李宗育

摘 要：针对地铁变断面暗挖隧道施工风险高的特点，本文以洛阳地铁2号线单渡线区间隧道为例，结合工程地质情况及设计参数，采用双侧壁导坑及交叉中隔墙法工法，同时辅以超前管棚及超前小导管注浆加固措施，有效控制了该工程风险，为类似变断面隧道施工提供参考。

关键词：地铁隧道;单渡线;变断面;超前加固

中图分类号：U231.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0081-04

Research on the Key Technology of Single Crossing Section Construction in Shallow Buried Underground Subway Tunnel

LI Zongyu

（China Railway 11th Bureau Group City Rail Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430074）

Abstract： In view of the high construction risk of subway tunnel with variable cross-section， this paper took the single crossover section tunnel of Luoyang Metro Line 2 as an example， combined with the engineering geological conditions and design parameters， adopted the double side heading and cross diaphragm （CRD） construction method， supplemented by super front pipe shed and advance small pipe grouting reinforcement measures， which effectively controlled the project risk， It provided reference for similar variable cross-section tunnel construction

Keywords： subway tunnel;single line;variable cross section;advanced reinforcement

“十三五”期间，国民经济稳步发展，城市化进程有序推进，城市地铁建设由原来一线城市独有，发展到如今二三线城市遍地开花。但是，随之而来的地铁施工难题越来越多，尤其是城市暗挖隧道工程，由于地铁隧道大多沿着城市主干道地下敷设，因此，上部管线众多，施工风险高。目前，浅埋暗挖隧道施工技术已逐渐成熟，国内外学者对地铁隧道的研究也比较多，但是对地铁单渡线隧道变断面的研究相对较少[1-3]。由此，本文以洛阳地铁2号线工程王城北路站～機场路站矿山法区间为例，结合相关设计理念及现场实践，总结施工经验，以便为类似工况隧道施工提供借鉴。

1 工程及地质概况

1.1 工程概况

洛阳地铁2号线王城北路站～机场路站矿山法区间（以下简称王机区间）位于国花路中，沿国花路南北敷设，接收井南侧左右隧道都下穿邙山渠。

王机区间以王～机区间盾构工作井为界，暗挖共分为三段，以北里程为YDK8+674.038（ZDK8+674.038）～YZDK8+735.000（ZDK8+735.000），以南为YZDK8+598.826～YZDK8+659.038，长度都为60.962 m，其中大断面矿山段区间为3个断面。盾构机以北右线矿山区间长60.692 m，共分为3个断面，分别为A-A、B-B、C-C断面，其中A-A、B-B断面采用双侧壁导坑法施工，C-C断面采用交叉中隔壁法（CRD法）施工。

盾构井以南右线暗挖区间长60.692 m，采用台阶法施工;盾构井以南左线暗挖大断面区间长60.692 m，共分为3个断面，分别为A-A、B-B、C-C断面，其中A-A、B-B断面采用双侧壁导坑法施工，C-C断面采用CRD法施工。矿山区间平面示意图如图1所示。

北右线矿山大断面区间A-A断面距离盾构区间最近位置为2.4 m，进行注浆加固，南左线矿山大断面区间A-A断面距离矿山标准断面区间最近位置为2.65 m，进行注浆加固。

1.2 水文地质概况

区间地貌类型属黄土丘陵，地层岩性自上而下依次为杂填土及素填土，粉质黏土，粉质黏土（含姜石层），下伏上第三系洛阳组（N/l）泥岩、泥质砂岩。王机区间暗挖隧道主要穿越地层为下伏上第三系洛阳组（N/l）泥岩及泥质砂岩。

地下水类型主要为基岩裂隙水，赋存于上第三系洛阳组泥质砂岩地层中，上第三系洛阳组（N/l）泥质砂岩为相对隔水层。根据《洛阳市轨道交通2号线一期工程勘察LYGD2-KC-02标段王城北路站至机场路站区间地下水位补勘报告》，右DK8+360～右DK8+430地下水稳定水位标高156.68～161.00 m;右DK8+430～右DK8+735地下水稳定水位标高161.00～163.18 m。地下水主要接受大气降水补给，水位相对稳定，水量较小，排泄方式主要为人工开采及侧向径流。

