莞惠城際交通DK32+300豎井橫通道下穿松山湖大道施工工藝探討

盧偉濱，何有章

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361021）

1 工程簡介

莞惠城際軌道GZH－5標工程位于東莞市寮步鎮和松山湖管委會境內，里程樁號為DK25+080～DK33+022，正線長 7.942 km，全部為地下工程，其中明挖段長3.946 km，暗挖段長3.555 km，兩個地下車站，寮步車站和松山湖北站；包含4個功能井，1個施工豎井，樁號分別為DK30+300（輔泵）、DK30+750（主排泵）、DK31+700（輔泵及電力）、DK32+300（施工豎井）、DK28+883(風井)。

DK32+300施工豎井橫通道位于東莞市常平鎮松山湖大道南側約22m處、DK31+700臨時施工豎井內，橫通道與區間隧道正交，起始于豎井內，先挖向右線，再由右線挖到左線，全長53.95 m。橫通道拱頂埋深約9.52 m。根據橫通道斷面形式、埋深及所處地質條件，施工豎井橫通道采用淺埋暗挖法及噴錨構筑法設計和施工。橫通道中心里程為右線DK32+300，左線DZK32+296.781。橫通道馬頭門段結構 尺寸7.3 m×9 m，進區間正洞挑高段結構尺寸7.3 m×12.95 m。橫通道為曲墻拱形斷面，采用復合襯砌。橫通道初期支護采用小導管超前注漿+大管棚支護，格柵和網噴混凝土厚300 mm，加強環采用C25模噴混凝土，厚350 mm。

2 掘進方案選擇

DK32+300豎井明挖開挖完畢，并施做了暗挖大管棚后，項目部通過鑿除圍護樁后，橫通道掘進掌子面業已呈現在面前。通過對地質巖土層觀察揭示，從掘進掌子面上看，上層有回填土，下部位于全風化紅砂巖，有地下水岀漏現象，開挖導致地面沉降的風險大，開挖過程中拱頂、掌子面自穩時間短。在如此情況下，通過對各種施工工藝進行比較，項目決定采取CRD法進行橫通道掘進施工。

所謂“CRD”法，就是在隧道等地下工程掘進施工中，通過設置中隔壁和臨時仰拱（兩者交叉）將開挖斷面分成4個部分，然后再根據圍巖情況細分部進行開挖。此法是以新奧法的基本原理為依據，在開挖過程中盡量減少對圍巖的擾動，通過超前導管、錨噴網、格柵洞壁支護系統和中隔壁、臨時仰拱聯結，使斷面支護及早閉合，控制圍巖的變形，并使之趨于穩定。同時，建立圍巖支護結構監控量測系統，隨時掌握施工過程中的動態變化，合理安排，調整施工工藝和修改設計參數，確保施工安全。

該工法主要特點如下：

（1）能有效地控制圍巖變形和地表下沉。

（2）充分利用了中隔壁和臨時仰拱的支撐作用，并輔以超前注漿小導管超前支護、掛網和格柵噴混凝土等支護手段，加之開挖對圍巖擾動小，故大大地提高了施工的安全度。

（3）其支護系統能很好地適應圍巖的變化，與圍巖形成一個整體，能充分發揮圍巖的自承能力。

（4）能有效地應用監控量測等信息化管理方法指導施工，使整個施工過程處于受控狀態。

（5）采用分部開挖，其超前導坑可以起到超前預報的作用。

3 掘進實施過程

根據設計，隧道該段CRD法隧道開挖分1、3、5、7四部分進行（見圖1）。由于每部開挖斷面較大，每部中分兩臺階開挖，以防止側壁因開挖過高而出現坍塌；每分部施作中上下臺階步距2～3m，每部開挖步距3～5 m。CRD法施工中1、3部開挖采用人工配合小型機械進行；5、7部采用人工配合小型機械施作，大型機械輔助。

圖1 CRD法施工斷面圖

隧道CRD法施工段隧道開挖超前支護采用注漿小導管，注漿漿液為雙液漿。隧道初期支護采用格柵鋼架、噴C25混凝土、掛鋼筋網；支護中錨桿采用中空注漿錨桿，中隔壁及臨時仰拱采用I18工字鋼、掛鋼筋網噴C25混凝土支護。

