崗石區(qū)間施工管理技術小結

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一、工程概況
    崗石區(qū)間工程，東接崗頂站，西連石牌橋站，整個隧道在交通繁忙的天河路下穿過。隧道起點里程Z（Y）DK5+445.75，終點里程Z（Y）DK6+087.15，左線全長645.444m，右線全長641.400m。合同價3779.9818萬元。隧道平均埋深10.45m，線路最大坡度29‰，區(qū)間設2個施工豎井，YDK6+042.5處的1號豎井，井深17.925m， YDK5+658.567處的2號豎井，井深20.024m。
    本項目合同開工日期2002年9月15日，合同竣工日期2004年8月15日，合同工期645天；實際開工日期2003年5月10日，業(yè)主批準完工日期2005年2月底。2004年8月23日，隧道順利貫通。
    二、工程特點
    1、本工程具備城市地鐵的共有特點。
    ——施工場地狹小。1號豎井施工場地僅1600㎡，2號豎井施工場地不足1300㎡。
    ——施工環(huán)境較差。1號豎井位于天河路，場地占用主干道路；2號豎井位于僑鑫教院大院內。
    ——地面、地下環(huán)境復雜。所經(jīng)天河路交通繁忙，線路兩側高樓林立，地下各種管線密布，隧道距離兩側構筑物基礎較近，并兩次與高層建筑物地下室基坑圍護樁發(fā)生沖突。
    ——文明施工要求較高。施工產(chǎn)生的三廢需嚴格按照要求處理、排放，材料及渣土運輸條件受到嚴格限制，夜間施工也受到限制，施工圍蔽需與城市風格協(xié)調，交通疏解量大。1#豎井距小區(qū)較近，2#豎井位于僑鑫教育學院大院內，施工中要采取必要措施，盡量減小施工對周邊環(huán)境的干擾。
    ——環(huán)境保護要求高。施工不能污染城市環(huán)境，不能驚擾市民，不能對臨近的建筑物和構筑物造成損傷。
    ——施工風險大。沿線所經(jīng)的環(huán)境，無論是地下管線，還是各種建筑物、構筑物、城市道路，或者是地鐵隧道本身，都不能出現(xiàn)任何損害，否則后果不堪設想。
    ——質量標準高，防水要求嚴。區(qū)間結構防水等級為二級，即結構不得有漏水，結構表面可有少量的濕漬。本區(qū)間隧道結構復雜，斷面轉換頻繁，使變斷面連接處的防水結構連接困難，同時由于聯(lián)拱隧道分步施工，防水的連接及防護更為困難。同時施工縫、變形縫等特殊位置的防水更是需要采取綜合治理措施。
    2、不利因素多，工期壓力大。
    原設計僅1#施工豎井，幾乎設置在標段西端頭，只能往東端獨頭掘進，而且場地移交時間推遲約8個月；后變更新增2#施工豎井，到03年11月中旬才具備開工條件，很難實施均衡生產(chǎn)，加上地鐵礦山法隧道常見的影響工期進度的因素幾乎一應俱全，工期壓力極大。
    3、地質條件差，技術難點集中。
    本區(qū)間是三號線技術難點較為集中的標段，自始至終為各方高度關注，一直被列為重點項目，被視為三號線的“老虎”。地質條件差，斷面形式多，工況、工法轉換頻繁，下穿石牌涌和含水砂層，截除高層建筑圍護樁，雙聯(lián)拱隧道較長。尤其是隧道過砂層，更是整個地鐵施工相關的各方個個極端關注的頭號重點和難點。
    4、調動一切有用資源，順利度過了一系列難關。比如：成功的實施了CRD、CD工法，完成了雙聯(lián)拱段隧道的施工，順利實施了雙聯(lián)拱改近距離單洞的科研公關，完成兩處高層建筑的基坑圍護樁截除，隧道穿越石牌涌，隧道下穿含水砂層地段，工期提前等等。
    三、工程難點：
    崗石區(qū)間是地鐵三號線6大重點難點項目之一，其難度具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
    1、工期壓力大：
    考慮到新增2#豎井的作用，按正常施工進度預測，本區(qū)間工期大約仍然要延后5～6個月時間，難以滿足業(yè)主批準的2005年１月末完工的策劃工期。原因如前所述。
