大斷面暗挖隧道“CD法+盾構空推”組合施工技術研究

摘要：以廣州地鐵18和22號線廣州南站銜接工程項目為案例，采用“CD法+盾構空推”施工法，解決站后137.05m暗挖隧道施工難題，成功完成下穿廣州市軌道交通二、七號線工程廣州南站主體結構，及二、七號線明挖區間隧道、地鐵二號線廣州南站I1出入口、南站客運站一期繞行車道以及側穿高鐵廣州南站東廣場等建構筑物，在安全、質量、進度、節能環保、經濟效益等方面成效顯著，可以為類似地鐵施工提供參考。

關鍵詞：長大隧道；CD法；盾構空推；暗挖

0" "引言

地鐵區間在遇到下穿地鐵既有線、區間侵限既有結構等復雜情況時，對前期建設的建（構）筑物難免產生一定影響[1]。對于無法直接采用盾構法施工的情況，暗挖施工中的“CD法”、“CRD法”、“PBA法”等工法，是通過復雜地質的常用施工方法[2]。

在大斷面暗挖隧道施工中，通過采用量身定制的最優工法可以使工程進度明顯加快。本文結合廣州地鐵18和22號線廣州南站銜接工程項目，依據地質和周邊建筑條件，提出先“CD法”后“盾構空推法”施工，有效解決了硬巖地層穿越地鐵既有線，且最大限度減小對廣州南站高鐵站既有高速鐵路線影響的施工難題，確保了在8.8m大斷面硬巖中暗挖隧道的快速、安全施工。

1" "工程背景

廣州市軌道交通18和22號線廣州南站銜接工程，位于廣州市高鐵廣州南站東廣場和廣州地鐵二號線、七號線的南側，車站站后暗挖段全長137.05m，隧道斷面8.8m，暗挖隧道基本位于lt;9-3gt;泥質粉砂巖微風化帶地層。暗挖隧道采用“CD法+盾構空推”組合施工，以減小對周邊環境的影響。

為滿足工期要求，需設置臨時施工豎井及施工橫通道，豎井北側為運營中的廣州地鐵七號線廣石明挖區間，豎井西側為地鐵二號線、七號線廣州南站附屬結構，豎井南側為二十二號線廣州南站地下車站，東側為新中軸地下空間開發工程。

暗挖隧道“CD法”施工后的凈空，要滿足盾構空推通過要求。考慮CD法隧道斷面的收斂、導臺安裝、施工誤差等原因，采用CD法初支在管片外輪廓基礎上外放40cm，仰拱處外放50cm，邊墻與仰拱的連接采用直線過渡。具體結構尺寸如下：凈寬（初支內側）10m，凈高（初支內側）10.1m。區間隧道按照“新奧法”原理設計及施工，采用“錨噴初期支護+鋼筋混凝土管片”做二次襯砌的結構型式。

2 “CD法+盾構空推”組合施工技術應用

橫通道采用三臺階法開挖法施工，暗挖隧道采用“CD法”開挖施工，暗挖隧道總體施工順序如圖1所示。豎井、橫通道、暗挖隧道開洞過程中馬頭門受力情況復雜，橫通道進正線馬頭門破除時需要交錯施工。由暗挖隧道進入車站主體結構時，破除圍護樁應先鑿除混凝土，最后割斷圍護樁鋼筋[3]。

對客運站一期繞行車道、二、七號線廣州南站鉆孔樁進行破除。站后安全線隧洞洞身范圍有南站汽車客運站一期車道范圍13根抗拔樁侵入，隧道上部有南站汽車客運站一期抗浮錨桿，地鐵二、七號線廣州南站有9根抗拔樁侵入隧道洞身，施工時對侵入隧道范圍內的抗浮錨桿、抗拔樁進行處理。

