淺埋暗挖地鐵隧道單渡線變斷面施工關鍵技術研究

李宗育

摘 要：針對地鐵變斷面暗挖隧道施工風險高的特點，本文以洛陽地鐵2號線單渡線區間隧道為例，結合工程地質情況及設計參數，采用雙側壁導坑及交叉中隔墻法工法，同時輔以超前管棚及超前小導管注漿加固措施，有效控制了該工程風險，為類似變斷面隧道施工提供參考。

關鍵詞：地鐵隧道;單渡線;變斷面;超前加固

中圖分類號：U231.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0081-04

Research on the Key Technology of Single Crossing Section Construction in Shallow Buried Underground Subway Tunnel

LI Zongyu

（China Railway 11th Bureau Group City Rail Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430074）

Abstract： In view of the high construction risk of subway tunnel with variable cross-section， this paper took the single crossover section tunnel of Luoyang Metro Line 2 as an example， combined with the engineering geological conditions and design parameters， adopted the double side heading and cross diaphragm （CRD） construction method， supplemented by super front pipe shed and advance small pipe grouting reinforcement measures， which effectively controlled the project risk， It provided reference for similar variable cross-section tunnel construction

Keywords： subway tunnel;single line;variable cross section;advanced reinforcement

“十三五”期間，國民經濟穩步發展，城市化進程有序推進，城市地鐵建設由原來一線城市獨有，發展到如今二三線城市遍地開花。但是，隨之而來的地鐵施工難題越來越多，尤其是城市暗挖隧道工程，由于地鐵隧道大多沿著城市主干道地下敷設，因此，上部管線眾多，施工風險高。目前，淺埋暗挖隧道施工技術已逐漸成熟，國內外學者對地鐵隧道的研究也比較多，但是對地鐵單渡線隧道變斷面的研究相對較少[1-3]。由此，本文以洛陽地鐵2號線工程王城北路站～機場路站礦山法區間為例，結合相關設計理念及現場實踐，總結施工經驗，以便為類似工況隧道施工提供借鑒。

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

洛陽地鐵2號線王城北路站～機場路站礦山法區間（以下簡稱王機區間）位于國花路中，沿國花路南北敷設，接收井南側左右隧道都下穿邙山渠。

王機區間以王～機區間盾構工作井為界，暗挖共分為三段，以北里程為YDK8+674.038（ZDK8+674.038）～YZDK8+735.000（ZDK8+735.000），以南為YZDK8+598.826～YZDK8+659.038，長度都為60.962 m，其中大斷面礦山段區間為3個斷面。盾構機以北右線礦山區間長60.692 m，共分為3個斷面，分別為A-A、B-B、C-C斷面，其中A-A、B-B斷面采用雙側壁導坑法施工，C-C斷面采用交叉中隔壁法（CRD法）施工。

盾構井以南右線暗挖區間長60.692 m，采用臺階法施工;盾構井以南左線暗挖大斷面區間長60.692 m，共分為3個斷面，分別為A-A、B-B、C-C斷面，其中A-A、B-B斷面采用雙側壁導坑法施工，C-C斷面采用CRD法施工。礦山區間平面示意圖如圖1所示。

北右線礦山大斷面區間A-A斷面距離盾構區間最近位置為2.4 m，進行注漿加固，南左線礦山大斷面區間A-A斷面距離礦山標準斷面區間最近位置為2.65 m，進行注漿加固。

1.2 水文地質概況

區間地貌類型屬黃土丘陵，地層巖性自上而下依次為雜填土及素填土，粉質黏土，粉質黏土（含姜石層），下伏上第三系洛陽組（N/l）泥巖、泥質砂巖。王機區間暗挖隧道主要穿越地層為下伏上第三系洛陽組（N/l）泥巖及泥質砂巖。

地下水類型主要為基巖裂隙水，賦存于上第三系洛陽組泥質砂巖地層中，上第三系洛陽組（N/l）泥質砂巖為相對隔水層。根據《洛陽市軌道交通2號線一期工程勘察LYGD2-KC-02標段王城北路站至機場路站區間地下水位補勘報告》，右DK8+360～右DK8+430地下水穩定水位標高156.68～161.00 m;右DK8+430～右DK8+735地下水穩定水位標高161.00～163.18 m。地下水主要接受大氣降水補給，水位相對穩定，水量較小，排泄方式主要為人工開采及側向徑流。

