地铁隧道砂卵石地层暗挖施工技术

摘要：随着我国经济的不断发展，城市生活质量的不断提高，越来越多的城市开始建设地铁，而地铁施工是一项地下工程，施工过程中会遇到砂卵石地层，这给地铁施工带来了挑战。目前，地铁隧道砂卵石地层的施工中，主要采用暗挖施工技术。本文结合工程实例，介绍了地铁隧道砂卵石地层暗挖施工技术相关方面的内容。

关键词：隧道；沙卵石；地层暗挖；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

1 引言

2 工程概况

成都地铁一号线北起动物园，南至华阳两江市，线路总长26. 7km，一期工程为一号线的一部分，北起红花堰，南至规划的世纪广场，线路总长15.15km。本工程的暗挖隧道位于砂卵石地层中，局部地段为中细砂，围岩结构松散，不易成洞型，围岩不能自稳，围岩类别为Ⅴ类，其中部分地段掌子面拱顶以下50～70cm高度以及核心土范围内卵石含量集中，呈带状分布，粒径一般在20～80mm，含量在90%以上，细颗粒含量少，局部夹有漂石，个别最大粒径500mm。本工程采用若利用暗挖法施工技术，大大节约工程成本。

3 地层的自然稳定性

隧道砂卵石地层透水性很好，在水中是没有自稳性的，在工程实践中对密实砂卵石地

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层都是在降水条件下进行工程施工的。对成都密实砂卵石地层，降水条件下的砂卵石稳定性非常好。砂卵石地层开挖高度在3m以内可自稳10个小时以上，节约了工程施工的时间，保证工程的质量。在本工程中，由于成都密实砂卵石自稳性的降水条件很好，初期支护没有设置系统锚杆,增加了施作系统锚杆的地层扰动，会导致地层失稳。

4 施工中需要注意的问题

在砂卵石集中地层中从事隧道的开挖与支护，无论理论研究还是施工都是难点，几乎没有现成的经验可供借鉴，而该段工程原始设计没有考虑砂卵石集中、细颗粒含量少特点，所以在具体施工中，要注意以下几个问题：（1）在砂卵石集中地层中超前小导管成孔难度大，施工速度慢，同时对地层扰动较大，施工中要避免发生塌方现象。（2）由于导管打入深度达不到设计要求，超前注浆浆液扩散呈脉状，窜浆严重，固结效果差，开挖造成塌方处较多，避免造成核心土流失。（3）核心土周围的土体卵石集中、垮塌严重，无法对掌子面形成反向推力，稳定开挖面。

5 砂卵石地层暗挖施工技术

5.1 施工原则

在卵石地中地层隧道的开挖支护施工中，一方面要严格执行“十八字”施工方针：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”，另一方面要针对卵石集中地层小断面隧道施工中出现的困难情况和工程实际概况，提出地层中应遵循的原则：（1）早封面。在打设小导管前，首先喷射5cm厚混凝土层，以稳定工作面，避免小导管打设时振动坍塌。（2）快凝固。因砂卵石地层浆液易于渗透， 且有遇水易塌方特点， 在小导管注浆浆液选择时尽量选择早凝固型浆液，以凝固胶结地层，促拱早形成。（3）少扰动。在打设小导管

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和开挖时尽量少扰动地层，防止卵石滑塌。（4）施工时必须遵守“开挖一段、支护一段、封闭一段”的原则。

5.2 设计参数优化

5.2.1 初始设计参数

初始设计参数主要包括：（1）正台阶法施工设计参数。正台阶法是一般暗涵开挖施工常用的方法，适用于开挖断面跨度较小的暗涵，本标段中的施工暗涵采用正台阶法施工。上台阶开挖留核心土，其正面投影响面积不少于上台阶开挖面积的一半，纵向长度以3m为宜。上台阶每一开挖循环步长为0.5m，超前下台阶6m左右。（2）小导管初始设计参数。小导管采用φ25无缝钢管，长度为1700mm。导管头部为25～30°锥体，另一端焊上铁箍。端头花管自头部0.5m以下钻孔沿管壁间隔200mm交叉钻φ8的孔,呈梅花型布设。拱部采用单排小导管沿设计轮廓线布置，小导管环向间距为300mm，外插角15°～20°。

