張 濤

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018）

淺析西安地鐵淺埋暗挖隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

張 濤

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018）

本文通過(guò)西安地鐵大學(xué)城站——療養(yǎng)院站區(qū)間淺埋暗挖法施工關(guān)鍵技術(shù)的研究，分析監(jiān)測(cè)情況，對(duì)后期淺埋暗挖法隧道設(shè)計(jì)及施工提供參考。

西安；地鐵；淺埋暗挖；施工

1.概況

1.1 工程概況

大學(xué)城站——療養(yǎng)院站暗挖區(qū)間為淺埋暗挖隧道，暗挖區(qū)間長(zhǎng)234.55m，為馬蹄形斷面隧道，共分4種斷面形式，分別為A（13.424*11.275m）、B（12.55*10.853m）、C（10.95*9.893m）、D（11.225*9.959m）。線路沿陜鼓大道地下敷設(shè)，洞頂覆土4.4m～8.7m，左右線間距4.2m，線路縱坡2‰平面為直線段。

1.2 工程地質(zhì)及水文條件

本暗挖區(qū)間地貌單元屬渭河二級(jí)階地上發(fā)育的洪積扇?？碧近c(diǎn)地面高程435.11m～437.40m，由上至下地層依次全新統(tǒng)人工填土、素填土（Q4ml）、沖洪積（Q4al+pl）黃土狀土、粗角礫土、上更新統(tǒng)殘積古土壤（Q3el）、沖積（Q3al）粉質(zhì)黏土、粗角礫土及中更新統(tǒng)沖積（Q2al）粉質(zhì)黏土。根據(jù)勘察結(jié)果，覆蓋層為第四系松散層，含水層主要為弱透水的黏性土夾薄層粗角礫土，潛水含水層厚度大于50m。

2.暗挖區(qū)間施工方案

2.1 施工方法

本暗挖段采用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”施工，為人工開(kāi)挖，單循環(huán)進(jìn)尺0.5m。初支采用350mm厚的網(wǎng)噴混凝土+格柵鋼架支護(hù)形式，拱部150°范圍采用Φ108管棚+Φ42超前小導(dǎo)管支護(hù)，超前小導(dǎo)管環(huán)向0.5m，縱向1.5m布置；二襯采用500mm厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，初支與二襯間設(shè)置全包防水層。

（1）超前小導(dǎo)管注漿加固地層；先開(kāi)挖3部土體，施做初期支護(hù)及時(shí)封閉臨時(shí)支護(hù)Ⅲ（含臨時(shí)中隔壁Ⅲ、臨時(shí)仰拱Ⅲ及鎖腳錨管等）。

（2）相繼開(kāi)挖1部土體，施做初期支護(hù)Ⅰ；弧形導(dǎo)坑5部土體開(kāi)挖，施做初期支護(hù)V（臨時(shí)仰拱）；開(kāi)挖2部土體，施做初期支護(hù)II；開(kāi)挖4部土體，施做初期支護(hù)IV；開(kāi)挖6部土體，封閉初期支護(hù)VI。根據(jù)初支監(jiān)測(cè)情況，結(jié)合施工組織，做好二襯施工準(zhǔn)備。

2.2 關(guān)鍵工序施工方案

2.2.1 超前支護(hù)

為確保開(kāi)挖穩(wěn)定，隧道拱部150°范圍采用Φ108管棚+Φ42超前小導(dǎo)管支護(hù)，大管棚與小導(dǎo)管間隔布置。大管棚采用Φ108×6的無(wú)縫鋼管，根據(jù)斷面不同，分段打設(shè)。區(qū)間設(shè)2個(gè)管棚工作室，分3次打設(shè)完成，環(huán)向間距0.5m；超前小導(dǎo)管采用φ42mm鋼管，長(zhǎng)度3.0m，斷面環(huán)向間距0.5m，縱向間距1.5m布置，打設(shè)角度為22°。注漿為水泥——水玻璃雙液漿，體積比為1∶0.25，水泥漿配合比為1∶1。

