大斷面淺埋暗挖法施工技術在砂層地鐵施工中的應用

摘要：地鐵是緩解城市路面交通壓力的重要方式，現階段多數大中型城市相繼加快地鐵建設進程。在地鐵工程施工中，淺埋暗挖施工技術得到了廣泛應用，且在砂層地質條件中更具可行性，具有保證施工安全、提高施工質量及效率等多重優勢。以某工程實例為依托，根據區間內砂層地質的基本特性，探討大斷面淺埋暗挖施工技術的應用要點，以期起到拋磚引玉的作用。

關鍵詞：地鐵區間;砂層地質;淺埋暗挖

1" "工程概況

某地鐵區間全長1025.829雙延米，折返線段施工采用雙側壁導坑法。暗挖隧道屬重難點內容，其長為290.183m，高度為11.6m+9m，最大開挖寬度14.45m，拱頂覆土8～10m。地質勘察結果顯示，區間結構穿越中粗砂、礫砂等地層。水文條件方面，施工現場的地下水穩定水位埋深為11.4～12.1m，含水層滲透系數30～100m/d，具有較強的滲透性。

2" "淺埋暗挖施工方案概述

在區間南側修筑3m×7m豎井，底部到達橫通道底標高以下2.4m的位置，將豎井作為起點，從該處開始向區間正洞開挖，形成橫通道，再進一步從橫通道向兩側開挖，以便組織正洞施工作業。

正洞施工方法選用的是雙側壁導坑法，為有序推進施工進程，根據大斷面的尺寸特點，將其在區間北側進行井點降水，井點所處位置與結構外邊相距2m，井點的間距按9m控制。經降水施工后使水位下降至開挖面以下1m處，營造無水施工環境，給區間隧道開挖施工提供安全保障。

3" "淺埋暗挖施工技術分析

全程遵循“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、勤量測、早封閉”的原則施工，具體技術要點如下：

3.1" "土方開挖

3.1.1" "開挖順序

從1號導洞開始開挖，逐步向后續推進，直至6號導洞開挖完成為止。施工工序圖如圖1所示。上下導洞錯開長度至少為5m，相鄰左右導洞的錯開長度至少為15m，有效控制導洞錯開距離。

在確定施工安全距離時，需要考慮到圍巖穩定性、初期支護沉降等多項因素，并在施工中協調各項工序。各洞室按照既定的施工流程盡快跟進，盡可能縮短全斷面封閉成環的時間，以免因暴露時間過長而失穩。此外，加強對初支護及地表沉降的控制，全面保證施工現場及周邊地面管線及建筑物的穩定性[1]。

3.1.2" "開挖方法

導洞施工采用的是上下臺階法，根據洞徑控制上下臺階的長度，通常以1～1.5倍洞徑為宜。為保證施工安全，上導洞開挖前，在作業區域打設超前小導管并注漿，以起到加固的作用。人工配合釬鎬環形開挖，在此過程中預留核心。用三輪車將開挖產生的土方運輸至豎井，再由抓斗提升至外部，轉運至指定堆放場所。

下導洞開挖時，向側壁處打設超前小導管并注漿，根據實際情況，由施工人員或挖掘機修整邊坡。每循環進尺按0.5m控制，適當刷坡，全面保證臺階的穩定性，以免因該部分坍塌而導致初支懸空（此時有塌方可能）。

3.2" "錨噴支護

3.2.1" "初噴掃面

拱部開挖期間及結束后初噴掃面，在最短時間內封閉拱頂暴露面。現場配備牛角泵施工裝置，用于噴射水泥+改性水玻璃雙液漿。向砂層噴射雙液漿，使該處形成厚度為3～5cm的固結體，通過應用該部分漿液，提高砂層的穩定性。

3.2.2" "制作及安裝格柵鋼架

分節制作、安裝格柵鋼架，單節長度2～3m，單節質量≤100kg。正式安裝前，先將作業區域的浮土清理干凈，對拱腳做夯實處理，待其穩定后再設置墊板，導洞連接板螺栓孔處用泡沫磚塊填塞。各節段格柵鋼架有序安裝到位后，焊接Φ22mm縱向連接筋，用于加固，使其構成結構完整、穩定可靠的格柵鋼架。連接筋環向間距為1m，內外交錯布置，將所有施工產生的預留焊接接頭埋入砂層。

