地鐵大跨度群洞隧道機械化施工技術

路 朋

（中鐵十八局集團軌道交通工程有限公司 天津 300222）

某地鐵暗挖區(qū)間為近距離大斷面暗挖隧道作業(yè)，小里程方向包含雙線大斷面及聯(lián)絡線，大里程方向為大斷面及標準斷面開挖，其中單洞最大開挖寬度15.3m，高10.8m；兩單洞近距分別約為1.4m和1.95m。穿越地層主要為中粗砂、泥巖，管線條件復雜，施工條件困難。本文詳細闡述了群洞施工的機械化施工工藝及減少群洞效應的相關技術措施，包含開挖順序控制、長管棚施工土體加固、全斷面及深孔注漿土體加固、大斷面步距控制等。

1 工程概況

本區(qū)間主要沿現(xiàn)狀某快速路路中布置。快速路紅線寬度為54m，為雙向機非混行6車道，包括輔路2個機動車道。區(qū)間線路兩側建筑物主要為高層、多層建筑，多為混凝土結構，目前基本在使用中，多為商業(yè)或企業(yè)辦公用地。主要管線有：雨水管，砼，DN300，埋深2.5m，東西走向，位于區(qū)間結構側上方約6.3m；雨水管，砼，DN300，埋深2.8m，東西走向，位于區(qū)間結構側上方約8.1m；污水管，砼，DN500，埋深3.6m，東西走向，位于區(qū)間結構上方約7.3m；給水管，鑄鐵，DN400，埋深2.2m，東西走向，位于區(qū)間結構上方約8.7m；雨水管，砼，DN300，埋深2.8m，南北走向，位于區(qū)間上方約8.1m。

場地地層沉積具有一定的規(guī)律性，場地地層主要由4部分組成：道路結構層和人工堆積雜填土層、第4系中更新統(tǒng)沖洪積粘性土和砂土層、白堊系泥巖層。

（1）特殊性巖土：場區(qū)內(nèi)有人工雜填土分布，土質(zhì)結構松散不均，土層透水性好，管道漏水或地表積水下滲容易形成漏水洞穴，對洞室開挖特別不利。

（2）場區(qū)條件內(nèi)不存在巖溶、滑坡、泥石流、危巖等其它不良地質(zhì)現(xiàn)象，在勘察過程中未見有毒氣體。

（3）根據(jù)《地鐵地地震安全性評價報告》，近場區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育有8條斷裂帶，除伊舒西支斷裂（F7）對線路有較小影響外，其余均無影響。

2 施工工藝及技術措施

2.1 施工順序的確定

橫通道襯砌→開挖小里程大斷面→小里程大斷面開挖20m→左線大斷面開挖→左線大斷面開挖完成、深孔注漿土體加固→右線標準斷面開挖→小里程大斷面深孔注漿土體加固→聯(lián)絡線開挖。

根據(jù)施工步序，合理錯開施工步距，有效減小群洞效應。下面談一下進洞相關技術措施。

2.2 施工相關技術措施

（1）采用從大斷面向小斷面開挖，減小開挖風險。

（2）大斷面采用CRD法，雙側壁導坑法將大斷面改為小斷面進行開挖。

（3）單洞單斷面采用臺階預留核心土法進行施工，保證掌子面穩(wěn)定性。

（4）在橫通道初期支護完成后向兩側區(qū)間打設大管棚及第一榀小導管。打設導管時，應將導管與橫通道側壁鋼格柵焊接牢固。

（5）向西開挖時先開挖右線大斷面隧道。對大斷面隧道全斷面地層采用小導管進行注漿加固。同時從大斷面區(qū)間對鄰近隧道的土層進行深孔注漿加固。

（6）向東施作先開挖左線大斷面隧道，則應對鄰近左線隧道的土層進行深孔注漿加固。同時對左線大斷面隧道進行全斷面小導管注漿加固。

2.3 機械化大斷面開挖施工工藝

機械化大斷面開挖采用拱部及側壁超前小導管進行土體加固后開挖支護，有效控制沉降，降低開挖風險。開挖過程分步進行開挖：雙側壁導坑法采用6個小導洞進行開挖，首先開挖1號洞室，待開挖15m后進行2號洞室開挖，相同工序進行3、4、5、6號洞室開挖。開挖過程中嚴格控制施工步距。具體施工步序圖詳見圖1。CRD法采用4導洞進行開挖，相關工序同雙側壁導坑法。

圖1 雙側壁導坑法施工步序圖

2.4 橫通道進大斷面長管棚施工工藝

2.4.1 管棚加工

橫通道進大斷面需打設39根（48m/根）長管棚，管棚采用縱向連接，連接絲扣長度不小于150mm，絲扣為方形，螺距6mm。由專業(yè)加工隊伍進行加工，加工成3m、4m兩種節(jié)長。奇數(shù)管采用3m×4+4m×9形式進行鋪管，偶數(shù)管采用4m×3+3m×12形式進行鋪管，以滿足相鄰兩根管棚接頭不在同一個平面上。

