风道CRD法临时支撑拆除技术

■李红霞

（中铁十九局集团第五工程有限公司，河北 石家庄 410000）

我国城市地铁建设工程中，车站中风道的建设是不可或缺的。暗挖风道由于其施工断面大，施工工法较为复杂，大部分采用CRD法施工，在风道竖向、水平方向均需要设置临时支撑，临时支撑一般采用工字钢+挂网喷射混凝土；风道结构施工时，从下往上施工时，需要拆除中间竖向及水平方向临时支撑，设计要求一般分段长度不大于6m，结构高度一般大于10m，临时支撑的如何拆除是工程的重难点。

针对临时支撑的拆除难题，许多专家学者做了大量研究。有的也提出了“拱盖法先施工”的设计理念，减少了中间临时支撑的施工高度，取消了临时横支撑的设置，确保了支护的安全，减少了拆撑的风险，但是拱盖的设置是基于拱脚部位为稳定岩体的情况，且在施工过程中，工序转换较多（风道拱盖开挖→拱盖分段衬砌→风道下部开挖→下部底板、侧墙、中板衬砌），施工周期较长，工序不连续及影响暗挖车站主体开挖等缺点。基于此目前很多的暗挖风道采取CRD法（六步法）施工，对采用全包防水风道的临时支撑的拆除是目前急需解决的难题。

临时支撑拆除难度较大，本文依托于青岛地铁4号线错埠岭站2号风道临时支撑拆除工程，综合考虑风道所处工程地质条件，优化原设计拆撑措施，在拆除过程中通过收集、分析监测数据，在确保安全的前提下确定最佳的拆撑方案，希望为类似地铁风道设计及施工提供借鉴。

一、工程概况

错埠岭站为青岛地铁4号线暗挖车站，车站位于辽阳西路和南京路交叉口，沿辽阳西路东西方向布置，为双层圆拱复合式衬砌结构，设置2个出入口、1个垂直电梯井（安全出口与其合建）以及2组风亭，见图1。2号风井、风道作为车站主体结构施工通道，位于辽阳西路南侧，中广宜景湾门前规划绿地内，为双层暗挖风道，风道开挖宽度为14.8m，高度为16.63m，长度35.8m，采用CRD法开挖，采用全包防水复合式衬砌结构，风道结构见图2。

图1 车站总平面图

图2 风道横剖面图

风道埋深18.7m，2号风道拱部涉及的地层主要为人工填土层（层厚2.9-7.1m）、黏土层（层厚0-4.8m）、强风化花岗岩（层厚5.5-6m）、中风化花岗岩（层厚2.0-3.2m）。

风井风道初支的基本参数如下：

①2号风井内净空为15.9m×6.9m，竖井深度为34.5m，倒挂井壁法施工；

②风道采用CRD法施工；

③风道拱部Φ42超前小导管（L=3.5m，环向间距@400mm）,纵向间距@1.5m；侧墙R25×5.0中空注浆锚杆(L=3.0m,@环1.0m×纵1.5m),梅花形布置；

④风道初期支护采用1.0m间距格栅+300mm厚喷射混凝土支护，并设置单层Φ8钢筋网片，网格间距为200×200mm；

⑤临时横支撑在中间竖向设置一道、水平2道，临时支撑采用工字钢+300mm厚Φ8@200×200网喷砼临时支护，临时工字钢设置间距同风道主体。

施工难度主要包括：

①风道高度大，拱部范围内设备无法上去，只能人工采取电镐、风镐拆除，拆撑难度大、风险高；

②设计结构采取跳段施工，拆撑长度设计不允许超过8m。结构一次施工长度6m，需要从下至上结构全部结构施工完成后方可进行另一段施工，衬砌分段多，传统方案需要分6段进行施工。

二、拆撑方案

（一）拆撑方案设计

方案Ⅰ：按照传统设计方案，进行跳段施工，一次拆除临时支撑8m，施工结构6m，拱部采取人工拆除，结构施工从下至上施工完成强度满足设计要求后拆除另一段支撑，将风道分为6段进行结构施工，具体工序如下。

