地铁隧道大断面双侧壁导坑法施工分析

■李楠楠

（中铁十八局集团市政工程有限公司，天津 300222）

大断面双侧壁导坑法地铁隧道工程软弱围岩开挖比较安全的施工方法，是将大断面隧道分成若干部分，降低开挖的跨度，快速进行初期支护和临时仰拱，通过超前小导管支护，可有效降低拱顶下沉和周边的位移情况，可有效控制每部分开挖中造成的积累变形，从而控制地铁隧道开挖的总变形，提升地铁隧道开挖完成之后围岩的稳定性。大断面双侧壁导坑法是一种安全性比较高的隧道施工方法，但形成的窄立结构两侧会承受大的侧向压力，不利于收敛变形，受力性能比较差。因此，在应用此项技术时，需要结合工程特性和围岩结构，立足大断面双侧壁导坑法施工原理，做好超前小导管支护，才能最大限度上保症施工质量。基于此，开展地铁隧道大断面双侧壁导坑法施工分析研究就显得尤为必要。

一、工程概述

潘家园西站～广渠门外站区间设计起点里程为右K18+216.153，终点里程为右 K19+869.504，全长1653.351m，潘家园西站为区间小里程端，广渠门外站为区间大里程端，区间大里程端设单渡线及停车线。本区间走向基本呈南北向，接潘家园西站端左右线为上下叠落关系，出潘家园西站后线间距增大到9.5m，受设单渡线及停车线的影响，线间距由9.5m逐渐增大到19.2m。右线右K19+483.026～右 K19+890.684、左线左 K19+663.964～左K19+890.684采用暗挖法施工，暗挖段右线长407.65 8m、左线长226.720m，其余区段采用盾构法实施。矿山法区间侧壁基本为粉质黏土，主要穿越粉质黏土⑥层及黏土⑦5层，区间暗挖隧道段整体位于地下水位以下。

二、大断面双侧壁导坑法施工原理

双侧壁导坑法是一种以新奥法为主要机理的隧道大断面施工方法，将大断面分为若干个洞室，从而有效解决大断面、浅埋、下穿已有构造物开挖的安全性问题。在具体施工中，可大幅度降低对周围围岩造成的扰动，通常情况下，双侧壁导坑断面多呈现近椭圆形，周边轮廓比较圆顺，从而避免了应力集中问题[1]。在初期支护时，多采用钢拱架、超前小导管、喷射混凝土等，可促使开挖断面及时闭合，充分利用围岩的自承能力，控制围岩变形，保症施工的安全性。双侧壁导坑法是一种边开挖，边支护的施工技术，左右洞对称开挖，中间断面紧跟其后，初期支护仰拱形成闭合环之后，再拆除两侧导洞临时支撑，从而形成全断面。比较适用于黏性土层、砂层、砂卵层等地层施工中。

三、地铁隧道大断面双侧壁导坑法施工的具体应用

（一）大断面双侧壁导坑法施工工序

本工程大断面双侧壁导坑法施工示意图如图1所示。

图1 大断面双侧壁导坑法施工示意图

在图1中1的位置做超前小导管施工，以加固地层，然后分台开挖洞室1的土体，进行拱部支护和临时隔壁，临时仰拱施工。其中1号洞室开挖到断面之后，进行2号洞室开挖，并进行边墙、仰拱支护和临时隔壁施工。洞室3拱部超前深孔注浆加固地层，开挖3号洞室土体，施做拱部支护和临时隔壁，开展临时仰拱施工。其中2号洞室要超前3号洞室8～10m之间。3号洞室开挖到端头之后，再开挖4号洞室，并施做边墙和仰拱支护。4号洞室超前5号洞室8～10m后，施做5号洞室拱部深孔注浆，加固地层，开挖5号洞室土体，施做拱部支护和临时仰拱[2]。当5号洞室开挖到端头之后，再开挖6号洞室土体，施做边墙和仰拱支护。

