暗挖淺覆土大斷面隧道開挖施工工法研究

蘭振忠

摘 要：地下隧道施工過程中，對于地層的擾動，原有土體的狀態失去平衡、對隧道的沉降與收斂造成影響。對區間隧道在施工中必須以嚴格控制沉降、防止坍塌為目的。若遇覆土較淺地帶、穩定性較差土質，開挖極易造成塌方、涌水、地表沉降等情況，造成地面塌陷。施工中確保淺覆土地帶施工的安全穩定，核心是拱頂圍巖的固結控制。為保證隧道施工中的安全穩定，通常采用井點降水或洞內預加固堵水等措施為地鐵施工提供良好的條件。長春地鐵1號線05標段，位于長春市交通最繁華地帶，場地條件無法滿足明挖施工，并橫通道下穿主干道人民大街，最淺覆土只有4m，在開挖施工中，拱部處于雜填土及粉質黏土底層，土層地質較差，對開挖施工造成一定難度。該工程為暗挖區間左右雙線隧道，在區間右線南端設有235m停車線大斷面，在停車線大斷面施工前，左線臨近準斷面已開挖形成。采用本工法施工，可防止地表沉降、土體坍塌，確保了施工安全。

關鍵詞：地表沉降；結構安全；注漿；風險控制

中圖分類號：U45 文獻標志碼：A

1 大斷面開挖施工工藝

大斷面采用雙側壁導坑法施作，分6步開挖支護并留核心土，上下導洞步距長度3m～5m，兩側邊導洞步距長度錯開10m～15m，邊導洞與中導洞步距長度錯開10m～15m。人工短進尺開挖，每循環開挖進尺0.5m，自卸三輪車運輸，電動葫蘆提升至地表渣土場。

2 風險因素

（1）地下管線密集、滲水嚴重、空洞水囊等不良地質多。

（2）地質條件差、存在眾多滲水通道、片土、塌方頻繁、地表沉降異常。

（3）左右線間距隧道小、開挖周邊土體擾動大。

（4）覆土淺、地表交通頻繁。

3 施工控制措施

3.1 停車線大斷面拱部150°范圍內管棚

南繁區間停車線段隧道覆土薄，拱頂位于②2和②3層，圖紙偏軟，工程地質性質較差，且現有若干市政管線及不明管溝，為確保后期區間隧道施工安全，開挖前利用橫通道與管棚室在大斷面拱部搭設管棚，管棚打設為拱部150°范圍，環向間距0.4m，管棚位置為拱部開挖輪廓線外0.2m，打設角度1°，管棚為無縫鋼管，管徑108mm，t=8mm。 鋼管間距中至中40cm。鋼管軸線與襯砌外緣線夾角為1°。鋼管施工誤差徑向不大于20cm，相鄰鋼管之間環向不大于10cm。（管棚具體布設見管棚施工方案）

3.2 停車線段左右線間夾雜土體加固措施

（1）具體加固措施

南湖大路站～繁榮路站區間右線停車線段斷面類型較多，斷面跨度大，左右線間距小。前期區間標準斷面開挖過程中由于場地隨處土層軟弱，雜填土松散且自穩性差，同時存在較多空洞及水囊，土體極易片幫、坍塌和地表異常沉降，地表沉降變形嚴重超標，而右線大斷面區間自身開挖跨度更大，覆土更淺，周邊土層也可能被臨近前期左線標準礦山法開挖擾動，對現有停車線影響范圍的已施工左線隧道內，從左線小斷面區間對區間夾雜土體進行加固，其中當左右線間距小于或等于5m時，夾雜土體全部加固；當左右線間距大于5m時，只對臨近小斷面區間隧道5m范圍土體進行加固。

（2）左右線間土體加固施工工藝

注漿孔由左線靠近右線一側180°范圍內打設，注漿孔縱向及環向間距均為750mm，利用左線隧道初支作為止漿墻。每環開始注漿前，由測量班在左線初支導洞側壁處放孔位點，依據測量孔位點布設，開始鉆進注漿管孔位。漿液采用單液水泥漿，并可根據地層條件添加調節漿液凝結時間和可注性的外加劑，水泥漿液水灰比1︰1，具體配合比可根據現場先期試驗進行調整。縱向及環向間距均為0.75m。深孔注漿擴散半徑R=0.8m。對深孔注漿壓力為0.4MPa～0.6MPa。注漿后土體無側限抗壓強度不低于0.5MPa。

