地铁大断面浅埋暗挖渡线段隧道施工技术 杜敏祁世亮黄庆华白会均 中铁十九局集团有限公司 关键词：地铁隧道浅埋暗挖技术 1 工程概况 南京地铁南京站——红山动物园站区间隧道由暗挖段和明挖段组成，暗挖段被明挖段分 隔成南北两部分，南段暗挖隧道包含渡线段和红山动物园段渡线段设置在靠近南京站站北 区端头，起迄点里程为K 1 4 + 3 7 6 ．6 7 一K 1 4 + 4 8 3 ．4 3 4 ，全长1 0 6 ．7 6 4 m ，采用马蹄形断面结构 渡线段地形平坦，建筑物密集，局部渡线段从6 —7 层高的红山饭店基底下穿过，隧道拱顶 距房屋基底的履土层厚约为7 ．2 m ，而渡线与左线隧道的大喇叭口段距基底的履土层厚仅有 5 ．2 m 渡线段喇叭I = 1 处断面开挖高度9 ．4 7 3 m ，开挖宽度1 3 ．3 1 2 m ，渡线段结构复杂，断面形式 较多，断面之间的工法转换频繁，对地表沉降控制的要求较高 2 工程地质及水文地质 该渡线段处于Ⅱ类围岩中，主要穿越强风化闪长玢岩，裂隙极发育，多呈岩夹土状，围岩比 较破碎，自稳性差该段属火成岩，基岩裂隙含水组，水量不大 3 红山饭店加固方案的比选 3 ．1 红山饭店房屋结构概况 红山饭店为一幢6 层( 局部7 层) 的砖混结构，总建筑面积4 1 0 8 m 2 ，该楼于1 9 8 1 年开工建 造，1 9 8 4 年竣工交付使用，其基础为R c 扩展基础，埋深2 ．5 m ，楼屋面每层设Q L 和．G Z ，但数量 偏少，尺寸与配筋偏小，不符合现行规范要求。
经调查，房屋沉降已经稳定，且地基土质较好， 地基承载力达2 3 0 M P a ，无地下水影响，除内外墙极个别地方有裂缝外，房屋总体工况完好，对 渡线段隧道施工较为有利 3 ．2 红山饭店加固方案 要确保红山饭店的安全和渡线段隧道顺利穿过，必须采取“双控”技术措施，一是要严格 控制洞室开挖引起地层的沉降量和不均匀沉降量；二是改良地基土的品质，提高房基或者地基 土层的承载力按照这一原则，进行了旋喷桩+ 4 , 1 5 9 长管棚、挤密注浆+ 4 , 1 5 9 长管棚、基础 托换+ 4 , 1 0 8 长管棚、双层4 , 1 5 9 长管棚4 种不同的组合加固方案的设计 3 ．3 加固方案的比选 从四种加固方案的优缺点考虑，并结合我局机具设备能力和现场实际情况，组织多次专家 研讨会，为了减少工程投资，最终按业主意见选用的是采用房屋外围局部单管旋喷桩+ 4 , 1 5 9 长管棚进行加固加固方案比选详见表1 3 1 8 表1 序号项目优点 缺点 1 ．单管旋喷桩机械简单，施工方便，工程量 房屋外围局部单管旋小，造价较低 1房屋外围旋喷桩加固效果差 喷桩+ 《k 1 5 9 长管棚2 ．3 0 m 长4 , f 5 9 长管棚一次性通过，提高超前 支护的刚度，减少工序转换。
1 ．通过注浆，挤密地层，在基础下形成不定红山饭店地基土为粉质黏土层， 挤密注浆+ c b l 5 9 长期定强度的固结层，施工方便渗透性较低必须采用超细水泥 2 管棚2 ．3 0 m 长( k 1 5 9 长管棚一次性通过，提高超前注浆，造价高，加固效果不易 支护的刚度，减少工序转换 1 ．采用筏基托换，提高了基础的整体性能 基础托换+ 4 , 1 0 8 长较好控制或减小不均匀沉降对饭店的影响 筏基施工需要人工开挖较深的 3 基槽，作业空间较小，工程量大， 管棚 2 ．施作3 0 m 长4 , 1 0 8 长管棚一次性通过，减 少工序转换 工期长，费用高 l 双层3 0 m 长十1 5 9 长管棚一次性通过，提在南京站站北区围护桩上开口． 4 双层0 1 5 9 长管棚商超前支护的剐度，减少工序转换 对围护结构的稳定和主体结构 2 ．操作方便，造价适中 防水带来一定的隐患 3 ．4 单管旋喷桩施工 ( 1 ) 施工参数选择 沿楼房西山墙和局部南外墙( 6 个开间) 的基础外侧施作单排桩径6 6 0 单管旋喷桩；桩长： 6 —8 m ；桩孔间距：5 0 c m ；浆液压力：2 0 M P a ；流量：8 0 —1 2 0 L ／m i n ；喷嘴孔径及个数：∞～击3 的 两个；提升速度：2 0 —2 5 e m ／m i n ；旋转速度：2 0 r ／r a i n 。