（二）超前小导管施工

开挖时超前预支护采用小导管注浆加固地层。小导管沿开挖轮廓线从格栅腹部穿过，环向间距30cm，单根长2.0m，仰角及外插角15°～25°（角度过小影响下榀格栅的架设，极易造成侵限，角度过大，出现超挖现象严重），纵向间距每榀打设一排小导管。如果在具体施工中，遇到卵石层或者其他坚硬的底层，小导管施工无法顺利进行，难以达到设计位置，必须及时上报给现场监理部门，通过商议进行集中处理，同时要进行施工工艺试验，按照试验结果，选择具体的打设参数和浆液参数[3]。本工程超前小导管采用了Ф32，t=2.75mm，L=2.0m钢管加工成花管，以保症注浆效果。此外，小导管前端可加工成锥形，保症插打的顺利性，避免发生浆液前冲问题。在小导管的中间位置钻直径为8mm左右的溢浆孔，呈梅花桩进行布置，避免存在注浆死角，间距控制在20cm左右，在尾部0.8m范围内严禁钻孔，避免发生渗漏浆液问题，在末端焊接上直径为8mm的环形箍筋，避免在打设小导管时发生端部开裂问题，以免影响注浆管的连接效果，本工程小导洞处小导管加工成型图如图2所示。

（三）大断面双侧壁导坑法施工要点

施工横通道变形稳定后，沿1a号施工横通道拱部打设双排小导管，根据现场监测情况分层破除1a号施工横通道马头门开挖第一层横通道土体，马头门处格栅钢架联立三榀，第一层横通道开挖不小于8m时，准备破除马头门开挖第二层横通道土体。

第一层横通道开挖不小于8m时，临时封闭掌子面，破除第二层横通道马头门开挖第二层横通道土体，格栅钢架联立三榀，并同步开挖第一层横通道土体，第一层横通道开挖至堵头墙E处停止开挖并施做堵头墙E，第二层横通道开挖不小于8m时，准备破除马头门开挖第三层横通道土体[4]。

第二层横通道开挖不小于8m时，临时封闭掌子面，破除第三层横通道马头门开挖第三层横通道土体，格栅钢架联立三榀，并同步开挖第二层横通道土体，第二层横通道开挖至堵头墙E处停止开挖并施做堵头墙。

第三层横通道开挖至堵头墙F处施做堵头墙F，待变形收敛稳定后，根据现场监控量测情况，准备破除马头门开挖1b号施工横通道。

根据现场监控量测情况，沿1b号施工横通道拱部打设双排小导管，分层破除1b号施工横通道马头门，开挖1b号施工横通道第一层横通道，马头门处格栅钢架联立三榀，开挖至堵头墙G处停止开挖施做堵头墙G,准备开挖第二层横通道[5]。第一次横通道施工示意图如图3所示。

第一层横通道施做完毕后，破除第二层横通道马头门开挖第二层横通道土体，马头门处格栅钢架联立三榀，开挖至堵头墙G处停止开挖施做堵头墙G,准备开挖第三层横通道[6]。

第二层横通道施做完毕后，破除第三层横通道马头门开挖第三层横通道土体，马头门处格栅钢架联立三榀，开挖至堵头墙G处停止开挖施做堵头墙G。1b号横通道变形稳定后，根据现场监控量测情况，准备进行北侧渡线大断面矿山法区间开挖，具体施工示意图如图4所示。

图2 小导洞处小导管加工成型图

图3 第一次横通道施工示意图

图4 第三层横通道土体开挖示意图

四、地铁隧道大断面双侧壁导坑法施工心得体会

第一，地铁隧道大断面双侧壁导坑施工中，形状近似椭圆形断面，为保症施工的安全性和施工质量，避免发生超挖和欠挖问题，导坑断面地方宽度要控制在整个断面的三分之一左右。

第二，在进行围岩开挖中，要尽量采用机械开挖为主，人工开挖为辅的方式，严禁使用爆破开挖。如果局部遇到坚硬的岩石，需要爆破，则要尽量采取弱爆破施工方法，最大限度上降低对周围地层造成的扰动[7]。

第三，在具体开挖中，要严格按照相关规范和标准做好监测工作，以便及时掌控围岩和支护变形情况，一旦变形量超过设计允许范围，立即停止施工，修正支护参数，改变施工方法，同时进行准确的超前地质预报。

第四，在进行左右导坑施工中，前后拉开的距离要控制在10m左右，且导坑和中间土体施工中，导坑要至少超前30～50m。

第五，开挖后拱部钢架与两侧壁拱架连接是难点，在两侧壁施工中，钢架位置应准确定位，确保各部钢架架设后在同一垂直面[8]。

综上所述，本文结合工程实例，分析了地铁隧道大断面双侧壁导坑法施工，分析结果表明，地铁隧道工程地质条件复杂多变，对开挖施工技术的选择有较大要求。需要结合工程特性和工程所在区域的地质条件，选择与之相适的开挖方法。大断面双侧壁导坑法施工可将大断面分成若干个区域进行施工，可保症周围围岩的稳定性，提升施工的安全性和质量，值得大范围推广应用。