摘  要: 介绍了西安市地铁一号线 D1TJSG －4 标枣园站—汉城路站区间隧道采用矿山法施工的初期支护施工工艺及施工参数。着重就格栅钢架、喷射混凝土和回填注浆等 3 方面介绍了制作、安装及施工步骤、工艺、相关参数及注意事项，可为类似工程提供借鉴。

关键词: 区间隧道; 矿山法; 初期支护工艺; 施工参数

 

      西安市“地铁一号线 D1TJSG －4 标枣园站—汉城路站区间隧道右线由 YDK12 + 701．000 至 YDK12 +945．953 采用矿山( CRD) 法施工。在 YDK12 + 701．000处设置1 道人防隔断门; 左、右线的间距为2．0 ～7．0 m。采用 CRD 法施工的区间隧道长244．953 m，共设6 个断面，采用马蹄形形式，复合式衬砌结构，隧道断面宽度为10． 0 ～ 13． 6 m，顶板深约 7．68 ～ 8．59 m。

      工程位于枣园西路与汉城路交叉口东西两侧，沿线管线见表 1。

      ③₂古土壤: 棕黄—浅棕红。土质较均匀，具块状结构。可塑( 液性指数平均值 I_L=0．42) ，中等压缩性土。

      ③_{4 － 1}粉质黏土: 褐黄—浅灰黄色，局部灰白色; 可塑( I_L= 0．37) ，中等压缩性土。

      ③_{4 － 2}粉质黏土: 褐黄—浅灰色，该层中部局部含中砂透镜体; 可塑( I_L= 0．45) ，中等压缩性     土。

      ③_{6 － 1}粉细砂: 黄褐色，部分地段呈灰黄色; 成分以石英、长石为主，云母片及暗色矿物次之，局部下部夹中砂透镜体，密实( 标准贯入试验击数平均值 N =38．8) ，稍湿。

      ③_{6 － 2}粉细砂: 黄褐色，部分地段呈灰黄色; 成分以石英、长石为主，云母片及暗色矿物次之，局部下部夹中砂透镜体，含泥量少，密实，稍湿。

      为第四系晚更新统风积、残积层和冲积层。地下水水位埋深 19．10 ～25．10 m，自西向东地下水位逐渐抬升。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系。丰水期( 上年 10 月 ～ 次年 3 月)间，地下水位有所上升; 旱季期间，地下水位有所下降，水位年变化幅度约为 2．00 m。

 

      采用自上而下先开挖左侧上部土方，完成初期支护，施作中隔墙和中隔板; 再进行左侧下部土方开挖，完成初期支护和中隔墙、临时仰拱; 用同样的方法进行右侧土方开挖及初期支护，形成带有中隔墙和水平支撑的网格状支护系统。初期支护主要由超前小导管( 大管棚) 、钢筋网、喷早强混凝土及格栅钢架联合组成，每步开挖均形成格栅钢支撑和喷射混凝土的环形封闭结构^［1］。

 

      施工时应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的基本工艺。施工组织计划和施工工序必须严格遵守“先排管，后注浆，再开挖，注浆一段，开挖一段，支护一段，封闭一段”的原则进行^［2］。

      从汉城路站 E1 断面开始施工，分 4 步开挖支护。每步开挖中必留核心土，以维持掌子面三维受力状态。每步开挖后，及时施作初期支护与临时支护，严格控制每循环进尺长度 0． 5 m，不允许长度 1 m，每步台阶长度不宜过长，以 4 ～5 m 为宜，以便尽早封闭断面。

      先进行右上断面开挖、支护，再进行右下断面开挖、支护，之后进行左上断面开挖、支护和左下断面开挖、支护。图 1 为纵向施工工序示意图。

      1) 制作。采用热轧无缝钢管加工制成，按设计要求布置间距。对于加固范围较长地段，前后排搭接一般在 1． 0 ～1． 5 m。小导管前部应钻注浆孔，孔径一般为 6 ～8 mm，孔间距为 10 ～20 cm，呈梅花形布置。前端加工成锥形，尾部长度≥30 cm，作为不钻注浆孔的预留止浆段。

      2) 打孔布管。小导管在打设前，按照设计要求放出小导管的位置，以风钻作动力，用专用顶头将小导管顶入。从拱顶分别向左右方向进行，采取隔孔间隔布置。小导管外露长度一般为 30 ～50 cm。小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。安装后，用塑胶封堵导管孔口周围及工作面上的裂缝。

      3) 注浆。采用水泥—水玻璃双液浆，为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前对所有孔眼安装止浆塞。注浆顺序宜从两侧拱脚向拱顶，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶，通过现场试验确定拱脚终压值。注浆前喷5 ～ 10 cm 厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙，注浆时相邻孔眼需隔开。采用注浆量和注浆压力双控原则进行注浆时间的控制。

      采用非开挖施工技术的“导向钻进加上夯管锤夯进”施工大管棚。

      1) 制作。大管棚采用 3 m 长的管节，钢管上钻φ12 mm 的孔，孔间距为 150 mm; 十字对打状布置。钢管堆放时应避免其翘曲，接头采用丝扣连接，丝扣长 15 cm。每次接长前必须进行质量检查，丝扣四周壁均匀，丝扣完好合格，管材内必须清理干净。第1 节钢管前端做成尖锥形，以便顶进和防止渣土进入。

