成都地鐵大跨淺埋暗挖隧道CRD 工法施工技術

邢慧賢

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

淺埋暗挖法是近年來為適應城市淺埋隧道的需要而發展起來的一種施工方法，在我國地鐵區間隧道建設中已廣泛采用。淺埋暗挖法施工工藝簡單、靈活，并可根據施工監控量測的信息反饋來驗證或修改設計和施工工藝，以達到安全與經濟的目的。目前成都礦山法暗挖隧道施工經驗較少，且斷面較小。

成都地鐵2號線一期工程區間隧道基本位于飽水的砂卵石層中，在這種無膠結、穩定性差的砂卵石層中施工，必須采取有效措施防止開挖過程中圍巖坍塌并控制地面沉降，確保施工安全及減小對周圍環境的影響。本停車線暗挖隧道覆土5.66 m，斷面較大，距房屋最近處僅2 m，對地面沉降要求較高，工程風險較大。

1 工程概況

1.1 暗挖隧道概況

通惠門停車線暗挖區間位于2號線通惠門車站東端，停車線起點里程為 ZDK29+428.100，終點里程為 ZDK29+746.278，停車線總長318.178 m，停車線曲線半徑400 m。ZDK29+614.500處設置一處施工豎井，兼作盾構井。本礦山法隧道采用噴錨構筑法原理進行設計和施工，采用復合式襯砌，主要斷面包括A型段，B型段，B1型段。其中A型斷面內凈高7 588 mm，內凈寬9 200 mm;B型及B1型斷面內凈高8 322 mm，內凈寬10 000 mm，見圖1～圖3。

圖1 停車線平面布置圖

1.2 工程地質概況

區間隧道地處川西平原岷江水系Ⅰ級階地，為侵蝕～堆積階地地貌，地形平坦，地面高程501.10 m～503.77 m。工程所處地層均為第四系(Q)地層覆蓋。地表多為第四系人工填筑雜填土，其下為第四系全新統沖洪積粉土、砂土、卵石土;第四系上更新統沖、洪積卵石土夾砂透鏡體，下伏白堊系上統灌口組泥巖。

第四系孔隙水主要賦存于全新統(Q4)、上更新統(Q3)的砂、卵石土中，砂卵石層含水豐富，含水層總厚度約28.1 m，為孔隙潛水。本區段卵石土綜合含水層滲透系數k=18 m/d，為強透水層。區間隧道基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響較大。

圖2 B型斷面圖

圖3 B1型斷面圖

本場地位于通惠門路上，琴臺路左側。通惠門路為雙向八車道，交通繁忙。站址周邊樓房密集，且靠近軍事管制區。

2 主要支護措施

2.1 停車線隧道主要支護措施

停車線隧道復合式襯砌結構以鋼筋網、噴射混凝土和鋼架為初期支護并輔以小導管作超前支護，以模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，初期支護與二次襯砌之間設全封閉防水隔離層，局部設置系統錨桿。在隧道開挖過程中，如遇地質條件較差的土層，在掌子面開挖后，需噴50 mm厚C20早強混凝土臨時封閉掌子面。由于隧道開挖斷面較大，地面沉降經計算最大可達到26.5 mm，為了更好的控制地面沉降，須嚴密監控地面沉降，必要時加臨時豎撐。

A，B，B1型斷面均采用初期支護雙層φ42超前小導管L=3.5 m，縱向1.5 m，拱部 90°范圍，環向間距 0.25 m，拱部 90°～180°范圍，環向間距0.3 m，Ⅰ22a鋼架支護間距 0.5 m;初支采用C25網噴早強混凝土，350 mm;二次襯砌C30，P8模筑鋼筋混凝土，500 mm。

2.2 主要支護斷面受力計算

選取B型及B1型斷面進行計算。分別按最高水位(水位在隧道拱頂上方)、水位在隧道中部、水位在隧道底板下進行計算，取計算的最不利值進行配筋，圖4，圖5分別列出兩種斷面的承載能力極限狀態計算結果的最大彎矩值。經計算，設計二襯滿足受力要求。

圖4 B型斷面彎矩圖

圖5 B1型斷面彎矩圖

3 施工方法

1)停車線隧道按噴錨構筑法及淺埋暗挖法進行施工，結合本工程具體情況，以合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少隧道開挖對圍巖的擾動為原則，采用人工或機械開挖技術，開挖后及時支護、封閉成環，使其與圍巖共同形成聯合支護體系，有效抑制圍巖過大變形。以超前注漿小導管、鋼筋網、噴射混凝土及鋼架作為主要施工支護手段，模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，并通過現場監控量測指導設計和施工。

