富水砂卵石地層雙側(cè)壁導(dǎo)坑法關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在軟土隧道開挖中已有較多應(yīng)用，針對富水砂卵石地層的應(yīng)用鮮有研究。依托成都地鐵七號線交九區(qū)間研究背景，針對其斷面大、埋深淺、水量大、環(huán)境復(fù)雜等難點，采取水位控制、超前加固與支護、背后注漿、全斷面二襯澆筑、動態(tài)調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，保證隧道快速安全通過，對類似工程具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；富水砂卵石地層；沉降控制；工法優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.072

0 引言

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于跨度大、圍巖條件差、對地面變形控制要求高的隧道開挖，但我國幅員遼闊，地層類型多樣且復(fù)雜多變，針對富水砂卵石層等特殊地層，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法不具有普適性。

目前國內(nèi)外對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的研究重點集中在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法對圍巖變形控制的數(shù)值模擬分析[1-2]，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法各工序的分析優(yōu)化及改變隧道受力條件[3-5]，增強圍巖穩(wěn)定性[6-8]等方面，針對富水砂卵石地層的應(yīng)用仍鮮有研究，本文依托成都地鐵七號線交九區(qū)間研究背景，針對性優(yōu)化雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，形成富水砂卵石地層雙側(cè)壁導(dǎo)坑法關(guān)鍵技術(shù)，保證了隧道的安全快速施工。

1 工程概述

成都地鐵七號線二環(huán)路交大路口站～九里堤路口站區(qū)間下穿二環(huán)路北段，隧道拱頂埋埋深7～11m，開挖寬度11.5m，開挖高度9.29m，隧道洞身主要穿越富水砂卵石地層，局部夾透鏡體砂層，隧道單位長度涌水量Q0=1034.5m3/d，圍巖較差，隧道開挖易坍塌。

該段隧道側(cè)穿既有二環(huán)路交大立交橋梁、新建雙快橋墩樁、緊鄰西南交通大學(xué)住宅樓及辦公樓，地面行車流量大，建筑物密集，且隧道與DN1600給水管、DN600雨水管、DN600污水管、DN159燃氣管等重要市政管線并行，風(fēng)險源多，沉降控制要求高。

2 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法關(guān)鍵技術(shù)

本區(qū)間地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜，隧道開挖風(fēng)險大。通過采用針對性成套措施確保開挖過程安全，并由此采用全斷面二襯澆筑加快施工進度，最終研究形成旨在沉降控制、工期優(yōu)化及隧道防塌方的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法關(guān)鍵技術(shù)。

（1）水位控制。在隧道兩側(cè)設(shè)置降水井，不間斷降水施工，降低地下水對隧道施工的影響。同時對降水井水位、含砂率指標(biāo)進行實時跟蹤監(jiān)控，避免因地下水抽取導(dǎo)致周邊地面出現(xiàn)較大的沉降。

（2）超前加固與支護。根據(jù)地質(zhì)情況及現(xiàn)場條件，對隧道進行地表超前帷幕注漿加固，開挖前通過小導(dǎo)管注漿進行超前支護，確保掌子面穩(wěn)定。

（3）背后注漿。砂卵石地層，極易造成超挖嚴(yán)重，建立系統(tǒng)分級管理體系，嚴(yán)格把控開挖細節(jié)。初支完成后，對初支背后針對性注漿，填充壁后空洞，加固受擾動地層。

（4）全斷面二襯澆筑。傳統(tǒng)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法二襯施工先撐后拆，分段施工，工序復(fù)雜繁瑣且交叉施工問題嚴(yán)重。采用整體式臺車，結(jié)合超前加固與支護，實現(xiàn)5m一循環(huán)，一次性拆除臨時支撐及全斷面二襯澆筑。

（5）動態(tài)調(diào)整。根據(jù)地質(zhì)情況及現(xiàn)場條件，適當(dāng)調(diào)整開挖進尺及鋼拱架間距。開挖過程中遇到砂層，須立即進行掌子面封閉處理，并對該處砂層進行分析，采取加密超前小導(dǎo)管，加密拱架等措施。