2.2.2 隧道開(kāi)挖

隧道采用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”施工，單個(gè)導(dǎo)洞采用上下臺(tái)階法輔助施工，上下臺(tái)階間距錯(cuò)開(kāi)3m～5m。每一掌子面按照規(guī)范縱向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一定安全距離，左右側(cè)導(dǎo)洞前后錯(cuò)開(kāi)距離不應(yīng)小于15m，相鄰?fù)瑢訉?dǎo)洞掌子面前后錯(cuò)開(kāi)距離不應(yīng)小于15m，同側(cè)下導(dǎo)洞掌子面距離上導(dǎo)洞下臺(tái)階掌子面不應(yīng)小于5m（且應(yīng)在臨時(shí)仰拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上方可開(kāi)挖）。導(dǎo)洞內(nèi)出渣采用無(wú)軌運(yùn)輸方式，運(yùn)至洞口端頭井底的吊渣斗內(nèi)，經(jīng)端頭井的垂直提升系統(tǒng)吊運(yùn)至洞外。在允許外運(yùn)棄土?xí)r間內(nèi)由3m3裝載機(jī)配合自卸汽車裝運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。

2.2.3 初期支護(hù)

初期支護(hù)包括初噴混凝土，安裝鋼架，注漿錨管施工，鎖腳錨管施工，掛網(wǎng)噴錨施工，初支背后注漿等。

（1）初噴。在開(kāi)挖到位后立即對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行噴射一層3cm厚早強(qiáng)混凝土，穩(wěn)定開(kāi)挖面。

（2）鋼拱架施工及注漿錨管施工。注漿錨管直徑為Φ42，超前45°打設(shè)，間距1.5*1m（縱向*環(huán)向）布置，長(zhǎng)L=3m，水泥漿填充注漿。注漿錨管采用手風(fēng)鉆造孔，人工安插錨管，漿液在現(xiàn)場(chǎng)拌制，采用注漿機(jī)，將水泥漿注入錨管，直至填充滿，在水泥漿終凝前不得碰撞錨管。漿液按照設(shè)計(jì)和試驗(yàn)配比進(jìn)行拌制，控制注漿壓力，保證注漿飽滿、充實(shí)。錨管到齡期后按規(guī)范進(jìn)行拉拔試驗(yàn)抽檢。

（3）掛網(wǎng)噴錨施工。初期支護(hù)鋼筋網(wǎng)采用的鋼筋焊接網(wǎng)，R=8@150* 150，噴射混凝土為C25混凝土，厚度為350mm。臨時(shí)中隔壁掛Φ6.5@150* 150mm雙層鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土280mm。

噴混凝土作業(yè)沿巖面自下而上噴射，邊墻按層厚7cm～10cm厚分層施噴，頂拱按5cm～6cm厚分層施噴，噴射作業(yè)參數(shù)通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)確定，以保證噴混凝土密實(shí)度。噴嘴與噴涂面盡量保持垂直，噴嘴與受噴面的距離宜為1.5m～2.0m，噴射混凝土終凝后及時(shí)噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2.4 鋼拱架加工及安裝

（1）鋼格柵拱架制作。鋼格柵拱架在加工場(chǎng)進(jìn)行冷彎制作，按1∶1比例放樣，設(shè)立1∶1胎模的工作臺(tái)，鋼拱架分段制作，按單元拼焊，其制作要求如下：（a）加工做到尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順，鋼筋焊接滿足規(guī)范要求；焊接成型時(shí)，沿鋼拱架兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，兩段鋼拱架連接鋼板處的主筋中線應(yīng)重合，連接孔位置準(zhǔn)確。（b）鋼格柵拱架加工應(yīng)先試拼并檢查無(wú)扭曲現(xiàn)象后方可焊接，做到相同段拱架的連接接頭每榀之間可以互換。

（2）鋼拱架安裝。首先依據(jù)測(cè)量人員放出的隧洞中線及其高程，用φ48鋼管作為鋼拱架的臨時(shí)支撐架，以便鋼拱架的定位。在兩段拱架連接處用螺栓連接牢固，采用M24×80螺栓連接，螺栓孔眼Φ26。每個(gè)拱腳設(shè)置兩根鎖角錨管，并用φ20“U”型筋固定，每?jī)杉苤g用Φ20螺紋鋼筋內(nèi)外雙層單面搭接焊，焊縫高度不小于8mm，連接筋長(zhǎng)度0.6m，環(huán)距1m。噴射混凝土至終凝后再拆除支撐鋼拱架的臨時(shí)支撐進(jìn)入下一循環(huán)。

