淺埋大斷面地鐵車站雙側壁導坑暗挖施工技術研究

摘要：城市地鐵工程具有周邊環境復雜、淺埋、圍巖穩定性差等特點，雙側壁導坑暗挖法以新奧法基本原理為依據，將大斷面分成若干個小端面，根據設計步距將每個小端面單獨開挖封閉成環，最后形成大斷面。以長沙地鐵6號線某公園淺埋大斷面地鐵車站為工程背景，對地鐵車站全段超前支護、隧道暗挖支護、臨時支撐拆除、二襯施工關鍵技術展開研究，研究成果可為類似工程提供參考。

關鍵詞：淺埋;雙側壁導坑法;新奧法;超前支護;臨時支撐

0" "引言

淺埋暗挖法是20世紀80年代有關專家學者提出的，北京地鐵是當時國內第一個采用該方法進行施工的隧道。其具體開挖方法包括上下臺階預留核心土法、單側壁導洞法、CD法、CRD法和雙側壁導洞法等[1]。淺埋暗挖法具有工程造價低、無需交通整改、車輛和行人可在原有道路上正常通行、對周邊環境的影響小、隧道自身強度高等優點，適用于各種斷面及不同地層的隧道開挖，應用范圍較為廣泛[2]。

在淺埋大斷面隧道的修建過程中，雙側壁導坑法得以廣泛應用。該方法將大斷面隧道分割成若干個小斷面進行施工，并結合現場監測數據信息化指導開挖及支護作業，減少對圍巖的擾動，控制掌子面穩定，降低地表及拱頂沉降，以保證隧道安全施工和地面建構筑物的安全[3]。

丁維良[4]以某工程實例為依托，根據區間內砂層地質的基本特性，探討大斷面淺埋暗挖施工技術的應用要點。姜子良[5]依托西安地鐵4號線雁南四路至大唐芙蓉園區間大斷面黃土隧道暗挖施工，根據MIDAS/NX數值模型優化并確定洞室開挖最優掌子面間距，根據施工監測數據分析了隧道地表沉降和變形收斂特征，驗證了掌子面間距設置的合理性。本文以長沙地鐵6號線某公園淺埋大斷面地鐵車站為工程背景，對地鐵車站全段超前支護、隧道暗挖支護、臨時支撐拆除、二襯施工關鍵技術展開研究，

1" "工程概況

該車站地處長沙市開福區，位于東風路與營盤路口，沿東風路南北向敷設。為減小施工對公園內古建筑及古樹的影響，根據市委政府要求，穿越古建筑段采用暗挖施工方案。暗挖段起始里程：Y（Z）DK32+666.850～Y（Z）DK32+757.320，長度為90.45m。車站暗挖隧道洞身基本位于中風化泥質粉砂巖層，最淺處覆土約8m。暗挖段地質縱剖面如圖1所示。

支護結構采用Φ159mm×8mm無縫鋼管超前大管棚+Φ42mm超前小導管配合邊墻系統錨桿。初期支護采用（I25b+I20a）型鋼支撐，并噴射C25混凝土。初期支護厚度550mm，二次襯采用厚度為700mm的C35模筑混土，抗滲等級P10。支護結構斷面如圖2所示。

2" "施工技術難點分析

車站暗挖部分為雙層暗挖結構，開挖斷面面積約416.9m2，屬超大斷面，開挖支護風險較大，易發生塌方危險。車站暗挖段長90.45m，車站全段采用大管超前支護，一方面成鉆孔困難，另一方面鉆孔的角度和精確度很難控制，鉆孔極易發生偏斜。

暗挖段在明挖段南端頭進洞，開挖斷面大，跨度長。在進洞過程中工序多，協調難度大，風險高。烈士公園站襯砌采用大斷面整體模板臺車，受力復雜，拼裝難度大，質量初步估計達120t，移動風險高。烈士公園站暗挖段覆蓋有需要保護的樹木且覆土淺，在開挖支護注漿過程中，注漿很容易對樹木的根系造成影響。

3" "地鐵車站隧道暗挖施工技術

3.1" "超前支護

3.1.1" "超前大管棚

超前大管棚采用Ф159mm×6mm熱軋無縫鋼管，縱向分3次打設，第一段管棚長度為48.75m，第二、三段為27m，每段搭接長度為5m，在多個導洞開挖過程中，各導洞開挖到管棚搭接處時分別打設管棚，需保證搭接長度。管棚施工流程如圖3所示。

