岗石区间施工管理技术小结

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一、工程概况
    岗石区间工程，东接岗顶站，西连石牌桥站，整个隧道在交通繁忙的天河路下穿过。隧道起点里程Z（Y）DK5+445.75，终点里程Z（Y）DK6+087.15，左线全长645.444m，右线全长641.400m。合同价3779.9818万元。隧道平均埋深10.45m，线路最大坡度29‰，区间设2个施工竖井，YDK6+042.5处的1号竖井，井深17.925m， YDK5+658.567处的2号竖井，井深20.024m。
    本项目合同开工日期2002年9月15日，合同竣工日期2004年8月15日，合同工期645天；实际开工日期2003年5月10日，业主批准完工日期2005年2月底。2004年8月23日，隧道顺利贯通。
    二、工程特点
    1、本工程具备城市地铁的共有特点。
    ——施工场地狭小。1号竖井施工场地仅1600㎡，2号竖井施工场地不足1300㎡。
    ——施工环境较差。1号竖井位于天河路，场地占用主干道路；2号竖井位于侨鑫教院大院内。
    ——地面、地下环境复杂。所经天河路交通繁忙，线路两侧高楼林立，地下各种管线密布，隧道距离两侧构筑物基础较近，并两次与高层建筑物地下室基坑围护桩发生冲突。
    ——文明施工要求较高。施工产生的三废需严格按照要求处理、排放，材料及渣土运输条件受到严格限制，夜间施工也受到限制，施工围蔽需与城市风格协调，交通疏解量大。1#竖井距小区较近，2#竖井位于侨鑫教育学院大院内，施工中要采取必要措施，尽量减小施工对周边环境的干扰。
    ——环境保护要求高。施工不能污染城市环境，不能惊扰市民，不能对临近的建筑物和构筑物造成损伤。
    ——施工风险大。沿线所经的环境，无论是地下管线，还是各种建筑物、构筑物、城市道路，或者是地铁隧道本身，都不能出现任何损害，否则后果不堪设想。
    ——质量标准高，防水要求严。区间结构防水等级为二级，即结构不得有漏水，结构表面可有少量的湿渍。本区间隧道结构复杂，断面转换频繁，使变断面连接处的防水结构连接困难，同时由于联拱隧道分步施工，防水的连接及防护更为困难。同时施工缝、变形缝等特殊位置的防水更是需要采取综合治理措施。
    2、不利因素多，工期压力大。
    原设计仅1#施工竖井，几乎设置在标段西端头，只能往东端独头掘进，而且场地移交时间推迟约8个月；后变更新增2#施工竖井，到03年11月中旬才具备开工条件，很难实施均衡生产，加上地铁矿山法隧道常见的影响工期进度的因素几乎一应俱全，工期压力极大。
    3、地质条件差，技术难点集中。
    本区间是三号线技术难点较为集中的标段，自始至终为各方高度关注，一直被列为重点项目，被视为三号线的“老虎”。地质条件差，断面形式多，工况、工法转换频繁，下穿石牌涌和含水砂层，截除高层建筑围护桩，双联拱隧道较长。尤其是隧道过砂层，更是整个地铁施工相关的各方个个极端关注的头号重点和难点。
    4、调动一切有用资源，顺利度过了一系列难关。比如：成功的实施了CRD、CD工法，完成了双联拱段隧道的施工，顺利实施了双联拱改近距离单洞的科研公关，完成两处高层建筑的基坑围护桩截除，隧道穿越石牌涌，隧道下穿含水砂层地段，工期提前等等。
    三、工程难点：
    岗石区间是地铁三号线6大重点难点项目之一，其难度具体表现在以下几个方面：
    1、工期压力大：
    考虑到新增2#竖井的作用，按正常施工进度预测，本区间工期大约仍然要延后5～6个月时间，难以满足业主批准的2005年１月末完工的策划工期。原因如前所述。