    2、諸多工法頻繁轉換：
    本項目共有雙聯(lián)拱、三線斷面，雙線單面，共１6種不同斷面形式，施工中斷面形式和施工工法轉換頻繁，施工工法有：臺階法、ＣＲD工法、ＣＤ工法、中墻加臺階法、中墻加ＣＲＤ法，中導洞法等。
    3、雙聯(lián)拱隧道：
    本區(qū)間渡線段有30米雙線斷面加單線斷面的雙聯(lián)拱隧道，單線段有109米兩個單線斷面組成的雙聯(lián)拱隧道（ZDK5+782.918～+892.229），施工工序繁多，施工條件差，施工控制難，施工效率低，防水難度大，嚴重影響工期。
    4、截除高層建筑基坑圍護樁：
    ZDK5+803.369~842.356段（長約39 m），南方信托大廈地下室圍護樁35根，侵入左線隧道內，施工中需截除；ZDK5+758~+731段（長約27m），天河電腦城地下室圍護樁15根，侵入左線隧道內，施工中也需截除。圍護樁為直徑1.2 m的密排人工挖孔樁，護壁為200 m m的鋼筋砼，該段為雙聯(lián)拱段，隧道所處地層為強風化巖。截樁施工難度大，控制地表建筑物沉降及卸載等工藝較復雜，施工困難，工期也因此增加約一個半月。
    5、隧道下穿石牌涌：
    隧道左右線在DK5+780~+805段從石牌涌下穿過，石牌涌為南北流向的排污涌渠，常年有水。涌底距隧道頂只有9 m。隧道結構為單線隧道及雙聯(lián)拱隧道，地層破碎，屬Ⅰ、Ⅱ類圍巖。施工難度增大。
    6、隧道穿過含水砂層地段：
    隧道左線里程ZDK5+445.75~590.75段約長145 m，右線里程YDK5+445.75~520段約75m，共長約220m，砂層最厚處達5.45ｍ，砂層底部距隧道頂部距最近處０.２ｍ，砂層為中細砂，水量豐富。隧道起點端的人防密閉門更是觸破砂層，處理起來將十分困難。
    四、具體做法及取得的成效：
    1、利用集團公司的強大支持，積極主動解決施工中遇到的各種問題，確保兌現(xiàn)投標承諾，樹立良好信譽。進場準備期間，全面配合業(yè)主前期工作，力爭早日完成臨建，及早開工。
    施工的各種資源有保證，特別是主要管理人員到位，而且長期在施工現(xiàn)場，組成了被業(yè)主和監(jiān)理評價為全線最強的項目班子，對各種問題和困難反應及時、積極，“沒有給業(yè)主添任何麻煩（業(yè)主評語）”。在資金上也給予了充分保障，特別是2004年春節(jié)前夕，調入現(xiàn)金50萬元，支付一線工人工資和材料款，保證了春節(jié)間施工正常進行。
    2、依靠相關單位和部門，整合一切有用資源，創(chuàng)造并利用優(yōu)越的外部環(huán)境為項目服務。
    崗石區(qū)間困難重重，之所以能夠安全順利的施工，未發(fā)生安全質量問題，離不開業(yè)主、設計、監(jiān)理、咨詢、總體等各單位各部門的大力支持幫助。尤其是業(yè)主最高層對項目高度關注，對項目的一些重要課題組織高規(guī)格的論證會，在施工中又具體指導實施，具體管理人員對項目監(jiān)管幫助十分到位，保證了項目正常運轉。從地鐵總公司，到建設事業(yè)總部和土建部的各級領導，幾乎都在崗石區(qū)間留下了足跡，崗石區(qū)間的兩年多的風雨里程傾注了他們的大量心血。設計和監(jiān)理等單位也積極配合，給予我們有力的支持。
    3、只要是能夠提高進度，有利縮短工期的措施，在滿足規(guī)范要求的情況下，無論怎樣困難，都設法做到。比如：
    ——1#施工豎井變更了圍護結構，由人工挖孔樁支護變更為格柵、錨噴聯(lián)合支護，順利通過了市科技委組織的基坑審查，工期提前2個月。
    ——增加2#施工豎井，改善了施工環(huán)境，加快了施工進度，實際提前工期1~1.5個月。
    ——根據(jù)實際地質情況，將部分隧道由CRD工法改變?yōu)镃D工法施工，改善了施工環(huán)境，簡化了施工工藝，加快了施工進度。
    ——雙聯(lián)拱改單洞，節(jié)省工期2個月。