3.2.3" "掛設鋼筋網片

選用材料為Φ6.5@150mm×150mm鋼筋網片，雙層鋪設。其中，外側鋼筋網片安裝時間早于格柵安裝，以綁扎的方法將其設置在拱背處。格柵安裝到位后，綁扎內層鋼筋網片。為保證各部分結構的穩定性，鋼筋網片需緊密貼合至格柵鋼架處，并用焊接的方法做連接處理。

3.2.4" "打設超前導管

從格柵腹部打入下一循環超前小導管，布設位置為拱頂150°范圍內，材料選用的是Φ32×3.25mm鋼管，以焊接的方法制作而成。鋼管加工過程中，對頂部做切削處理，使其形成尖型并封口;尾部預留500mm，該部分不開設溢漿孔。

分排設置小導管，其中第一排長度為2m，環向間距0.2m，縱向間距與格柵間距一致，傾角25°;第二排長度為3m，環向間距為0.3m，傾角調整為35°，其他參數不變（縱向間距與格柵間距一致）。小導管打設至指定位置后，用棉紗封堵孔口。混凝土噴射施工后，以0.3～0.5MPa的壓力注入雙液漿。

3.2.5" "噴射混凝土

濕噴C25混凝土，厚度為350mm，設備采用KS-7Z型濕噴機。施工前，先用水清理混凝土接茬部位的雜物，使其保持潔凈。噴射時，按照自下而上的順序逐層推進。下臺階噴射混凝土施工期間，安排施工人員復噴上臺階初支表面。

3.3" "回填注漿

1號、3號、5號導洞均封閉成環后，若無異常狀況則跟進回填注漿。管材選用的是Φ32×3.25mm焊接鋼管，管口伸入砂層的深度至少達到50cm，端部外露，將該部分的長度控制在15～20cm。

按照環向間距2m、縱向間距3m的要求，沿開挖拱頂有序布置，待格柵拱架安裝結束后，將提前加工好的注漿管埋設到位，用棉砂封堵管口，開始回填注漿。材料為水泥漿液，水灰比0.8～1.0，注漿壓力0.3～0.5MPa。

4" "淺埋暗挖施工中的注意事項

4.1" "土方開挖

土方開挖易受到現場水文條件的影響，因此施工期間每日觀測降水井的水位，及時掌握水位的實際情況，動態降水，創設無水的施工環境。

應合理協調施工工序，盡早封閉成環。主要考慮如下兩方面：一是導洞封閉成環;嚴格控制上下臺階的長度，增強各道工序的銜接，使初支與中隔壁和中承板盡快封閉成環;二是大斷面封閉成環;即各個斷面的施工有序銜接，及時施作斷面初支，盡快做到封閉成環。

加強對每循環開挖進尺的控制。每完成一榀開挖后，隨即對其采取支護措施，提高土體的穩定性，縮短地層暴露于外界的時間，以免失穩。

拱部開挖破除封面時，不宜采用風鎬，原因在于其擾動作用較強，難以保證砂層的穩定性。較為合適的是電鎬，該裝置在使用過程中無明顯的振動，現有砂層可維持原狀。

開挖時預留長度不小于1m的核心土，沿作業面自然延伸，以有效支擋掌子面的土體，從而保證掌子面的穩定性[2]。

4.2" "格柵安裝

控制各導洞的格柵安裝間距，使其具有一致性。施工中技術人員加強檢查，根據格柵施工榀數展開計算，得到合適的每榀平均安裝間距。

雙側壁導坑法開挖施工中，將整個大斷面劃分為若干各小斷面，有序施工。對于砂質地層，考慮到其穩定性欠佳的特點，全斷面初期支護閉合共需10步（依次開挖、支護）。施工人員需密切協作，并對格柵分節。

按要求將鎖腳錨固小導管安裝好，同時予以注漿，以提高上下臺階、上下導洞的穩定性。檢測并控制縱向連接筋及網片的搭接長度，保持有效連接，使其形成縱向連接體系。

4.3" "超前支護

每循環開挖時，檢驗超前支護效果，據此對注漿施工參數做合理的調整，做到動態化施工。超前支護時，嚴格控制注漿量，得到滿足工程要求的超前支護結構。

4.4" "超前小導管的打設

按要求打設超前小導管，打設角度、間距、長度均要滿足要求，各導管保持平行的位置布置關系。導管發射角度分界時，適當調整發射角度。不同地層的實際特性有所差異，因此應根據實際情況靈活調整小導管的打設范圍[3]。掌子面砂層性質較差時，易破壞上下臺階及核心土的穩定狀態，對此在掌子面、中隔壁處增設小導管。

