地鐵淺埋暗挖車站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)

林祥亮 肖建輝 王靜雅

摘要：詳細(xì)介紹了青島地鐵地下車站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)，通過此次工程施工實踐，對以后城市地鐵大跨度車站和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地鐵淺埋暗挖車站雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工技術(shù)

1前言

青島地鐵3號線線路大部分為地下淺埋。淺埋的隧道及車站大部分采用礦山法暗挖，礦山法施工運(yùn)用“新奧法”基本原理，采用錨噴初期支護(hù)，充分利用圍巖的自承能力，以保證隧道的施工安全。地鐵車站淺埋暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工為礦山法中的一種施工方法，在城市中采用此種施工方法，在保證施工地表不陷，不塌的前提下，做到不擾民，維護(hù)了市容和街面上正常的交通秩序。

2雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工特點及適用范圍

2.1特點

（1）地鐵淺埋隧道及車站采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，很好的解決了大斷面隧道開挖的安全性問題，且結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，拆裝方便、靈活，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎(chǔ)上，在青島地鐵3號線工程施工中總結(jié)出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在于，它是合適于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下，埋深小于或等于隧道直徑，以較小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法。它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

2.2 適用范圍

（1）適用于城市地區(qū)松散土介質(zhì)圍巖條件下的淺埋隧道，以較小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法，它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

（2）適用于V-VI級圍巖地層，開挖斷面在40-320 m2的大斷面車站。

（3）由于該施工方法在有水條件的地層中可廣泛運(yùn)用，加之國內(nèi)豐富的勞動力資源，在全國地鐵暗挖車站修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區(qū)間隧道及車站。此外，該方法也廣泛用于淺埋地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。這項技術(shù)的采用，結(jié)束了我國城市修建地鐵大開挖的歷史，開創(chuàng)了我國在大城市松軟地層修建地鐵的新途徑。

3 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝原理

地鐵車站淺埋暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工其原理是：就是把整個隧道大斷面分成左中右上中下9個小斷面施工，每一小斷面單獨掘進(jìn)，最后形成一個大的隧道，且利用土層在開挖過程中短時間的自穩(wěn)能力，采用網(wǎng)狀支護(hù)形式，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護(hù)結(jié)構(gòu)，且用中隔壁及中隔板承擔(dān)部分受力。該方法主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質(zhì)。由于淺埋暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法省去了許多明挖法施工需要的報批、拆遷、掘路等程序，節(jié)省了大量的時間。

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工

側(cè)導(dǎo)洞分上中下三個臺階，上中臺階土方分階段采用人工風(fēng)鎬開挖土方，并直接翻入下臺階，然后采用翻斗車外運(yùn)至垂直提升處，椼架電動葫蘆垂直提升。開挖臺階長度2～3m，初期支護(hù)分別進(jìn)行，每側(cè)均設(shè)臨時鋼架橫撐，做到步步封閉成環(huán)。兩洞之間的中間部分開挖作業(yè)方式同側(cè)洞，并及時架設(shè)拱部和臨時橫撐及仰拱的拱架，使之與兩側(cè)洞及時聯(lián)接成環(huán)。二次襯砌采用輸送泵澆筑，二次襯砌采用滿堂腳手架及鋼模，混凝土泵泵送。該施工過程中，適時進(jìn)行初支背后注漿，以控制地表沉降。在施工過程中，加強(qiáng)監(jiān)控量測，實行信息化施工，并根據(jù)監(jiān)測情況，拆除臨時格柵支撐，施作二次襯砌。

車站暗挖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工藝：

1.施作拱部超前支護(hù)，主體結(jié)構(gòu)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，雙側(cè)壁導(dǎo)坑1開挖支護(hù)時，左右兩側(cè)應(yīng)錯開不小于15m。

2.下部導(dǎo)坑2，3分臺階開挖，并及時施作支護(hù)，施作墻角部位防水層及二次襯砌。

3.開挖核心巖柱上部4，及時施作拱部初期支護(hù)。

4.根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果，分段拆除臨時支撐，一次拆撐縱向長度4.5～6m，施作拱墻防水層及二次襯砌IV。