（1）第一步：在第二道水平临时支撑下方搭设满堂支架（中间部位临时支撑上需要走设备，临时支撑不能满足）、第二道及第一道水平临时支撑之间搭局部支架、第二道水平临时支撑上方搭设局部支架，在上方支架利用风镐拆除竖向临时喷砼，顶部竖向临时支撑工字钢。

（2）第二步：拆除第二道及第一道水平临时支撑支架、第二道水平临时支撑上方局部支架，从车站中板驶入小型破碎锤至第一道水平临时支撑上方，机械拆除中间竖向临时支护及第一道水平临时支护。

（3）第三步：拆除第一道水平临时支撑下方满堂支架，机械拆除下方竖向临时支护及第二道水平临时支护，施工此段结构，结构满足设计要求后，重复第一至第三步。

方案Ⅱ：打破传统拆撑技术，从临时支撑下部开始进行拆除，采用换拆结合技术。具体工序为：先拆除第二道水平支撑→底板填充层以下局部进行拆撑、换撑→施工底板、中板→在中板上使用破碎锤拆除第一道水平支撑及中板以上竖向临时支撑→施工拱部结构→最后拆除中板以下竖向临时支撑；结构一次施工长度控制在18m左右，将风道结构分为两段进行施工，具体详细施工工序在后续详细介绍。

图3 方案Ⅰ施工步序

（二）方案比选

按照风道长度36m，从两个方案的经济性、施工时间、可操作性、安全性进行比选，具体比选如附表1所示。

从表中分析方案Ⅱ全面优于方案Ⅰ，故采用方案Ⅱ。

三、拆撑技术

（一）准备工作

（1）衬砌施工准备工作就绪。

（2）分析开挖以来的监测数据，绘制地表沉降、拱顶沉降、净空收敛、临时工字钢表面应力等项目的变化曲线，累计变化量、平均变化速率及最大变化速率等指标均能满足拆撑要求时，方可拆撑。

①临时支撑拆除前初支表面无渗水，平整度及断面检测符合满足设计及规范要求。

②临时支撑拆除前需对初支背后进行检测，扫面结果显示无空鼓、不密实、脱空方可拆撑。若初支背后存在上诉问题，则必须进行初支背后注浆并再次扫描，确认初支背后必须密实。

③临时支撑拆除前监测数据应满足以下要求:隧道拱顶沉降≤20mm，平均速率≤2mm/d（最大≤3mm/d）；隧道净空收敛≤30mm，平均速率≤1mm/d（最大≤2mm/d）。

④风道临时支撑拆除后其二衬结构应尽快封闭，以确保风道结构安全。

（二）监控量测

在整个拆除过程中，加强对风道拱顶沉降、周边收敛进行监测，加强对拆撑临近部位的风道拱顶下沉量、临时支撑轴力、侧墙收敛的监测，拆撑完成部位及时施作防水层及衬砌施工，保症施工安全。

监测频率：拆撑后两天内按照每天监测两次，拆撑后第3-7天按照每天监测1次，稳定后7天1次。

本次拆撑监测共布置了两组沉降、净空收敛观测点，每组测点间隔10m，测点1位于拆撑段中间位置，测点2位于拆撑段前方2m位置；1组轴力观测点位于拆撑前方2m，在竖向临时支撑工字钢上布置，对拆撑范围内的风道拱顶下沉量、临时支撑轴力、侧墙收敛实施监测，累计监测时间为28d，监测数据如图4、图5所示，根据监测结果分析可知，拆撑过程中，围岩变形很小，最大变形量出现在拆撑位置，最大拱顶下沉量为0.28mm，竖向支撑轴力变化很小，拆撑7d后，风道拱部下沉量及风道侧墙的收敛量在后续时间范围内基本无变化，表明拆撑过程中，支撑体系转换较好，原有支护体系稳定。

