上覆流沙层浅埋暗挖隧道开挖技术研究

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上覆流沙层浅埋暗挖隧道开挖技术研究

Research on the Excavation Technology of Shallow Buried and

Undercut Tunnels Covered with Quicksand

杨华

(中铁十一局集团城市轨道冇限公司，武汉430074)

YANG Hua

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

【摘要】以西安地铁某出入口覆土较浅且存在流沙层的暗挖隧道开挖为背景，研究浅埋暗挖法施工技术措施，系统地分析了浅埋

暗挖法施工要点、存在的风险以及改进管棚布设、优化小导管、修正幵挖步序等综合措施，经监测分析，地表以及管线累计沉降均在 可控范围内，可保证上覆流沙层浅埋暗挖通道开挖安全，对类似地质风险的暗挖隧道施工具有一定的借鉴指导意义

[Abstract 】Based on the excavation of a tunnel with shallow earth cover and quicksand layer at an entrance and exit of Xi'an subway, this paper

studies the construction technical measures of the shallow underground excavation method, systematically analyzes the construction key points and risks of the shallow underground excavation method, as well as the comprehensive measures such as improving the pipe shed layout, optimizing the small conduit, and revising the excavation sequence. Through monitoring and analysis, the accumulated settlement of the surface and pipelines are within the controllable range, which can ensure the excavation safety of the shallow underground excavation channel covered with quicksand layer, and has certain reference and guiding significance for the construction of underground tunnels with similar geological risks.

【关键词】流沙层；开挖成险;管棚改进;小导管优化

【Keywords 】quicksand layer; excavation risk; improvement ofpipe shed; catheter optimization

【中图分类号】U455 【文献标志码】A【文章编号】1007-9467 (2020) 01-0075-03

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2020.01.236

1工程概况

1.1设计概况介绍

孔注浆。施工完成之后，对初支背后再次进行注裝填充。

1.2地质情况

暗挖段地层从上自下分别杂填土、素填土、黄土状土、中

丙安某地铁出入口暗挖段含标准段和人防段，标准段断 面宽 8.6m,尚 6.17m,.长 21.84m;人防断面宽 9.9m，,高 7.27m, 长10.35m。隧道顶部覆土厚度约5.l〜6.4m，施工风险性大。

初期支护采用喷射混凝土+格栅钢架，初支厚度均为 0.35m,标准段采用CD法分台阶开挖，人防段采用CRD法进 行四导洞开挖。在洞门拱部180°范围设置直径108_,厚度 Z=6mm的管棚和c/>42mmx3.25mm的热扎无缝小导管，二者交 错布置，并对土体进行环向注浆加固或开挖时上台阶采用深 【作者简介】杨华(1985~)，男，湖北松滋人，工程师,从事土木工程 研究。

图1

暗挖段地质剖面图

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砂、黄土状土、粉质黏土局部夹含粉细砂层。开挖拱顶位于中 砂层，图1为暗挖段地质剖面图。

工程建设与设计

1.3周边环境情况

根据勘察以及现场调查，该暗挖段范围管线均南北走向 横跨暗挖隧道，图2为管线位置平面图，图3为管线剖面图。

图3管线剖面图

2施工难点

2. 1流沙层中支护效果难以保证

地质情况显示，暗挖隧道拱顶砂层厚度是4.12~4.49m，开 挖掌子面拱顶位于砂层中间，且覆土较浅，支护加固难度大,

效果难以保证,易造成拱顶砂层垮塌，开挖风险较大。

2. 2周边环境敏感度高

环境调查资料显示，路面交通流量大,管线多，其中电力 管沟距离开挖拱顶仅0.43m，支护风险大，地下隧道施工对周 边环境影响大,易引发交通及管线破坏事故，对交通造成不良

影响。

3采取的主要技术措施

3.1改进管棚布设,提高施工精度

改进管棚布设从以下几方面进行：

1)因拱顶管棚施工位于砂层中，距离管线较近，两侧可正 常施工，拱顶施工困难，风险较大，故对拱顶位置管棚I\"进行 优化。管棚长度缩小，开挖与管棚施工交叉进行，即根据现场 情况,两洞门预先打设管棚，人防段施工完成后，从人防段进 行一次洞内打设管棚，再从标准段进洞开挖,开挖约7m再进 行二次洞内管棚打设。之后再进行开挖，保证前后管棚有效搭

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接，确保开挖安全，如图4和图5所示。

图4管棚设计图 图5管棚优化图

2)钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不 均勻下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量，图6为洞内施作 管棚施工现场图。

图6

洞内施作管棚

3琎钻前，用全站仪及水准仪定出掌子面管棚孔位。严格 隔孔施工，钻一孔，注一孔，一孔全部完后，Pft —'孔再钻进施 工,以便检查注栽质量，提高加固效果。

4)管棚之间采用丝头连接，并做好检查，保证连接接头质

量，最前端管节丨〇〇mm进行缩口成尖型处理，以便顶进安装符 合要求，钢管管身上进行梅花开孔，便于注浆，提高加固质量。

5 )钢管安装完成后，连接注浆管，注浆前先压水试验管路 是否畅通，然后开动注浆泵，检查注浆机是否正常运转，检查 压力表情况，通过闸阀使水泥浆与水玻璃浆液在注浆管内混