站后安全線暗挖隧道下穿二、七號線廣州南站及南站客運站一期段，采用CD法進行開挖。在開挖前拱部150°范圍采用Φ42超前小導管進行提前注漿加固，確保掌子面穩定。侵入洞身范圍內的抗拔樁予以鑿除，對鑿出的鋼筋與隧道初支格珊鋼架進行焊接，由隧道全斷面初支封閉成環提供所需抗浮力。

車站及暗挖隧道周邊公共交通及市政基礎工程較多，施工工況復雜。站后安全線暗挖隧道下穿已運營的地鐵二號線、已建成運營的地鐵七號線以及在建的南站客運站二期，廣州南站及客運站繞行車道部分抗拔樁侵入隧道范圍。

2.1" " 暗挖隧道“CD法”施工

站后暗挖段設計里程YDK49+710～YDK49+215。站后暗挖隧道段采用“CD法+盾構空推”施工。暗挖隧道待橫通道開挖支護完成后，破除正線馬頭門后先向大里程方向施工，待施工初襯結構完成大于30m后，可向車站端頭方向施工。

暗挖隧道按照“新奧法”原理設計及施工，采用錨噴初期支護+鋼筋混凝土管片做二次襯砌的結構型式。初期支護主要包括超前小導管、砂漿錨桿、鎖腳錨管、鋼筋網、噴射混凝土、鋼架、中隔壁組成的聯合支護體系[4]。其中，斷面支護形式適用于隧道穿越地層為Ⅳ級圍巖的情況，隧道采用CD法開挖，中隔壁厚250mm。

2.2" " 8.8m大斷面隧道超前小導管施工

CD法斷面拱部采取超前小導管注漿預支護[5]。超前小導管采用Φ42、厚3.5mm普通熱軋無縫鋼管，鋼管長度3.0m，鋼管環縱間距為0.3m×1.0m。外插角為10°～15°。

2.3" " 暗挖隧道開挖支護

在超前小導管預注漿支護輔助措施施工完成后，采用CD法開挖。暗挖隧道采用三臺階形式開挖。

2.3.1" "正線馬頭門破除

按照圖紙尺寸測放正線輪廓線，開始破除正線馬頭門。馬頭門破除順序為：左線大里程方向→右線大里程方向→左線車站方向→右線車站方向。馬頭門按照上中下臺階的方式施工。先破除正線范圍內上臺階的橫通道側墻，在橫通道側墻平面內設第一榀正線格柵，同時將洞口處斷開的橫通道格柵與正線格柵焊接牢固。根據開挖步驟依次破除馬頭門[6]。具體施工步驟如下：

由測量班在馬頭門位置測放施工正線輪廓線。搭設腳手架作業平臺，然后沿正線開挖輪廓破除80cm寬的槽，滿足架設正線格柵的空間要求。將槽內混凝土碎塊及渣土清理干凈后，在橫通道側墻內架設第一榀鋼格柵[7]。

將格柵與豎井已破除格柵連接牢固，預留沿通道縱向的連接鋼筋，內外交錯布置，并噴射C25混凝土。密排架設第二、三榀格柵，拱腳打設鎖腳錨管，并噴射C25混凝土。三榀格柵支護完畢后，擴大馬頭門破除范圍，上臺階繼續向前開挖支護，并預留核心土。在上臺階進尺3.0～4.0m后，自上而下破除中、下臺階范圍內橫通道。施工完成中、下臺階格柵，并噴射C25混凝土，使初支封閉成環[8]。

2.3.2" "暗挖隧道開挖支護

暗挖隧道洞內開挖采用機械配合人工開挖、CD法施工。上部采用弧型開挖，開挖后及時初噴40mm 厚的混凝土封閉掌子面。拱部開挖每循環進尺0.5m，隨即施作工字鋼架網噴混凝土初期支護。在拱腳兩側設Φ42注漿小導管，與格柵鋼架焊連，打設系統錨桿，防止拱部下沉。下部左右兩側交錯開挖，及時接長鋼架，并盡快封閉成環[9]。

