浅埋暗挖法施工技术与质量控制措施

倪守睿

（1.北京市轨道交通建设管理有限公司，北京100068；2.城市轨道交通全自动运行系统与安全监控北京市重点实验室，北京100068）

1 引言

随着城市地铁建设规模的不断扩大，业主要求的区间和车站附属功能增加，联络线、折返线施工就变得越来越普遍。区间正线断面尺寸由大变小施工相对方便，但断面尺寸由小变大，为施工增加了一定的难度。目前，大多借助施工辅助横通道，使变断面有效合理衔接。横通道施工往往断面挑高高度大，断面净空狭小，受地层情况影响大，施工难度大。

2 工程概况

牡丹园站-终点区间1 号施工横通道起始端接牡丹园站3 号横通道5～6 层，施工横通道轴线总长度156.8m，分为QA、QB、QC3 段。QA 段为等高双层段，总长81.6m；QB 段为挑高多层段，长度为45.8m；QC 段为横通道标准段，长度29.4m。通道结构上部覆土约16～23m。横通道初期支护采用钢格栅拱架和喷射C25 混凝土结构，初支结构厚度为0.35m，净宽为4m，各导洞采用台阶法开挖。横通道主要位于粉质黏土④和卵石⑦层中，受层间水（三）的影响。

3 技术特性

结合本工程的特点及地质情况，横通道施工严格按照浅埋暗挖法十八字方针“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”进行作业。同时做到“地质超前探、格栅节点强连接”。横通道开挖前，应对通道影响范围内的地下管线及空洞进行排查，及时与管线各产权单位沟通，排查结构上方的管线有无渗漏水，同时及时将地面结构下方的空洞进行回填处理。

4 施工工艺

4.1 施工流程

施工工法工艺流程：超前小导管打设（挑高段采用深孔注浆）→超前注浆→土方开挖→钢格栅安装→连接筋安装→网片安装→锁角锚杆打设→喷射混凝土→初支背后回填注浆[1]。

4.2 超前注浆

牡丹园站-终点区间1 号横通道在QA 断面、QC 断面超前小导管支护参数为：小导管规格为φ42.5mm×2.75mm，环向间距为300mm，长度为2.3m，拱部180°范围内打设，打设角度25°，每榀打设，小导管注浆扩散半径不小于0.3m，注浆压力控制在0.3～0.5MPa 范围内。

注浆材料：黏土地层采用1∶1 水泥浆，粉细砂一般情况下采用改性水玻璃，改性水玻璃具体配比根据现场试验确定。

4.3 超前深孔注浆加固

牡终区间1 号横通道在QB 挑高段采用深孔注浆预加固土体，土体加固范围为通道结构拱部180°范围内，初支结构外轮廓线1.5m，内轮廓线0.5m，注浆长度为16.7m。

该段共分为2 个注浆段，2 个注浆循环段搭接3m，第二段深孔注浆前设置止浆墙。止浆墙具体做法为：上台阶掌子面喷射300mm 厚C25 混凝土，采用1m 长的φ25mm 钢筋，按照500mm×500mm 间距打设，并挂设单层φ6mm@150mm 钢筋网。

4.4 土方开挖

横通道各导洞采用台阶法开挖，台阶长度控制在1～1.5 倍的洞径，上台阶预留核心土面积不宜低于开挖断面面积的50%，核心土尺寸满足开挖面稳定、格栅架设、喷射混凝土的工序的空间要求。开挖榀距严格按照设计图纸要求，不得超欠挖，严禁掏槽开挖。

4.5 格栅加工与安装

初支结构格栅加工及安装的工作内容主要包括：钢筋格栅的加工、钢格栅运输及架设、格栅拱架安装、钢筋网片铺设、锁脚锚管打设。其施工步骤如下。

4.5.1 钢筋格栅的加工

格栅钢架在钢筋加工厂冷弯分段制作，每节之间采用角钢螺栓连接，加工完成验收合格后，运至现场安装。格栅质量必须满足设计图纸及规范要求。

4.5.2 钢筋网片及拱架的安装

钢筋网片及拱架的安装需注意以下事项：

1）土方开挖到位，满足初支厚度要求之后，立即铺设内层钢筋网片，内层网片用铁丝固定于拱部土层，网片之间搭接长度不小于1 个网格。

2）网片铺满之后，安装该部位的拱架，拱架由人工搬运至掌子面。架设拱架之前，拱脚位置土体先夯实，并垫上厚木板，以增大拱脚的受力面积，减小拱架沉降。

3）锁脚锚管的打设。拱架架设完成之后，应立即打设锁脚锚管。锁脚管采用DN32mm×2.75mm 钢管，长度2m，在拱脚以水平倾角40°～45°向下台阶处每个节点打设1 根，注浆浆液采用水泥浆，注浆压力0.3～0.5MPa，锁脚锚管与格栅主筋之间采用焊接，以稳定拱架减小沉降。