    2、诸多工法频繁转换：
    本项目共有双联拱、三线断面，双线单面，共１6种不同断面形式，施工中断面形式和施工工法转换频繁，施工工法有：台阶法、ＣＲD工法、ＣＤ工法、中墙加台阶法、中墙加ＣＲＤ法，中导洞法等。
    3、双联拱隧道：
    本区间渡线段有30米双线断面加单线断面的双联拱隧道，单线段有109米两个单线断面组成的双联拱隧道（ZDK5+782.918～+892.229），施工工序繁多，施工条件差，施工控制难，施工效率低，防水难度大，严重影响工期。
    4、截除高层建筑基坑围护桩：
    ZDK5+803.369~842.356段（长约39 m），南方信托大厦地下室围护桩35根，侵入左线隧道内，施工中需截除；ZDK5+758~+731段（长约27m），天河电脑城地下室围护桩15根，侵入左线隧道内，施工中也需截除。围护桩为直径1.2 m的密排人工挖孔桩，护壁为200 m m的钢筋砼，该段为双联拱段，隧道所处地层为强风化岩。截桩施工难度大，控制地表建筑物沉降及卸载等工艺较复杂，施工困难，工期也因此增加约一个半月。
    5、隧道下穿石牌涌：
    隧道左右线在DK5+780~+805段从石牌涌下穿过，石牌涌为南北流向的排污涌渠，常年有水。涌底距隧道顶只有9 m。隧道结构为单线隧道及双联拱隧道，地层破碎，属Ⅰ、Ⅱ类围岩。施工难度增大。
    6、隧道穿过含水砂层地段：
    隧道左线里程ZDK5+445.75~590.75段约长145 m，右线里程YDK5+445.75~520段约75m，共长约220m，砂层最厚处达5.45ｍ，砂层底部距隧道顶部距最近处０.２ｍ，砂层为中细砂，水量丰富。隧道起点端的人防密闭门更是触破砂层，处理起来将十分困难。
    四、具体做法及取得的成效：
    1、利用集团公司的强大支持，积极主动解决施工中遇到的各种问题，确保兑现投标承诺，树立良好信誉。进场准备期间，全面配合业主前期工作，力争早日完成临建，及早开工。
    施工的各种资源有保证，特别是主要管理人员到位，而且长期在施工现场，组成了被业主和监理评价为全线最强的项目班子，对各种问题和困难反应及时、积极，“没有给业主添任何麻烦（业主评语）”。在资金上也给予了充分保障，特别是2004年春节前夕，调入现金50万元，支付一线工人工资和材料款，保证了春节间施工正常进行。
    2、依靠相关单位和部门，整合一切有用资源，创造并利用优越的外部环境为项目服务。
    岗石区间困难重重，之所以能够安全顺利的施工，未发生安全质量问题，离不开业主、设计、监理、咨询、总体等各单位各部门的大力支持帮助。尤其是业主最高层对项目高度关注，对项目的一些重要课题组织高规格的论证会，在施工中又具体指导实施，具体管理人员对项目监管帮助十分到位，保证了项目正常运转。从地铁总公司，到建设事业总部和土建部的各级领导，几乎都在岗石区间留下了足迹，岗石区间的两年多的风雨里程倾注了他们的大量心血。设计和监理等单位也积极配合，给予我们有力的支持。
    3、只要是能够提高进度，有利缩短工期的措施，在满足规范要求的情况下，无论怎样困难，都设法做到。比如：
    ——1#施工竖井变更了围护结构，由人工挖孔桩支护变更为格栅、锚喷联合支护，顺利通过了市科技委组织的基坑审查，工期提前2个月。
    ——增加2#施工竖井，改善了施工环境，加快了施工进度，实际提前工期1~1.5个月。
    ——根据实际地质情况，将部分隧道由CRD工法改变为CD工法施工，改善了施工环境，简化了施工工艺，加快了施工进度。
    ——双联拱改单洞，节省工期2个月。
    ——过砂层方案的改进，节约工期1个月。
    ——南方信托大厦的截桩施工，由于提前筹划，准备充足，几乎没有延缓进度。相当于节约工期半个月。