2)隧道起拱線以上范圍設超前注漿小導管輔助施工，使拱部砂卵石層得到膠結，形成注漿加固圈，以提高砂卵石層的自穩能力。選用CRD法進行暗挖主體段施工。開挖后，應視地下水情況和掌子面穩定情況，必要時采用噴射混凝土封閉掌子面和增設臨時仰拱。為控制隧道初襯拱腳沉降，在鋼架拱腳設鎖腳錨管。為控制地面沉降，應當控制開挖進尺和拆除臨時支撐縱向長度。拆除臨時支撐縱向長度在5 m以內。嚴格控制開挖循環進尺，一般不宜超過0.5 m。施工時應遵從“管超前，嚴注漿，短進尺，強支護，早封閉，勤量測”的原則。開挖后及時支護，及時封閉。初支噴混凝土封閉成環一定長度后及時向拱墻背后注漿，對圍巖和初支進行加固。圖6，圖7為CRD工法分區及開挖臺階示意圖。

圖6 CRD工法分區圖

圖7 CRD工法開挖臺階示意圖（單位：m）

3)開挖之前采用降水井提前20 d以上進行降水，使地層重新固結，并保證掌子面的干燥。

4 輔助工程措施

4.1 施工降水

1)降水對地面沉降、地下管線及周邊建筑物的影響一般來說，成都地區的地下水分布狀況為地表水及地下潛水層，兩種水層通過粘土層的分隔作用，互不貫通。根據大量的工程經驗證明，成都地區在砂卵石地層中實施施工降水是可行的。加之成都地區砂卵石層經過長期的地層壓密作用，使卵石顆粒之間形成了較為穩定的骨架結構，因而具有拱力效應，降水作用對地表沉降值影響較小，對地下管線及建筑物的變形影響也較小。

2)降水井布置原則。停車線隧道施工期間采用管井降水，降水井直徑為600，井深25 m，沿隧道兩側布置，單側井距20 m，降水深度為不小于隧道開挖輪廓線底1.0 m。

4.2 控制地面沉降的措施

1)洞室開挖后迅速地施作初期支護，抑制巖體的早期變形，待圍巖穩定后，再進行二次襯砌。加強現場監控量測指導設計和施工。

2)隧道淺埋地段地表下沉的量測宜與洞內凈空變化和拱頂下沉量測在同一橫斷面內。當地表有建筑物時，應在建筑物周圍增設地表下沉觀測點。

3)橫斷面方向應在隧道中心及兩側間距2 m～5 m處設地表下沉測點，每個斷面設7～11點，監測范圍應在隧道開挖影響范圍以外。地表下沉量測應在開挖工作面前方，隧道埋深與隧道開挖高度之和處開始，直到襯砌結構封閉、下沉基本停止時為止。地表下沉量測頻率應與拱頂下沉和凈空變化的量測頻率相同。

4)地表沉降控制標準。一般地段允許沉降應控制在30 mm，應注意施工降水對周圍淺基礎房屋及地下管線的影響，必要時須采取基礎加固措施。

4.3 防水技術要求及措施

根據成都市含水地層的特性、圍巖穩定情況和結構支護形式確定，應采用全封閉式的復合襯砌，初支要進行系統注漿，形成初道止水帷幕，達到無明水，只有少量濕漬。初支與二襯之間鋪設附加防水層，附加防水層宜采用能倒置粘貼于主體結構的預鋪式防水材料，以實現防水層能與二襯混凝土密貼。

1)初期支護噴混凝土采用抗滲標號為P8的防水混凝土;初支施工時預埋注漿管，每當初期支護閉合成環一定距離后，隨即進行初襯的拱墻背后注漿。

2)盡量使初支噴射面平整，二襯鋼筋施工時須采取有效措施確保防水板不被破壞。當二次襯砌完成后應對拱頂部二次襯砌與防水層之間空隙進行回填注漿。

5 停車線暗挖隧道施工監測

停車線段北側成都軍區第二幼兒園前面二層營業房屋及成都軍區柿子巷干休所臨街5層房屋距離隧道僅2 m～3 m，施工時，需對該兩處房屋進行保護及加強監測。施工期間加強變形控制，并通過監測，保證既有建筑物安全。停車線段隧道施工期間進行的施工監測項目及要求如下:

1)地面沉降監測。在施工期間應對周圍的道路、環境、地面、拱頂等進行監測，監測頻率在施工過程中每兩天至少一次，測點布置一般在10 m左右。

2)對環境建筑物的監測。在施工過程中，對施工影響范圍內的所有建筑物均應進行變形、沉降、裂縫以及建筑物的傾斜等監測。監測頻率在施工過程中，每天至少一次。

3)凈空變化、拱頂下沉監測。凈空變化、拱頂下沉量測應在每次開挖后12 h內取得初讀數。測點應牢固可靠、易于識別，并注意保護，嚴防爆破損壞。拱頂下沉和地表下沉量測基點應與洞內、外水準基點建立聯系。

6 結語

由于停車線隧道離最近的建筑只有2 m，加之地面交通的正常運作，使這一工程成為成都地鐵在建項目中風險較大的項目。該工程重點解決在高地下水位、砂卵石地層或砂層等復雜地質條件和環境條件下的大斷面淺埋施工，本工程的成功建設是成都地鐵區間大跨淺埋隧道采用礦山法施工的一次成功的嘗試，為地鐵工程提供了十分寶貴的經驗。

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