合，再通过小导管压入地层。

3.2

优化小导管施工,提高支护效果

优化小导管施工,提高支护效果，从以下几方面进行：1)

洞门拱部设置料2画x3.25mn丨的热扎无缝钢管,i=2.5间距0.4m,与大管棚交错布置,_进洞正常开挖之后,隔榀安 装小导管，拱部砂层孽围内进行密排设置。.■

2)

完成后及时注浆加固A以确保开體子面安全。注架改

为1:1水泥水玻璃双液注栽压力0.8~l.2MPa,如图7所示。

3汧挖前力口强地质预报，保ilE及时注浆加固地层。必要时 采取WSS注浆加固措施，控制注浆压力与加强地面监测。

m，

图7布设小导管并注浆

3.3科学预留核心土，提高砂层自稳性

科学预留核心土，提高砂层自稳性，从以下几方面进行：1)

在现场施工过程中，对预留核心土方式及开挖步序进 行优化，缩短上下台阶间距,将设计预留梭心土体积扩大，减 少开挖时间，可以更好地提高掌子面稳定性，避免砂层垮塌。

2)

控制好各分步台阶之间的进度协调.各台阶预留大核

心土，以发挥掌子面三维支撑作用，必要时对掌子面采取喷射 混凝土封闭.确保掌子面稳定。

3.4修正开挖步序，提高开挖效率

修正开挖步序，提高开挖效率，从以下几方面进行:（1)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;先开挖拱顶和拱腰角板连接位置，此时掌子面相对稳 定，避免扰动拱顶砂层，然后快速开挖其他部分，及时安装格 栅喷混凝土支护；（2)控制上下台阶间距，快速施工，缩短成 环时间,格栅安装过程增加缩脚锚杆，提高格栅安装稳定性；(3)及时成环封闭掌子面后背后注浆，填充不密实处，防止地 面沉降塌;(4)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”的原则组织随道施工,关键在 于做好时间和空间上的顺接，同时预备多种应急措施。

4其他辅助措施

其他辅助措施包括:（1 )在开挖面以外3m范围对应地面

增设25mm的钢板,适当焊接钢筋，做防滑限速措施，减少行 车对地下砂层的扰动;（2)地面应急围蔽物资材料应放置最近 的位置，时刻准备交通临时疏解;⑶洞内应急物资、通讯准备 到位，提高警惕，做好应急管理;（4 )幵挖之前,拌好喷射混凝 土，有异常情况及时封闭;（5 )增加地面监测频率，及时汇总数 据并反馈，做好总结分析。

5监测结果分析

根据暗挖隧道设计要求以及特点，监测点纵向间距为

市政•交通•水利工程设计

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5m,横向以随道中心线为中心向两侧分别以2m、5m和7m进 行布置。选取暗挖通道对应地表若干关键监测点，对其监测数 值模拟并沉降曲线进行分析，如图8所示。

图8

地表沉降实测折线图

根据监测激据分析，在采取技术措施并开挖完成暗挖通道

后，地表累计沉降均不超过14mm,未超过预警值18mm,所采

取的施工技术控制措施有效的，在不影响地面交通状况及周边 环境情况下,能够保CE上覆流沙层戊埋暗挖通道开挖安全。

6结语

戊埋暗挖法往往因地质情况复杂或者地下水条件，导致

施工过程中风险较大,严重时会造成人身安全和财产损失。本 文通过对西安某地铁出入口上覆流沙层戊埋暗挖隧道开挖为 工程实例,利用优化管棚、加密导管、开挖监测、地面铺设钢板 等整套支护加固技术措施，对上覆流沙层浅埋暗挖隧道开挖 技术进行分析，将地下加固措施与地面预防措施相结合对上 覆流沙层暗挖通道进行预加固，为开挖提供了双重保障，较好 的控制了砂层开挖隧道的风险，确保了工程顺利推进。在过程 中，明确技术控制要点，关注超前支护加固措施的有效性、及 时性，加强过程管控，优化管棚及小导管布设方式，提高架设 精度，严格控制注浆范围、压力等参数,以保证隧道超前支护 加固效果。对于预先制定的技术措施在过程中得到证实，有效 可靠。dl?

【参考文献】

【11白太亮.富水砂层隧道超前大管棚支护技术优化研究[J].铁道建筑,

2014(12)：60-63.

【2】郝劲鑫.隧道超前管棚施工技术探讨m.山西建筑，2018,44( 1): 150-

152.

【3】张红军.上覆富水砂层随道开挖面稳定性分析与注浆加固对策研

究[D1.济南:山东大学，2017.

【收稿日期】2019-11-14

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