地鐵暗挖區間淺覆土、大跨度、多斷面施工及控制技術

李春奎

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北涿州 072750）

地鐵暗挖區間淺覆土、大跨度、多斷面施工，涉及淺埋暗挖、大跨度結構、結構斷面變化多等諸多施工及控制技術。本文以長春地鐵6號線為例，系統闡述相關施工技術，以期為地鐵類似工程施工提供借鑒。

1 工程概況

長春地鐵6號線岱山公園站—飛躍廣場站區間（以下簡稱“岱飛區間”），沿飛躍路主干道下方敷設，總長1 066.692 m，其中岱飛區間2號豎井及橫通道沿飛躍路路中設置，豎井結構外輪廓尺寸為15.6 m×15.6 m的矩形截面；橫通道采用蓋挖順作法施工，蓋挖段結構外輪廓尺寸為18.2 m×10.6 m的矩形截面。豎井橫通道整體跨度長33.8 m，基坑深19.1 m，頂板覆土僅為4.1 m，埋深較淺；豎井橫通道結構主要承擔區間左右線（含渡線、停車線）及6號、7號線聯絡線共計5個斷面的暗挖開挖施工任務，沿岱山公園站方向為左線H型與B型6導洞等2處大斷面，間距僅4.1 m；沿飛躍廣場站方向為右線C型6導洞大斷面，以及左線標準斷面、聯絡線斷面等3處斷面。為典型的淺覆土、大跨度、多斷面結構施工。

豎井橫通道及暗挖段隧道結構主要位于粉質黏土層，土質為黃褐色～褐黃色，可塑，搖振無反應，稍光滑，干強度和韌性中等。

岱飛區間2號施工豎井及橫通道位于飛躍路路中，飛躍路為長春市內主干路，地面交通繁忙，沿線地面建筑物較為密集雜亂，主要建（構）筑物為汽車廠三十三街區居民小區。岱飛區間2號豎井暗挖總平面如圖1所示。

2 豎井暗挖主要技術難點

岱飛區間2號豎井及結構內暗挖斷面施工主要存在如下技術難點。

（1）暗挖區間大斷面結構覆土埋深較淺，其中2號豎井橫通道蓋板覆土僅4.18 m，暗挖H型雙側壁導坑大斷面拱頂覆土僅6 m，并且暗挖區間結構上方為飛躍路主干道，夜間各類重型車輛運輸頻繁，動載荷影響較大，暗挖風險較高。

（2）岱飛區間左線暗挖H型大斷面臨近一汽33街區2棟6層樁基礎磚混結構居民樓及樓前裙樓商鋪，該建筑修建于1985年，地上高度20 m，無地下室，基礎型式為樁基礎，樁長、樁徑由于修建年代較遠，資料缺失未知，但樁持力層入砂巖。區間距離建筑物水平距離約為4.15 m及5.86 m，開挖邊線與基礎水平距離約為13.7 m及12.2 m，存在極大建筑沉降風險。

（3）岱飛區間豎井橫通道進暗挖區間共涉及5處大斷面結構，相鄰斷面結構間距較近，同時施工斷面多，且B、H斷面同為雙側壁導坑法施工，斷面跨度大，存在群洞效應風險，同時對豎井自身穩定以及地表、周邊建筑物沉降控制提出了更高的要求。岱飛區間2號豎井暗挖區間斷面位置縱剖圖如圖2所示。

3 豎井、暗挖結構施工及控制

3.1 地面、地下處置措施

針對豎井結構進暗挖區間大斷面，結構跨度大、埋深覆土淺，路面車輛動載荷影響大的情況，分別采取地面上及地面下相應處置措施。地面下針對大斷面洞身開挖，采取打設大管棚及深孔注漿方式進行支護，保障暗挖初期支護結構至路面間土體加固穩定；針對車輛動載荷擾動，相應在結構上方對應路面并排滿鋪2 cm厚鋼板用以均攤分布動載荷，降低車輛運輸通行造成的影響。同時在路面地表采取加密布設監測點，暗挖施工中加強監控量測，并根據其反饋信息對支護參數進行調整。措施如下。