2 隧道支护参数及二次衬砌结构

本段区间由盾构接收井作为作业面向南北两侧开挖，先同步施工右线矿山大断面、左线暗挖大断面，待左线大断面暗挖区间A-A断面与右线矿山标准断面之间土体注浆加固后，施工右线矿山标准断面。

各断面隧道初期支护均采用HRB400/HPB300钢筋格栅，型钢支撑、初衬连接板采用Q235B型钢，初期支护结构喷射C25强度等级混凝土，网喷混凝土钢筋网Φ8@150 mm×150 mm，搭接长度不小于150 mm。初支厚度不大于300 mm厚格栅设单层钢筋网片，置于格栅内侧;大于300 mm厚格栅设双层网片，置于格栅内外两侧。仰拱处单层钢筋网置于背土侧。螺栓等级为普通螺栓4.6C级。洞身砂浆锚杆A-A断面及B-B断面施工时，在边墙部位施工砂浆锚杆，Φ25边墙砂浆锚杆[L]=2.2 m，环纵向间距1.0 m×0.5 m，Φ25砂浆锚杆的孔径60 mm，砂浆强度等级M20。灰砂比1∶（1～1.5），水灰比0.4～0.45，锚杆端头设150 mm×150 mm×6 mm钢垫板，并与钢筋网焊接牢靠。

二次衬砌结构为HRB400E受力钢筋，现浇C35强度等级混凝土，防水混凝土抗渗等级P12。初期支护与二次衬砌之间以密贴等强为原则进行填充注浆，浆液采用微膨胀性的微膨胀水泥砂浆，注浆孔布置在拱顶，选用规格为Φ32 PVC管，外露100 mm，环向间距3 m，纵向间距4～5 m，注浆压力不大于0.2 MPa。初支与二衬之间注浆应在二衬混凝土达到75%的设计强度后进行。

其中，A-A断面尺寸为14.3 m×10.742 m，B-B断面尺寸为12.6 m×10.2 m，C-C断面尺寸为9.6 m×9.3 m。

3 超前加固措施

A-A、B-B断面施工采用Φ159 mm×8 mm超前管棚@400 mm+Φ42 mm×3.5 mm超前小导管@400 mm，[L]=3.0 m，隔榀打设+Φ25边墙砂浆锚杆[L]=2.2 m，环纵向间距1.0 m×0.5 m。C-C断面采用Φ159 mm×8 mm超前管棚@400 mm+Φ42 mm×3.5 mm超前小导管@400 mm，[L]=3.0 m，隔榀打设。

3.1 管棚施工

在进洞安全及开挖安全A-A、B-B及C-C断面施工前打设大管棚支撑土体，以保证施工安全。为了确保管棚的施工精度，大管棚施工采用非开挖水平导向钻进技术进行施工。

洞门钢管布设在隧道圆心角150°范围拱部，钢管环向间距0.4 m，管心与隧道设计外轮廓线间距为0.35 m，倾角控制在1°～3°，管棚材料为Φ159热轧无缝钢管，壁厚8 mm，每节长度2 m，管棚施工长度贯穿整个工作面。

在管壁上钻孔间距为100～150 mm、孔径为6～8 mm的花眼，梅花状布置。导管前端应加工成锥形，注浆管后部不小于1～2 m不设出浆孔，后端部套丝扣。浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比为1∶1，施工中可适量调整，初压0.3～0.5 MPa，终压0.5～0.8 MPa。注浆量以混合浆液从环装空隙口流出为准。

3.2 超前小导管注浆

A-A断面、B-B断面及C-C断面均采用超前小导管支护，超超前小导管采用直径为42 mm、壁厚为3.5 mm的热轧无缝钢管，长度为3 m，前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻直径为4～5 mm溢浆孔，呈梅花形布置，防止注浆出现死角，间距200 mm，尾部0.5 m范围内不钻孔防止漏浆，末端焊直径为6.5 mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，隔榀打设，倾角5°～10°。环向间距300 mm，纵向间距1 m，外插角5°～8°。孔位误差控制在50 mm以内。超前小导管注浆浆液选用水泥浆，浆液配合比应由现场对各土层进行注浆试验确定，并根据土层变化做出相应调整，根据开挖面前方的围岩条件控制好注浆压力，注浆终压不大于0.5 MPa，浆液扩散半径为0.23～0.25 m。