在管棚鉆進前端設置鉆頭，鉆頭上設置有2個Φ6mm的小孔。采用泥漿泵向棚管內注入沖洗液，在高壓力下，沖洗液通過鉆頭上的2個小孔噴射出去，切割破除前方土體。鉆頭楔形板旋轉頂進，進行同步修復切割土體，所鉆孔徑比管棚孔徑略大。沖洗液將鉆孔沉渣進行攪拌形成泥漿，并從管壁與土體間的間隙外流至孔口。按此方法循環推進。大管棚鉆進如圖4所示。

管棚導向糾偏方法如下：將有限導向儀安裝在鉆頭上作為導向，在鉆頭鉆進過程中利用鉆頭內的傳感器即時對鉆進方向進行糾偏，通過與傳感器連接的外接PLD顯示屏進行反饋，及時調整鉆頭方位。

注漿要點如下：徹底沖洗鉆孔，保持孔內均勻充滿泥漿液;盡量減少孔內殘余鉆渣。要求穩定、流暢、不得中斷、連續注漿，孔口出水泥漿后，封住孔口，然后再加壓注漿1～2次。為了確保管外“環狀間隙”注漿飽滿，應采用“邊注漿，邊放氣”的操作方法。注漿量應經過提前計算確定，注漿量應≥1.2倍的計算注漿量。水泥漿可灌性好、沉淀析水緩慢、滲透性較好，與一般土層有較好的親合力，易與周圍土層、棚管形成整體結構性能。將漿液水灰比控制在0.6～0.9。

3.1.2" "超前注漿小導管

小導管注漿作業包括：插打小導管、止漿封面、注漿三道工序。超前小導管插打采用鑿巖風鉆，偏差應控制在5cm以內，鉆進長度≥90%小導管管長。變坡處因不具備打3.5m長管的作業空間，先打入1m長小導管，開挖約50cm。再打入1.5 m長導管，開挖1m。隨后打入2m長導管，開挖1.3m。如此循環直至有足夠空間施工設計要求的3.5m長的導管。漿液灌注前，在小導管與掌子面接連處噴射35cm厚止漿墻，目的是為了防止導管注漿時發生跑漿;為了防止發生漏漿現象，應同步噴射5cm厚的混凝土封閉工作面，以防漏漿。采用水泥水玻璃雙液注漿，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa，孔口設置止漿塞，注漿時先進行無水孔的灌注，然后進行有水孔灌注，從兩端底部往拱頂部位注漿。此過程中發生竄漿或跑漿，需調孔注漿。對漿液澆筑過程中實時進行記錄，注漿完成后需對注漿效果進行檢驗，對注漿效果不理想的要進行補注。漿液達到設計強度后再進行隧道的開挖作業。

3.2" "雙側壁導坑施工

暗挖車站洞身采用雙側壁導坑法施工，分6個部分。現場對圍堰變形實時監控，根據圍巖穩定狀態，及時調整支護參數，確保施工安全。每循環開挖進尺位1～2榀拱架。

3.2.1" "施工步驟

開挖導洞①，施作初期支護及中隔壁、中隔板;再開挖導洞②，施作初期支護及中隔壁。導洞①超前導洞②12m。接著開挖導洞③，施作初期支護及中隔壁、中隔板。再開挖導洞④，施作初期支護及中隔壁。導洞③超前導洞④12m，接著開挖導洞⑤，施作初期支護及中隔板。開挖導洞⑥，施作仰拱初期支護。6個導洞均分上下臺階進行開挖，并預留核心土，共12個臺階。雙側壁導坑法分區如圖4所示。

3.2.3" "袖筏管注漿

袖筏管注漿如圖5所示。為確保隧道進洞安全，控制施工期間的地面沉降，在洞門7m范圍地表施作袖閥管注漿，加固地層。袖閥管采用Φ76、壁厚3mm的PVC管，注漿范圍為開挖線兩側各1.65m，注漿標高為卵石層以上2.7m。

定好孔位后，開始鉆孔，采用硬質合金鉆頭鉆進，鉆至終孔。向孔內下入注漿袖管。用水泥袋紙、水泥等將管口封牢。用PW-150型泥漿泵，向孔內注入套殼料，注滿為止。套殼料凝固后（10～13h），即可開始注漿。采用R42.5普通硅酸鹽水泥，用PW-150型注漿泵，根據各組注漿參數表要求，從孔底自下而上進行注漿。注漿次序，每次都必須跳開一個孔進行注漿。

