地鐵隧道大斷面雙側壁導坑法施工分析

■李楠楠

（中鐵十八局集團市政工程有限公司，天津 300222）

大斷面雙側壁導坑法地鐵隧道工程軟弱圍巖開挖比較安全的施工方法，是將大斷面隧道分成若干部分，降低開挖的跨度，快速進行初期支護和臨時仰拱，通過超前小導管支護，可有效降低拱頂下沉和周邊的位移情況，可有效控制每部分開挖中造成的積累變形，從而控制地鐵隧道開挖的總變形，提升地鐵隧道開挖完成之后圍巖的穩定性。大斷面雙側壁導坑法是一種安全性比較高的隧道施工方法，但形成的窄立結構兩側會承受大的側向壓力，不利于收斂變形，受力性能比較差。因此，在應用此項技術時，需要結合工程特性和圍巖結構，立足大斷面雙側壁導坑法施工原理，做好超前小導管支護，才能最大限度上保癥施工質量。基于此，開展地鐵隧道大斷面雙側壁導坑法施工分析研究就顯得尤為必要。

一、工程概述

潘家園西站～廣渠門外站區間設計起點里程為右K18+216.153，終點里程為右 K19+869.504，全長1653.351m，潘家園西站為區間小里程端，廣渠門外站為區間大里程端，區間大里程端設單渡線及停車線。本區間走向基本呈南北向，接潘家園西站端左右線為上下疊落關系，出潘家園西站后線間距增大到9.5m，受設單渡線及停車線的影響，線間距由9.5m逐漸增大到19.2m。右線右K19+483.026～右 K19+890.684、左線左 K19+663.964～左K19+890.684采用暗挖法施工，暗挖段右線長407.65 8m、左線長226.720m，其余區段采用盾構法實施。礦山法區間側壁基本為粉質黏土，主要穿越粉質黏土⑥層及黏土⑦5層，區間暗挖隧道段整體位于地下水位以下。

二、大斷面雙側壁導坑法施工原理

雙側壁導坑法是一種以新奧法為主要機理的隧道大斷面施工方法，將大斷面分為若干個洞室，從而有效解決大斷面、淺埋、下穿已有構造物開挖的安全性問題。在具體施工中，可大幅度降低對周圍圍巖造成的擾動，通常情況下，雙側壁導坑斷面多呈現近橢圓形，周邊輪廓比較圓順，從而避免了應力集中問題[1]。在初期支護時，多采用鋼拱架、超前小導管、噴射混凝土等，可促使開挖斷面及時閉合，充分利用圍巖的自承能力，控制圍巖變形，保癥施工的安全性。雙側壁導坑法是一種邊開挖，邊支護的施工技術，左右洞對稱開挖，中間斷面緊跟其后，初期支護仰拱形成閉合環之后，再拆除兩側導洞臨時支撐，從而形成全斷面。比較適用于黏性土層、砂層、砂卵層等地層施工中。

三、地鐵隧道大斷面雙側壁導坑法施工的具體應用

（一）大斷面雙側壁導坑法施工工序

本工程大斷面雙側壁導坑法施工示意圖如圖1所示。

圖1 大斷面雙側壁導坑法施工示意圖

在圖1中1的位置做超前小導管施工，以加固地層，然后分臺開挖洞室1的土體，進行拱部支護和臨時隔壁，臨時仰拱施工。其中1號洞室開挖到斷面之后，進行2號洞室開挖，并進行邊墻、仰拱支護和臨時隔壁施工。洞室3拱部超前深孔注漿加固地層，開挖3號洞室土體，施做拱部支護和臨時隔壁，開展臨時仰拱施工。其中2號洞室要超前3號洞室8～10m之間。3號洞室開挖到端頭之后，再開挖4號洞室，并施做邊墻和仰拱支護。4號洞室超前5號洞室8～10m后，施做5號洞室拱部深孔注漿，加固地層，開挖5號洞室土體，施做拱部支護和臨時仰拱[2]。當5號洞室開挖到端頭之后，再開挖6號洞室土體，施做邊墻和仰拱支護。

