摘 要：本文介绍西安市地铁一号线劳动路站～玉祥门站区间浅埋暗挖黄土隧道穿越F3地裂缝段施工方法及采取的措施，隧道F3地裂缝段施工中采用了超前降水、超前小导管注浆固结地层、监控量测以及台阶法与CRD法转换技术，成功地解决了浅埋暗挖黄土区间隧道穿越F3地裂缝的施工技术难题。

关键词：浅埋暗挖；地铁隧道；F3地裂缝；施工技术

 

      西安市地铁一号线劳动路站～玉祥门站区间暗挖隧道沿大庆路天朗城市绿化林带敷设, 线间距为13.0m，隧道为两单洞结构，设计线路里程范围为DK16+684.0～DK17+404.3，线路全长720.3m。隧道拱顶埋深6～10m，地下水位8～10m，隧道分别在ZDK16+740.73～ZDK16+885.736及YDK16+734.107～YDK16+879.112段穿越F3地裂缝。区间采用矿山法施工。

 

      根据本工程地质情况，结合F3地裂缝分布情况，本区间F3地裂缝一般变形缝段采用上下台阶并预留核心土法施工，F3地裂缝特殊变形缝段采用CRD工法施工，其施工工序见图1、2。

      为减少开挖对围岩的扰动，上台阶采用人工风镐开挖，先开挖拱部环型，留核心土，待拱部支护结构完成后开挖核心土。台阶长度4.0～5.0m，开挖土方人工装车翻运至下台阶。隧道上台阶开挖循环进尺为0.5m，开挖完成后，立即进行初期支护作业。

      下台阶采用人工配合机械开挖，开挖机械选用DH55—V小型挖掘机。开挖施工时，机械开挖中央土体，两侧轮廓预留30～50cm人工开挖、修整，保证开挖轮廓线圆顺，减少对土体的扰动。

      隧道下台阶开挖循环进尺为0.5m，开挖完成后，立即进行支护作业，封闭成环。在开挖施工时，不得超循环进尺开挖，以保证施工安全。

      采用CRD法开挖时，分4部开挖，各导坑均采用人工风镐开挖，开挖土方人工装车翻运至下导坑，各掌子面错开3～5m。每部开挖后支护临时仰拱、临时侧墙及时封闭成环，每循环开挖进尺控制在0.5m内。在两侧墙设置L=3.0m，Ф 42@0.3m（环）*1.5m（纵）的注浆锚管，并在每个导洞两脚各设2根L=3.0m，Ф 42锁脚锚管。所有锚管尾部均与钢拱架焊接牢固，并及时压注水泥浆，以便增强初支与围岩的整体性，从而扩大隧道支护的有效作用半径。

 

      区间隧道F3地裂缝段初期支护采用喷锚构筑法施工，支护参数如下：

      超前注浆小导管：根据设计情况，本工程小导管采用ф42mm普通钢管、壁厚3.5mm，L=3m，环向间距0.3m，纵向间距1.5m，设于拱部150°范围内，外插角10°。

      小导管采用XY—100型液压钻机成孔，之后采用凿岩机推管入孔。小导管内注入水泥—水玻璃双液浆，水灰比为0.6～0.8，水玻璃玻美度为20～25Be’，双液浆体积比为1：1。注浆压力为1.2MPa。

      钢架分段在洞外加工，洞内拼装，为防止拱脚下沉，在两侧各设2根锁脚锚管，锚管长3.0m。钢架设置间距为0.5m。环向采用ф22mm钢筋、间距50cm连接成整体。

      喷混凝土采用湿喷工艺，多次复喷至设计厚度。混凝土洞外拌制，经竖井串桶下到料车内运至施工点，喷射作业采用TK—961湿喷机。

 

      区间暗挖隧道F3地裂缝段穿越地层主要为第四系全新统人工填土、上更新统风积新黄土、残积古土壤；上更新统及中更新统冲积粉质粘土、砂类土等地层，地层软弱。场地地下管网密集，地下管线种类繁多，其中纵向10条、横向12条，分布复杂，对施工影响较大。区间隧道正上方有公交调度站、垃圾站和公共卫生间等。施工中采用了超前降水、超前小导管注浆固结地层、监控量测以及台阶法与CRD法转换技术，保证结构物安全和施工顺利的关键技术。

