富水砂卵石地層雙側壁導坑法關鍵技術研究

摘 要：雙側壁導坑法在軟土隧道開挖中已有較多應用，針對富水砂卵石地層的應用鮮有研究。依托成都地鐵七號線交九區間研究背景，針對其斷面大、埋深淺、水量大、環境復雜等難點，采取水位控制、超前加固與支護、背后注漿、全斷面二襯澆筑、動態調整等關鍵技術，優化雙側壁導坑法，保證隧道快速安全通過，對類似工程具有一定借鑒意義。

關鍵詞：雙側壁導坑法；富水砂卵石地層；沉降控制；工法優化

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

0 引言

雙側壁導坑法適用于跨度大、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，地層類型多樣且復雜多變，針對富水砂卵石層等特殊地層，雙側壁導坑法不具有普適性。

目前國內外對雙側壁導坑法的研究重點集中在雙側壁導坑法對圍巖變形控制的數值模擬分析[1-2]，雙側壁導坑法各工序的分析優化及改變隧道受力條件[3-5]，增強圍巖穩定性[6-8]等方面，針對富水砂卵石地層的應用仍鮮有研究，本文依托成都地鐵七號線交九區間研究背景，針對性優化雙側壁導坑法，形成富水砂卵石地層雙側壁導坑法關鍵技術，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路交大路口站～九里堤路口站區間下穿二環路北段，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。

該段隧道側穿既有二環路交大立交橋梁、新建雙快橋墩樁、緊鄰西南交通大學住宅樓及辦公樓，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，風險源多，沉降控制要求高。

2 雙側壁導坑法關鍵技術

本區間地質條件差、周邊環境復雜，隧道開挖風險大。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、工期優化及隧道防塌方的雙側壁導坑法關鍵技術。

（1）水位控制。在隧道兩側設置降水井，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、含砂率指標進行實時跟蹤監控，避免因地下水抽取導致周邊地面出現較大的沉降。

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

（3）背后注漿。砂卵石地層，極易造成超挖嚴重，建立系統分級管理體系，嚴格把控開挖細節。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。傳統雙側壁導坑法二襯施工先撐后拆，分段施工，工序復雜繁瑣且交叉施工問題嚴重。采用整體式臺車，結合超前加固與支護，實現5m一循環，一次性拆除臨時支撐及全斷面二襯澆筑。

（5）動態調整。根據地質情況及現場條件，適當調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，采取加密超前小導管，加密拱架等措施。

3 施工過程風險控制

（1）區間拱頂有直徑1.6m給水管，為控制沉降，嚴格控制開挖進尺，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測進行沉降糾偏。

（2）隧道側穿二環路雙快橋，開挖面距雙快橋墩樁基僅2.8m，屬重大風險源。采取綜合加固措施，在隧道與橋墩之間地表打設鋼管隔離樁，并進行袖閥管注漿，保證橋墩沉降及傾斜在容許范圍內；同時在隧道內打設側向管棚加固，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。進行洞內超前注漿加固，針對地質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隧道快速通過。

4 雙側壁導坑法設計應用

成都地鐵七號線二環路交大路口站～九里堤路口站區間下穿二環路北段隧道采用馬蹄形斷面，復合式襯砌，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壁導坑法開挖關鍵技術，優化后雙側壁導坑法開挖步驟如圖3所示。

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

第二步：拱頂小導管注漿，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。

采用小導管注漿進行超前支護，超前小導管采用外徑42mm，厚3.5mm無縫鋼管，環向間距300mm，打設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根據現場情況擴大打設范圍，保證工作面穩定。小導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控數據分析，動態控制拆除中隔壁，及時封閉二村。

成都地鐵七號線交九區間下穿二環路北段采用優化后雙側壁導坑法，施工期間二環路正常通行，地表沉降控制在合理范圍內，未發生監測預警及塌方及涌水現象，實現隧道快速安全貫通。

5 結語

（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化施工步序，研究形成旨在沉降控制、工期優化及隧道防塌方的雙側壁導坑法關鍵技術。

（2）采用優化后雙側壁導坑法，實現隧道快速安全貫通，在成都地鐵砂卵石地層首次成功應用。

參考文獻：

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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計與科研工作。