4 变断面施工关键技术

4.1 A-A型大断面向B-B小断面转换

A-A型大断面施工格栅至分界处，先挂Φ8@150 mm×150 mm，喷射50 mm厚C25砼封闭掌子面，然后打设3 m长小导管水平注浆加固土体，小导管间距1 m×1 m（梅花形布置），注浆采用单液水泥浆。注浆管采用Φ42 mm×3.5 mm小导管，然后工22a型钢@500，水平放置间距1 000 mm，内外侧交错布置。型钢应与格栅主筋上钢板焊接，并喷射混凝土，A-A型段双侧壁导坑工法6个导洞按照前后错开距离完成整个断面后方可开挖B-B断面。具体转换见图2。

4.2 B-B型大断面向C-C小断面转换

B-B型大断面格栅密施工至分界处，先挂Φ8@150 mm×150 mm，喷射50 mm厚C25砼封闭掌子面，然后打设3 m长小导管水平注浆加固土体，小导管间距1 m×1 m（梅花形布置），注浆采用单液水泥浆。注浆管采用Φ42 mm×3.25 mm小导管，然后绑扎堵头墙Φ22钢筋及I22工字钢，I22工字钢与格栅采用1 cm厚钢板连接，堵头墙钢筋应与格栅主筋及环向加强钢筋点焊，并喷射混凝土，B-B型段双侧壁导坑工法6个导洞按照前后错开距离完成整个断面后，方可开挖B-B断面。B-C断面转换施工见图3。

4.3 C-C型大断面向盾构区间转换

C-C型大断面施工至分界处，先挂Φ8@150 mm×150 mm，喷射50 mm厚C25砼封闭掌子面，然后打设3 m长小导管水平注浆加固土体，小导管间距1 m×1 m（梅花形布置），注浆采用单液水泥浆。注浆管采用Φ42 mm×3.25 mm小导管，在盾构30 cm外侧设置30 cm×30 cm的加强环梁，配筋同C-C断面格栅，设置环梁盾构机出洞净空，然后绑扎堵头墙Φ22钢筋及I22工字钢，I22工字钢与格栅采用1 cm厚钢板连接，堵头墙钢筋应与格栅主筋及环向加强钢筋点焊，并喷射混凝土。C-C型段CRD工法4个导洞按照前后错开距离完成整个断面后，方可开挖盾构区间。C-C断面与盾构区间断面转换施工见图4。

4.4 地层加固注浆施工

注浆加固从A-A断面一侧向另一侧断面注浆加固，打设直径42 mm、壁厚=3.5 mm护墙小导管，导管长为加固区的宽度，间距500 mm×500 mm ，呈梅花形布置，内注水泥液浆，加固高度为6.2 m。

加固后土体应均匀性良好，形成一定的自稳能力，同养试块无侧限抗压强度在0.5～0.8 MPa，渗透系数不大于1×10-7 cm/s，表明注漿加固效果良好。地层加固注浆剖面图如图5所示。

5 结语

本文以洛阳地铁2号线王城北路站～机场路站矿山法区间为例，介绍了该区间水文地质情况及变断面支护设计理念，重点阐述了断面转换处施工工艺流程及注浆加固措施。该区间隧道施工过程中严格按照浅埋暗挖法十八字方针“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”进行作业，同时做到“地质超前探、格栅节点强连接”。2020年5月，该区间隧道安全顺利贯通。现场实践表明，该单渡线暗挖隧道施工方法及地层加固措施有效，可为类似条件下地铁暗挖区间变断面隧道工程的设计和施工提供参考。

参考文献：

[1]田治旺.地铁渡线区间变截面大跨度隧道施工技术优化研究[D].北京：北京工业大学，2007：25.

[2]徐彩彩，刘道通，田苗盛.小线间距单渡线安全性研究[J].铁道工程学报，2012（2）：137-142.

[3]吴昊.复杂地层浅埋暗挖地铁区间隧道近距离下穿地下商业街设计及施工关键技术[J].隧道建设，2016（8）：988-996.