5.拆除剩余臨時支撐，施作底部防水層及二次襯砌。

6.施工車站中板、立柱等內(nèi)部結(jié)構(gòu)及裝修。施工工法和工序見下圖1所示。

4.1兩側(cè)導(dǎo)坑上部開挖及支護(hù)

（1）上部開挖。由于車站結(jié)構(gòu)拱頂處于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中且覆巖厚度較薄，為確保掌子面穩(wěn)定及控制地表沉降，采取φ76自進(jìn)式管棚+φ32超前小導(dǎo)管對掌子面前方巖體進(jìn)行預(yù)加固，對地層進(jìn)行加固后，采用人工開挖直接開挖翻碴至下臺階，用翻斗車轉(zhuǎn)運(yùn)至提升架處，采用電動葫蘆垂直起吊外運(yùn)。每一開挖循環(huán)進(jìn)尺為0.5m，有測量人員控制中線水平，施工時保證不欠挖，控制超挖。開挖輪廓線盡可能圓順，以減小應(yīng)力集中，另一側(cè)上部開挖落后3～5m。

（2）上部斷面初期支護(hù)。a、初噴：在開挖后立即進(jìn)行，以便盡早封閉拱頂暴露面，噴射混凝土厚4～5cm。b、格柵鋼架：格柵鋼架制作符合設(shè)計規(guī)范，滿足施工要求；安設(shè)時清除浮土，拱腳夯實或設(shè)置墊板，鋼架柵縱向間距按計劃要求每榀0.5m縱向設(shè)φ22連接筋，其環(huán)向間距為1m，交錯布置。C、掛網(wǎng)：單層鋪設(shè)，采用Φ8鋼筋，網(wǎng)格20×20cm，鋪設(shè)在格柵鋼架的背后位置，密貼圍巖，并與格柵鋼架連接牢固。d、噴射混凝土：采用TK-961型濕噴機(jī)噴護(hù)，第一次噴射3～5cm，架立好格柵鋼架后，復(fù)噴至設(shè)計厚度30cm。e、鎖腳錨桿：在拱腳處打設(shè)兩根φ25索腳錨桿，其尾部與格柵鋼架焊接牢固。

（3）超前與加固作業(yè)。超前支護(hù)是安全通過圍巖不穩(wěn)定帶所必需的，超前大管棚及超前小導(dǎo)管支護(hù)注漿是主要的兩種方式。

a、管棚施作

浮山所車站超前支護(hù)含有φ108、φ76大管棚，管棚施做應(yīng)先施鉆、安設(shè)及注漿有孔鋼管，再施作無孔鋼管。

（a）鉆孔

根據(jù)套拱中預(yù)埋的鋼套管作為導(dǎo)向管，采用管棚鉆機(jī)鉆孔。掌子面在施工前需按要求先噴一層素混凝土作為止?jié){墻，以確保掌子面在進(jìn)行壓力注漿時不出現(xiàn)漏漿、坍塌。

鉆孔前先檢查鉆機(jī)狀況是否正常。鉆孔時根據(jù)情況確定是否加泥漿鉆進(jìn)，當(dāng)鉆至砂層易塌孔時，應(yīng)加泥漿護(hù)壁方可繼續(xù)鉆進(jìn)；如不能成孔時，可加套筒或?qū)@頭直接焊接在鋼管前端鉆進(jìn)。

鉆孔速度應(yīng)保持勻速，特別是鉆頭遇到夾泥夾砂層時，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，避免發(fā)生夾鉆現(xiàn)象。

為避免鉆桿太長，鉆頭因自重下垂或遇到孤石鉆進(jìn)方向不易控制等現(xiàn)象，開鉆上挑角度控制在3°～5°之間，并隨時用測斜儀量測角度和鉆進(jìn)方向。