      区间隧道位于地下水位以下，开挖后大量地下水涌入隧道内，给施工带来很大影响，同时由于地下水的作用，粘土层在地下水的作用下软化，水量大时成流塑状，造成拱脚下沉、两侧涌泥，支护结构下沉，施工极为困难。为保证施工安全，根据现场实际情况，结合地质情况，经研究决定采用超前降水措施，成功地解决了地下水对施工的影响问题。

      根据暗挖区间F3地裂缝段的地质情况、地下水位埋深、水位降深要求、区间结构特点和施工特点，结合计算结果和以往工程经验，拟在线路F3地裂缝段布置降水井16口。降水井中心距结构外边缘不小于3.5m，井深30.0m，井直径50cm，井间距约20.0m。实际采用的泵型应根据隧道内水位及出水量确定，刚开始降水时涌水量比较大，可通过适当增加泵量来调节，待抽水进入稳定期，涌水量减小后，可换用较小流量的水泵。

      超前降水在全部区间隧道内采用，降水效果明显，基本保证拱脚至隧道底部以上处于少水状态，改善了施工条件，保证围岩稳定。

      因区间隧道F3地裂缝段穿越地层为新黄土、古土壤及砂类土等地层，地下水丰富。设计采用ф42mm超前小导管注浆固结地层，封堵地下水。小导管长3.0m，布置在开挖轮廓线外拱部1500范围内，纵向间距1.5m。注浆作业采用KBY—50／70及HFV—5D双液注浆机注浆，注浆压力控制在0.8～1.2MPa，注浆作业由下向上后退施工，两侧分别向中间进行，最后完成拱顶注浆。

      采用上述注浆后，在开挖时围岩稳定，没有产生坍塌或大变形情况，注浆效果明显。注浆用水泥—水玻璃双液浆，配合比经试验确定，其凝结时间、固结强度必须达设计要求，达到固结岩体、提高岩体稳定能力及防水止水的效果。

      地铁区间隧道埋深浅，隧道施工对周围扰动较大，特别是地表沉降对地表路面行车以及道路两侧管线影响很大。为减少施工影响，施工中必须进行施工监测工作，信息化施工；同时，监测信息能及时了解围岩稳定情况，支护结构变形情况，及时修改施工参数及支护参数，切实保证施工安全。

      地裂缝与隧道中线于ZDK16+780.4和YDK16+773.3相交，隧道开挖前，采取超前降水措施降低地下水位后，隧道上部和标准断面一样布置监测点，同时在地裂缝两侧埋设地表监测点，针对地裂缝的自身活动情况，沿地裂缝在隧道南北两侧距隧道影响范围外，各布置8个监测点，编号D1、D2、D3、……D16。D1至D8间距依次为5m、5m、3m、3m、3m、5m、5m，D4和D5距地裂缝均为1.5m。D9至D16等8个点布置在隧道南侧，间距与北侧点相同，监测点平面布置图见图3，测出其初始值，再进行开挖。施工监测主要进行地表沉降监测、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等，监测项目及频率等详见下表1。监测工作严格按照规范要求布设监测断面，按要求频率进行日常监测工作，对监测信息及时分析整理，指导施工。

      隧道开挖方法的合理转换，是隧道开挖作业安全的一个重要因素，在接近开挖方法变换里程时，应提前计划，确定合理的临时支撑参数。转换时应不减弱设计支撑参数。

      本区间隧道F3地裂缝范围内分别为新黄土、古土壤及粉质粘土，围岩分级为Ⅵ级，设计F3地裂缝一般变形缝段采用上下台阶并预留核心土法施工，F3地裂缝特殊变形缝段采用CRD法施工。采用CRD法施工的开挖断面较台阶法施工断面大，CRD法施工时设置临时支撑。由上下台阶法转入CRD法施工时，中部增设临时纵、横支撑。由CRD法转入上下台阶法施工时，取消临时纵、横支撑，根据围岩量测结果尽早拆除CRD法施工时所设横撑，以免影响上下台阶法施工进度。

      在施工中有小断面向大断面逐渐变化，同时有大断面向小断面的突然变化。施工中遵循“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则，做到施工工序合理、结构衔接合理。

      采用台阶法开挖跨度逐渐变大的特殊变形缝段，采用封闭掌子面，而后重新挂洞门开小导洞分块施工的工艺。