富水砂卵石地层双侧壁导坑法关键技术研究

摘 要：双侧壁导坑法在软土隧道开挖中已有较多应用，针对富水砂卵石地层的应用鲜有研究。依托成都地铁七号线交九区间研究背景，针对其断面大、埋深浅、水量大、环境复杂等难点，采取水位控制、超前加固与支护、背后注浆、全断面二衬浇筑、动态调整等关键技术，优化双侧壁导坑法，保证隧道快速安全通过，对类似工程具有一定借鉴意义。

关键词：双侧壁导坑法；富水砂卵石地层；沉降控制；工法优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.072

0 引言

双侧壁导坑法适用于跨度大、围岩条件差、对地面变形控制要求高的隧道开挖，但我国幅员辽阔，地层类型多样且复杂多变，针对富水砂卵石层等特殊地层，双侧壁导坑法不具有普适性。

目前国内外对双侧壁导坑法的研究重点集中在双侧壁导坑法对围岩变形控制的数值模拟分析[1-2]，双侧壁导坑法各工序的分析优化及改变隧道受力条件[3-5]，增强围岩稳定性[6-8]等方面，针对富水砂卵石地层的应用仍鲜有研究，本文依托成都地铁七号线交九区间研究背景，针对性优化双侧壁导坑法，形成富水砂卵石地层双侧壁导坑法关键技术，保证了隧道的安全快速施工。

1 工程概述

成都地铁七号线二环路交大路口站～九里堤路口站区间下穿二环路北段，隧道拱顶埋埋深7～11m，开挖宽度11.5m，开挖高度9.29m，隧道洞身主要穿越富水砂卵石地层，局部夹透镜体砂层，隧道单位长度涌水量Q0=1034.5m3/d，围岩较差，隧道开挖易坍塌。

该段隧道侧穿既有二环路交大立交桥梁、新建双快桥墩桩、紧邻西南交通大学住宅楼及办公楼，地面行车流量大，建筑物密集，且隧道与DN1600给水管、DN600雨水管、DN600污水管、DN159燃气管等重要市政管线并行，风险源多，沉降控制要求高。

2 双侧壁导坑法关键技术

本区间地质条件差、周边环境复杂，隧道开挖风险大。通过采用针对性成套措施确保开挖过程安全，并由此采用全断面二衬浇筑加快施工进度，最终研究形成旨在沉降控制、工期优化及隧道防塌方的双侧壁导坑法关键技术。

（1）水位控制。在隧道两侧设置降水井，不间断降水施工，降低地下水对隧道施工的影响。同时对降水井水位、含砂率指标进行实时跟踪监控，避免因地下水抽取导致周边地面出现较大的沉降。

（2）超前加固与支护。根据地质情况及现场条件，对隧道进行地表超前帷幕注浆加固，开挖前通过小导管注浆进行超前支护，确保掌子面稳定。

（3）背后注浆。砂卵石地层，极易造成超挖严重，建立系统分级管理体系，严格把控开挖细节。初支完成后，对初支背后针对性注浆，填充壁后空洞，加固受扰动地层。

（4）全断面二衬浇筑。传统双侧壁导坑法二衬施工先撑后拆，分段施工，工序复杂繁琐且交叉施工问题严重。采用整体式台车，结合超前加固与支护，实现5m一循环，一次性拆除临时支撑及全断面二衬浇筑。

（5）动态调整。根据地质情况及现场条件，适当调整开挖进尺及钢拱架间距。开挖过程中遇到砂层，须立即进行掌子面封闭处理，并对该处砂层进行分析，采取加密超前小导管，加密拱架等措施。

3 施工过程风险控制

（1）区间拱顶有直径1.6m给水管，为控制沉降，严格控制开挖进尺，及时封闭支护；针对沉降值较大处及明显不均匀沉降处，采用局部注浆配合实时监测进行沉降纠偏。

（2）隧道侧穿二环路双快桥，开挖面距双快桥墩桩基仅2.8m，属重大风险源。采取综合加固措施，在隧道与桥墩之间地表打设钢管隔离桩，并进行袖阀管注浆，保证桥墩沉降及倾斜在容许范围内；同时在隧道内打设侧向管棚加固，防止桥墩水平位移。