（1）洞內暗挖B、C、H型大斷面初期支護（以下簡稱“初支”）由深孔注漿+超前小導管+大管棚+鋼格柵+噴射混凝土組成。拱部150 °范圍內采用超前小導管注漿加固+大管棚超前支護，小導管+大管棚，每隔1 榀打設小導管，長度2.5 m，小導管+大管棚環向間距均為400 mm，大管棚采用φ108 mm，壁厚6 mm鋼管注漿加固，環向間距為400 mm；初支厚度為350 mm，格柵鋼架間距 0.5 m。岱飛區間暗挖雙側壁大斷面初支如圖3所示。

（2）深孔注漿范圍。初支外輪廓線外1.5 m、內0.5 m，共2 m，深孔注漿漿液采用水泥漿，根據實際注漿效果，可適當摻入水玻璃，注漿擴散半徑需在施工試驗后確定，注漿孔布置由工作面向開挖方向呈輻射狀，現場可適當調整，以保證注漿充分，以不留死角為原則。岱飛區間暗挖雙側壁大斷面深孔注漿示意圖如圖 4所示。

（3）深孔注漿的初壓為0.7～1.0 MPa，終壓一般為1.5 MPa（根據地面監測情況，進行調整），在終壓狀態下當進漿量小于3 L/min或注漿壓力在終壓狀態逐步升高可停止注漿。注漿后土體無側限抗壓強度不低于0.5 MPa，滲透系數不大于1×10-6cm/s，若注漿不理想，應及時補充注漿，確保施工安全。

（4）深孔注漿前需提前設置止漿墻，厚度為300 mm，采用C25噴射混凝土，并設雙層φ6 mm@150 mm×150 mm鋼筋網，并按照1 m×1 m梅花形布置長度約2 m的φ22 mm掛網鋼筋，長度可根據現場止漿墻效果進行調整。注漿后至少等8 min方可以開挖，開挖長度按循環進尺規定，以保留一定長度的掌子面止漿加固巖盤。

（5）施工過程中密切關注掌子面地層情況，加強監控量測，并根據其反饋信息對支護參數進行調整。

（6）由于斷面覆土較淺，風險較大，在路面采取20 mm厚鋼板鋪裝措施，嚴禁在區間上方堆載。

3.2 結構加強

針對岱飛區間左線暗挖H型大斷面臨近一汽33街區2 棟6層樁基礎磚混結構居民樓及樓前裙樓商鋪，存在極大建筑沉降風險，采取端頭注漿+豎井周邊打設隔離樁、旋噴樁以及加強基坑內部鋼支撐體系，增強結構穩定性。采取措施如下。

（1）區間H大斷面與房屋鄰近處設置φ1 000 mm@1 600 mm的鉆孔隔離樁，共計27根，并對樁間采用φ800 mm@400 mm三重旋噴樁進行旋噴加固，如圖5所示，隔離樁、冠梁采用C30混凝土，隔離樁最外層鋼筋保護層厚度為70 mm，冠梁最外層鋼筋保護層厚度為35 mm。

（2）在臨近建筑物側打設雙排三重管旋噴樁進行加固、隔離，打設長度為20 m，打設深度為20.888 m和20.088 m。

（3）對變形敏感的部位加強支撐體系剛度、控制基坑變形，基坑支撐設計為3道內支撐+1道換撐，其中第2道、第3道支撐為φ800 mm厚16 mm鋼管撐，以增強支撐穩定性。

（4）右線區間靠近建筑物部分，結構拱部及臨時建筑側采取深孔注漿措施。

（5）及時跟進初支背后以及二襯與初支間空隙的填充注漿，保證漿液能均勻地填充初支背后以及初支與二襯間的空隙。

（6）加強對基坑周邊沉降地表沉降、地下水、豎井收斂等監控量測工作，加強對周邊建筑沉降和差異沉降的觀測，如發現沉降或收斂速度偏大或異常，應立即停止開挖及時注漿，對建筑物基礎底部進行跟蹤，確保建筑物安全。

3.3 控制措施

針對豎井橫通道大斷面設置集中，斷面跨度大，為避免暗挖進洞施工群洞效應風險，采取如下控制措施。

（1）嚴格控制各斷面施工工序，先行施工右線B斷面初支及二襯結構，后再施工左線暗挖初支結構。

（2）暗挖進洞各大斷面采用深孔注漿+打設大管棚支護方式。雙側壁導坑法各小導洞開挖支護，嚴格遵循淺埋暗挖法的“十八字方針”，做好超前支護措施，導洞內分臺階開挖，上部各導洞各層臺階拱腳處均打設2 根鎖腳錨管；全長壓注水泥漿，保障初支結構穩定。開挖時預埋初支背后的回填注漿管，完成3～5 m時應及時進行回填注漿；做好注漿記錄，并按雙指標控制注漿壓力和注漿量；確?；靥蠲軐嵑蜕戏焦芫€安全，進一步控制地表、管線和洞內沉降變形。