3.2.3" "初期支護

隧道初期支護鋼拱架設計為雙層I20a+I25b兩種規格的工字鋼支撐，縱向間距50cm。鋼拱架縱向連接筋采用雙層C25，環向間距1.0m，內外側間隔布置。鋼支撐在洞外統一加工制作，運料車運進洞內，人工配合機械安裝。鋼拱架支撐完畢后，應立即噴射混凝土。采用濕噴機械臂噴35cm厚C25混凝土，中導洞、臨時仰拱及隔墻均采用35cm厚的C25混凝土支護。初期支護施做完畢后，背后回填注漿。

3.3" "臨時支撐拆除

暗挖隧道采用復合式襯砌，需要在初期支護穩定后進行二次襯砌模筑施工。為了防止模筑襯砌出現過多的施工縫，減少滲水病害，采用整體式模筑襯砌，因此在模筑襯砌之前，對臨時支撐予以拆除。

為了降低風險，隧道臨時支撐及中隔壁在整體拆除之前，需進行拆除實驗。采用機械配合人工的方式分段拆除，從上至下。拆除順序如下：破除混凝土→切割連接筋和鋼筋網片→拆除工字鋼支撐。每次拆除長度不超過9m。施工中破除臨時支撐時應分段拆除，加強監控量測。

具體拆除方法如下：在暗挖隧道全段貫通，圍巖變形收斂穩定后，選取最南端9m進行臨時支撐和中隔壁破除實驗。采用挖機破除，首先讓挖掘機站在導洞⑤臨時橫撐上，破除上導洞的中隔壁、導洞①、導洞③臨時橫撐。采用帶破碎錘挖掘機，整機質量約13t，最大挖掘高度8.5m，最小旋轉半徑2.7m。上導洞中隔壁破除后，讓挖機站在下導洞②、④內破除剩余臨時橫撐和下部中隔壁。

3.4" "二次襯砌施工

本工程隧道暗挖段仰拱采用定型小鋼模施工，邊墻采用可移動組合式大鋼模施工，拱頂部分二襯采用定型鋼小模板配合盤扣式滿堂支架施工。臨時支撐拆除后，先進行仰拱小型鋼模板施工，仰拱混凝土終凝后，進行邊墻施工。最后采用滿堂支架+定型小鋼模進行拱頂二襯施工。拱頂襯砌滿堂支架布置如圖6所示。

4" "結論

根據長沙地鐵6號線某公園雙側壁導坑暗挖車站施工，得到以下結論：超前大管棚施工采用了儀器導向，即時對鉆進方向進行糾偏，保證了管棚準確定位，保證了暗挖隧道的施工安全。對于超大斷面隧道，雙側壁導坑法施工完成能夠保證施工安全，但臨時支撐的拆除存在著一定的安全風險。首先是拆除高度大，拆除困難;其次，臨時支撐拆除不當可能會造成初期支護變形失穩。本工程在臨時支撐拆除過程中，采取在實時監控量測指導下，先拆除上部后下部、從中間到兩邊跳段拆除的方法，降低了臨時支撐拆除安全風險。對于超大斷面隧道，二次襯砌是施工中的一個難點，本工程采用了先墻后拱法分兩部進行二襯施工，降低了混凝土的澆筑高度，保證了二次襯砌安全施工，節約了成本，取得了較好的經濟效益。

參考文獻：

[1] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[2] 劉康輝.下穿既有建筑物暗挖地鐵隧道圍巖及地表變形規律研究[D].西安：西安科技大學，2017.

[3] 張運庭.淺埋軟弱地層隧道圍巖穩定性分析及綜合施工技術[J].鐵道建筑技術，2014（5）：86-88.

[4] 丁維良.大斷面淺埋暗挖法施工技術在砂層地鐵施工中的應用[J].工程機械與維修，2022（2）：126-128.

[5] 姜子良.黃土地區淺埋地鐵隧道雙側壁導坑法施工參數優化[J].鐵道建筑，2022，62（3）：126-131.

[6] 劉偉，楊林浩.一次性導向跟管鉆進法大管棚施工技術在客運專線施工中的應用[J].鐵道標準設計，2007，（S1）100-102.