（3）隧道下穿路段车流量大，封闭地面交通困难。进行洞内超前注浆加固，针对地质较差段进行夜间临时封堵交通，进行地表注浆加固，保证隧道开挖安全，同时采用二衬全断面浇筑实现隧道快速通过。

4 双侧壁导坑法设计应用

成都地铁七号线二环路交大路口站～九里堤路口站区间下穿二环路北段隧道采用马蹄形断面，复合式衬砌，初期支护采用喷混凝土及格栅钢架措施，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土，依托富水砂卵石地层双侧壁导坑法开挖关键技术，优化后双侧壁导坑法开挖步骤如图3所示。

第一步：拱顶超小导管注浆，先后开挖侧左洞室①③和②④，施作初期支护及中隔壁、中隔板。两侧洞室开挖错开距离不小于15米；

第二步：拱顶小导管注浆，开挖洞室⑤，施做初期支护及中隔板；然后开挖洞室⑥，洞室⑤、⑥掌子面错开不小于5m，施作初期支护；

第三步：分段局部截断竖向临时支撑（步长不大于5m），敷设防水层、绑扎钢筋、支模浇筑底板及边墙二衬⑦。

第四步：分段局部破除临时支撑（步长不大于5m），敷设防水层、绑扎钢筋、支模浇筑拱墙二衬⑧，形成封闭二衬。

采用小导管注浆进行超前支护，超前小导管采用外径42mm，厚3.5mm无缝钢管，环向间距300mm，打设范围为起拱线以上或拱顶大于120°范围；若全断面为砂层则应根据现场情况扩大打设范围，保证工作面稳定。小导管注浆材料采用单液水泥浆，注浆压力控制在0.3～0.5MPa，注浆扩散半径不小于0.25m。注浆结束后，对注浆效果进行检查，并对注浆的薄弱部位，重新补充注浆。

初期支护完成后应及时进行初支背后注浆，保证初支背后密实。注浆距开挖工作面5米的地方进行。注浆采用直径32mm钢焊管，钢焊管单根长度0.8米。注浆孔沿隧道拱部及边墙布置，环向间距为2～3米；纵向间距为1.0米，梅花型布置。注浆压力为0.1～0.3MPa。浆液采用水泥浆，水灰比为1：1。

拱墙二村施工前探明开挖后地层扰动情况，配合地面补充注浆及监控数据分析，动态控制拆除中隔壁，及时封闭二村。

成都地铁七号线交九区间下穿二环路北段采用优化后双侧壁导坑法，施工期间二环路正常通行，地表沉降控制在合理范围内，未发生监测预警及塌方及涌水现象，实现隧道快速安全贯通。

5 结语

（1）采用针对性成套措施强化隧道支护，采用全断面二衬浇筑优化施工步序，研究形成旨在沉降控制、工期优化及隧道防塌方的双侧壁导坑法关键技术。

（2）采用优化后双侧壁导坑法，实现隧道快速安全贯通，在成都地铁砂卵石地层首次成功应用。

参考文献：

[1]刘兴庄，刘宝发.大断面隧道双侧壁导坑法施工数值模拟[J]. 公路，2011（06）：223-229.

[2]楼晓明，郑俊杰，章荣军.隧道施工引起的地表变形数值模拟[J]. 铁道工程学报，2007（09）：62-66.

[3]谢旭强，王玉富.大跨隧道双侧壁导坑法施工力学行为研究[J]. 北方交通，2008（07）：146-149.

[4]李凌宜，董亥兴，阳文华等.六步双侧壁导坑施工步序优化分析[J].施工技术，2015（19）：113-116.

[5]王学斌.超浅埋大断面隧道双侧壁导坑法施工参数优化研究[J]. 福建建设科技，2012（06）：78-80.

[6]金鑫，朱文岳.复杂条件下大断面隧道双侧壁导坑法施工稳定性分析[J].重庆科技学院学报：自然科学版，2011，13（02）：104-107.

[7]高峰，谭绪凯.双侧壁导坑法施工的大断面隧道的稳定性分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版），2010，29（03）：363-366.

[8]郭杰.改进的双侧壁导坑法施工安全性分析[J].隧道建设， 2014，34（06）：525-533.

作者簡介：詹谷益（1981-），四川自贡人，工程师，主要从事城市轨道交通设计与科研工作。