4）加强筋及纵向连接筋焊接。钢格栅拐角处均采用L 形帮焊筋焊接加强，帮焊筋采用跟钢拱架主筋同型号的钢筋，与拱架主筋的搭接长度不得小于10d（d为钢筋直径），每个拐角处设4 根帮焊筋将拱架的主筋连接。纵向连接筋采用φ22mm三级钢筋，环向间距为1.0m，沿拱架主筋内外两侧梅花形布置。纵向连接筋采用机械连接。

5）网片安装。钢筋网片采用φ6150mm×150mm，钢筋网片与格栅钢架采用绑扎或焊接，安装的网片必须平顺，并且不得有松动，以免影响喷射混凝土质量。网片之间的搭接不得小于1 个网格。

4.6 初支背后注浆

初期支护施工后，距开挖面5m 处，对初支背后的间隙进行注浆填充，注浆孔应沿通道拱部和边墙布设，长0.85m；环向间距：起拱线以上为2.0m，边墙为3.0m；纵向间距：3.0m，初支背后注浆管呈梅花型布置。初支背后回填注浆分2 次进行：第一次距开挖面5m，为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面10m，为饱压注浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，根据监控量测情况可多次补充注浆。

5 质量保证措施

质量保证措施包括以下几项：（1）开挖前先进性地质超前探测，及时处理空洞、水囊或不良地层，施工过程中严格遵循浅埋暗挖法“十八字”方针，按照设计要求进行施工；（2）横通道各导洞开挖采用环形预留核心土台阶法，初支结构施工过程中，出现的超挖或局部坍塌应及时采用喷混凝土回填密实，并提前埋设注浆管，及时进行初支背后回填注浆；（3）初支背后注浆：第一次距开挖面5m，为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面10m，为饱压注浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa；（4）横通道拱部深孔注浆段应根据地层合理布设孔位，控制浆液配比及压力，做好止浆墙封闭，防止注浆过程中掌子面及临时初支结构开裂；（5）喷射混凝土结构外观，不得出现脱落和露筋现象，喷射混凝土厚度应满足设计要求，表面应平整圆顺，做到内实外光。

6 安全措施

安全措施包括：（1）认真贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产；（2）施工现场的临时用电严格按照GJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行；（3）调查结构周边管线情况，加强地面和洞内巡视，做好超前地质探测，防止管线渗漏而造成掌子面坍塌；（4）施工现场和作业面配备足够的应急物资，定期检查，禁止挪用[2]。

7 监控量测

通过牡终区间1 号横通道各导洞开挖过程中的监测数据分析，在横通道破除马头门及QB 挑高段施工过程中，虽然对结构拱部进行深孔注浆预加固，但是多层横通道的施工对结构上方土体造成多次扰动，累计沉降量较大，随着暗挖施工措施不断加强及现场严格控制，沉降值趋于平稳，地表最大沉降量为33.7mm（设计要求30mm），拱顶下沉最大沉降量为5.68mm（设计要求20mm），净空收敛变形最大为7.26mm（设计要求15mm），工程施工风险整体处于可控状态。

8 沉降控制措施

浅埋暗挖法施工技术在当前工程应用过程中，造成地表沉降现象发生的因素有2 点，一个是隧道覆土的深浅，另一个是施工过程中导致地层发生位移。（1）开挖过程中的处理措施：严格控制各导洞掌子面之间的距离，一般要求控制在3～5m，上下层控制在8～10m，及时封闭成环。（2）地层预加固措施。横通道施工前，可对地层软弱、挑高或邻近建筑物的部位的地层进行预注浆加固，让其结构上方形成自然拱，减少土体扰动。（3）提高施工效率。有效地提高施工效率，也能够避免地面沉降，保障施工质量与安全。缩短隧道开挖的时间，释放地层压力，并将其控制在合理的范围内。

9 结语

城市轨道交通建设对于缓解我国城市交通压力具有极为关键的作用，而在地铁施工中，随着城市建设规划趋于完善，且城市居民的生活品质日益提高，浅埋暗挖法的施工优势往往在城市繁华地段比较明显，其具有断面适应性好、交通影响小、振动噪声小、地面拆迁小等优势,特别适合在地质情况特殊、地下管线复杂、断面形式多变等条件下采用，通过增加施工技术措施解决暗挖法施工过程中的相关难题，有利于提升地铁施工建设的质量和效率。