地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工分析

■李楠楠

（中鐵十八局集團(tuán)市政工程有限公司，天津 300222）

大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法地鐵隧道工程軟弱圍巖開挖比較安全的施工方法，是將大斷面隧道分成若干部分，降低開挖的跨度，快速進(jìn)行初期支護(hù)和臨時(shí)仰拱，通過超前小導(dǎo)管支護(hù)，可有效降低拱頂下沉和周邊的位移情況，可有效控制每部分開挖中造成的積累變形，從而控制地鐵隧道開挖的總變形，提升地鐵隧道開挖完成之后圍巖的穩(wěn)定性。大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是一種安全性比較高的隧道施工方法，但形成的窄立結(jié)構(gòu)兩側(cè)會(huì)承受大的側(cè)向壓力，不利于收斂變形，受力性能比較差。因此，在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，需要結(jié)合工程特性和圍巖結(jié)構(gòu)，立足大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工原理，做好超前小導(dǎo)管支護(hù)，才能最大限度上保癥施工質(zhì)量?；诖?，開展地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工分析研究就顯得尤為必要。

一、工程概述

潘家園西站～廣渠門外站區(qū)間設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為右K18+216.153，終點(diǎn)里程為右 K19+869.504，全長1653.351m，潘家園西站為區(qū)間小里程端，廣渠門外站為區(qū)間大里程端，區(qū)間大里程端設(shè)單渡線及停車線。本區(qū)間走向基本呈南北向，接潘家園西站端左右線為上下疊落關(guān)系，出潘家園西站后線間距增大到9.5m，受設(shè)單渡線及停車線的影響，線間距由9.5m逐漸增大到19.2m。右線右K19+483.026～右 K19+890.684、左線左 K19+663.964～左K19+890.684采用暗挖法施工，暗挖段右線長407.65 8m、左線長226.720m，其余區(qū)段采用盾構(gòu)法實(shí)施。礦山法區(qū)間側(cè)壁基本為粉質(zhì)黏土，主要穿越粉質(zhì)黏土⑥層及黏土⑦5層，區(qū)間暗挖隧道段整體位于地下水位以下。

二、大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工原理

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是一種以新奧法為主要機(jī)理的隧道大斷面施工方法，將大斷面分為若干個(gè)洞室，從而有效解決大斷面、淺埋、下穿已有構(gòu)造物開挖的安全性問題。在具體施工中，可大幅度降低對(duì)周圍圍巖造成的擾動(dòng)，通常情況下，雙側(cè)壁導(dǎo)坑斷面多呈現(xiàn)近橢圓形，周邊輪廓比較圓順，從而避免了應(yīng)力集中問題[1]。在初期支護(hù)時(shí)，多采用鋼拱架、超前小導(dǎo)管、噴射混凝土等，可促使開挖斷面及時(shí)閉合，充分利用圍巖的自承能力，控制圍巖變形，保癥施工的安全性。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是一種邊開挖，邊支護(hù)的施工技術(shù)，左右洞對(duì)稱開挖，中間斷面緊跟其后，初期支護(hù)仰拱形成閉合環(huán)之后，再拆除兩側(cè)導(dǎo)洞臨時(shí)支撐，從而形成全斷面。比較適用于黏性土層、砂層、砂卵層等地層施工中。

三、地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的具體應(yīng)用

（一）大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序

本工程大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工示意圖如圖1所示。

圖1 大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工示意圖

在圖1中1的位置做超前小導(dǎo)管施工，以加固地層，然后分臺(tái)開挖洞室1的土體，進(jìn)行拱部支護(hù)和臨時(shí)隔壁，臨時(shí)仰拱施工。其中1號(hào)洞室開挖到斷面之后，進(jìn)行2號(hào)洞室開挖，并進(jìn)行邊墻、仰拱支護(hù)和臨時(shí)隔壁施工。洞室3拱部超前深孔注漿加固地層，開挖3號(hào)洞室土體，施做拱部支護(hù)和臨時(shí)隔壁，開展臨時(shí)仰拱施工。其中2號(hào)洞室要超前3號(hào)洞室8～10m之間。3號(hào)洞室開挖到端頭之后，再開挖4號(hào)洞室，并施做邊墻和仰拱支護(hù)。4號(hào)洞室超前5號(hào)洞室8～10m后，施做5號(hào)洞室拱部深孔注漿，加固地層，開挖5號(hào)洞室土體，施做拱部支護(hù)和臨時(shí)仰拱[2]。當(dāng)5號(hào)洞室開挖到端頭之后，再開挖6號(hào)洞室土體，施做邊墻和仰拱支護(hù)。