2 隧道支護參數及二次襯砌結構

本段區間由盾構接收井作為作業面向南北兩側開挖，先同步施工右線礦山大斷面、左線暗挖大斷面，待左線大斷面暗挖區間A-A斷面與右線礦山標準斷面之間土體注漿加固后，施工右線礦山標準斷面。

各斷面隧道初期支護均采用HRB400/HPB300鋼筋格柵，型鋼支撐、初襯連接板采用Q235B型鋼，初期支護結構噴射C25強度等級混凝土，網噴混凝土鋼筋網Φ8@150 mm×150 mm，搭接長度不小于150 mm。初支厚度不大于300 mm厚格柵設單層鋼筋網片，置于格柵內側;大于300 mm厚格柵設雙層網片，置于格柵內外兩側。仰拱處單層鋼筋網置于背土側。螺栓等級為普通螺栓4.6C級。洞身砂漿錨桿A-A斷面及B-B斷面施工時，在邊墻部位施工砂漿錨桿，Φ25邊墻砂漿錨桿[L]=2.2 m，環縱向間距1.0 m×0.5 m，Φ25砂漿錨桿的孔徑60 mm，砂漿強度等級M20。灰砂比1∶（1～1.5），水灰比0.4～0.45，錨桿端頭設150 mm×150 mm×6 mm鋼墊板，并與鋼筋網焊接牢靠。

二次襯砌結構為HRB400E受力鋼筋，現澆C35強度等級混凝土，防水混凝土抗滲等級P12。初期支護與二次襯砌之間以密貼等強為原則進行填充注漿，漿液采用微膨脹性的微膨脹水泥砂漿，注漿孔布置在拱頂，選用規格為Φ32 PVC管，外露100 mm，環向間距3 m，縱向間距4～5 m，注漿壓力不大于0.2 MPa。初支與二襯之間注漿應在二襯混凝土達到75%的設計強度后進行。

其中，A-A斷面尺寸為14.3 m×10.742 m，B-B斷面尺寸為12.6 m×10.2 m，C-C斷面尺寸為9.6 m×9.3 m。

3 超前加固措施

A-A、B-B斷面施工采用Φ159 mm×8 mm超前管棚@400 mm+Φ42 mm×3.5 mm超前小導管@400 mm，[L]=3.0 m，隔榀打設+Φ25邊墻砂漿錨桿[L]=2.2 m，環縱向間距1.0 m×0.5 m。C-C斷面采用Φ159 mm×8 mm超前管棚@400 mm+Φ42 mm×3.5 mm超前小導管@400 mm，[L]=3.0 m，隔榀打設。

3.1 管棚施工

在進洞安全及開挖安全A-A、B-B及C-C斷面施工前打設大管棚支撐土體，以保證施工安全。為了確保管棚的施工精度，大管棚施工采用非開挖水平導向鉆進技術進行施工。

洞門鋼管布設在隧道圓心角150°范圍拱部，鋼管環向間距0.4 m，管心與隧道設計外輪廓線間距為0.35 m，傾角控制在1°～3°，管棚材料為Φ159熱軋無縫鋼管，壁厚8 mm，每節長度2 m，管棚施工長度貫穿整個工作面。

在管壁上鉆孔間距為100～150 mm、孔徑為6～8 mm的花眼，梅花狀布置。導管前端應加工成錐形，注漿管后部不小于1～2 m不設出漿孔，后端部套絲扣。漿液采用水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1，施工中可適量調整，初壓0.3～0.5 MPa，終壓0.5～0.8 MPa。注漿量以混合漿液從環裝空隙口流出為準。

3.2 超前小導管注漿

A-A斷面、B-B斷面及C-C斷面均采用超前小導管支護，超超前小導管采用直徑為42 mm、壁厚為3.5 mm的熱軋無縫鋼管，長度為3 m，前端加工成錐形，以便插打，并防止漿液前沖。小導管中間部位鉆直徑為4～5 mm溢漿孔，呈梅花形布置，防止注漿出現死角，間距200 mm，尾部0.5 m范圍內不鉆孔防止漏漿，末端焊直徑為6.5 mm的環形箍筋，以防打設小導管時端部開裂，隔榀打設，傾角5°～10°。環向間距300 mm，縱向間距1 m，外插角5°～8°。孔位誤差控制在50 mm以內。超前小導管注漿漿液選用水泥漿，漿液配合比應由現場對各土層進行注漿試驗確定，并根據土層變化做出相應調整，根據開挖面前方的圍巖條件控制好注漿壓力，注漿終壓不大于0.5 MPa，漿液擴散半徑為0.23～0.25 m。

