大斷面暗挖地鐵車站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工優(yōu)化

岳保虎/YUE Baohu

（中鐵十二局集團有限公司，山西 太原 030024）

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)及城市建設(shè)的快速發(fā)展，為緩解城市交通壓力，地鐵建設(shè)正在全面快速發(fā)展建設(shè)。在早期的地鐵車站建設(shè)中，明挖法由于施工簡單、工期短、造價低等特點被廣泛采用，但明挖法對地表交通及環(huán)境影響極大，且不適用于埋深較深的地鐵線路，因此暗挖地鐵隧道的數(shù)量正逐年增多，各種淺埋暗挖大跨隧道的出現(xiàn)也對設(shè)計和施工提出了新的挑戰(zhàn)。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法常被應(yīng)用于淺埋暗挖大跨隧道的開挖，但隨著隧道結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法并非為最優(yōu)的施工方法，且不合理的開挖順序易引發(fā)掌子面坍塌甚至地表塌陷等事故[1-3]。故此，針對不同的工程實際情況，合理的對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行工法優(yōu)化，選定符合工程實際的導(dǎo)洞開挖順序，對暗挖大斷面隧道施工的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全和進度控制有著至關(guān)重要的作用。

相關(guān)人員對大跨隧道的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法做了大量研究[4-6]，總結(jié)了許多優(yōu)化的工法，但不同地區(qū)，不同實際工程的工法的優(yōu)化結(jié)果不盡相同。因此，本文以重慶地鐵24 號線暗挖車站地龍灣站為依托工程，對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行施工優(yōu)化，總結(jié)出合理的開挖工法及順序。

1 地龍灣站暗挖車站概況

1.1 車站概況

重慶地鐵24 號線地龍灣站為地下二層的單柱暗挖車站，車站總長為253.5m，站內(nèi)凈寬度為21m，站臺寬為12m，車站有效長度為122m。暗挖車站斷面開挖寬度23.44m，開挖高度20.78m，開挖面積417.2m2。地龍灣站下穿規(guī)劃市政道路東廣路，市政道路場坪工作已完成，場坪后暗挖車站拱頂覆巖約14.20～17.20m，其中車站小里程端部巖體厚度約14.20m，車站大里程端部巖體厚度約17.20m，為常見的淺埋暗挖大跨隧道。車站設(shè)置2 組風(fēng)亭組，4 個出入口，車站大小里程端均接礦山法區(qū)間。車站設(shè)置一主一支施工通道，主施工通道連接站廳層，支施工通道接站臺層。

1.2 工程地質(zhì)條件

如圖1 所示，地龍灣站穿越構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，位于廣佛寺向斜西翼，巖層單斜產(chǎn)出，巖層傾向122°，傾角10°。地層由上而下主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、殘坡積層粉質(zhì)黏土（Q4el+dl）和侏羅系上統(tǒng)遂寧組（J3s）。車站開挖圍巖主要為中厚層砂質(zhì)泥巖和砂巖，巖體呈中等風(fēng)化狀態(tài)、節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體較完整，圍巖修訂后定級為IV 級。地下水為基巖裂隙水，呈滴狀或線狀排出，地下水具有補給條件單一、短途徑流、就近排泄、無一定的方向性的特點。暗挖車站整體位于中風(fēng)化基巖中，巖體較完整，其強度較高，力學(xué)性能穩(wěn)定。

圖1 地龍灣車站縱斷面

2 原雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工情況

如圖2 所示，傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工順序為：①開挖左部導(dǎo)洞1a，施工該導(dǎo)洞初期支護（包括支護臨時中隔墻I）；支撐臨時型鋼a；②開挖左部導(dǎo)洞2a，施工該導(dǎo)洞初期支護（包括支護臨時中隔墻II）；支撐臨時型鋼b；③開挖左部導(dǎo)洞3a，施工該導(dǎo)洞初期支護（包括支護臨時中隔墻III）；④開挖右部導(dǎo)洞1b，施工該導(dǎo)洞初期支（包括護臨時中隔墻支護IV），臨時型鋼支撐c；⑤開挖右部導(dǎo)洞2b，施工該部初期支護（包括支護臨時中隔墻V），支撐臨時型鋼d；⑥開挖右部導(dǎo)洞3b，施工該導(dǎo)洞初期支護（包括支護臨時中隔墻VI）；⑦開挖核心土上部導(dǎo)洞4，施工該部初期支護；⑧開挖核心土中部導(dǎo)洞5；⑨開挖核心土下部導(dǎo)洞6；⑩分階段拆除臨時支撐（橫撐和豎撐），及時施作仰拱鋼筋混凝土澆筑；①1 及時施工側(cè)墻和拱頂?shù)亩我r砌。