    ——過砂層方案的改進，節(jié)約工期1個月。
    ——南方信托大廈的截樁施工，由于提前籌劃，準備充足，幾乎沒有延緩進度。相當于節(jié)約工期半個月。
    ——利用1、2#豎井與石牌橋站的貫通成果，提前施作二襯。比預計時間提前4個月，大大緩解了總工期的壓力。
    這些措施為確保工期，甚至提前工期奠定了堅實的基礎。
    4、嚴格按照設計文件和施工規(guī)范組織施工，把各種施工措施做到位。崗石區(qū)間施工中的一些亮點，比如：開挖斷面幾何尺寸的控制、格柵鋼架的架立、初支輪廓線的控制、CRD工法的成功實施等，就是嚴格執(zhí)行準確交底、三級檢查和管理到位的結果，尤其是幾個重要的地段和部位，信息化施工具有極強的指導意義。這種塌實的工作風格我們將一直保持，這也是我們取得成績的最重要的保障，是我們最可寶貴的財富。
    5、針對雙聯(lián)拱隧道的設計、施工特點，經(jīng)過研究、分析和檢算，先將雙聯(lián)拱隧道中隔墻最大厚度由2.5m變更為2m，雙聯(lián)拱段長度則由109m縮到為86m（減少了23m）；后來又進一步提出了將雙聯(lián)拱隧道改為近距離單洞隧道的設想。經(jīng)檢算，理論上可行。變更之后的隧道結構，在施工上具有如下特點：①可縮短工期2~3個月；②簡化施工工法，改善施工作業(yè)環(huán)境，便利機械化施工；③可提高防水質量，解決雙聯(lián)拱隧道聯(lián)拱墻頂處的防水難題，有利于隧道防水；④通過新的嘗試，為今后的類似工程提供一些有益的參考資料，有一定的價值。上述施工方案在03年12月通過廣州地鐵總公司莫庭斌副總工程師主持的專家組的技術評審，并被業(yè)主列為科研課題。我部也自行投入科研經(jīng)費約10萬元，參與科研。該段已經(jīng)順利完成開挖、初支和二襯，從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，所用方案和加強措施，都是比較合理的。
    主要的技術措施：隧道的初支結構較強，格柵的縱向連接筋加密，通過邊墻的對拉錨桿把兩個隧道連成整體，三角區(qū)的側向注漿加固效果明顯，嚴格控制爆破和超挖也減小了對后施工隧道的擾動，隧道及早封閉成環(huán)，初支背后的注漿緊跟等都是必不可少的措施。一切措施都是為減少和控制先施工隧道對后施工隧道造成偏壓以及兩個隧道之間的相互影響。
    6、南方信托大廈地下室圍護樁侵入隧道左線這一情況，是在施工復測時發(fā)現(xiàn)的。詳細調查了解后，及時報告監(jiān)理及業(yè)主，并多次與南方信托大廈業(yè)主協(xié)商溝通，使南方信托大廈北側、西側地下室續(xù)建部分項目與隧道截樁工程結合起來施工，讓圍護樁載荷不作用到地鐵左線隧道頂部，改由地下室頂板、底板托住及附近土體錨桿承載，這樣，既保證了地鐵隧道的安全，又減少了施工樁基托換的難度，加快了施工進度。截樁采用靜態(tài)爆破、人工鑿除等方法，個別地段采用控制爆破技術，隧道掘進順利通過了截樁地段。截樁施工沒有對大樓造成任何損害，也確保了隧道自身的安全。
    天河電腦城的截樁情況類似，在出現(xiàn)南方信托大廈截樁后，我們推測天河電腦城可能會出現(xiàn)相同情況。借鑒南方信托大廈的經(jīng)驗，使隧道順利通過了該電腦城。
    7、隧道下穿過石牌涌：由于涌底距隧道頂板較近，為防塌方涌水，我們采用超前大管棚，個別滲水采用小導管注漿止水的方法施工，同時制定了地面注漿加固和洞內緊急封堵的應急搶險預案。施工已順利通過此段，沒有發(fā)生任何險情。
    8、過含水砂層段：
    崗石區(qū)間隧道下穿含水砂層地段，是本項目的第一大難點和重點，也是三號線的主要難點、重點之一。各方高度關注，研究探討和制定施工方案均十分慎重。通過數(shù)十次的專題會議研究討論，終于確定了施工方案。
    8.1砂層概況