開挖斷面的兩側上方區域均分布有排水暗渠，若存在明顯的沉降，則有可能影響暗渠的正常使用，如開裂，水體將沿著裂縫發生滲漏。對此，在初支邊墻處設置單排超前小導管，擴寬加固作業范圍（延伸到仰拱以上的部分）。在布設單排超前小導管時，其縱向距離與格柵間距需保持一致。

導管沖孔前，向開挖面噴灑適量的固沙劑，予以加固，保證開挖面的穩定性。遇地層較為松散的地質條件時，導管打設過程中可能會引起掌子面失穩。為預防此類問題，在導管打設前先對開挖面做加固處理，初噴混凝土予以封閉，厚度控制在3～5cm。正式打設導管時，按照自下而上的順序操作。此方法更加適用于松散地層，以免因導管打設后暴露時間過長而出現失穩、塌陷等異常狀況。

5" "輔助施工措施

5.1" "超前支護措施

當進行軟土隧道項目施工的時候，需提前選擇合適的承載構件，以便及時對其進行初期支護。考慮到軟土地層中隧道圍巖厚度小、深度淺，為了避免其受到后續施工的影響，出現破損、塌方，必須提前對其進行加固與支護。

勘察發現，該項目周邊覆蓋了大量的地下構筑物與市政管線，最終決定以大管棚+小導管的方式進行超前預支護。其中，管棚由型號Φ121mm×5mm的熱軋無縫鋼管制成，將環向間距控制在30cm左右。施工過程中還需在管棚中灌注混凝土，以提升整體結構的穩定性能。

5.2" "穩定掌子面措施

按照環形開挖的方式開挖雙側壁導坑上導洞，預留出核心土。開挖完成后，需在導洞核心土周邊的掌子面臺階上灌注厚度5cm的混凝土，并安設好注漿錨管。本項目最終決定使用DN32型水煤氣管，管長度約為2.5m。

5.3" "鎖腳錨管

使用雙側壁導坑法進行施工需提前開挖多個導洞，為了方便施工，可將其分成上下兩個區域。施工時先開挖上層區域的導洞，再進行下層導洞的開挖。但使用這種方法進行施工，施工到下層時，很容易影響到已經施工完成的導洞（如使其出現沉降），因此施工過程中需要對其格外關注。施工人員可以在上層開挖結束后，先完成該部分的初支，即在拱腳位置安設45°傾斜、長約2.5m的鎖腳錨管，以確保上層結構的穩定性。

5.4" "初支背后注漿和二襯背后注漿

初支結束后，若其背部與土層之間存在孔隙，或開挖與初支施工過程中土體出現下沉、擾動，必須立即處理，否則必將對整個施工現場造成影響，使地表出現大范圍的沉降。初支的最佳區域位于拱部范圍內，需提前埋設注漿管，待其封閉成環之后，還要給背部注入一定的漿液，以起到加固效果。

5.5" "深孔注漿

注漿位置設置在與安全線相距15m的拱部區域，注漿之前應加固整個橋臺，避免其發生變形。項目注漿孔直徑設計為11cm，注漿長度控制在25m左右，外插角需大小為15°。通常情況下，項目施工可以使用單液水泥漿作為注漿原材料，但若地質特殊則需要稍作修改。

6" "結語

淺埋暗挖施工技術是地鐵隧道施工中較為關鍵的技術形式，其充分關注到現場地層的加固以及結構的穩定性要求，綜合應用效果較好。在工程實踐中，工作人員需對砂層等具體的地質條件形成準確的認識，協調好施工工序，將土方開挖、錨噴支護、回填注漿等工作落實到位。同時加強對各項細節的把控，明確施工中的注意事項，采取有效的控制措施，從源頭上消除安全隱患和質量隱患，營造安全的施工環境，達到提質增效的工程發展目標。

參考文獻

[1] 向江波.城市地鐵施工技術中淺埋暗挖法的應用[J].安徽建筑，2020（1）：133-134+144.

[2] 羅光財，陳章林，盧智強.大斷面淺埋暗挖地鐵車站開挖技術研究[J].施工技術，2020（19）：114-117+120.

[3] 李景濤.淺埋暗挖大斷面地鐵區間隧道開挖施工技術[J].城市住宅，2019（5）：185-186.