地铁隧道双侧壁导坑法施工技术研究

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摘要：地铁隧道双侧壁导坑法施工做到了“短进尺、早支护、勤量测、速反馈”，保证了结构安全，成功解决了地铁隧道的施工工期紧张、工艺复杂、互相干扰大、地表沉降控制等难题。本文以实际工程为例探讨了其施工技术要点。

关键词：地铁隧道；双侧壁导坑法；开挖；支护

中图分类号：U231+.2文献标识码：A

一、工程概况

某地铁隧道全长4884.1双延米，隧道设计为净宽10.79m，净高7.00m的三心圆曲墙半圆拱。隧道进口端洞口基岩出露为页岩、砂岩，局部夹灰褐色泥岩、粘土岩，质极软。隧道进口下穿公路挖方路基段隧道设计标高269.65m，公路设计标高282.65m，隧道拱顶距公路路面4.16m，约0.3D（D：隧道开挖跨径，为13.28m），隧道施工对既有公路影响严重。由于隧道开挖断面大，洞口处岩体风化十分严重，土体松散，加之上方公路的影响，洞口开挖面极易发生坍塌，施工进洞困难，经研究决定采用双侧壁导坑法进行施工。

二、双侧壁导坑法开挖顺序及说明

（一）开挖面分布形式

一般将断面分成4块：左、右侧壁导坑和中核心土上台阶、下台阶。侧壁导坑尺寸宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。两侧导坑均采用正台阶法施工，内侧导洞开挖后，通过中空注浆锚杆加固中间岩柱部分。开挖侧导坑时，为满足机具正常作业，待上断面开挖5～10m后开始开挖下断面；一侧导坑滞后另一侧导坑5～10m；核心土滞后侧导坑10～20m开挖，其中阶滞后上台阶3～5m，下台阶滞后阶3～5m；一侧主洞的侧导坑应滞后另一侧主洞的侧导洞，滞后距离约30～40m（见图）。

（二）各分步开挖断面尺寸说明

①编号1、5和3、7断面宽度约5.5m，高度约6m，面积约28m2

。②编号2、6和4、8断面宽度约5.5m，高度约4m，面积约20m2。③编号9和12断面宽度约6m，高度约2.5m，面积约20m2。④编号10和13断面宽度约5m，高度约4.8m，面积约28m2。⑤编号11和14断面宽度约6m，高度约5m，面积约28m2。

（三）施工作业顺序为

1（3）内侧壁导坑上台阶开挖初支及临时支护2（4）、内侧壁导坑下台阶开挖初支及临时支护5（7）、外侧壁导坑上台阶开挖初支及临时支护6（8）、外侧壁导坑下台阶开挖初支临时支护9（12）、核心土上台阶开挖初支10（13）、核心土阶开挖11（14）、核心土下台阶开挖初支15（17）、浇筑主洞仰拱及回填16（18）、模筑二次衬砌混凝土。

三、双侧壁导坑法施工技术

（一）左(右)导坑上台阶开挖支护

1、普通砂浆锚杆施工 

隧道锚喷支护设计边墙均采用小22mm砂浆锚杆，钻锚杆孔使用锚杆钻机或YT－28风动凿岩机，钻孔直径42mm。钻孔前根据设计要求定出孔位，径向锚杆钻孔尽量保持与岩面垂直，超前锚杆外插角取10－15°，并根据岩体节里面产状确定锚杆的最佳方向。

2、钢筋网施工 

钢筋网采用φ8钢筋，按设计预先在洞外钢构件厂加工成型。网格间距为20×20cm, 环筋φ8，纵筋φ8，搭接长度为1～2个网格。网片必须挂在钢架的背面，钢筋保护层不得小于2cm。

3、钢架施工 

钢架采用I25a，间距0.6m;钢架一般在隧道开挖初喷混凝土后施作。

4、系统支护喷射混凝土 

喷射混凝土是在地下工程施工中，为尽快使开挖面稳定的一种支护措施。该法借助混凝土喷射机把混凝土通过高压管喷射受喷到岩面上，喷射混凝土具有能够在短时间内达到终凝(几分钟)，强度增长快，可与锚杆;挂网、钢架迅速形成联合支护，共同承担荷载。此段喷射混凝土采用C25混凝土，喷厚度为35cm。喷射混凝土必须使用湿喷方法进行初期支护。

（二）中洞上台阶开挖支护

中洞上台阶高度较大，分两层开挖，首先开挖拱部2m高范围土体，每次一榀钢拱架间距，留核心土，安装顶拱钢拱架与两侧导坑拱架对接，采用螺栓压紧连接板，也可采用双侧纵向连接板焊接连接。下层开挖高度与两侧导坑上台阶平齐，采用小型反铲开挖，每次1～2 榀钢拱架间距，开挖至底板后底板焊接横撑，与两侧导坑上台阶临时仰拱对齐。

（三）左右导坑下台阶开挖支护

开挖高度4.5m，采用小型反铲(0.2～ 0.5m3)开挖，小型自卸汽车运输。双侧交错开挖支护，先侧墙，再中隔墙。每次开挖进尺原则

为1榀型钢间距(最多2榀)，避免拱架同时悬空。每侧开挖完成后，尽快接长钢拱架，拱脚部位仍然垫预制混凝土块及安装锁脚锚杆，然后挂网、焊接横支撑(I 16～I 2O，间距1.0～ 1.5m)、喷射混凝土。