5.2.2 设计参数优化

（1）正台阶法施工设计参数。遵照暗挖“十八字”方针短进尺要求，缩短开挖步距，密排钢格栅1米3榀，加强结构，每榀依照原设计超前打管注浆支护，防止开挖进尺过大引起塌方，确保施工安全。（2）小导管设计参数优化。将钻孔位置由导管头部0.5m以下改为0.1m以下钻孔，为了便于浆液扩散，溢浆孔采用φ5@100、梅花形布置的小孔。 通过施工实践，优化设计可以满足施工安全、快速、经济的目标。注浆浆液采用水泥―水玻璃双液浆，注浆浆液调配时，加大水泥用量，提高浆液稠度。

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5.3 砂卵石地层施工中的注浆材料

在地铁隧道砂卵石地层注浆的过程中，注浆材料种类繁多，主要可以分为：水泥浆类、水玻璃类、黏土类和高分子材料类等。其中，水玻璃类中的水泥―水玻璃双桨是工程施工中最常用、最传统的注浆材料。双液注浆施工法可以改良土壤，不仅可以达到之水的效果，还可以增强土质的强度。在具体工程施工中，要根据施工现场情况和监控量测资料进行调整，从而达到理想注浆的目的。

5.4 施工流程和工艺

施工流程如下：超前支护注浆上台阶半圆土体开挖，保留核心土铺设第一层钢筋网架立格栅拱架焊接连接筋打锁脚锚杆铺设第二层钢筋网预埋回填注浆管喷C25砼开挖核心土及下台阶土体铺设第一层钢筋网架立下部格栅拱架焊接连接筋铺设第二层钢筋网喷射C25混凝土初支背后回填注浆下一循环。

施工工艺主要包括：（1）超前支护：拱顶超前支护采用Φ25×3.5mm，L=1700mm、仰角15°～20°、环向间距300mm的超前小导管，形成小管棚支护开挖地层，并紧跟超前注浆。（2）架立钢格栅：中心间距33cm，接头交错布置。安装前清除底脚下的虚碴及其它杂物，钢架在开挖作业面人工组装，各节钢架间以螺栓连接拧紧，钢架与土层之间，留40mm保护层。（3）土体开挖：土方开挖采用人工开挖，上台阶开挖留核心土。上台阶每一开挖循环步长为33cm，超前下台阶5m左右；每开挖33cm后，铺设钢筋网片，架设格栅，纵向连接筋，打锁脚锚杆，喷C25砼。（4）铺设网片：网片（φ6@100*100mm）沿格栅两侧铺设，搭接1-2个网格，网片间点焊连接，并与格栅拱架焊接或绑扎牢靠。（5）焊接连接筋：连接筋（φ22）环向间距600mm，内外交错布置，与拱架焊接牢固。（6）C25喷射混凝土：分片、分层进行喷混，主筋保护层厚度达到4cm，喷完后修平砼表面。

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6核心土加固措施

针对核心土周围的土体很集中、垮塌严重的情况，采用掌子面打设注浆管并注浆的方式进行加固：掌子面喷5cm厚C25混凝土进行封闭，每开挖进尺1m，注浆加固一次。注浆管梅花型布设，共11根，采用φ25无缝钢管，L=1200mm，垂直掌子面打入1.0m，外露20cm，注浆压力不大于0.3Mpa。注水泥-水玻璃双液浆。

7 暗挖施工技术的优点

（1）与常规作法相比，本施工技术安全系数高、土层沉降数值小、效率高。（2）优化格栅榀距、缩小围岩暴露时间，是卵石集中地层浅埋暗挖施工安全控制的关键。（3）在卵石集中地层浅埋暗挖施工中，合理的选择小导管注浆材料，适当更改出浆孔的孔径及数量，与使用常规的小导管相比具有可操作性强、施工周期短等特点，有效地解决了卵石集中地层暗挖施工的超前支护问题。

8 结论

综上所述，在地铁隧道砂卵石地层暗挖施工的过程中，不仅要了解工程本身的特点，还要全面了解暗挖施工技术的各个反面的内容，提出安全、快速、经济的施工方法，最大限度的节约成本。

参考文献：

[1] 刘魁刚，王文正，裴书锋，等.砂卵石地层浅埋暗挖法快速施工技术 [U].现代隧道技术，2011，48（5）：

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[2] 刘 明. 砂卵石地层浅埋暗挖地铁隧道施工关键技术 [J].市政技术, 2011, 29 (2): 82-83, 86

[3] 中铁隧道集团科学技术研究所，DBJ01-96-2004 浅埋暗挖注浆技术规程[S]，北京，2004

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