双侧壁导洞法在地铁工程中的应用

2021-03-06彭显晓胡学智

天津建设科技 2021年1期

彭显晓，周鑫，孔慧，胡学智

（天津市地下铁道集团有限公司，天津300051）

软弱地层中大断面隧道暗挖施工通常采用双侧壁导洞法和交叉中隔壁法(CRD 工法)，将大断面隧道分割成若干小断面隧道，减小每一步开挖的断面尺寸，可较好地控制大跨度、软弱地层隧道开挖变形[1～2]。其中，双侧壁导洞法施工过程中各导洞开挖宽度可比CRD工法更小，安全性更高[3～4]。

1 工程概况

天津地铁某车站为地下二层岛式站台车站，车站基坑深16.8 m，该站C出入口基坑深10.3～12 m，上方有一直径2.2 m 的混凝土水源管，壁厚200 mm、覆土厚1.68 m，无法切改，采用双侧壁导洞法下穿此水源管，暗挖断面总宽度8.9 m、总高度5.85 m。车站所处地段属海积、冲积低平原，地形较平坦，影响范围内地层主要为第四系全新统人工填土层（Qml）、全新统上组陆相冲积层（Q34al）、全新统中组海相沉积层（Q24m）、全新统下组沼泽相沉积层（Q14h）、全新统下组陆相冲积层（Q14al）。见图1。

工程所在深度范围内主要为粉质黏土、粉土、粉砂，见表1。

图1 暗挖段横断面

表1 地层岩性特征描述

地下水主要为潜水，埋深1.80～2.40 m，第四系全新统人工填土层、全新统上组陆相冲积层、全新统中组海相沉积层，可视为潜水层，含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流缓慢。全新统下组沼泽相沉积层粉质黏土及全新统下组陆相冲积层粉质黏土属不透水～微透水层，可视为潜水层与第一承压水层的隔水层。第一承压水层水头在地面下3.4 m处。

2 地层加固

采用WSS二重管注浆工艺，钻机钻孔至预定深度后从中空钻杆内进行后退式注浆，注浆材料为水泥+水玻璃双液浆。钻孔注浆顺序：沿输水管线先外侧、后内侧、先洞口外、再洞口内。该注浆顺序能够控制内圈注浆时浆液的扩散流失，从而达到良好的土体止水、加固效果。注浆采用定量定压相结合的方法。

2.1 地面垂直注浆

按单孔注浆扩散半径0.7 m 计算，为确保注浆无盲区，在水源管两侧各设置两排注浆孔，垂直+倾斜交叉布置，倾斜角度为7°～8°，注浆孔间距0.5 m。当注浆量达到设计注浆量或压力达到0.3～0.5 MPa 时即可结束该孔注浆。见图2。

图2 注浆孔布置

2.2 开挖面水平注浆

为确保管线的安全，对暗挖段结构轮廓外3 m 以内进行水平注浆，作为对地面垂直注浆的补充。在地面垂直注浆盲区或效果不理想部位进行重点注浆。见图3。

图3 水平注浆孔布置

加固体28 d 无侧限抗压强度不应低于1.2 MPa，渗透系数≯1.0×10-8cm/s。开挖前须对加固体进行钻孔探水，钻孔深2 m，如出现渗漏，对该部分土体进行重新注浆加固，直至探孔无水渗出。

3 开挖及衬砌施工

3.1 管棚施工

为控制沉降，采用φ108 mm@300 mm的大管棚对水源管下土体进行加固，管内注浆。管棚长度≮8.5 m，安装完成立即采用水泥+水玻璃双液浆注浆，注浆压力控制在0.5 MPa左右。大管棚两端与竖井结构形成整体。见图4。

图4 管棚、小导管及支撑体系

3.2 超前小导管注浆

完成导洞的马头门后，首先开挖导洞1，导洞上方采用φ42 mm超前小导管注浆加固地层，小导管环向间距300 mm。每一榀钢架打设一组小导管，小导管长2.0 m，外插角10°～20°。浆液根据地层情况，采用微膨胀水泥+水玻璃浆液，注浆压力0.3～0.5 MPa。见图5。

图5 小导管布置

3.3 土方开挖及衬砌施工

因暗挖段长度较短，每个导洞贯通后再开挖下一个导洞。导洞开挖时，环形开挖上半台阶，可根据现场情况预留核心土长度，约为1 m；每开挖0.5 m进深，立即初喷4～5 cm 混凝土，架立工25a 格栅钢架并安装锁脚锚杆，复喷混凝土到设计厚度。然后环形开挖下台阶，每开挖0.5 m 进深，立即初喷混凝土，架立钢架，复喷混凝土。及时进行初衬背后注浆，注浆浆液采用1∶1水泥浆，压力控制在0.2～0.5 MPa，使初衬与地层密贴。喷射混凝土应与钢架形成一体，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度为4 cm。开挖时如果局部止水效果不理想，应及时打入小花管进行注浆止水。

所有导洞贯通后，凿除中隔壁临时竖向支撑范围处喷射混凝土，保留型钢；施工底板及侧墙的下半部分。混凝土强度达到设计强度的85%后拆除横向临时型钢支撑，施作侧墙上半部分及部分顶板结构，混凝土达到设计强度后，架设φ609 mm、壁厚12 mm、间距1 m的临时竖向支撑，割除竖向型钢支撑，实现受力转换，浇筑剩余顶板结构。最后对拱顶进行注浆补强。见图6。