近距雙線大斷面隧道淺埋暗挖施工風險控制

祝宏彬

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100018）

隨著城市地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，不同類型隧道施工方法不斷與時俱進，臺階法、CRD 法、雙側(cè)壁導坑法等應(yīng)運而生，并且進一步得到優(yōu)化。大跨隧道在開挖過程中，若支護方式和開挖方法的不合理易造成隧道塌方，大變形等失穩(wěn)現(xiàn)象，保證隧道施工期間的穩(wěn)定性是隧道工程施工的核心目標。尤其是在近距雙線大斷面隧道施工過程中，施工風險控制難度增加，除根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合適工法外，還需要對雙線隧道間土體薄弱部位進行風險分析，采取相關(guān)措施最大限度控制地表沉降，防止土體失穩(wěn)，確保施工安全。

1 工程概況

北京地鐵17 號線工程東大橋站-工人體育場站區(qū)間線路由東大橋站引出，沿東大橋中自南向北延伸，接入位于工人體育場東路與工人體育場北路交叉口的工人體育場站，具體如圖1 所示。區(qū)間采用礦山法施工，設(shè)置2 處施工豎井：1 號豎井及橫通道、2 號豎井及橫通道（2A、2B 橫通道）。區(qū)間近距雙線隧道QZA型斷面、QZB 型斷面位于2A 橫通道與2B 橫通道之間左線結(jié)構(gòu)處，QZA 型斷面結(jié)構(gòu)尺寸為15.75m×11.87m（寬×高），QZB 型 斷面結(jié)構(gòu)尺寸為14.8m×10.92m，均屬于大跨斷面，采用雙側(cè)壁導坑法進行施工，初支厚度均為350mm，具體如圖2、圖3 所示。

圖1 區(qū)間平面圖

圖2 QZA型斷面結(jié)構(gòu)圖

圖3 QZB型斷面結(jié)構(gòu)圖

2 工程風險分析

1）雙線隧道距離近，土體易被擾動 東大橋站-工人體育場站區(qū)間2 號豎井2A 橫通道與2B橫通道之間雙線隧道距離較小，中間楔形土體厚度約為1.3～2.0m，土體強度小，開挖兩側(cè)土體時，易引起土體側(cè)翻或失穩(wěn)，從而造成坍塌、隧道結(jié)構(gòu)側(cè)向變形、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等事故發(fā)生。在近距雙線隧道施工過程中需對該部分土體進行加固處理，加固措施根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

2）隧道斷面尺寸大，施工影響因素多 區(qū)間近距雙線隧道QZA、QZB 屬于隧道大斷面施工；若直接開挖則斷面暴露時間較長，對周邊擾動較大，可能出現(xiàn)土體坍塌、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等現(xiàn)象，拱頂及地表沉降控制難度大，整體施工風險高。針對大斷面隧道結(jié)構(gòu)施工，一般可將一個大斷面分成多個小斷面進行開挖，單獨小斷面開挖支護后快速封閉，減少對土體的整體擾動。

3 工程風險控制措施制定

為降低近距雙線大斷面隧道的施工風險，施工單位與各參建方及多位技術(shù)專家詳細分析區(qū)間主體結(jié)構(gòu)大斷面的施工特點和風險性，針對QZA型、QZB 型大斷面提出了以下風險管控措施。

3.1 雙側(cè)壁導坑法施工降低施工風險

采用雙側(cè)壁導坑法施工，將大斷面分為六部進行開挖支護，通過施工橫通道在斷面拱部采用大管棚+超前小導管注漿進行超前支護，按照設(shè)計要求合理布設(shè)間距，嚴格控制注漿壓力；雙層布設(shè)鋼筋網(wǎng)，架設(shè)格柵鋼架，噴射C20 混凝土；每榀格柵鋼架側(cè)墻節(jié)點處各設(shè)一根鎖腳錨管，打設(shè)角度為30°～45°。臨時中隔壁采用工25a，臨時仰拱采用工22a，縱向連接筋內(nèi)外雙層布置，連接方式采用機械連接；鋼筋網(wǎng)單層設(shè)置，鋼筋網(wǎng)搭接長度不小于一個網(wǎng)格，采用C20 混凝土進行噴射。施工期間加強量測，及時反饋量測信息，以確保施工安全。

3.2 環(huán)向小導管注漿加固，避免土體側(cè)翻失穩(wěn)

近距雙線大斷面隧道開挖支護時，需對中間土體進行加固處理，加固區(qū)（圖4）按照從先開挖隧道的側(cè)壁上向后開挖隧道一側(cè)打設(shè)環(huán)向小導管的方式對兩隧道間土體進行注漿加固，后施工的隧道僅做補充加固。小導管的長度根據(jù)加固范圍確定，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，嚴格控制注漿壓力，確保注漿效果。