( 2 ) 施工机具设备 主要采用7 6 型旋转振动钻和高压泥浆泵 ( 3 ) 施T ／幔序 钻机就位一钻孔至设计i L 深一旋喷作业一冲洗钻杆一移动机具 3 ．5 4 , 1 5 9 长大管棚施工 ( 1 ) 护拱与导向管设置 沿大管棚环向布置位置凿除南京站站北区与隧道接7 1 处的围护桩后，用C 3 0 砼浇筑管棚 施工导向护拱，护拱厚1 0 0 e m ，宽2 0 0 e r a ，并在导向护拱内根据管棚进出1 ：3 坐标安设导向管 ( q ’1 8 0x 6 ，长2 m ) ，焊接固定于护拱内钢筋骨架上，为保证钢筋骨架的牢固，骨架采用三排钢 筋拱架连接而成 ( 2 ) 长管棚技术参数 管棚采用直径为6 1 5 9 壁厚为8 r a m 的热轧无缝钢管；双线段管棚长l l m ，单线段管棚长 3 0 m ；相邻管棚环向间距4 0 c m ；纵向两组管棚间水平搭接不小于2 m ，外插角3 5 0 ； ( 3 ) 施工机具设备 主要采用X Y 一1 型钻机 3 1 9 ( 4 ) 施工顺序 管棚支护包括封面、布孔、钻孔安管、注浆四道工序注浆采用双液浆，水泥浆：水玻璃 ( 体积比) = 1 ：0 ．5 。
4 渡线段开挖与支护 4 ．1 渡线段开挖 ( 1 ) 施工原则 、 渡线段施工坚持短进尺、强支护，尽早封闭成环，以控制围岩的变形，对洞内拱顶下沉，洞 内水平收敛、地表沉降、衬砌受到的土体压力、水压力及钢架应力进行加强监控量测，严格按信 息化施工 ( 2 ) 总体施工安排 左线隧道在南京站北区与区间隧道接口处开始由南向北施工，先正洞后渡线，由大断面向 小断面逐渐过渡，分别采用侧壁导坑法、中洞法和超短台阶法；右线隧道由明挖区施工到渡线 位置，由北向南施工，从小断面向大断面逐渐过渡，分别采用超短台阶法、c R D 法、侧壁导坑法 和中洞法如图1 所示 1 中．回采用中■浩施1 2 0 、0 秉用Ⅱ侧量导坑浩麓工 3o 采用c l D 珐地I 4 ，其奢地爰束甩起蠼台醑洼拖I 5 ．右鲺以啊挖E 为圭施工匿．按一0 - 面曲精序施工 6 鞋拽段麓I 荷0 0 亮成且= 柑硅选删是警墨崖后连拧 图1 渡线段施工顺序图 ( 3 ) 主要的施工方法 隧道开挖前先进行超前小导管注浆预支护，小导管采用0 4 2 m m 钢管，用风枪打人，间距 0 ．3 m ，按梅花形布置，管长3 ．5 m ，搭接长度1 ．5 m 。
施工时对钢管尾部焊接，顶部做成尖锥状， 管壁按梅花形布置溢浆孔小导管注浆采用压浆泵，注水泥浆水泥浆采用5 2 5 普通硅酸盐 水泥，水灰比为0 ．6 ～1 并掺人2 ％的氯化钙，注浆压力为0 ．5 ～1 ．0 M P a 由于地表建筑物较 多，该段隧道不允许爆破作业，只能采用人工配合风镐开挖 ①双侧壁导坑法施工 双侧壁导坑开挖共分6 部分( 如图2 ) ，采用1 1 6 型钢作为临时支撑，每榀间距0 ．4 m ，开挖 时严格控制两侧壁导坑掌子面横向距离为4 m ，上导坑超前下导坑3 ～5 m ，每循环进尺0 ．4 m ， 开挖完成后立即进行初期支护双侧壁导坑法施工流程见图3 3 2 0 图2 双侧壁导坑法施工工序图 图3 双侧壁导坑法施工流程图 ②中洞法施工 施工时中洞超前在浇注中隔墙时，对墙顶空洞用低标号砼回填，并对隔墙上部双拱所夹 土体注浆，防止在此处形成水廊待中隔墙砼达到一定强度后，在中隔墙和中洞初支之间加设 I 横向支撑中洞法施工工序及流程如图4 所示 3 2 1 广————————] 厂——] 厂——] 厂—] 厂———] lI 小导管注浆支护l —I 二部开挖l —_ + 1 3 ．初期支护j —_ + l4 ．中隔墙砼施工i —j 5 临时横撑l L ———————————————————————JL —————————_ J L ．———————————_ J L ———————————————————JL ——————_ J li 0 ．仰拱及边墙衬砌l —j 9 ．初期支护I —l 八部开挖l —1 7 ．初期支护l + 一| 六部开挖l I—．——。