圖2 傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工步驟示意圖

按照傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工地龍灣車站時，臨時側(cè)壁的施工將隧道分割為了兩個相對獨立的全封閉導(dǎo)洞，如此將造成以下施工困擾。

1）掘進機或者裝載機的進料出渣，必須正面進料，倒車出渣，而且必須保證一進一出，隨著開挖掘進的不斷深入，勢必會影響每循環(huán)的施工時間，給施工組織帶來不便。

2）地龍灣車站中部設(shè)置一主施工通道接站廳層，至施工通道接站臺層。按照傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝施工完左右上中導(dǎo)洞后再進行剩余部分施工時，導(dǎo)致主施工通道因標高較高問題無法正常使用，此時2 號支通道位于站臺層也未能充分發(fā)揮進料出渣的作用，整體施工組織不合理。

3）用于初期支護混凝土噴射的濕噴機等大型設(shè)備，施工過程中，需原路來回地開出開進，隨著隧道掘進的深入，進出調(diào)運的周期變長影響工序的斜街，極大的影響施工效率。

4）左右獨立的導(dǎo)洞增加了大跨隧道施工時的風(fēng)水管路、通風(fēng)及臨時用電等設(shè)施的數(shù)量和布設(shè)難度。

3 工程施工優(yōu)化措施

基于地龍灣車站位于整體較為完整的基巖中，周邊無重要構(gòu)筑物，結(jié)合地龍灣車站施工通道的布置形式（圖3），對傳統(tǒng)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行優(yōu)化。

圖3 地龍灣站施工通道布置平面示意圖

1）首先通過主施工通道，開挖貫通整個車站范圍內(nèi)的左上導(dǎo)洞和右上導(dǎo)洞并完成支護，保持左右導(dǎo)洞錯開開挖，掌子面的間距不小于15m。

2）通過主施工通道開挖貫通支施工通道小里程方向的左中導(dǎo)洞和右中導(dǎo)洞，并及時架設(shè)臨時橫撐。為便于車站端頭的施工出渣及材料運輸，提前開挖完成車站小里程端頭15m 范圍內(nèi)的核心土上部導(dǎo)洞。

3）為充分利用支施工通道進料出渣，并便于后期開挖核心土上部導(dǎo)洞，完成支施工通道斷面寬度及左右各15m，即37m 范圍內(nèi)核心土上部導(dǎo)洞。

4）利用支施工通道，開挖貫通支施工通道小里程方向的左下導(dǎo)洞和右下導(dǎo)洞，保持左右導(dǎo)洞錯開開挖，掌子面的間距不小于15m。

5）利用支施工通道，以在左中導(dǎo)洞或右中導(dǎo)洞墊渣做操作平臺的方式，依次開挖支施工通道小里程方向剩余的核心土中上導(dǎo)洞，中中導(dǎo)洞和中下導(dǎo)洞，開挖臺階平臺寬度為3～5m，并拆除相應(yīng)位置的臨時支撐。

6）施作支施工通道小里程方向車站的仰拱及二襯。

7）待支通道小里程方向襯砌施工完成30m以上后，交替開挖支施工通道大里程方向剩余的左中導(dǎo)洞、右中導(dǎo)洞，保持左右導(dǎo)洞錯開開挖，掌子面的間距不小于15m。

8）利用支施工通道，以在左中導(dǎo)洞或右中導(dǎo)洞墊渣做操作平臺的方式，依次開挖支施工通道大里程方向剩余的核心土中上導(dǎo)洞，中中導(dǎo)洞和中下導(dǎo)洞，開挖臺階平臺寬度為3～5m，并拆除相應(yīng)位置的臨時支撐。

9）施作支施工通道大里程方向車站剩余的仰拱及二襯。

地龍灣站采用優(yōu)化的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，現(xiàn)場施工情況如圖4 所示。進洞以后，現(xiàn)場監(jiān)測到拱頂沉降最大值為7mm，水平收斂最大值5mm，均處于可控范圍內(nèi)。優(yōu)化后的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，在本工程中產(chǎn)生的主要經(jīng)濟效益是縮短工期，同時也節(jié)約了人、機、材料的投入以及項目的管理成本。

圖4 利用主施工通道貫通左中、右中導(dǎo)洞現(xiàn)場施工圖

4 結(jié)論與建議

1）結(jié)合地龍灣站施工通道的布置形式，改變雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工順序，提前貫通左上、左中以及右上、右中導(dǎo)洞，并提前貫通車站端頭和施工通道斷面內(nèi)的核心土上導(dǎo)洞，可在保證施工安全的前提下，便于挖機、裝載機等大型機械作業(yè)，加快施工功效，縮短施工工期。

2）地龍灣車站地下水不發(fā)育，圍巖較為完整，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，采用優(yōu)化后的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，監(jiān)測數(shù)據(jù)均在可控范圍內(nèi)，可為類似工程的施工優(yōu)化提供參考。