    ——利用1、2#竖井与石牌桥站的贯通成果，提前施作二衬。比预计时间提前4个月，大大缓解了总工期的压力。
    这些措施为确保工期，甚至提前工期奠定了坚实的基础。
    4、严格按照设计文件和施工规范组织施工，把各种施工措施做到位。岗石区间施工中的一些亮点，比如：开挖断面几何尺寸的控制、格栅钢架的架立、初支轮廓线的控制、CRD工法的成功实施等，就是严格执行准确交底、三级检查和管理到位的结果，尤其是几个重要的地段和部位，信息化施工具有极强的指导意义。这种塌实的工作风格我们将一直保持，这也是我们取得成绩的最重要的保障，是我们最可宝贵的财富。
    5、针对双联拱隧道的设计、施工特点，经过研究、分析和检算，先将双联拱隧道中隔墙最大厚度由2.5m变更为2m，双联拱段长度则由109m缩到为86m（减少了23m）；后来又进一步提出了将双联拱隧道改为近距离单洞隧道的设想。经检算，理论上可行。变更之后的隧道结构，在施工上具有如下特点：①可缩短工期2~3个月；②简化施工工法，改善施工作业环境，便利机械化施工；③可提高防水质量，解决双联拱隧道联拱墙顶处的防水难题，有利于隧道防水；④通过新的尝试，为今后的类似工程提供一些有益的参考资料，有一定的价值。上述施工方案在03年12月通过广州地铁总公司莫庭斌副总工程师主持的专家组的技术评审，并被业主列为科研课题。我部也自行投入科研经费约10万元，参与科研。该段已经顺利完成开挖、初支和二衬，从监测数据看，所用方案和加强措施，都是比较合理的。
    主要的技术措施：隧道的初支结构较强，格栅的纵向连接筋加密，通过边墙的对拉锚杆把两个隧道连成整体，三角区的侧向注浆加固效果明显，严格控制爆破和超挖也减小了对后施工隧道的扰动，隧道及早封闭成环，初支背后的注浆紧跟等都是必不可少的措施。一切措施都是为减少和控制先施工隧道对后施工隧道造成偏压以及两个隧道之间的相互影响。
    6、南方信托大厦地下室围护桩侵入隧道左线这一情况，是在施工复测时发现的。详细调查了解后，及时报告监理及业主，并多次与南方信托大厦业主协商沟通，使南方信托大厦北侧、西侧地下室续建部分项目与隧道截桩工程结合起来施工，让围护桩载荷不作用到地铁左线隧道顶部，改由地下室顶板、底板托住及附近土体锚杆承载，这样，既保证了地铁隧道的安全，又减少了施工桩基托换的难度，加快了施工进度。截桩采用静态爆破、人工凿除等方法，个别地段采用控制爆破技术，隧道掘进顺利通过了截桩地段。截桩施工没有对大楼造成任何损害，也确保了隧道自身的安全。
    天河电脑城的截桩情况类似，在出现南方信托大厦截桩后，我们推测天河电脑城可能会出现相同情况。借鉴南方信托大厦的经验，使隧道顺利通过了该电脑城。
    7、隧道下穿过石牌涌：由于涌底距隧道顶板较近，为防塌方涌水，我们采用超前大管棚，个别渗水采用小导管注浆止水的方法施工，同时制定了地面注浆加固和洞内紧急封堵的应急抢险预案。施工已顺利通过此段，没有发生任何险情。
    8、过含水砂层段：
    岗石区间隧道下穿含水砂层地段，是本项目的第一大难点和重点，也是三号线的主要难点、重点之一。各方高度关注，研究探讨和制定施工方案均十分慎重。通过数十次的专题会议研究讨论，终于确定了施工方案。
    8.1砂层概况
    在区间隧道起点端左右线共有298.5m的上覆含水砂层段，分别位于：左线ZDK5+445.75~+630，右线YDK5+445.75~+560。砂层厚1.20~5.45m，砂层底部距拱顶距离0~3.2m。地质详勘资料揭示，砂层底部距离拱顶不足2米的危险段共有3段：左线ZDK5+529.332~+552.154，ZDK5+484.699~+492.659，右线YDK5+474.693~498.820段，总长约55m。其中左线ZDK5+542.81处，右线YDK5+485.69处为砂层距拱顶最低点，砂层底部距离拱顶分别为0.70m和0.25m。人防密闭门位于支ZDK5+451.75~459.75m，该段隧道顶部已触及砂层。