3.3 繁榮路站北端管棚室范圍左右線注漿加固措施

繁榮路站北端管棚室范圍（車站北端10m范圍區間）內區間土體進行注漿加固，加固平面范圍及剖面范圍間下圖。在開挖過程中，加固區由現行施工的小斷面區間隧道內完成。根據加固土層與既有左線區間上下掌子面的位置，分別采用在區間側墻徑向注漿（普通小導管注漿）或從掌子面斜向注漿（超前深孔注漿）。為防止注漿過程中漿液壓力過大從掌子面溢出，對已開挖左右線暗挖掌子面進行封堵處理，在既有格柵中布置水平型鋼（型鋼采用16a，豎向間距為500mm），堵頭后采用Ф32小導管全斷面注漿，斷面為L=1000@1500×1500梅花形布置，小導管端部要與型鋼或連接筋焊接。型鋼架堵頭鋼架現場焊接完成后，內設鋼筋，外層設鋼筋網，鋼筋網及鋼筋連接好后，及時噴射C20混凝土封堵（封堵厚度30cm）。

右線停車線段兩個導洞封閉后，在底板及兩導洞中間土體進行注漿加固，加固采用Ф32小導管，L=1000mm，間距1.5m，梅花形布置，導洞孔位由測量班放線確定。漿液采用單液水泥漿，泥漿液水灰比1：1。縱向及環向間距均為0.75m。深孔注漿擴散半徑R=0.8m。對深孔注漿壓力為0.4MPa～0.6MPa。注漿后土體無側限抗壓強度不低于0.5MPa。

3.4 停車線段軟弱土層加固及下穿管線保護措施

（1）軟弱土層加固措施

對于拱頂進入到②2土層的停車線斷面，利用拱部管棚的間隙斜向上打設雙排超前小導管進行注漿加固，環向間距400mm，縱向每榀打設，其中內排30°打設，L=8m，外排打設45°，L=6m，環向加固為拱部150°范圍，加固土體厚度為拱部上方4m土層厚度，漿液類型采用水泥-水玻璃漿液，小導管擴散半徑R=0.4m，其余參數同區間標準斷面。對于②3土層，根據開挖過程中現場施工情況進行動態處理。

對于掌子面范圍的②2土層打設小導管進行水平注漿加固土層，水平注漿范圍依據地質平面圖，②2層分布范圍進行注漿，掌子面鉆孔間距0.6m×0.6m，梅花形布置，注漿單個循環長度為4m，下個循環咬合1m，漿液類型采用水泥-水玻璃雙液漿，小導管擴散半徑R=0.4m，其余參數同區間標準斷面。

（2）停車線段垂直或斜向下穿市政管線處理措施

在距離管線中心線5m處即通過從拱頂管棚的間隙進行斜向深孔注漿對管線下方土體進行加固，環向加固為拱頂150°范圍，加固土體厚度為拱頂上下各1m范圍內土層，超前深孔注漿單個循環長度為5m，下一個循環咬合1m（若連續穿越可多個循環打設，若一定區域內只有單根管線，只需一個循環即可），漿液類型采用水泥-水玻璃雙液漿，深孔注漿擴散半徑為R=0.8m；其他深孔注漿參數參見附圖2和3；由于區間拱頂距離管線較近，施工過程中應嚴格控制注漿壓力，避免破壞管線。

3.5 臨近停車線段標準斷面鋼架設臨時支撐

在停車線大斷面施工前提前在其影響范圍的標準區間斷面內架設門字形鋼架臨時支撐，暫定每隔4榀（即3m）架設一環。

臨時支護型鋼采用I22a工字鋼，支撐架之間節點采用鋼板螺栓連接，連接鋼板采用10mm厚鋼板，與既有初支格柵可靠連接，無需設連接筋、鋼筋網以及噴射混凝土，后期若監測數據穩定或需澆筑二襯結構時即可拆除。型鋼拱架與原有初支導洞格柵連接處，須提前鑿除混凝土，焊接連接鋼板。

參考文獻

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