鋼拱架安裝時(shí)，其高程位置應(yīng)比設(shè)計(jì)高程高150mm，以預(yù)留沉降量。鋼拱架須與巖面緊貼，當(dāng)鋼拱架與巖面之間有較大間隙時(shí)應(yīng)安設(shè)墊塊。對(duì)于開(kāi)挖后不穩(wěn)定的圍巖，應(yīng)及時(shí)初噴20mm～50mm厚的早強(qiáng)混凝土后，再安裝鋼拱架并使之緊貼初噴砂漿面。安裝拱架時(shí)，為減少拱架的下沉量，在拱架拱腳底部墊一塊鋼板，每榀的位置定位準(zhǔn)確，允許偏差為：拱架架立應(yīng)垂直于隧道中線，沿鋼拱架周邊輪廓拼裝偏差不應(yīng)大于±30mm；鋼拱架平放時(shí)平面翹曲應(yīng)小于±20mm；鋼拱架傾斜度不大于2°，鋼拱架的任何部位偏離鉛垂而不宜大于±50mm。

2.2.5 斷面變化處開(kāi)挖支護(hù)施工

由于本暗挖區(qū)間斷面形式多且變化較為頻繁，在斷面變化處尤其要注意開(kāi)挖支護(hù)的即時(shí)性和完整性。

（1）在大斷面變化為小斷面時(shí)，大斷面的最后一榀拱架支護(hù)噴砼完畢后再向前挖一個(gè)循環(huán)并立即架設(shè)拱架并噴砼封閉成環(huán)。

（2）在小斷面變化為大斷面時(shí)，在小斷面的最后一榀拱架支護(hù)噴砼完畢后撐子面停止開(kāi)挖，在緊靠著小斷面的最后一榀拱架處將大斷面的輪廓挖出，并立即架設(shè)一榀大斷面拱架并與小斷面最后一榀拱架用縱向連接筋連接牢固，然后掛網(wǎng)噴砼封閉開(kāi)挖面。

3.施工監(jiān)測(cè)及情況分析

3.1 區(qū)間隧道施工監(jiān)測(cè)

為了解土體穩(wěn)定性，同時(shí)做好隧道的安全狀況間接判斷，施工中主要對(duì)地表沉降、拱頂下沉和洞內(nèi)收斂進(jìn)行監(jiān)測(cè)。地表沉降是監(jiān)控隧道周圍土體的位移，拱頂下沉、洞內(nèi)收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)則直接反應(yīng)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的變形特征，觀測(cè)隧道施工過(guò)程中拱頂?shù)某两岛蛢艨盏氖諗壳闆r，以判定隧道施工的安全性。

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)在施工影響范圍內(nèi)的地表布置，根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，在隧道中線頂部每5m布設(shè)沉降點(diǎn)并每30m設(shè)一斷面；拱頂下沉、洞內(nèi)收斂每5m～10m設(shè)一斷面。

3.2 監(jiān)測(cè)情況分析

在隧道施工期間內(nèi)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目日變化速率均沒(méi)有超出《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50911-2013要求。地表沉降最大累計(jì)沉降量為-12.68mm，小于規(guī)范要求的控制值+10mm～-30mm。拱頂沉降最大累計(jì)沉降量為18.8mm，小于規(guī)范要求的控制值30mm。凈空收斂最大累計(jì)值為6.98mm，小于規(guī)范要求的控制值10mm。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)西安地鐵大學(xué)城站——療養(yǎng)院站區(qū)間淺埋暗挖法施工關(guān)鍵技術(shù)的研究，分析監(jiān)測(cè)情況，可以看到設(shè)計(jì)及施工方案、實(shí)施情況能確保施工質(zhì)量和沉降、變形控制，對(duì)后期淺埋暗挖法隧道設(shè)計(jì)及施工提供必要的參考。

［1］王慶余.淺談緊鄰地鐵隧道深基坑支護(hù)技術(shù)及監(jiān)測(cè)分析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（12）：55-56.

［2］王雋.建筑工程中深基坑支護(hù)施工技術(shù)分析［J］.安裝，2013（9）：30-31.

［3］馮安芳.探討地基加固處理的方法［J］.城市建設(shè)理論研究，2013（19）：72.

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