（三）临时支撑拆除及结构施工

首先进行底板下部混凝土凿除施工，交替完成下方工字钢割除及底板施工，凿除顺序如下。

（1）拆除第二道水平临时支撑，纵向长度20m。

（2）凿除风道底板填充层以下中隔壁临时支撑喷射混凝土，纵向长度20m左右，按照防水材料宽度（2.0m），确定一次换撑长度为4.0m，分5段进行换撑施工，先施工第①段防水级保护层，在第①段防水保护层上方施工竖向临时支撑，割除第②段范围内底板填充顶面下方工字钢，水平、竖向设置工字钢临时支撑，施工第②段防水，依次完成③、④、⑤段的防水及换撑施工，具体见图6。

图4 位移变形监测结果

图5 轴力测点监测结果

图6 底板拆撑、换乘及施工工序示意图

图7 中板及拱部拆撑施工工序示意图

（3）施工底板混凝土、填充层，填充混凝土顶面与水平工字钢底部齐平，具体见图6。

（4）施工中板、侧墙，凿除风道中板与竖向临时支撑相接处喷射混凝土并清理干净，中板水平横向钢筋与竖向临时工字钢位置冲突时，调整中板水平方向钢筋位置，具体见图 7（1）。

（5）从车站中板驶入小型破碎锤至中板上方，采用拆除中板上方第一道水平临时支撑及竖向支撑，施工风道拱部衬砌，具体见图7（2）。

（6）拱部强度满足要求后拆除支架，对中板下方竖向临时支撑进行拆除，对于竖向拆除工字钢在中板混凝土表面部分无色涂刷防水油漆，防止后期锈蚀，具体见图 7（2、3）。

（四）拆除临时支撑注意事项

（1）准备工作应充分，结构施工材料应提前备料，避免临时支撑拆除后，暴露时间过长，二衬结构应尽快封闭成环，确保风道结构安全。

（2）下部临时支撑过程拆除时，避免大面积同时拆除，造成初期支护失稳，拆撑应随拆随换，确保结构安全，换乘工字钢应确保与原有工字钢密贴，下部应紧贴防水保护层，避免悬空，如有悬空，应采用钢板、高强砂浆充填密实。

（3）拆除下来工字钢应作为应急物资堆放整齐，如监测数据异常时，能够及时进行回撑。

（4）做好临时支撑拆除过程中监控量测工作，及时了解其变形情况，确保其变形值在可控范围内，出现监测数据异常时，应及时上报，以便采取措施进行加固。

（5）采用机械凿除工字钢之间的喷射混凝土时，一定要专人指挥，机械操作人员应做好岗前教育，了解拆撑顺序，操作要点及注意事项，机械作业及工字钢倾倒半径内严禁站人，安全、技术管理人员应现场旁站警戒指挥，做好安全防护工作，无关人员不得进入警戒范围内，确保施工安全。

（6）临时支撑工字钢拆除时，应系上安全绳缓慢放倒，如不具备放倒条件时，分段割除工字钢，严禁从底部直接割除使工字钢自由落下，防止工字钢掉落对结构造成破坏及伤人。

（7）钢架拆除过程中，如发现监测数据异常时应停止临时支撑拆除并立即上报。如发现初支大面积开裂、掉块等异常险情时，作业区域内人员应立即撤离，通知附近及地表人员立即撤离危险区域，并设置安全警戒区域，防止其他人员进入。

（8）临时支撑拆除时，支撑与风道初期支护处连接割除时，连接处混凝土需要清理干净，禁止火焰直接灼烧喷射混凝土，防止混凝土被烤坏，如发现混凝土被烤裂、烤焦等现象，应将受损混凝土凿除，采用砂浆修补完成，割除后的工字钢与风道初支格栅连接板位置，需要采用砂浆抹平。

四、实施效果分析

采用方案Ⅱ拆撑后，施工过程顺利，极大地改善了风道衬砌施工的进度、安全，节约了施工成本，通过对拆撑过程中的数据监测，临时支撑拆除过程可控，对类似风道施工设计及施工具有一定借鉴意义。

附表1 方案对比分析表