（二）超前小導管施工

開挖時超前預支護采用小導管注漿加固地層。小導管沿開挖輪廓線從格柵腹部穿過，環向間距30cm，單根長2.0m，仰角及外插角15°～25°（角度過小影響下榀格柵的架設，極易造成侵限，角度過大，出現超挖現象嚴重），縱向間距每榀打設一排小導管。如果在具體施工中，遇到卵石層或者其他堅硬的底層，小導管施工無法順利進行，難以達到設計位置，必須及時上報給現場監理部門，通過商議進行集中處理，同時要進行施工工藝試驗，按照試驗結果，選擇具體的打設參數和漿液參數[3]。本工程超前小導管采用了Ф32，t=2.75mm，L=2.0m鋼管加工成花管，以保癥注漿效果。此外，小導管前端可加工成錐形，保癥插打的順利性，避免發生漿液前沖問題。在小導管的中間位置鉆直徑為8mm左右的溢漿孔，呈梅花樁進行布置，避免存在注漿死角，間距控制在20cm左右，在尾部0.8m范圍內嚴禁鉆孔，避免發生滲漏漿液問題，在末端焊接上直徑為8mm的環形箍筋，避免在打設小導管時發生端部開裂問題，以免影響注漿管的連接效果，本工程小導洞處小導管加工成型圖如圖2所示。

（三）大斷面雙側壁導坑法施工要點

施工橫通道變形穩定后，沿1a號施工橫通道拱部打設雙排小導管，根據現場監測情況分層破除1a號施工橫通道馬頭門開挖第一層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯立三榀，第一層橫通道開挖不小于8m時，準備破除馬頭門開挖第二層橫通道土體。

第一層橫通道開挖不小于8m時，臨時封閉掌子面，破除第二層橫通道馬頭門開挖第二層橫通道土體，格柵鋼架聯立三榀，并同步開挖第一層橫通道土體，第一層橫通道開挖至堵頭墻E處停止開挖并施做堵頭墻E，第二層橫通道開挖不小于8m時，準備破除馬頭門開挖第三層橫通道土體[4]。

第二層橫通道開挖不小于8m時，臨時封閉掌子面，破除第三層橫通道馬頭門開挖第三層橫通道土體，格柵鋼架聯立三榀，并同步開挖第二層橫通道土體，第二層橫通道開挖至堵頭墻E處停止開挖并施做堵頭墻。

第三層橫通道開挖至堵頭墻F處施做堵頭墻F，待變形收斂穩定后，根據現場監控量測情況，準備破除馬頭門開挖1b號施工橫通道。

根據現場監控量測情況，沿1b號施工橫通道拱部打設雙排小導管，分層破除1b號施工橫通道馬頭門，開挖1b號施工橫通道第一層橫通道，馬頭門處格柵鋼架聯立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G,準備開挖第二層橫通道[5]。第一次橫通道施工示意圖如圖3所示。

第一層橫通道施做完畢后，破除第二層橫通道馬頭門開挖第二層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G,準備開挖第三層橫通道[6]。

第二層橫通道施做完畢后，破除第三層橫通道馬頭門開挖第三層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G。1b號橫通道變形穩定后，根據現場監控量測情況，準備進行北側渡線大斷面礦山法區間開挖，具體施工示意圖如圖4所示。

圖2 小導洞處小導管加工成型圖

圖3 第一次橫通道施工示意圖

圖4 第三層橫通道土體開挖示意圖

四、地鐵隧道大斷面雙側壁導坑法施工心得體會

第一，地鐵隧道大斷面雙側壁導坑施工中，形狀近似橢圓形斷面，為保癥施工的安全性和施工質量，避免發生超挖和欠挖問題，導坑斷面地方寬度要控制在整個斷面的三分之一左右。

第二，在進行圍巖開挖中，要盡量采用機械開挖為主，人工開挖為輔的方式，嚴禁使用爆破開挖。如果局部遇到堅硬的巖石，需要爆破，則要盡量采取弱爆破施工方法，最大限度上降低對周圍地層造成的擾動[7]。

第三，在具體開挖中，要嚴格按照相關規范和標準做好監測工作，以便及時掌控圍巖和支護變形情況，一旦變形量超過設計允許范圍，立即停止施工，修正支護參數，改變施工方法，同時進行準確的超前地質預報。

第四，在進行左右導坑施工中，前后拉開的距離要控制在10m左右，且導坑和中間土體施工中，導坑要至少超前30～50m。

第五，開挖后拱部鋼架與兩側壁拱架連接是難點，在兩側壁施工中，鋼架位置應準確定位，確保各部鋼架架設后在同一垂直面[8]。

綜上所述，本文結合工程實例，分析了地鐵隧道大斷面雙側壁導坑法施工，分析結果表明，地鐵隧道工程地質條件復雜多變，對開挖施工技術的選擇有較大要求。需要結合工程特性和工程所在區域的地質條件，選擇與之相適的開挖方法。大斷面雙側壁導坑法施工可將大斷面分成若干個區域進行施工，可保癥周圍圍巖的穩定性，提升施工的安全性和質量，值得大范圍推廣應用。