城市淺埋暗挖隧道CRD工法施工技術

陳　亮　王海濱

(1.石家莊鐵道大學四方學院，河北 石家莊　050043；　2.石家莊鐵源工程咨詢有限公司，河北 石家莊　050043)

0　引言

為緩解城市交通壓力，在確保地面交通正常運行的情況下，采用淺埋暗挖隧道修建地鐵結構，這是目前我國許多大中城市廣泛采用的一種安全可靠的施工方法。位于成都市新文化宮附近某地鐵車站的3號出入口及2號風亭的活塞風道、新風道過街通道暗挖工程(最小覆土深度僅3.0 m)，按設計要求采用CRD工法實施淺埋暗挖，在保證車流量很大、交通十分繁忙的清江中路地面交通正常運行的情況下，安全、優質、高效地順利建成。在此，筆者根據該地鐵工程實例，對城市淺埋暗挖隧道CRD工法施工技術作必要探討，以期對同類工程的實施有所裨益。

1　工程概況

1.1　暗挖隧道環境狀況

位于成都市新文化宮附近的某地鐵車站北側的3號出入口及2號風亭的活塞風道、新風道過街通道呈南北方向布置于清江中路出城方向四車道的下方。清江中路與成溫射線高架橋于2013年5月建成投入使用，雙向八車道，車流量很大。為保證主干道交通正常運行，給市民出行提供方便，地鐵設計將上述工程變更設計為暗挖法施工。暗挖施工期間，不中斷道路交通，對成溫高架橋、地面道路、西北側臥龍曉城小區等進行必要的監測與保護，該暗挖隧道平面布置如圖1所示。

1.2　暗挖隧道主要設計情況

該暗挖工程最小覆土厚度3.0 m，硐室開挖凈距3.3 m～4.2 m，采用CRD工法施工(新風道采用上下臺階法施工，設置臨時仰拱)。3號出入口過街通道L=26.8 m,開挖斷面寬8.3 m×高7.5 m；活塞風道過街通道L=24.25 m,開挖斷面寬13.75 m×高10.7 m；新風道過街通道L=26.8 m,開挖斷面寬5.45 m×高6.4 m，各硐室均為直墻弧形拱結構(如圖2所示)。由于暗挖硐室凈距較小，為確保清江中路交通及相關建(構)筑物安全，設計要求先行開挖新風道，兩側隧道待新風道二次襯砌基本完成后進行。兩側隧道開挖基本要求是：3號出入口過街通道先開挖Ⅰ,Ⅱ部，然后開挖Ⅲ,Ⅳ部；活塞風道過街通道先開挖Ⅰ,Ⅱ部，然后開挖Ⅲ,Ⅳ部，最后開挖Ⅴ,Ⅵ部。開挖時每兩部之間需預留5 m以上的臺階；掌子面土層自穩性較差時，單部循環開挖進尺按0.5 m掌握，并預留核心土，必須確保掌子面的穩定性。掌子面土層自穩性較好時循環進尺可按1 m控制。

1.3　設計參數

弧形拱部(3號出入口拱部弧長10 m范圍、活塞風道拱部弧長17 m范圍，新風道拱部弧長7 m范圍)設計φ108大管棚，環向間距0.4 m。開挖過程中拱部設置φ42小導管超前支護，L=3.5 m，環向間距0.4 m，縱向間距1.5 m。初期支護設計d32格柵鋼架，間距500 mm；φ8雙層鋼筋網片，@150×150 mm；d22雙層縱向連接筋，水平間距1 m；初期支護混凝土厚400 mm濕噴早強C25混凝土。臨時中隔壁、臨時仰拱設計Ⅰ32b型鋼支護(新風道Ⅰ22a)，縱向間距0.5 m，縱向連接筋、鋼筋網片與初支同。初期支護與二次襯砌之間設置外包防水層(雙面自粘性瀝青防水卷材)，二次襯砌混凝土采用500 mm厚C35 P8自防水混凝土。暗挖活塞風道過街通道橫剖面如圖3所示。

2　暗挖施工步驟

2.1　豎井施工

該暗挖工程北端是明挖3號出入口，暗挖豎井結合明挖基坑設計，豎井與明挖基坑支護均采用φ1 000@1 800 mm圍護樁+鋼管內支撐，鉆孔樁間布設雙層鋼筋網片噴射C25混凝土。豎井深約14 m，設置兩道鋼支撐。豎井圍護樁與明挖基坑一起先行組織施工，當基坑開挖至隧道頂部起拱線下0.5 m～1.0 m時，開始大管棚施工。

2.2　大管棚施工

該暗挖工程為水平群洞工程，3個硐室室凈距僅3.15 m～4.05 m，大管棚的施工宜同步進行。因此，在土方開挖過程中，3個硐室北端明挖基坑土方需縱向連通分層開挖，開挖至所有洞室起拱線下0.8 m時即可進行大管棚施工。