      2) 钻孔。在确认钻孔方向和角度满足设计要求后方可开钻，钻机立轴方向必须准确，以保证孔口的孔向正确，外插角应将隧道坡度考虑在内。钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不位移。每钻进 5 m，要用仪器复核钻孔的角度是否有变化，以确保钻孔方向。

      钻孔前，先开空压机，待渣土被清除后方可钻进;管口不出渣时，应及时停钻，将淤泥积管内的渣土清除后再开钻; 为防止抱钻，在钻杆外涂抹机油进行润滑; 钻进速度应根据地质情况，进行中速钻进; 钻进过程中应及时纠偏并随时观察出渣情况，钻孔时必须隔孔跳钻。

      3) 布管。预先按设计对每个钻孔的钢管进行配管和编号，使管棚接头错开，保证同一断面上的管棚接头数不超过 50%。布管要及时、快速，以保证在钻孔稳定时将管子送到孔底。前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，借助钻机顶进。

      4) 孔口密封。连接注浆管的钢板与管棚钢管应焊接牢固( 注浆连接管可采用阀接式; 亦可采用插接绑扎式，但绑扎必须牢固，以防注浆压力较大时崩脱) 。将管棚钢管与钻孔环形空间用干硬混凝土料封堵密实，封堵环形空间前，必须用压力风将孔口部位混凝土墙面上的泥土及浮尘清理干净。

      5) 注浆。分段注浆，管棚注浆按固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径≥0． 35 m。

      1) 制作。主筋、箍筋等在加工场地内下料并冷弯成形，拼焊在加工房内自行设计的工作台上进行，工作台用钢板加焊钉制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样，按单元划分成钢筋弯曲模型。钢架焊接在 1∶ 1 比例实地放样的胎膜内进行，以达到控制变形的能力。在拼焊好的格栅钢架节段两端，加焊接头板或配对不等边角钢，要求事先已下料、钻设好螺栓孔，与格栅钢架主筋对位准确，焊接牢固。

      2) 安装。根据测设位置，各节钢架在掌子面以螺栓连接，上下端螺栓孔对齐，连接板面密贴。安装前清除各节钢架底脚的杂物等，当拱脚( 或墙角) 超挖，不能用土回填，采用钢垫板调整。立起来后，在钢架每侧尽快打设2 根锁脚锚杆，将其锁定; 底部或临时仰拱开挖完后，及时进行底部初期支护或临时仰拱，尽快将钢架封闭成环。安设过程中，当钢架与初喷层之间有较大空隙时，宜每隔 2 m 用混凝土预制块契紧，钢架背后用喷射混凝土填实。检查无误后，焊接纵向连接体系，并内外交错布置。

      1) 喷头与喷射面呈垂直角度，有钢筋时，角度适当调整; 喷头距离喷射面控制在 0． 8 ～ 1． 2 m，从下往上分片作螺旋往复运动，直到达到喷射厚度; 纵向按蛇行喷射。厚度较大时应采用分层喷射，分层厚度为边墙 7 ～10 cm、拱部 5 ～6 cm; 后喷的一层应在先喷一层的混凝土凝固后进行，若终凝后或间隔 1 h 后喷射，受喷层应用风、水清洗干净。

      2) 加水量由有经验的喷射手控制; 在喷射机进料前，先开风，再开水，观察从喷头出来的水是否成雾状，待喷水成雾状时，再开喷射机进行喷射。喷射中，喷射手随时观察喷射面的情况，喷射面出现干斑说明水少了，喷射面出现拉毛说明水大了，只有喷射面上有光泽才说明水适量。

      3) 上料人员与喷射手之间的配合也非常关键，若上料一直保持均匀，则喷射手就不用适时调节水量，若上料不均匀，则喷射手就要适时调节用水量。

      1) 背后注浆管呈梅花形布置，初期支护闭合成一定长度后，即对支护背后压注水泥浆液，注浆压力控制适当。注浆之前，应清理注浆孔。安装好注浆管，保证其畅通。

       2) 回填注浆采用砂浆泵，回填注浆压力不宜过高，只要能克服管道阻力和初期支护间空隙阻力即可，压力过高易引起初期支护变形。

      3) 注浆顺序: 注浆应由高处向低处，由无水处向有水处依次压注，以利于充填密实，避免浆液被水稀释离析。

      4) 注浆结束标准: 当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定 10 min，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业。

      5) 停浆后，立即关闭孔口阀门，然后拆除和清洗管路，待浆液初凝后，再拆卸注浆管。

 

      采用矿山法施工的区间隧道各断面采用的钢筋网的钢筋直径为 8 mm、间距为 150 mm × 150 mm; 格栅钢架间距为 500 mm; 其他施工参数见表 2。

      通过对浅埋暗挖矿山( CRD) 法初期支护施工工艺分析，从而指导工程施工，使施工管理突出重点，有效控制施工质量、安全，可对轨道交通建设提供借鉴。

 

［1］王梦恕． 地下工程浅埋暗挖技术通论［M］． 合肥: 安肥教育出版社，2004．

［2］中铁二局股份有限公司． 隧道及地铁工程［M］． 北京: 中国铁道出版社，2009．