（b）安設(shè)管棚

鉆孔完成后及時安設(shè)管棚鋼管，避免出現(xiàn)塌孔。

鋼管逐節(jié)頂入，鋼管接頭采用φ114絲口連接，長15cm。

及時將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實，在鋼管外露端焊上法蘭盤、止?jié){閥，并檢查焊接強(qiáng)度和密實度。

（c）管棚注漿

注漿工藝見下圖2：

（a）施工工藝流程

施工工藝：工序作業(yè)包括鉆孔、布管、封孔、注漿四道工序。

小導(dǎo)管注漿流程見下圖3。

（b）鉆孔布管

Φ32注漿小導(dǎo)管按設(shè)計加工制作和布管，直接利用風(fēng)鎬或鉆機(jī)推送小導(dǎo)管至設(shè)計長度，孔口偏差不大于50mm，孔眼長度應(yīng)大于設(shè)計的小鋼管長度，小鋼管應(yīng)平直，尾部焊箍，頂部成尖錐狀，采用錘擊或鉆機(jī)頂入，管上按梅花形布置小孔，間隔15cm，孔眼直徑8mm，尾部置于鋼架上，并與鋼架焊接。縱向兩環(huán)小導(dǎo)管的搭接長度不小于2m。

（c）封孔注漿

在掌子面噴一層5cm厚砼，孔口處設(shè)止?jié){塞，注漿采用注漿泵，注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿材料選用琉鋁酸鹽水泥漿，漿液配比現(xiàn)場試驗確定。注漿順序由下至上，漿液用攪拌筒攪拌。遇竄漿或跑漿時，則采取間隔一孔或幾孔灌注的方法。

注漿時將兩種不同的漿液分別放在兩個容器內(nèi)，使用雙液注漿泵按配合比分別吸入兩種漿液，兩種漿液在混合器混合后注入地層。

4.2中、下部開挖及支護(hù)

中、下部開挖每循環(huán)進(jìn)尺1.0m，每部落后上部3m。反坡開挖時，在掌子面設(shè)集水坑抽排水，集水坑內(nèi)抽至豎井集水井后排出洞外。永久與臨時初期支護(hù)同時施作，并及時封閉環(huán)狀。中、下部施工工藝流程為：一側(cè)側(cè)洞中、下部開挖落后，另一側(cè)側(cè)洞下部開挖5m→兩側(cè)下部開挖、每循環(huán)進(jìn)尺1.0m→初噴混凝土4～5cm→安鋼架、掛鋼筋網(wǎng)、焊聯(lián)接筋（→二次復(fù)噴混凝土達(dá)設(shè)計厚度→進(jìn)入下一循環(huán)。

4.3中間上部開挖及支護(hù)

待兩側(cè)洞初支作好一定時間后，開挖中間土體，落后一側(cè)側(cè)洞開挖初支3～5m。中間上部施工工藝流程圖：施作超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固→開挖土石方→初噴混凝土4～5cm→安設(shè)鋼格柵，焊縱向聯(lián)接筋→鋼架之間安設(shè)鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴混凝土達(dá)設(shè)計厚度→進(jìn)入下一循環(huán)。

4.4中間中、下部開挖及支護(hù)

檢查中隔板、中隔壁支撐，分析各部開挖支護(hù)后的變形收斂情況，處于基本穩(wěn)定后，開挖中間中、下部土體。施工工藝流程圖為：中間中、下部土體開挖→中間中、底部鋼格柵和鋼筋網(wǎng)安裝→噴混凝土封閉底部→下一循環(huán)。

5結(jié)語

采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工、將大斷面暗挖車站開挖分成9個小斷面開挖，施工中做到“短進(jìn)尺、早支護(hù)、勤量測、速反饋”，保證了結(jié)構(gòu)安全，成功解決了青島地鐵暗挖車站工期緊張、工藝復(fù)雜、互相干擾大、地表沉降控制等難題。施工中量測信息的反饋對循環(huán)進(jìn)尺、支護(hù)形式及二次襯砌均有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。對以后大跨度隧道尤其是城市地鐵大跨度隧道及車站和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用。