（3）暗挖左、右線大斷面間距較近，采用在大斷面側壁打設長3 m DN32小導管，間距1 m×1 m梅花形布設，進行大斷面徑向土體注漿加固，以保障后開挖斷面結構穩定。大斷面徑向土體注漿加固示意圖如圖6所示。

（4）加強暗挖初支洞室內收斂及沉降監測控制。加大監控量測頻率，每日監測至少2次。

3.4 深孔注漿及旋噴加固效果

3.4.1 深孔注漿效果

岱飛區間暗挖段粉質黏土地層大斷面開挖后，進行全斷面深孔注漿，以滿足強度、初凝時間、流動度條件的要求。注漿中，采用 HC-P超細灌漿材料，水灰比0.6，水玻璃加量1%～5%，其28天強度15.5 MPa，初凝時間40 min，流動度20.0 cm。注漿后，進行目測觀察注漿加固范圍，開挖到止漿巖盤量測加固體的直徑。從掌子面開挖效果看，劈裂注漿起到了加固土體的效果，漿脈分布明顯，注漿孔周圍有明顯的擠密漿體，如圖7所示，注漿效果如圖8所示。

3.4.2 旋噴樁試樁及效果

岱飛區間2號豎井橫通道三重旋噴樁試樁里程為K15+940，試樁平均樁長20 m，根據1:1水灰比要求，最少需要水泥 360袋（50 kg/袋）；三重旋噴樁試樁直徑φ800 mm，旋噴咬合250 mm；三重旋噴樁參數為，噴漿壓力20 MPa，漿液選用42.5級以上普通硅酸鹽水泥，每延米樁身水泥用量300 kg，注漿壓力25 MPa左右，鉆桿提升速度控制在15～25 cm/min并漸漸向上提升；噴漿提升時，啟動旋噴樁機及拉緊鏈條裝置， 邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使漿液和土體充分拌和直至將攪拌鉆頭提升出地面；施工過程技術人員定時檢查漿液初凝時間、噴漿流量、壓力、旋轉提升速度等參數是否與擬定的設計參數吻合，并隨時做好記錄。三重旋噴樁試樁數據如表1所示。

表1 三重旋噴樁試樁數據

根據旋噴樁試樁數據，現場取樣28天無側限抗壓強度標準值不小于1.0 MPa，滿足設計要求范圍；三重旋噴樁全部打設完成后，岱飛區間側向基本無明顯滲漏水。

3.4.3 地表及周邊建筑沉降監測

岱飛區間經過采取全斷面深孔注漿及三重旋噴加固一系列措施后，區間暗挖施工臨近建筑物的沉降及差異沉降控制方面得到了很大的提高，根據專業檢測人員的數據分析，皆在規范控制值之內，數據監測超限值為0 個，合格率達到100%。岱飛區間開挖施工平穩有序，每天完成3個循環，安全質量控制良好的情況下完成74.5 m開挖掘進。岱飛區間周邊建筑物沉降監測結果如表2 所示。

表2 岱飛區間周邊建筑物沉降監測結果 mm

4 結論及建議

（1）地鐵暗挖區間豎井及橫通道位于城市核心區域時，特別是舊城區，應加強周邊環境調查，并適當加密施工范圍地質勘查點，明確豎井、暗挖隧道結構與周邊建(構)筑物的幾何關系和所處地質水文情況。工程鄰近老城區樓房、地下管線眾多時，應采取必要的安全措施，如旋噴止水、注漿加固、超前大管棚等，這對于沉降控制、周邊環境保護及防止坍塌效果顯著。

（2）長春地鐵6號線岱飛區間2號豎井及其暗挖各斷面施工時的各項沉降監測數據表明，所采取的施工技術及控制措施有效地保證了豎井及暗挖隧道的施工質量和施工安全，為以后地鐵豎井及暗挖隧道施工積累了較豐富的施工經驗。