圖4 土體加固范圍圖

4 工程風險控制措施實施及效果分析

4.1 工程風險控制措施實施

4.1.1 雙側(cè)壁導坑法施工

工程風險控制措施確定并經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主等審批及專家論證通過后進入實施階段。待2A 橫通道左線向南及2B 橫通道左線向北結(jié)構(gòu)二襯均施作完成后，進行QZA 型、QZB 型斷面雙側(cè)壁導坑法施工，施工過程中每環(huán)進尺長度0.5m，支護情況如下：對跨度大于10m的QZB型、QZA型斷面，其覆土厚度為19.1～21.6m，單個洞室開挖跨度范圍為3.5～5.1m，開挖高度范圍為4.3～4.9m，初期支護采用C20 噴混凝土，厚度取350mm，格柵鋼架主筋采用?25mm。臨時仰拱和中隔墻采用工22a。具體實施步序（圖5、圖6）如下。

圖5 橫向施工示意圖

圖6 縱向施工示意圖

1）打設(shè)大管棚或雙排小導管超前預(yù)注漿加固地層，大管棚和雙排小導管具體打設(shè)范圍及間距嚴格按照設(shè)計要求實施。

2）開挖兩側(cè)2號導洞，對2號導洞初期支護。左右兩側(cè)2 號導洞之間拉開至少15～20m。

3）開挖下部4 號導洞，其中4 導洞落后于2號導洞15m。

4）下部的兩個4 號導洞均開挖后，才能施工中上部7 號導洞，7 號導洞與后施工的4 號導洞之間拉開至少20～30m。

5）開挖中跨下部9 號導洞，其與7 號導洞拉開至少15m。

6）初期支護背后注漿，嚴格控制注漿效果。

7）根據(jù)施工步序，每個臺階在格柵節(jié)點處設(shè)置鎖腳錨桿，一處打設(shè)一根，鎖腳錨桿采用DN25（?32mm）×2.75mm，L=2m 的鋼焊管，水平夾角為30°～45°，并注漿對土體進行加固，以防止格柵鋼架架設(shè)后下沉，確保初支支護穩(wěn)定性和安全性。

4.1.2 環(huán)向小導管注漿加固薄弱地層施工

區(qū)間近距雙線大斷面隧道施工時，需要對隧道楔形處土體加固（圖7）。施工時，加固區(qū)按照從先開挖隧道的側(cè)壁上向后開挖隧道一側(cè)打設(shè)環(huán)向小導管的方式對兩隧道間土體進行注漿加固，小導管采用DN25（?32mm）×2.75mm 鋼焊管，長度根據(jù)加固范圍確定，間距為1.0m×1.0m 梅花形布置。漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為0.2～0.5MPa，注漿量、配比、注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，注漿結(jié)束后需對注漿效果進行檢查，并對注漿的薄弱部位重新補充注漿。

圖7 土體加固范圍剖面圖

在開挖過程中，加固區(qū)宜由先行施工的隧道內(nèi)完成，后施工的隧道僅做補充加固。兩隧道間楔形土體注漿加固后無側(cè)限抗壓強度應(yīng)不小于0.5～0.8MPa，滲透系數(shù)≤1.0×10-6cm/s。隧道小凈距之間打設(shè)的注漿管，其端部和尾部應(yīng)與兩隧道格柵鋼架進行焊接牢靠，確保兩隧道格柵連接為一體，減小隧道一側(cè)開挖卸載對另一隧道的影響。

4.2 工程風險控制效果分析

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)條件、埋深以及北京已施工類似地層的地鐵8 號線二期站后折返線及7 號線停車線大斷面的工程成功經(jīng)驗，現(xiàn)有支護可滿足施工要求。區(qū)間正線結(jié)構(gòu)暗挖初支施工過程中，其中近距雙線隧道部位施工時測點監(jiān)測無異常，沉降累計-6mm 后趨于平穩(wěn)，風險控制措施有效可行。區(qū)間近距雙線隧道結(jié)構(gòu)施工典型測點趨勢如圖8 所示。

圖8 區(qū)間近距雙線隧道結(jié)構(gòu)施工典型測點趨勢圖

5 結(jié)論與建議

1）北京地鐵17 號線工程東大橋站-工人體育場站區(qū)間近距雙線隧道采用雙側(cè)壁導坑法進行施工，可有效控制拱頂沉降和結(jié)構(gòu)變形，大大減小了施工風險，雖造價成本相對普通臺階法、CRD 法等施工較高，但是大大提高了隧道施工的安全性和效率。

2）雙側(cè)壁導坑法是淺埋暗挖法一種較為復(fù)雜的施工方法，近年來應(yīng)用廣泛，其應(yīng)用需嚴格考慮工程所處地層情況，采取有效的降水措施，保證無水作業(yè)。

3）針對雙側(cè)壁導坑法的應(yīng)用情況，在確保安全的前提下，建議相關(guān)領(lǐng)域的人員能夠深入優(yōu)化施工工藝，進一步提高近距雙線隧道間楔形土體加固效果，加強施工風險管控，確保近距離大斷面隧道結(jié)構(gòu)開挖穩(wěn)定。