    在區(qū)間隧道起點端左右線共有298.5m的上覆含水砂層段，分別位于：左線ZDK5+445.75~+630，右線YDK5+445.75~+560。砂層厚1.20~5.45m，砂層底部距拱頂距離0~3.2m。地質詳勘資料揭示，砂層底部距離拱頂不足2米的危險段共有3段：左線ZDK5+529.332~+552.154，ZDK5+484.699~+492.659，右線YDK5+474.693~498.820段，總長約55m。其中左線ZDK5+542.81處，右線YDK5+485.69處為砂層距拱頂最低點，砂層底部距離拱頂分別為0.70m和0.25m。人防密閉門位于支ZDK5+451.75~459.75m，該段隧道頂部已觸及砂層。
    8.2設計方案
    設計方案采用φ89、長12m的大管棚超前預注漿支護，在開挖過程中視圍巖及滲水情況每隔3m再補打長3.5m、φ42的小導管進行注漿止水。
    8.3施工方案
    過砂層是崗石區(qū)間的頭號難點工程，確定砂層施工方案極其艱難。施工過程中，我們上報過多種方案，業(yè)主組織多次專題會議，遍請行業(yè)內專家，進行研究，對包括冷凍法、洞內水平旋噴、地表帷幕注漿、大管棚結合小導管及雙排小導管等方法進行充分論證，比較優(yōu)缺點，論證可行性，我們根據(jù)每次研討結論重新修訂施工方案。用了將近一年的時間，于04年5月8日最終確定了該段施工方案。
    ⑴基本原則：
    通過補勘進一步探明砂層的分布情況以及與隧道的關系，以洞內治理為主，充分利用拱頂隔水層〈5-2〉，雙排小導管超前注漿，謹慎通過，準備應急預案，洞內儲備充足的搶險物資，做好地表處理的準備工作。
    ⑵具體方案
    ①對砂層段進行補勘，徹底摸清砂層分布情況及與隧道的關系。在業(yè)主的安排下，省重工設計院對該段進行了補勘。從而對正確制定砂層段施工方案提供了可靠的資料。
    ②原設計的人防密閉門上部侵入砂層約0.5~1m，施工時極易發(fā)生涌砂涌水現(xiàn)象，造成隧道失穩(wěn)變形、坍塌、地表下陷沉降。在不影響使用功能前提下，將左右線人防密閉門位置后移了約50m，使人防密閉門隧道拱頂距砂層底2m以上，從而有效地避免了風險。
    ③一般地段隧道上半斷面采用雙排小導管注漿支護；危險地段隧道上半斷面采用全封閉預注漿固結止水，拱頂周邊小導管（管棚）超前支護；搞好監(jiān)測量測，必要時格柵間距縮小，格柵鋼筋加強。
    ④制定應急搶險預案，備足搶險人員、物資、機具、設備，并準備封鎖部分危險地段的路面，預備地面緊急處理條件。
    8.4應急預案：
    ⑴在洞內備齊充足的搶險物資：如砂袋、棉紗、錨桿、型鋼、特制格柵、鋼筋網(wǎng)片、大管棚、木材、引水管、注漿管、注漿泵、注漿材料等。
    ⑵到交警部門辦理相應路段的交通疏解手續(xù)，并將圍擋用的隔離墩、移動式護欄及時放在工地，以防一旦洞內出現(xiàn)險情，導致地面沉降變形嚴重時可以及時封閉，避免出現(xiàn)更大的損失。
    ⑶洞內出現(xiàn)險情，如掌子面或拱頂大量涌砂涌水，馬上封閉掌子面，用砂袋、型鋼、鋼筋網(wǎng)等封堵，施作噴射砼擋墻，然后注漿，地面實行圍擋，防止事態(tài)進一步擴大。
    ⑷如果砂層進入拱頂開挖范圍，則采用降低拱底的辦法，臨時通過，待砂層段的前、后、側向三個工作面都具備施工條件時，再行處理。先三個方向注漿固結，然后小進尺開挖，利用鋼插板等支護手段輔助一點點掘進，進尺控制在0.30～0.40m。
    ⑸當洞內手段都失敗后，采用地面措施處理。
    8.5技術措施
    ⑴施工準備：
    今年5月16日開始進入含水砂層距拱頂2m內段（即危險段）施工。項目部成立了過砂層段施工領導小組，啟動應急機制，項目部領導現(xiàn)場輪流值班，確保各項措施落到實處。一方面按施工方案做好準備，同時也按照應急預案，開展各種應急準備工作。
    ⑵嚴格按方案施工，超前小導管密排布置，施做時角度放平，防止擊穿隔水層，并進行超前注漿。
    ⑶加密格柵間距，在距最低點左右各10m段，將格柵間距由500mm調整為300~400mm；及時封閉掌子面，放慢施工進度，待上一環(huán)噴射砼達到一定強度后再開挖下一循環(huán)。
