湿陷性黄土地区浅埋暗挖隧道矿山法施工技术

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　　一、概述
　　西安地铁二号线TJSG-7标凤城五路至市图书馆站区间（原尤南区间）隧道左右线设计起点里程为Y(Z)DK5+671.616，终点里程为Y(Z)DK6+759.27，全长1087.654m（其中左线含长链0.006m）。隧道设计断面共有单拱、双连拱、小间距隧道3种，分单线A、B、C、D型和双线A型、B型、双连拱型共7种断面型式。
　　隧道在中部（ZDK6+268）处设置一口施工竖井和一条施工横通道，作为区间正线隧道施工通道。
　　区间隧道处于湿陷性黄土地层中，隧道围岩为Ⅴ级围岩，拱顶埋深6.6m～9.8m，基础埋深约为16.725m～16.598m，实际地下水位埋深为16.4m～16.2m，为浅埋暗挖隧道，采用矿山法施工。
　　在施工过程中，我们根据信息化监控量测，对施工参数进行不断调整、改进，对双线A、B型断面CRD工法进行了改进，同时增加两条临时施工通道，为提前进行二衬砼施工创造了条件。为今后类似工程的施工积累了一定的经验，使我公司在地铁施工方面处于水电集团内部领先水平。
　　二、项目特点、难点及重点
　　隧道上部为西安市南北向主干道——未央路，交通繁忙，地下管线繁多。隧道处于湿陷性黄土地区，受地表和管线渗漏渗流影响大，要求严格控制变形，减少对底层扰动。项目具有开挖断面类型多，埋深较浅、双联拱段跨度大，与车站相接250m段，断面逐步变大，隧道中间土柱由6m逐步变化到1.3m等特点。
　　项目难点和重点是横通道“马头门”开口、小间距隧道和双联拱隧道施工。
　　三、主要施工步骤及工艺流程
　　浅埋暗挖隧道严格遵循“先治水，管超前，短开挖，强支护，早成环，勤量测”的原则组织施工。
　　根据隧道断面类型及对地层扰动的控制要求等实际情况，对不同的地质条件和断面类型采用不同的开挖施工方法，分别采用环形台阶法、CRD法、中导洞+台阶+CRD法。
　　施工步骤：超前地质预报→超前支护→分部开挖土体→分部初期支护→全断面开挖支护完毕→隧道二次衬砌。
　　区间隧道开挖支护施工工艺流程图见下框图：

　　在满足交通的情况下，应提前进行二衬施工。
　　四、工法简介
　　1、超前小导管施工
　　管棚施工的主要目的是：正线隧道开挖之前，通过在隧道顶部打孔插入钢花管注浆，提高拱部土体自拱能力，同时与土体形成棚架，确保掘进施工安全。
　　小导管超前支护采用φ42mm钢管，单线A、B、D型布置在顶拱135°范围。
　　单线A、D型间距1.6×0.3m，L=3.0m，单线B型间距1.8×0.3m，L=3.5m。单线C型、双线A、B型和双连拱隧道布置在顶拱120°范围，单线C型间距1.8×0.3m，L=3.5m，双线A、B型间距1.5×0.3m，L=3.5m，双连拱隧道间距1.5×0.4m，L=3.5m。
　　2、超前大管棚施工
　　双连拱隧道超前支护采用Φ108大管棚和Φ42超前小导管支护，其中Φ108大管棚超前支护由图书馆站向正线隧道进行，当市图书馆站基坑开挖至大管棚位置时，施工大管棚。设计大管棚施工长度为45m。
　　大管棚施工流程如下为：导向墙定位→导向墙施工→钻孔→插管→注浆→二次注浆。
　　大管棚施工一般为跳序间隔施工。钻孔过程中，需随时控制钻进姿态，避免钻头下沉或随钻进方向偏移跑位。同时，需控制孔的平行度，避免上下和左右“八字”。
　　3、测量放样
　　通过竖井和分段预留口，采用陀螺仪投点，在隧道内做支导线。
　　洞内放样控制采用激光导向。
　　按照设计要求，开挖断面预留了5cm的沉降量。经过拱顶沉降、收敛等各项监测指标信息反馈，在后期的掘进施工中，预留沉降量减少到2cm。
　　4、开挖支护施工
　　隧道开口施工是施工中的重要环节。施工过程中必须严格按照工法施工，并加强监控量测，确保施工安全。同时加强锁口支护，确保施工通道的安全。
　　隧道施工地质预报采用6m洛阳铲超前探孔探测。探明地下水和地层变化情况。
　　隧道根据不同的断面型式采取以下不同的方法进行施工。开挖采用0.15m3小型挖掘机开挖，人工修边，农用三轮车运输。
　　1）“马头门”开口施工
　　竖井与横通道接口，横通道与正线接口施工，俗称为“马头门”开口施工。“马头门”部位受力复杂，应力集中，同时是交通进出最频繁部位，保证马头门开口施工是项目的重点。
　　“马头门”施工严格按照十八字原则组织施工，重点在早成环、勤量测和强支护。在有条件或者监测数据反馈必要时，及早完成二衬砼和回填灌浆。
　　2）A、B、D型单线隧道：采用环形台阶，预留核心土工法施工，注浆小导管超前支护，左、右线长度合计1918.743m。控制重点是，减少台阶长度，尽快成封闭环。
　　
　　3）C型单线隧道、小间距隧道和A、B型双线隧道：采用CRD工法，注浆小导管超前支护，左、右线长度合计229.191m。施工中根据实际情况，进行了工法改进调整。调整为单侧壁导坑法施工。
　　4）双连拱隧道：采用中导洞+台阶+CRD法，采用φ108大管棚和φ42注浆小导管联合超前支护，断面长度13.65m。施工过程中根据情况，进行了工法改进调整。左线标准断面提前30m完成二衬后进行右线施工，右线修改为单侧壁导坑法施工。
　　5、信息化量测
　　信息化量测是浅埋暗挖隧道的重要组成部分。分为A类必测项目和B类选测项目。必测项目包括拱顶沉降、收敛、地表沉降等，选测项目包括土压力、钢筋应力、地下水位等。
　　数据采集的有效性是监控量测的关键环节。通过较长链的数据分析，可以进一步优化设计和施工工法。
　　监测频率一般按照常规规定执行，但当速率较大和累计值达到蓝色警戒值，监测频率需要加大。
　　一般监控项目控制指标的70%为预警值，我们为了更好地控制项目施工安全，设置了50%为蓝色预警，60%为黄色预警，而把70%设置为橙色预警。分级提出预警和分析、处置。