喷射作业先从墙角向上堆喷，以防止上部喷射回弹料虚掩而不能密实，以致强度不足，造成失稳；先将凸洼部分找平，然后喷射凸出部分，使其平顺连接。喷射混凝土表面应大体平整并呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。

（四）中洞下台阶开挖支护

中洞下台阶左右边墙已支护完成，主要为土方开挖，采用小型反铲开挖，小型自卸汽车运输。每循环开挖进尺2-3榀钢拱架间距，每循环开挖完成后，底部施做横支撑 (临时仰拱)。

（五）左右仰拱开挖支护

左右仰拱错开开挖，由于空间较小，采用人工开挖，手推车运输，每循环开挖进尺1～2 榀钢拱架间距，每侧开挖完成后，尽快封闭钢

拱架，然后挂网、焊接横支撑(I 16～I 2O，间距 1.0～1.5m)、喷射混凝土。

（六）中部仰拱开挖支护

采用小型反铲配合人工开挖，ZL30装载机出渣，每次开挖1-2榀钢拱架间距，开挖完成后，尽快封闭钢拱架，然后挂网、焊接横支撑 (I 16～I 20，间距1．0～1．5m)、喷射混凝土。

（七）仰拱开挖支护

仰拱分左右两侧分别开挖，先左后右，逐榀进行。采用小型反铲结合人工快速开挖，完成后立即施作钢拱架、中隔墙立柱、锚杆、喷混凝土等支护，左右形成封闭后，拆除下导洞临时仰拱。

四、施工中的质量控制与安全控制

（一）质量控制措施 

1、开挖前质量控制

（1）暗挖段开挖前在拱顶范围内采用超前小管棚对地层注浆预加固。为了保证注浆质量，对超前注浆管进行定时抽查。

（2）暗挖段开挖采用人工配合机械开挖，接近开挖轮廓时，禁止用机械开挖而用人工修整从而控制超挖。同时还要控制开挖台阶间距。

2、开挖过程初支质量保证措施 

（1）钢拱架工程 

隧道开挖初期支护的钢拱架，其原材料必须符合设计要求和施工规范要求。钢拱架用于工程前应进行试拼，架立应符合设计要求，连接螺栓必须拧紧，数量符合设计，节点板密贴对正，钢拱架连接应圆顺。确保钢架底部坚实具体措施如下：①加强对钢架的锁脚固定措施：拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，同时拱部钢架无法座落在坚实的基岩上，因此，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收。②加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空。为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。③及时喷射混凝土进行覆盖。钢架安装完成后，及时进行喷射混凝土，喷射时分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于2cm。

（2）喷射混凝土 

①所用材料的品种和质量必须符合设计要求和施工规范的规定，其中水泥需先进行复试符合有关规定后方可使用。②喷射混凝土原材料配合比、计量、搅拌、喷射必须符合施工规范规定。③喷射混凝土强度必须符合设计要求。④对喷射混凝土的结构，不得出现脱落和露筋现象。⑤仰拱基槽内不得有积水淤泥和虚土杂物、喷射混凝土结构不得夹泥渣，严禁出现夹层。⑥钢拱架间喷射混凝土厚度应满足设计要求，无大的起伏凹凸，表面应平整圆顺。

（3）锚杆

打孔前做好量测工作，严格按设计要求布孔并做好标记，打孔偏差不大于±50mm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，操作工把凿岩机钻杆的位置摆好并用定位块将其稳固地顶在岩面上。锚杆孔深、间距和锚杆长度、根数均要符合设计及规范要求。孔深偏差值不大于±50mm。用高压风冲洗、清扫锚杆孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。锚杆孔径符合设计要求，允许偏差控制在0～＋20mm之间。锚杆安设后不得随意敲击，其端部3天内不得悬挂重物。

（4）锁脚锚杆

锚管安装前须先做好材料、机具、作业平台的准备工作，安装锚管前，将锚管锚固剂塞入孔内，然后安装锚管。操作步骤：先将锚管锚固剂浸泡湿润，浸水时间控制在1～1.5分钟，将浸泡后的锚固剂装入锚管孔内，采用较坚硬顺直木棍或相似的物体送至孔底，锚固剂要求充满锚管孔，锚固剂装好后，将锁脚锚管插入至锚管孔内。锁脚锚管插入至锚管孔内后，用锚固剂将孔口封闭严实，并将锚管与钢拱架焊接牢固，焊接采用满焊。

（二）安全控制措施

1、隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。 

2、导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。 

3、围岩较差段，每循环纵向进尺以安放一榀工字钢长度即50cm为宜；围岩稍好段，每循环纵向进尺可以安放二榀工字钢长度即100cm施工，但不宜大于100cm。 

4、侧壁开挖后，中央部份实际处于悬空状态，这部份围岩经开挖已扰动过二次，中部开挖方法不当，易导致临时壁墙破坏。为此应以不爆破开挖为宜，同时加强支护、量测。 

5、由于分多次开挖，应防止超欠挖，并配合出碴进行断面检查，清除欠挖，处理危石。临时侧壁墙的拆除，必须等围岩稳定后进行。 

6、隧底两隅与侧墙联结处应平顺开挖，避免引起应力集中，当遇变形很大的膨胀性围岩时，两隅应预先打入锚杆或其他措施加固。

参考文献 

[1]李晓峰.双侧壁导坑法在地铁浅埋暗挖隧道中的应用[j].城市建设理论研究（电子版）,2013年24期.

[2]郝小苏.龙头山八车道公路隧道双侧壁导坑法施工 [j].铁道标准设计,2007年z2期.