    ⑷每兩循環(huán)打一次超前探管，長度為2m左右，以便探明砂層，掌握第一手數(shù)據(jù)，探測表明，砂層最低點在YDK5+483處，距拱頂0.25m。
    ⑸保留上下臺階的適當間距，保持掌子面和通道暢通，確保一旦搶險有工作面。
    ⑹利用左右線危險段里程上的差異，在施工砂層段時采用“倒邊施工”的辦法。施工中，左線開挖一直超前，但左線施工至ZDK5+555時（第一段危險地段前3米處），暫時停止掘進，讓右線開挖超前，一則可以探明地質條件，二則可以部分降水，三則可以對左線隧道部分引水，四則當左線危險段一旦出現(xiàn)險情，可以從右線相應部位注漿加固。另兩段也采取類似方法。
    ⑺嚴格按要求施工鎖腳錨桿，保證長度及角度，減少下半斷面施工時的拱頂下沉。
    ⑻加強監(jiān)控量測，加密布點，加大監(jiān)測頻率，特別是在三處危險地段，地面監(jiān)測點埋設到砼路面以下土層中，觀測地表沉降。監(jiān)測結果顯示，拱頂最大沉降值在50mm以下，地表沉降最大值為70mm，地面無明顯變形沉降，地面建筑物和隧道均處于安全狀態(tài)。
    ⑼初支背后注漿及時跟進，每施做2~3榀格柵后，對砂層段從外向內全面注漿一次。
    ⑽在掘進掌子面進入崗頂站圍墻范圍，及時與崗頂站協(xié)調，進行地面減載。
    ⑾如果出現(xiàn)險情，如掌子面或拱頂大量涌砂涌水，則立即起用應急預案。
    由于準備充分，精心組織，精心施工，于6月6日左線順利通過ZDK5+529.332~+552.154處的砂層距拱頂小于2m段。左線危險段通過后，我們及時進行總結，進一步完善管理及施工方法，為右線順利通過做好準備。7月10日進入右線YDK5+474.693~+498.820危險段，7月28日順利通過該段。
    8.6結語
    ⑴各種方案的比較
    從砂層掘進段施工情況來看，原比預選方案各有利弊，并且投入較大。
    ——采用地面帷幕注漿，需要地面交通疏解費用170萬元；鉆孔注漿23300m，注漿費用350萬元左右。合計510萬元。工期增加3個月（僅算一段施工增加的時間）。
    ——采用大管棚配小導管注漿施工，由于實際砂層長度比投標時設計長度長約100多m，將增加成本支出約400萬元。
    ——采用洞內水平旋噴注漿，一是施作時易破壞砂層下的隔水層（具有一定承載力）在旋噴效果不好時易造成涌砂涌水，造成隧道失穩(wěn)。二是增加成本支出超過400萬元，工期增加3~4個月。
    ——采用冷凍法施工，一是受場地限制，地面交通疏通難度大，二是施作時易給地面以下自來水管、煤氣管、下水管線造成破壞危險，三是費用將達700~800萬元。
    ——采用地表鉆井降水，因附近高層建筑物多，大量抽取地下水有可能造成地表沉降較大，影響周邊建筑物安全。
    ——現(xiàn)有施工方法，順利通過該段，證明方案是可行的。據(jù)初步統(tǒng)計，增加支出成本約300萬元，雖比投標時相對增加約150萬元，但與其他方案比較，成本仍是最低的，同時工期比原計劃提前約3個月（原計劃11月末掘進完）。
    ⑵摸準砂層的準確位置、形狀以及與隧道的相對關系是制定切實可行的施工方案的基礎。
    ⑶有效保留隔水層（5-2），盡量減少對砂層的不必要的擾動，充分利用隔水層的作用是順利通過砂層段的關鍵。
    ⑷信息化施工對于砂層的通過具有極其重要的意義。
    五、幾點體會
    1、在建項目的施工技術管理中一定要勇爭第一，越困難的工程，越要敢于爭第一，越要爭到第一。只有爭到了第一，才有可能爭取經(jīng)濟效益和社會效益的雙豐收。
    2、對于施工中的技術難點，一定要做到情況摸清，準備充分，方案得當，措施扎實，遇變不亂，處變不驚。
    3、對工程的重難點技術問題一定要超前評估，預測風險。科研項目要早申請，早立項，早準備，早安排，早總結。
    4、克服施工中的質量通病對提高工程的整體質量和施工水平是極其重要的