3.1 超前注漿小導管施工

施工方法：在1部和5部開挖之前對拱部按設計施作超前小導管，并注水泥－水玻璃雙液漿。首先用鑿巖機鉆孔后放入小導管，雙液注漿機注漿。

施工參數：

（1）選Φ42鋼插管，管長5.0 m，在管段中部設梅花形Φ8出漿孔，孔距0.2 m；雙液注漿一定要保證注漿效果。

（2）鋼管沿開挖輪廓線布置，外插角5°～10°，間距 0.4 m。

（3）注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。注漿時先采用較小壓力，當壓力升高至1.0 MPa時，停止注漿，等待幾分鐘后（不得長于漿液凝膠時間），當壓力降低后重新注漿。這樣反復幾次，直到壓力不再下降為止，以達到最佳注漿效果。當進漿量很大，壓力長時間不升高，則應調整漿液濃度及配合比，縮短漿液凝膠時間。

（4）雙液注漿：注1:1水泥－水玻璃雙液漿，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa。注漿時先采用較小壓力，當壓力升高至1.0 MPa時，停止注漿，等待幾分鐘后（不得長于漿液凝膠時間），當壓力降低后重新注漿。這樣反復幾次，直到壓力不再下降為止，以達到最佳注漿效果。

（5）小導管端部應與鋼架聯接，和鋼架與注漿小導管配合使用，以形成棚架支護體系，在拱部根據設計要求布置。

3.2 開挖及支護

(1)開挖順序：1部先開挖，隨即依次開挖3部－5部－7部；1部、3部采用人工配合小型機具開挖，架子車運土至下臺；5部、7部采用人工開挖兩側邊墻，中間采用裝載機（挖掘機）開挖，自卸車出渣。開挖分部見圖1所示。開挖循環進尺與設計鋼架間距相同（0.5 m/榀），即每次開挖進尺為0.5 m。

(2)初期支護為：C25噴射混凝土厚30 cm（II～VIII組成）；格柵鋼架0.5 m/榀；φ6.5鋼筋網，網格間距15 cm×15 cm；拱墻布設系統錨桿，采用φ25中空注漿錨桿；每兩榀拱架之間設縱向φ22連接筋，環向間距0.8 m。

(3)施作工序（見圖2）：

a.先開挖1部上臺階，開挖單循環0.5 m；開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設拱部及中隔壁鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

b.1部上臺階施工2～3 m后，開挖1部下臺階，每循環進尺0.5 m；開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設上邊墻、中隔壁、及臨時仰拱鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

c.1部下臺階施工2～3 m后，開挖3部上臺階，每循環進尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設下邊墻、中隔壁鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

d.3部上臺階施工2～3 m后，開挖3部下臺階，每循環進尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設下邊墻、中隔壁及仰拱鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

e.3部下臺階施工后，開挖5部上臺階，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設拱部及中隔壁鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

f.5部上臺階施工2～3 m后，開挖5部下臺階，每循環進尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設上邊墻、中隔壁及臨時仰拱鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

g.5部下臺階施工2～3 m后，開挖7部上臺階，每循環進尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設下邊墻、中隔壁鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。

h.7部上臺階施工2～3 m后，開挖7部下臺階，每循環進尺0.5 m，開挖后初噴3～5 cm混凝土，掛鋼筋網，架設下邊墻、中隔壁、仰拱鋼架，施工系統及鎖腳錨桿，最后復噴至設計厚度。仰拱鋼架每3 m封閉一次。

圖2 CRD法開挖臺階分部圖

（4）施工注意事項：

a.施工1、3、5、7部上斷面時，要做好鋼架鎖腳導管，并注漿加固，初期支護及中隔壁鋼架底部墊設混凝土預制塊，防止出現過大收斂和沉降變形。

b.7部下臺階仰拱初期支護，每3 m封閉一次，以便中心排水管施工。

3.3 拆除中隔墻，仰拱及填充施工

7部下臺階仰拱初期支護封閉完成，超前設計仰拱6～8 m后，僅靠設計仰拱端拆除底部中隔墻噴射混凝土及工字鋼架，拆除長度5 m，實際拆除時根據監控量測結果調整拆除長度，然后施工仰拱及填充。