3 施工過程風(fēng)險控制

（1）區(qū)間拱頂有直徑1.6m給水管，為控制沉降，嚴(yán)格控制開挖進尺，及時封閉支護；針對沉降值較大處及明顯不均勻沉降處，采用局部注漿配合實時監(jiān)測進行沉降糾偏。

（2）隧道側(cè)穿二環(huán)路雙快橋，開挖面距雙快橋墩樁基僅2.8m，屬重大風(fēng)險源。采取綜合加固措施，在隧道與橋墩之間地表打設(shè)鋼管隔離樁，并進行袖閥管注漿，保證橋墩沉降及傾斜在容許范圍內(nèi)；同時在隧道內(nèi)打設(shè)側(cè)向管棚加固，防止橋墩水平位移。

（3）隧道下穿路段車流量大，封閉地面交通困難。進行洞內(nèi)超前注漿加固，針對地質(zhì)較差段進行夜間臨時封堵交通，進行地表注漿加固，保證隧道開挖安全，同時采用二襯全斷面澆筑實現(xiàn)隧道快速通過。

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計應(yīng)用

成都地鐵七號線二環(huán)路交大路口站～九里堤路口站區(qū)間下穿二環(huán)路北段隧道采用馬蹄形斷面，復(fù)合式襯砌，初期支護采用噴混凝土及格柵鋼架措施，二次襯砌采用模筑鋼筋混凝土，依托富水砂卵石地層雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化后雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖步驟如圖3所示。

第一步：拱頂超小導(dǎo)管注漿，先后開挖側(cè)左洞室①③和②④，施作初期支護及中隔壁、中隔板。兩側(cè)洞室開挖錯開距離不小于15米；

第二步：拱頂小導(dǎo)管注漿，開挖洞室⑤，施做初期支護及中隔板；然后開挖洞室⑥，洞室⑤、⑥掌子面錯開不小于5m，施作初期支護；

第三步：分段局部截斷豎向臨時支撐（步長不大于5m），敷設(shè)防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑底板及邊墻二襯⑦。

第四步：分段局部破除臨時支撐（步長不大于5m），敷設(shè)防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑拱墻二襯⑧，形成封閉二襯。

采用小導(dǎo)管注漿進行超前支護，超前小導(dǎo)管采用外徑42mm，厚3.5mm無縫鋼管，環(huán)向間距300mm，打設(shè)范圍為起拱線以上或拱頂大于120°范圍；若全斷面為砂層則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況擴大打設(shè)范圍，保證工作面穩(wěn)定。小導(dǎo)管注漿材料采用單液水泥漿，注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，注漿擴散半徑不小于0.25m。注漿結(jié)束后，對注漿效果進行檢查，并對注漿的薄弱部位，重新補充注漿。

初期支護完成后應(yīng)及時進行初支背后注漿，保證初支背后密實。注漿距開挖工作面5米的地方進行。注漿采用直徑32mm鋼焊管，鋼焊管單根長度0.8米。注漿孔沿隧道拱部及邊墻布置，環(huán)向間距為2～3米；縱向間距為1.0米，梅花型布置。注漿壓力為0.1～0.3MPa。漿液采用水泥漿，水灰比為1：1。

拱墻二村施工前探明開挖后地層擾動情況，配合地面補充注漿及監(jiān)控數(shù)據(jù)分析，動態(tài)控制拆除中隔壁，及時封閉二村。

成都地鐵七號線交九區(qū)間下穿二環(huán)路北段采用優(yōu)化后雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，施工期間二環(huán)路正常通行，地表沉降控制在合理范圍內(nèi)，未發(fā)生監(jiān)測預(yù)警及塌方及涌水現(xiàn)象，實現(xiàn)隧道快速安全貫通。

5 結(jié)語

（1）采用針對性成套措施強化隧道支護，采用全斷面二襯澆筑優(yōu)化施工步序，研究形成旨在沉降控制、工期優(yōu)化及隧道防塌方的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法關(guān)鍵技術(shù)。

（2）采用優(yōu)化后雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，實現(xiàn)隧道快速安全貫通，在成都地鐵砂卵石地層首次成功應(yīng)用。

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作者簡介：詹谷益（1981-），四川自貢人，工程師，主要從事城市軌道交通設(shè)計與科研工作。