    8.2设计方案
    设计方案采用φ89、长12m的大管棚超前预注浆支护，在开挖过程中视围岩及渗水情况每隔3m再补打长3.5m、φ42的小导管进行注浆止水。
    8.3施工方案
    过砂层是岗石区间的头号难点工程，确定砂层施工方案极其艰难。施工过程中，我们上报过多种方案，业主组织多次专题会议，遍请行业内专家，进行研究，对包括冷冻法、洞内水平旋喷、地表帷幕注浆、大管棚结合小导管及双排小导管等方法进行充分论证，比较优缺点，论证可行性，我们根据每次研讨结论重新修订施工方案。用了将近一年的时间，于04年5月8日最终确定了该段施工方案。
    ⑴基本原则：
    通过补勘进一步探明砂层的分布情况以及与隧道的关系，以洞内治理为主，充分利用拱顶隔水层〈5-2〉，双排小导管超前注浆，谨慎通过，准备应急预案，洞内储备充足的抢险物资，做好地表处理的准备工作。
    ⑵具体方案
    ①对砂层段进行补勘，彻底摸清砂层分布情况及与隧道的关系。在业主的安排下，省重工设计院对该段进行了补勘。从而对正确制定砂层段施工方案提供了可靠的资料。
    ②原设计的人防密闭门上部侵入砂层约0.5~1m，施工时极易发生涌砂涌水现象，造成隧道失稳变形、坍塌、地表下陷沉降。在不影响使用功能前提下，将左右线人防密闭门位置后移了约50m，使人防密闭门隧道拱顶距砂层底2m以上，从而有效地避免了风险。
    ③一般地段隧道上半断面采用双排小导管注浆支护；危险地段隧道上半断面采用全封闭预注浆固结止水，拱顶周边小导管（管棚）超前支护；搞好监测量测，必要时格栅间距缩小，格栅钢筋加强。
    ④制定应急抢险预案，备足抢险人员、物资、机具、设备，并准备封锁部分危险地段的路面，预备地面紧急处理条件。
    8.4应急预案：
    ⑴在洞内备齐充足的抢险物资：如砂袋、棉纱、锚杆、型钢、特制格栅、钢筋网片、大管棚、木材、引水管、注浆管、注浆泵、注浆材料等。
    ⑵到交警部门办理相应路段的交通疏解手续，并将围挡用的隔离墩、移动式护栏及时放在工地，以防一旦洞内出现险情，导致地面沉降变形严重时可以及时封闭，避免出现更大的损失。
    ⑶洞内出现险情，如掌子面或拱顶大量涌砂涌水，马上封闭掌子面，用砂袋、型钢、钢筋网等封堵，施作喷射砼挡墙，然后注浆，地面实行围挡，防止事态进一步扩大。
    ⑷如果砂层进入拱顶开挖范围，则采用降低拱底的办法，临时通过，待砂层段的前、后、侧向三个工作面都具备施工条件时，再行处理。先三个方向注浆固结，然后小进尺开挖，利用钢插板等支护手段辅助一点点掘进，进尺控制在0.30～0.40m。
    ⑸当洞内手段都失败后，采用地面措施处理。
    8.5技术措施
    ⑴施工准备：
    今年5月16日开始进入含水砂层距拱顶2m内段（即危险段）施工。项目部成立了过砂层段施工领导小组，启动应急机制，项目部领导现场轮流值班，确保各项措施落到实处。一方面按施工方案做好准备，同时也按照应急预案，开展各种应急准备工作。
    ⑵严格按方案施工，超前小导管密排布置，施做时角度放平，防止击穿隔水层，并进行超前注浆。
    ⑶加密格栅间距，在距最低点左右各10m段，将格栅间距由500mm调整为300~400mm；及时封闭掌子面，放慢施工进度，待上一环喷射砼达到一定强度后再开挖下一循环。
    ⑷每两循环打一次超前探管，长度为2m左右，以便探明砂层，掌握第一手数据，探测表明，砂层最低点在YDK5+483处，距拱顶0.25m。