4 變斷面施工關鍵技術

4.1 A-A型大斷面向B-B小斷面轉換

A-A型大斷面施工格柵至分界處，先掛Φ8@150 mm×150 mm，噴射50 mm厚C25砼封閉掌子面，然后打設3 m長小導管水平注漿加固土體，小導管間距1 m×1 m（梅花形布置），注漿采用單液水泥漿。注漿管采用Φ42 mm×3.5 mm小導管，然后工22a型鋼@500，水平放置間距1 000 mm，內外側交錯布置。型鋼應與格柵主筋上鋼板焊接，并噴射混凝土，A-A型段雙側壁導坑工法6個導洞按照前后錯開距離完成整個斷面后方可開挖B-B斷面。具體轉換見圖2。

4.2 B-B型大斷面向C-C小斷面轉換

B-B型大斷面格柵密施工至分界處，先掛Φ8@150 mm×150 mm，噴射50 mm厚C25砼封閉掌子面，然后打設3 m長小導管水平注漿加固土體，小導管間距1 m×1 m（梅花形布置），注漿采用單液水泥漿。注漿管采用Φ42 mm×3.25 mm小導管，然后綁扎堵頭墻Φ22鋼筋及I22工字鋼，I22工字鋼與格柵采用1 cm厚鋼板連接，堵頭墻鋼筋應與格柵主筋及環向加強鋼筋點焊，并噴射混凝土，B-B型段雙側壁導坑工法6個導洞按照前后錯開距離完成整個斷面后，方可開挖B-B斷面。B-C斷面轉換施工見圖3。

4.3 C-C型大斷面向盾構區間轉換

C-C型大斷面施工至分界處，先掛Φ8@150 mm×150 mm，噴射50 mm厚C25砼封閉掌子面，然后打設3 m長小導管水平注漿加固土體，小導管間距1 m×1 m（梅花形布置），注漿采用單液水泥漿。注漿管采用Φ42 mm×3.25 mm小導管，在盾構30 cm外側設置30 cm×30 cm的加強環梁，配筋同C-C斷面格柵，設置環梁盾構機出洞凈空，然后綁扎堵頭墻Φ22鋼筋及I22工字鋼，I22工字鋼與格柵采用1 cm厚鋼板連接，堵頭墻鋼筋應與格柵主筋及環向加強鋼筋點焊，并噴射混凝土。C-C型段CRD工法4個導洞按照前后錯開距離完成整個斷面后，方可開挖盾構區間。C-C斷面與盾構區間斷面轉換施工見圖4。

4.4 地層加固注漿施工

注漿加固從A-A斷面一側向另一側斷面注漿加固，打設直徑42 mm、壁厚=3.5 mm護墻小導管，導管長為加固區的寬度，間距500 mm×500 mm ，呈梅花形布置，內注水泥液漿，加固高度為6.2 m。

加固后土體應均勻性良好，形成一定的自穩能力，同養試塊無側限抗壓強度在0.5～0.8 MPa，滲透系數不大于1×10-7 cm/s，表明注漿加固效果良好。地層加固注漿剖面圖如圖5所示。

5 結語

本文以洛陽地鐵2號線王城北路站～機場路站礦山法區間為例，介紹了該區間水文地質情況及變斷面支護設計理念，重點闡述了斷面轉換處施工工藝流程及注漿加固措施。該區間隧道施工過程中嚴格按照淺埋暗挖法十八字方針“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”進行作業，同時做到“地質超前探、格柵節點強連接”。2020年5月，該區間隧道安全順利貫通。現場實踐表明，該單渡線暗挖隧道施工方法及地層加固措施有效，可為類似條件下地鐵暗挖區間變斷面隧道工程的設計和施工提供參考。

參考文獻：

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