3.4 二次襯砌施工

在施作二次襯砌前混凝土，采用整體定型鋼模臺車，配備混凝土輸送泵灌注混凝土。仰拱及填充超前5 m后，二次襯砌施作一環，襯砌灌注10～20 h后進行養護?；炷翉姸冗_到規范要求強度后拆模，施作下一循環。拆除中隔墻及臨時仰拱，然后鋪設防水層；二次襯砌為模筑鋼筋根據監控量測反饋的信息，確定二襯施作長度并及時施作監控量測的項目及方法。

（1）地質及支護狀態觀察。對開挖掌子面進行觀察、地質素描，對圍巖及初期支護表面進行觀察。

（2）拱頂下沉量測，在中隔壁的兩側即1部、5部的開挖拱頂，各設一個測點，采用水平儀測其下沉量。

（3）周邊收斂量測，根據需要，在洞內拱腳、最大跨度線、邊墻角等處布設水平基線，采用收斂儀量測。

（4）拆除中隔墻及臨時仰拱過程拱頂下沉及周邊收斂量測監控。量測拱頂下沉、收斂全部測點均埋設在同一斷面。

（5）根據規范和設計要求，制定監控量測斷面間距及量測頻率等量測方案。

（6）施工測量組和監控量測組負責量測、數據整理、繪制回歸曲線并及時反饋至隧道專業工程師，以采取相應的技術措施。

（7）噴混凝土、二次襯砌、鋼架支立，仰拱填充等施工工藝與臺階法施工相同。

3.5 CRD法施工關鍵技術及作業要點

（1）保持各分部開挖斷面和各部的縱向間距，分部開挖要嚴格按預定尺寸放線，開挖遵循“寧欠勿超”的原則（局部欠挖采用風稿修正），斷面開挖力求圓順，以減少出現應力集中現象。

（2）每塊小斷面開挖長度3～5 m，及時設置臨時仰拱封閉、步步成環，盡量縮短成環時間，必要時進行掌子面噴射混凝土臨時支護。

（3）中隔壁設置為弧形臨時支護，隧道左右開挖小斷面底部臨時仰拱保持在同一斷面上，各節點的連接一定要對齊，螺栓連接牢固，并及時施作鎖腳錨管。

（4）必須保證中隔壁和臨時仰拱鋼架的規格數量和噴射混凝土的厚度，鋼架之間縱向連接鋼筋及時施作并連接牢固。

（5）為減小支護結構對地基的壓力，提高地基的承載能力，對型鋼拱架的底部設置40 cm×40 cm×20 cm的預制墊塊。

（6）初期支護穩定后分段拆除中隔壁臨時支護，拆除長度應根據變形監控量測信息和仰拱澆筑長度確定（一般為4～6 m）。但一次拆除長度不宜超過15 m，并加強拆除過程監控量測。

（7）中隔壁混凝土拆除時，要防止對初期支護系統形成大的振動和擾動?？刹捎蔑L鎬由上至下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土，以及臨時支護與初期支護連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土，臨時鋼構件采用氣焊燒斷。

（8）臨時支護拆除后及時施作隧道仰拱和二次襯砌。

（9）加強對圍巖的量測監控。

4 掘進實施情況

目前在DK32+300豎井橫通道施工中，雖然也采用了此工法，通過地表和橫通道內變形量測，局部位置仍然存在數據波動大，甚至有個別處超過設計變形值，但都有同樣的規律性，即漏水、突泥量較大，帷幕注漿效果較差，即均存在變形過大的風險。

5 結語

從DK32+300橫通道監測數據看，項目采用CRD法掘進是切實可行的，但掘進掌子面止漿墻效果和帷幕注漿情況，直接影響到掘進施工安全和地表沉降控制，在淺埋和突水突泥的風險隧道中，控制水量流失，是控制地表沉降的重要舉措，若輔以地面注漿或設置止水隔離帶，必定能做到隧道安全和地表沉降可控的良好施工基礎。

[1]GB500026-2007，工程測量規范[S].

[2]GB50308-2008，城市軌道交通工程測量規范[S].

[3]JGJ／T 8—2007，建筑變形測量規范[S].

[4]孫洪霞.城市地下工程施工中的監控量測技術[J].鐵道勘察，2004(1)：46-48.

[5]李永盛.深基坑相鄰房屋的沉降控制[J].地下空間，1997，13(1)：147—150.