    ⑸保留上下台阶的适当间距，保持掌子面和通道畅通，确保一旦抢险有工作面。
    ⑹利用左右线危险段里程上的差异，在施工砂层段时采用“倒边施工”的办法。施工中，左线开挖一直超前，但左线施工至ZDK5+555时（第一段危险地段前3米处），暂时停止掘进，让右线开挖超前，一则可以探明地质条件，二则可以部分降水，三则可以对左线隧道部分引水，四则当左线危险段一旦出现险情，可以从右线相应部位注浆加固。另两段也采取类似方法。
    ⑺严格按要求施工锁脚锚杆，保证长度及角度，减少下半断面施工时的拱顶下沉。
    ⑻加强监控量测，加密布点，加大监测频率，特别是在三处危险地段，地面监测点埋设到砼路面以下土层中，观测地表沉降。监测结果显示，拱顶最大沉降值在50mm以下，地表沉降最大值为70mm，地面无明显变形沉降，地面建筑物和隧道均处于安全状态。
    ⑼初支背后注浆及时跟进，每施做2~3榀格栅后，对砂层段从外向内全面注浆一次。
    ⑽在掘进掌子面进入岗顶站围墙范围，及时与岗顶站协调，进行地面减载。
    ⑾如果出现险情，如掌子面或拱顶大量涌砂涌水，则立即起用应急预案。
    由于准备充分，精心组织，精心施工，于6月6日左线顺利通过ZDK5+529.332~+552.154处的砂层距拱顶小于2m段。左线危险段通过后，我们及时进行总结，进一步完善管理及施工方法，为右线顺利通过做好准备。7月10日进入右线YDK5+474.693~+498.820危险段，7月28日顺利通过该段。
    8.6结语
    ⑴各种方案的比较
    从砂层掘进段施工情况来看，原比预选方案各有利弊，并且投入较大。
    ——采用地面帷幕注浆，需要地面交通疏解费用170万元；钻孔注浆23300m，注浆费用350万元左右。合计510万元。工期增加3个月（仅算一段施工增加的时间）。
    ——采用大管棚配小导管注浆施工，由于实际砂层长度比投标时设计长度长约100多m，将增加成本支出约400万元。
    ——采用洞内水平旋喷注浆，一是施作时易破坏砂层下的隔水层（具有一定承载力）在旋喷效果不好时易造成涌砂涌水，造成隧道失稳。二是增加成本支出超过400万元，工期增加3~4个月。
    ——采用冷冻法施工，一是受场地限制，地面交通疏通难度大，二是施作时易给地面以下自来水管、煤气管、下水管线造成破坏危险，三是费用将达700~800万元。
    ——采用地表钻井降水，因附近高层建筑物多，大量抽取地下水有可能造成地表沉降较大，影响周边建筑物安全。
    ——现有施工方法，顺利通过该段，证明方案是可行的。据初步统计，增加支出成本约300万元，虽比投标时相对增加约150万元，但与其他方案比较，成本仍是最低的，同时工期比原计划提前约3个月（原计划11月末掘进完）。
    ⑵摸准砂层的准确位置、形状以及与隧道的相对关系是制定切实可行的施工方案的基础。
    ⑶有效保留隔水层（5-2），尽量减少对砂层的不必要的扰动，充分利用隔水层的作用是顺利通过砂层段的关键。
    ⑷信息化施工对于砂层的通过具有极其重要的意义。
    五、几点体会
    1、在建项目的施工技术管理中一定要勇争第一，越困难的工程，越要敢于争第一，越要争到第一。只有争到了第一，才有可能争取经济效益和社会效益的双丰收。
    2、对于施工中的技术难点，一定要做到情况摸清，准备充分，方案得当，措施扎实，遇变不乱，处变不惊。
    3、对工程的重难点技术问题一定要超前评估，预测风险。科研项目要早申请，早立项，早准备，早安排，早总结。
    4、克服施工中的质量通病对提高工程的整体质量和施工水平是极其重要的