（二）超前小導(dǎo)管施工

開挖時(shí)超前預(yù)支護(hù)采用小導(dǎo)管注漿加固地層。小導(dǎo)管沿開挖輪廓線從格柵腹部穿過，環(huán)向間距30cm，單根長2.0m，仰角及外插角15°～25°（角度過小影響下榀格柵的架設(shè)，極易造成侵限，角度過大，出現(xiàn)超挖現(xiàn)象嚴(yán)重），縱向間距每榀打設(shè)一排小導(dǎo)管。如果在具體施工中，遇到卵石層或者其他堅(jiān)硬的底層，小導(dǎo)管施工無法順利進(jìn)行，難以達(dá)到設(shè)計(jì)位置，必須及時(shí)上報(bào)給現(xiàn)場監(jiān)理部門，通過商議進(jìn)行集中處理，同時(shí)要進(jìn)行施工工藝試驗(yàn)，按照試驗(yàn)結(jié)果，選擇具體的打設(shè)參數(shù)和漿液參數(shù)[3]。本工程超前小導(dǎo)管采用了Ф32，t=2.75mm，L=2.0m鋼管加工成花管，以保癥注漿效果。此外，小導(dǎo)管前端可加工成錐形，保癥插打的順利性，避免發(fā)生漿液前沖問題。在小導(dǎo)管的中間位置鉆直徑為8mm左右的溢漿孔，呈梅花樁進(jìn)行布置，避免存在注漿死角，間距控制在20cm左右，在尾部0.8m范圍內(nèi)嚴(yán)禁鉆孔，避免發(fā)生滲漏漿液問題，在末端焊接上直徑為8mm的環(huán)形箍筋，避免在打設(shè)小導(dǎo)管時(shí)發(fā)生端部開裂問題，以免影響注漿管的連接效果，本工程小導(dǎo)洞處小導(dǎo)管加工成型圖如圖2所示。

（三）大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工要點(diǎn)

施工橫通道變形穩(wěn)定后，沿1a號(hào)施工橫通道拱部打設(shè)雙排小導(dǎo)管，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測情況分層破除1a號(hào)施工橫通道馬頭門開挖第一層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯(lián)立三榀，第一層橫通道開挖不小于8m時(shí)，準(zhǔn)備破除馬頭門開挖第二層橫通道土體。

第一層橫通道開挖不小于8m時(shí)，臨時(shí)封閉掌子面，破除第二層橫通道馬頭門開挖第二層橫通道土體，格柵鋼架聯(lián)立三榀，并同步開挖第一層橫通道土體，第一層橫通道開挖至堵頭墻E處停止開挖并施做堵頭墻E，第二層橫通道開挖不小于8m時(shí)，準(zhǔn)備破除馬頭門開挖第三層橫通道土體[4]。

第二層橫通道開挖不小于8m時(shí)，臨時(shí)封閉掌子面，破除第三層橫通道馬頭門開挖第三層橫通道土體，格柵鋼架聯(lián)立三榀，并同步開挖第二層橫通道土體，第二層橫通道開挖至堵頭墻E處停止開挖并施做堵頭墻。

第三層橫通道開挖至堵頭墻F處施做堵頭墻F，待變形收斂穩(wěn)定后，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測情況，準(zhǔn)備破除馬頭門開挖1b號(hào)施工橫通道。

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測情況，沿1b號(hào)施工橫通道拱部打設(shè)雙排小導(dǎo)管，分層破除1b號(hào)施工橫通道馬頭門，開挖1b號(hào)施工橫通道第一層橫通道，馬頭門處格柵鋼架聯(lián)立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G,準(zhǔn)備開挖第二層橫通道[5]。第一次橫通道施工示意圖如圖3所示。

第一層橫通道施做完畢后，破除第二層橫通道馬頭門開挖第二層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯(lián)立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G,準(zhǔn)備開挖第三層橫通道[6]。

第二層橫通道施做完畢后，破除第三層橫通道馬頭門開挖第三層橫通道土體，馬頭門處格柵鋼架聯(lián)立三榀，開挖至堵頭墻G處停止開挖施做堵頭墻G。1b號(hào)橫通道變形穩(wěn)定后，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測情況，準(zhǔn)備進(jìn)行北側(cè)渡線大斷面礦山法區(qū)間開挖，具體施工示意圖如圖4所示。

圖2 小導(dǎo)洞處小導(dǎo)管加工成型圖

圖3 第一次橫通道施工示意圖

圖4 第三層橫通道土體開挖示意圖

四、地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工心得體會(huì)

第一，地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工中，形狀近似橢圓形斷面，為保癥施工的安全性和施工質(zhì)量，避免發(fā)生超挖和欠挖問題，導(dǎo)坑斷面地方寬度要控制在整個(gè)斷面的三分之一左右。

第二，在進(jìn)行圍巖開挖中，要盡量采用機(jī)械開挖為主，人工開挖為輔的方式，嚴(yán)禁使用爆破開挖。如果局部遇到堅(jiān)硬的巖石，需要爆破，則要盡量采取弱爆破施工方法，最大限度上降低對(duì)周圍地層造成的擾動(dòng)[7]。

第三，在具體開挖中，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)做好監(jiān)測工作，以便及時(shí)掌控圍巖和支護(hù)變形情況，一旦變形量超過設(shè)計(jì)允許范圍，立即停止施工，修正支護(hù)參數(shù)，改變施工方法，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

第四，在進(jìn)行左右導(dǎo)坑施工中，前后拉開的距離要控制在10m左右，且導(dǎo)坑和中間土體施工中，導(dǎo)坑要至少超前30～50m。

第五，開挖后拱部鋼架與兩側(cè)壁拱架連接是難點(diǎn)，在兩側(cè)壁施工中，鋼架位置應(yīng)準(zhǔn)確定位，確保各部鋼架架設(shè)后在同一垂直面[8]。

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了地鐵隧道大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，分析結(jié)果表明，地鐵隧道工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，對(duì)開挖施工技術(shù)的選擇有較大要求。需要結(jié)合工程特性和工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件，選擇與之相適的開挖方法。大斷面雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工可將大斷面分成若干個(gè)區(qū)域進(jìn)行施工，可保癥周圍圍巖的穩(wěn)定性，提升施工的安全性和質(zhì)量，值得大范圍推廣應(yīng)用。