每個硐室大管棚施工的基本工序為：大管棚測量放線→確定孔位→引孔→套管鉆進→鉆孔深度檢查→注漿加固地層。為確保開挖限界，大管棚孔位外放量按20 cm控制。當明挖基坑豎井開挖深度滿足大管棚的施工時，在豎井坑壁上測定洞室位置，對隧道輪廓線和滿足起拱線要求的管棚孔位軸線進行測定，然后按照設計間距沿孔位軸線標出每個孔位，之后利用小型鉆機準確引孔(鉆機需牢固固定在側壁上以確保引孔質量)，引孔完畢在基坑內安裝架設深孔水平套管鉆機施鉆，鉆桿插入角控制在1°～2°之間，間隔鉆孔，隨鉆進進尺接長管棚鋼管，每個孔終孔時需檢查孔深。管棚全部安裝完畢，經檢查長度符合要求后注漿加固地層。

2.3　洞門施工

施作完大管棚后，開挖基坑土方，按設計要求架設基坑鋼支撐，當基坑土方開挖至臨時仰拱下1.0 m左右時，先行破除圍護樁、開挖、制作硐室上面部分的洞門；上面部分洞門開挖、制作完畢時，繼續開挖土方至基坑底部設計標高時，破除圍護樁、開挖制作下面部分洞門。

洞門開挖、制作需分部進行。以活塞風道為例，上面部分包括Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部洞門，下面部分包括Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部洞門。洞門處初期支護及臨時支護按設計要求需安裝3榀密排鋼架，因此開挖、制作洞門時，各部進尺需達到2 m左右。為確保洞門開挖、制作的安全，上面部分洞門應按Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部的順序開挖、制作，下面部分洞門應按Ⅱ,Ⅵ,Ⅳ部的順序開挖、制作。洞門開挖、制作時，單部洞門的拱部、仰拱或豎向支撐應連續施工一氣呵成，不得中斷，以策安全。

2.4　分部開挖與初期支護

洞門制作完畢方可按設計要求分部進洞開挖。為確保平行群洞開挖施工安全，洞門制作完畢后需先行開挖對地面道路沉降變形影響較小的新風道。待新風道二次襯砌施工完成后，再行開挖3號出入口及活塞風道。各硐室分部開挖時均嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”十八字方針，確保開挖掌子面的穩定，嚴格控制循環開挖進尺，開挖完成及時施作初期支護，加強地面、洞內沉降變形監測，加強信息化施工管理，確保施工安全。

在本工程中，分部開挖總體要求是(以活塞風道為例)：首先開挖Ⅰ,Ⅱ部；然后開挖Ⅲ,Ⅳ部；最后開挖Ⅴ,Ⅵ部。開挖時每上下兩部之間預留5 m臺階，Ⅱ,Ⅲ部及Ⅲ,Ⅴ部之間預留8 m臺階。開挖循環進尺的控制：Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ部位于稍密砂卵石地層和局部松散砂卵石地層，拱頂土體容易坍塌，每循環進尺按0.5 m掌握，掌子面預留核心土；Ⅱ,Ⅳ,Ⅵ部基本位于密實砂卵石地層，掌子面比較穩定，每循環進尺按1.0 m控制，開挖完成后及時施作初期支護或臨時支護。整個暗挖隧道工程在開挖、初支過程中，嚴格按照上述工藝要求進行，于2014年10月11日進洞，至2015年3月16日止開挖全部完成，施工安全始終處于可控狀態，確保了清江中路地面交通安全、正常的運行。

2.5　防水與二次襯砌

防水與二次襯砌在隧道開挖、初支全部貫通后，分仰拱、拱墻兩大部分組織施工。主要施工順序：處理仰拱防水基面，鋪設仰拱雙面自粘性高性能瀝青防水卷材，綁扎制安仰拱結構鋼筋，澆筑仰拱混凝土；待仰拱混凝土達到一定齡期后按設計要求對仰拱部位實施回填(回填素混凝土)。然后搭設腳手架，處理拱墻防水基面，鋪設防水卷材、搭設拱墻鋼筋腳手架、安裝模板、鋼筋制安、澆筑混凝土。

3　施工注意事項

1)開挖期間應按設計要求對地面高架橋、地面道路路面及洞內沉降變形進行監測，注意信息化施工管理，有效地指導開挖施工；

2)大管棚鉆進施工時，必須確保外插角的符合性，嚴防外插角過小使大管棚侵入開挖段面。這樣開挖時需割除侵入開挖斷面的大管棚，容易引發拱部坍塌事故；

3)分部開挖時，應按設計要求認真施作超前小導管和鎖腳錨管，并注漿加固地層，以確保開挖施工安全；

4)分部開挖施工應按設計要求進行，嚴防“齊頭并進，盲目開挖”或“中隔壁與土體不密貼”等不安全施工行為的發生，務必確保開挖施工安全。

參考文獻：

[1]劉飛,張建.淺埋暗挖法在地鐵施工中的應用[J].建筑技術，2015，46(S1)：161-162.

[2]邢慧賢.成都地鐵大跨淺埋暗挖隧道CRD工法施工技術[J].山西建筑，2013，39(10)：186-188.