2.4.2 管棚施工

本次施工采用有線導向、水循環(huán)跟管鉆進方法一次將鋼管打進48m，鋼管用絲扣連接。有線導向水循環(huán)跟管鉆進法就是管棚鋼管最前端安裝一帶有有線導向儀的楔形鉆頭，鉆頭后面緊跟管棚鋼管。在鉆進過程中采用水作為循環(huán)液排渣，鉆進前先將循環(huán)液送至鉆頭前端后開始鉆進。鉆進過程中隨時利用有線導向儀進行跟蹤測斜，發(fā)現(xiàn)管棚鋼管偏離設計軌跡時進行糾偏，直到將管棚鋼管打設到設計長度進行封孔注漿。

橫通道超前大管棚施工工藝流程如圖2所示。

圖2 超前長管棚施工工藝圖

2.4.3 長管棚施工技術控制要點

（1）每個孔位都要仔細調(diào)整鉆機方位，確保每根鋼管以準確的方向鉆進。

（2）因超前管棚為風道的水平方向，考慮到鋼管的鋼度變化，管棚進孔角度應為1%，角度誤差控制在0.5%以內(nèi)。

（3）大管棚打設時必須跳孔打設，終孔跟蹤注漿，注漿必須保證管內(nèi)外環(huán)狀間隙注滿填充實，跳打3～5個孔再回去補打。

（4）每節(jié)管打完后必須進行角度測斜，確保管棚鋼管按設計軌跡鋪設。

2.5 深孔注漿施工工藝

2.5.1 注漿加固范圍

對大斷面隧道全斷面地層采用小導管進行注漿加固，小導管為DN32水煤氣管t=3.25mm，長度5m，間距0.5×0.5m，梅花形布置。注漿漿液根據(jù)地層情況由現(xiàn)場試驗確定，并根據(jù)圍巖條件控制好注漿壓力。注漿壓力應控制在0.4～0.6MPa，須保證開挖掌子面穩(wěn)定性。同時從大斷面區(qū)間鄰近隧道的土層進行深孔注漿加固，注漿由大斷面斜向側前方搭設。注漿角度由施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況確定，注漿壓力控制在0.5～0.8MPa。漿液為水泥漿，根據(jù)地層條件可添加調(diào)節(jié)漿液凝結時間和可灌性的外加劑，漿液配比根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。注漿加固后的土體應滿足：土體有良好的均勻性和自立性，其無側限抗壓強度為0.5～0.8MPa。

2.5.2 注漿工藝

（1）鉆孔：鉆孔按先外圈、后內(nèi)圈的順序進行。內(nèi)圈鉆孔可參照外圈鉆孔的順序，后序孔可檢查前序孔的注漿效果。逐步加密注漿一方面可根據(jù)鉆孔的情況調(diào)整注漿參數(shù)，另一方面如果鉆孔情況證明注漿效果已達到設計要求，即可進行下一圈孔的鉆進，減少鉆孔的工作量，加快施工進度。鉆孔時，還要嚴格作好鉆孔記錄，包括孔號、進尺、起訖時間、巖石裂隙發(fā)育情況、出現(xiàn)涌水位置、涌水量和涌水壓力。

（2）配漿：漿液為水泥漿，根據(jù)地層條件可添加調(diào)節(jié)漿液凝結時間和可灌性的外加劑，漿液配比根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。本工程采用水：水泥=1∶1配比進行配漿。

（3）注漿：

①注漿壓力：為防止過大的注漿壓力破壞初支結構，注漿過程中應嚴格控制注漿壓力，選用的壓力大小與各層的材料結構有關。初步確定注漿壓力控制在0.4～0.6MPa左右，壓力可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整。

②每次注漿應連續(xù)進行，若需間斷，則間斷時間應小于漿液的初凝時間。

③當注漿壓力達到最大注漿壓力2倍后仍注不進漿液時，即可結束注漿（見圖3-4）。

圖3 注漿工藝流程圖

圖4 注漿內(nèi)剖面圖

3 結束語

礦山法大跨度群洞隧道機械化施工，重難點就是地表沉降、管線沉降及結構形變。合理控制施工順序、步距及超前土體加固是預防沉降變形的重要因素。通過沉降表可以看出，該區(qū)間開挖開始至結束沉降量基本處于可控狀態(tài)，本區(qū)間通過步距控制、超前管棚、深孔注漿及全斷面注漿等施工工藝，有效控制沉降，保證地鐵施工安全，為后續(xù)類似大跨度群洞施工提供寶貴經(jīng)驗。