2.3.3" "砂漿錨桿、鎖腳錨管、堵頭墻施工

開挖過程中，用砂漿錨桿、鎖腳錨桿對土體加固。暗挖隧道開挖至端墻里程時，根據施工圖的要求，堵頭墻采用錨網噴射混凝土[10]。采用Φ22玻璃纖維筋錨桿，長3.5m，間距1m×1m，梅花型布置。采用G14@150mm×150mm雙層玻璃纖維筋網，兩層分開布設。內外側鋼筋凈保護層厚度35mm，噴射的C25早強混凝土厚度為350mm 。加密設置堵頭墻兩端的斷面初襯鋼格柵，鋼格柵間距300mm。

2.3.4" "樁體施工

部分隧道位于南站客運站一期繞行車道、廣州地鐵既有二號線、七號線廣州南站下方，車道及車站下方部分鉆孔樁侵入隧道范圍。其工藝流程如下：挖除樁體處上臺階土方→彈出暗挖隧道初支外輪廓控制線→鑿除樁體鋼筋→邊鑿除邊架設兩根工25a工字鋼構件臨時支頂→架立鋼格柵→噴射混凝土封閉→初支封閉。

暗挖隧道采用CD法施工，施工至侵入洞身范圍內的樁體時，先破除樁體四周土方。用水準儀在樁體上彈出初支外輪廓控制線，把初支外輪廓標高以下500mm處作為控制點，用紅色油漆劃到樁的側壁[11]。邊鑿除邊架設在破除完成面上面兩根工25a工字鋼構件臨時支頂，破除過程中，一根樁基礎不少于兩根工字鋼支頂。樁體破除后樁底與初支之間預留50mm的空隙，空隙采用C25混凝土噴射填充。架設格柵過程中，每根樁基礎保證至少一根工字鋼支頂在已鑿除樁基礎上。

2.4" " 暗挖隧道“盾構空推”施工

盾構機空載通過礦山法段時，依據刀盤與導向平臺間的關系，調整各組液壓缸的行程，嚴格控制盾構機的掘進姿態、推進速度，加強隧道中線的定位檢測。管片與礦山法段的空隙，通過管片注漿孔吹豆礫石、壓注水泥漿來充填，注漿壓力不大于 0.5MPa，確保充填密實，并保證注漿效果。吹填豆礫石是否密實，可從管片注漿孔進行檢查，可采用鋼筋插搗試探管片背后是否填充密實[12]。管片拼裝程序如圖2所示。

盾構機空推前施作盾構機導臺，拆除中隔壁，導臺面的標高誤差應控制在-5～10mm 之間。空推后鋪設鋼筋混凝土管片，一次拆除中隔壁長度不得大于5m。在進行盾構空推法施工時，盾構機穿越的地層整體狀況，決定著盾構機掘進姿態控制難易程度及管片成型質量。盾構機在由兩種及以上地層性質迥異的地層掘進時，采用的施工工藝和施工參數要根據地層的變化而變化。需要采用因地制宜的盾構控制手法和多種質量控制輔助措施，控制好盾構掘進姿態，確保成型隧道的質量。

3" "結語

地鐵區間在遇到下穿地鐵既有線、區間侵限既有結構等復雜情況時，對前期建設的建（構）筑物難免產生一定影響。對于無法直接采用盾構法施工的情況，暗挖施工中的“CD法”、“CRD法”、“PBA法”等工法，是通過復雜地質的常用施工方法。

本文結合廣州地鐵18和22號線廣州南站銜接工程項目，依據地質和周邊建筑條件，提出先“CD法”后“盾構空推法”施工，有效解決了硬巖地層穿越地鐵既有線，且最大限度減小對廣州南站高鐵站既有高速鐵路線影響的施工難題，確保了在8.8m大斷面硬巖中暗挖隧道的快速、安全施工。該工法在施工安全、施工效率、施工質量方面均有顯著優勢，經濟效益明顯，能夠為類似大斷面地鐵盾構區間隧道施工提供依據和借鑒。

參考文獻

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