雙側壁導洞法在地鐵工程中的應用

彭顯曉， 周 鑫， 孔 慧， 胡學智

（天津市地下鐵道集團有限公司，天津300051）

軟弱地層中大斷面隧道暗挖施工通常采用雙側壁導洞法和交叉中隔壁法(CRD 工法)，將大斷面隧道分割成若干小斷面隧道，減小每一步開挖的斷面尺寸，可較好地控制大跨度、軟弱地層隧道開挖變形[1～2]。其中，雙側壁導洞法施工過程中各導洞開挖寬度可比CRD工法更小，安全性更高[3～4]。

1 工程概況

天津地鐵某車站為地下二層島式站臺車站，車站基坑深16.8 m，該站C出入口基坑深10.3～12 m，上方有一直徑2.2 m 的混凝土水源管，壁厚200 mm、覆土厚1.68 m，無法切改，采用雙側壁導洞法下穿此水源管，暗挖斷面總寬度8.9 m、總高度5.85 m。車站所處地段屬海積、沖積低平原，地形較平坦，影響范圍內地層主要為第四系全新統人工填土層（Qml）、全新統上組陸相沖積層（Q34al）、全新統中組海相沉積層（Q24m）、全新統下組沼澤相沉積層（Q14h）、全新統下組陸相沖積層（Q14al）。見圖1。

工程所在深度范圍內主要為粉質黏土、粉土、粉砂，見表1。

圖1 暗挖段橫斷面

表1 地層巖性特征描述

地下水主要為潛水，埋深1.80～2.40 m，第四系全新統人工填土層、全新統上組陸相沖積層、全新統中組海相沉積層，可視為潛水層，含水介質顆粒較細，水力坡度小，地下水徑流緩慢。全新統下組沼澤相沉積層粉質黏土及全新統下組陸相沖積層粉質黏土屬不透水～微透水層，可視為潛水層與第一承壓水層的隔水層。第一承壓水層水頭在地面下3.4 m處。

2 地層加固

采用WSS二重管注漿工藝，鉆機鉆孔至預定深度后從中空鉆桿內進行后退式注漿，注漿材料為水泥+水玻璃雙液漿。鉆孔注漿順序：沿輸水管線先外側、后內側、先洞口外、再洞口內。該注漿順序能夠控制內圈注漿時漿液的擴散流失，從而達到良好的土體止水、加固效果。注漿采用定量定壓相結合的方法。

2.1 地面垂直注漿

按單孔注漿擴散半徑0.7 m 計算，為確保注漿無盲區，在水源管兩側各設置兩排注漿孔，垂直+傾斜交叉布置，傾斜角度為7°～8°，注漿孔間距0.5 m。當注漿量達到設計注漿量或壓力達到0.3～0.5 MPa 時即可結束該孔注漿。見圖2。

圖2 注漿孔布置

2.2 開挖面水平注漿

為確保管線的安全，對暗挖段結構輪廓外3 m 以內進行水平注漿，作為對地面垂直注漿的補充。在地面垂直注漿盲區或效果不理想部位進行重點注漿。見圖3。

圖3 水平注漿孔布置

加固體28 d 無側限抗壓強度不應低于1.2 MPa，滲透系數≯1.0×10-8cm/s。開挖前須對加固體進行鉆孔探水，鉆孔深2 m，如出現滲漏，對該部分土體進行重新注漿加固，直至探孔無水滲出。

3 開挖及襯砌施工

3.1 管棚施工

為控制沉降，采用φ108 mm@300 mm的大管棚對水源管下土體進行加固，管內注漿。管棚長度≮8.5 m，安裝完成立即采用水泥+水玻璃雙液漿注漿，注漿壓力控制在0.5 MPa左右。大管棚兩端與豎井結構形成整體。見圖4。

圖4 管棚、小導管及支撐體系

3.2 超前小導管注漿

完成導洞的馬頭門后，首先開挖導洞1，導洞上方采用φ42 mm超前小導管注漿加固地層，小導管環向間距300 mm。每一榀鋼架打設一組小導管，小導管長2.0 m，外插角10°～20°。漿液根據地層情況，采用微膨脹水泥+水玻璃漿液，注漿壓力0.3～0.5 MPa。見圖5。

圖5 小導管布置

3.3 土方開挖及襯砌施工

因暗挖段長度較短，每個導洞貫通后再開挖下一個導洞。導洞開挖時，環形開挖上半臺階，可根據現場情況預留核心土長度，約為1 m；每開挖0.5 m進深，立即初噴4～5 cm 混凝土，架立工25a 格柵鋼架并安裝鎖腳錨桿，復噴混凝土到設計厚度。然后環形開挖下臺階，每開挖0.5 m 進深，立即初噴混凝土，架立鋼架，復噴混凝土。及時進行初襯背后注漿，注漿漿液采用1∶1水泥漿，壓力控制在0.2～0.5 MPa，使初襯與地層密貼。噴射混凝土應與鋼架形成一體，鋼架應全部被噴射混凝土覆蓋，保護層厚度為4 cm。開挖時如果局部止水效果不理想，應及時打入小花管進行注漿止水。

所有導洞貫通后，鑿除中隔壁臨時豎向支撐范圍處噴射混凝土，保留型鋼；施工底板及側墻的下半部分。混凝土強度達到設計強度的85%后拆除橫向臨時型鋼支撐，施作側墻上半部分及部分頂板結構，混凝土達到設計強度后，架設φ609 mm、壁厚12 mm、間距1 m的臨時豎向支撐，割除豎向型鋼支撐，實現受力轉換，澆筑剩余頂板結構。最后對拱頂進行注漿補強。見圖6。

圖6 二次襯砌施工順序

4 結語

本工程采用雙側壁導洞法，遵循“小分部、短臺階、短循環、快封閉、勤量測、強支護”的施工原則，自上而下，分塊成環，隨挖隨撐，順利實現在軟弱土層中下穿直徑2.2 m水源管，其經驗可供類似工程借鑒。□■