、側(cè)墻和拱部鋼筋。
2.5.3 模筑混凝土
在模筑混凝土?xí)r，首先灌注底板C25、s8防水鋼筋混凝土，厚度為50cm．待底板混凝土具有一定強(qiáng)度后，再架立墻、拱模板支架(120工字鋼)，并安裝組合式小模板．因洞室內(nèi)灌注混凝土較為困難，特將暗挖段50m長(zhǎng)的通道分為三段來(lái)進(jìn)行施工，按每循環(huán)(即每段)16m左右進(jìn)行一次支模和灌注。
采用一臺(tái)JS500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)和兩臺(tái)滾筒式攪拌機(jī)共同拌料，HBJ--1406型拖拉式混凝土轄送泵擠壓送料，模筑二襯C25、S8防水鋼筋混凝土50cm厚(圖2)．只是在灌注拱部時(shí)，由于鋼筋密度大，混凝土流動(dòng)性差，采取的是分段后退式壓注法(即每隔4m左右分一段)．在拱頂最高處模板上預(yù)留孔洞，并焊牢固定混凝土輸送管接頭，當(dāng)?shù)谝欢螇簼M混凝土后，封閉第一個(gè)管接頭，輸送管再換接第二個(gè)接頭，泵壓第二段模板混凝土．如此連續(xù)灌注，灌滿為止，灶果較好。同時(shí)，在拱貝處沿縱向每間隔1.0m左右預(yù)埋一根豎向注漿管，待模筑混凝土具有一定強(qiáng)度后，再向拱鄙襯砌與初支之間壓注漿液．充填空隙，以增加支護(hù)強(qiáng)度和承壓效果。
2.6 結(jié)構(gòu)防水
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在通道結(jié)構(gòu)中設(shè)置了兩遭防水線：第一道是在二襯與初支之間設(shè)置防水層：第二道是防水混凝土結(jié)構(gòu)自防水．在做好這兩道防水線的同時(shí)，還要做好防水的薄弱環(huán)節(jié)—施工縫、變形縫處的防水處理。
在防水層的施工過(guò)程中給予了高度的重視，加強(qiáng)管理，嚴(yán)把施工工藝質(zhì)量關(guān)，在搭接、收頭、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)彎處等部位最易出現(xiàn)缺損，必須認(rèn)真檢查，防止漏焊。另外，在綁扎鋼筋時(shí)更易損壞防水層．要格外小心．特別是施工縫、變形縫處最難防水．為保險(xiǎn)起見，在施工縫和變形縫中間設(shè)置了橡膠止水帶進(jìn)行防水處理，且在變形縫外層設(shè)置彈性密封膏嵌縫，確保了結(jié)構(gòu)不滲不漏。
3 結(jié)束語(yǔ)
興隆莊煤礦地下通道過(guò)鐵路暗挖段屑超淺埋、軟土圍巖，其土體物理力學(xué)性能極差，且上有五條運(yùn)煤鐵路專用線通過(guò)，施工難度相當(dāng)大．但由于在施工期間綜合運(yùn)用了一系列技術(shù)處理措施，一是通過(guò)對(duì)鐵路進(jìn)行吊軌加固處理，使通道上方地層不再承受鐵路運(yùn)輸活載；二是采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)，使鋼管插入到原狀土體內(nèi)部，可起到骨架和縱向梁的作用，保障丁開挖掌子面的穩(wěn)定和控制地表的沉降；三是利用小導(dǎo)管注漿．以一定的壓力將漿液注入到洞周松散。軟弱的土體中，從而形成復(fù)合性穩(wěn)定的固結(jié)體，使周圍地層的力學(xué)性能得到改善：四是增加臨時(shí)支撐(洞室中部設(shè)兩排立柱)等加固、加強(qiáng)處理措施，有效地控制了地層沉降和支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部下沉，成功地解決了該通道超淺埋暗挖安全施工的難題，使工程安全、順利地如期完成，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
1 劉昌用等．試論城市地下工程淺埋暗挖技術(shù)．隧道及地下工程第十二屆年會(huì)論文集．2002．10