——————————．．．．—，—．．，，．．．．．．．．⋯o·———————————r——-——-一‘——————————u—-------一 r ————————] r —1r ————————] l ! 兰塑塑兰竺卜I ±三塑兰苎I — I 兰塑塑圭竺【 l 匦一区亟囹 图4 中洞法施工工序及流程图 ③超短台阶法施工 每循环进尺控制在4 m ，上台阶开挖超前下台阶3 ．0 m 以内，上台阶开挖时留核心土，超短 台阶法施工工序流程如图5 所示 E 丕匦垂三习一[ 三垂固一E 亟蚕一[ 三垂困 I ，一 一，上、 l 二：苎塑三坠塑竺| ——j 兰竺苎兰苎苎三奎竺! l ——| ! ·望塑圭兰I 图5 超短台阶法施工工序图 ④C R D 法施工 C R D 法开挖如图6 所示顺序进行，每一部开挖后立即进行锚、网、喷初期支护并在两侧 角下打人锁角锚秆，以保证洞室的稳定二次衬砌首先拆除下部中壁临时支撑，施工仰拱砼 仰拱打完后再拆除上部临时支护施工侧墙及拱顶砼 I 厂—————] r ————————] r _ ——————一_ _ ————±u ——一 『八部开挖| 一l 7 ．初期支护 f —l 六部开挖l 一| 5 初期支护l 厂———L ] r ———————————] r ———————————_ _ 1 9 ．初期支护『一『1 4 ．仰拱及边墙衬砌f —一l 1 5 ．拱部衬砌 I 图6 C R D 法施工工序及流程图 ⑤工序转换的施工 该隧道渡线段结构复杂，断面形成多，断面之间的工法转换频繁，因此施工时坚持短进尺， 尽早封闭成环，使前后工作面保持较短的距离，以便尽快完成工法的转换。
⑥从单孔双线断面到中隔墙段施工时，是由大断面向小断面的变换过渡，首先对大断面采 用锚、网、喷封端，封端后再破口进入小断面的施工在断面变化处连设三榀格栅加强支护 如图7 所示中洞法施工时采用中洞超前，中洞开挖时尽景减少对中隔墙外侧土体的开挖 墙 支护 图7 由双侧壁导坑法向中洞法工序转换图 ⑦从有中隔墙段向渡线段的转换 待左线中洞法的正洞部分和右线喇叭口段的正洞部分施工完，衬砌结构达到设计要求强 度后开始渡线施工，在开挖前须先对中间土体设置对拉锚杆并进行注浆加固，以保证开挖断面 的稳定，然后再进入渡线施工，如图8 所示 3 2 3 4 ．2 初期支护 ( 1 ) 初期支护技术参数 渡线段初期支护采用锚杆、挂网、格栅钢架、喷射砼联台支护，并进行初期支护背后注浆填 充渡线段初期支护参数见表2 说呐：o 段设置对拉锚扦并进行盎浆加田，然后进行菠袅施工 图8 中洞向渡线段工序转换图 表2 衬砌类型网喷砼拱部、边墙锚杆4 , 2 5边墙锚管∞2格栅钢架 厚 部钢筋网长度间距( 环向×纵向)长度间距( 环向×纵向) 击2 5 度间距 单渡线结构 3 0 0 04 0 0X 1 0 0 0 4 0 0 渡线段喇叭口 3 5 01 5 0 ×1 5 03 0 0 04 0 0 ×1 0 0 03 ( 】04 0 0 ×1 0 0 04 0 0 结构 双孔双线结构 3 0 0 04 0 0x 1 0 0 04 0 0 以上设计参数在施工中需根据监测数据及时调整。
( 2 ) 施工顺序 喷射砼分初喷和复喷，初喷在开挖完成后立即进行，及时封闭，找平开挖面，防上围岩表面 剥离脱落复喷砼在格栅钢架安装完成后，分次喷射砼到设计。