砂卵石地层浅埋暗挖法快速施工技术

摘要：本文从工程实例出发，结合工程中诸多风险因素，针对实际施工过程提出了砂卵石地层浅埋快速暗挖法的施工原则，并对施工工艺进行介绍，以期对相关工程进展有所贡献。 关键词：隧道；砂卵石；浅埋暗挖法；施工技术 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号： 1工程实例 1.1工程概况

某市地铁二号线二期土建工程第11#标段施工中，对其中部分区间采用浅埋暗挖法施工，暗挖隧道工程左右线大于4.4km，其中超过95%以上穿越了砂卵石地层，且需穿越大型立交桥等一级风险源。 1.2工程水文与地质条件

1.2.1水文条件。对工程勘测所得的水文资料分析显示，地下水主要有上层承压水、潜水、上层滞水，详见下表1。 表1 地下水分布特征

1.2.2地质条件。以工程水文地质勘测资料为依据分析发现，隧道所在地层为第四纪沉积层，区间隧道顶板位置主要在卵石圆砾层的中部和下部，砾石呈亚圆形且具有较好级配，圆砾含量约为10%，细砂含量约为30%，卵石粒径一般为2~4cm，部分卵石粒径＞9cm，其中砂岩和辉绿岩为砾石的主要成分，属于v~vi级的围岩。区间隧道边墙所穿越岩土层下部主要成分为中细砂层、卵石圆砾层；岩

土层上部为粉土、粉质粘土，中粗砂层和卵石圆砾层，两者均为v~vi级的围岩。隧道底板位置主要在饱和的卵石圆砾层中间部位，局部为粉土层、中细砂层、粉质粘土层，也属于v~vi级的围岩。 利用实验室颗粒筛分试验发现，隧道所穿越的地层主要为卵石-圆砾层，大部分粒径在20~70mm之间，其中最大粒径约为150mm，含砂率在12%~30%之间，内摩擦角平均值约为35°，n值为28~50，在整个施工过程中，卵石最大粒径为250mm。

2砂卵石地层区间隧道浅埋暗挖法施工原则与施工技术 2.1施工原则

在区间隧道施工中，应严格遵循浅埋暗挖法中“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”的施工原则展开开挖与支护工作，笔者基于在砂卵石地层中出现的施工困难状况，从工程实践出发，提出了砂卵石地层中的施工原则：

2.1.1早封面：在注浆小导管打设作业前，为保证工作面的稳定性应事先敷设薄的混凝土层，从而使打设小导管时产生震动导致工作面坍塌的情况得以避免。

2.1.2少扰动：在导管打设与开挖作业时，应最大化保证地层不受大的扰动，以免卵石层的坍塌。

2.1.3固拱脚：通常，砂卵石地层在台阶法施工过程中，软粘土地层台阶长度较长，因而其成环具有相对的滞后性，对于上部格栅来说，应重视锁脚锚管的打设与注浆，以保证拱脚稳固，使其受力条件得以改善，地层变形因而减少。

2.1.4快凝固：在卵石地层中，浆液很容易发生渗透，在遇水情况下极易发生塌方现象，因而在选择小导管注浆浆液时，应保证选择早凝固类型的浆液，使胶结地层得以凝固，促进拱的快速成型。 2.1.5管细短：在砂卵石地层中，小导管的打设作业进展艰难缓慢，对于普通地层来说，在选择超前注浆小导管参数时应遵循短、细的原则来选用钢管。“短”——在1m重叠的前提下，每榀一打，并以小导管打设作业的难易程度为依据来对于榀距进行相应调整；“细”——在保证小导管刚度需求的基础上，将管径最小化，使打设作业中的摩擦阻力相应减少，以利于打设作业的开展。 2.1.6中拉槽：砂卵石地层缺乏较强的自稳性，因而与粘土地层相比，下部台阶难以形成相对规则的台阶，因而需在施工过程中在台阶中部拉槽，从而使下部台阶的稳定状态得以保证，进而为施工安全提供有力保障。 2.2施工工艺 2.2.1施工方法简述

隧道暗挖作业中，施工过程包括两步台阶，所取台阶长度为3~5m，格栅连接点为上下两个台阶的分界，在开挖下阶土方并支护、封闭成环之前，应先进行上台阶土方的开挖，并喷射混凝土进行支护。 （1）上台阶的开挖、支护作业

应在中间留存核心土，并进行上台阶弧形导洞的开挖，挖掘作业完成后应立即作3~5cm混凝土初喷，再行设立格栅钢架，并挂设钢筋网，再行喷射混凝土至设计要求厚度。中间核心土的预留应呈台

状，其高度为1.7m，上口宽约1.5m，上台阶开挖高度约为3.0m,沿掘进方向的核心土长度应为0.75~1.5m，在保证掌子面稳定得以维持的基础上，核心土台可同时作为工作的平台，以利于格栅安装与混凝土喷射操作（见下图1）。依据设计要求，格栅间距为0.5m，因此循环挖掘距离也为0.5m，但在特殊情况下，土体相对不稳定的区域，应视具体情况密设格栅，其开挖间距也应缩小。 图1上台阶施工断面示意 （2）下台阶的开挖、支护作业

下台阶的开挖过程中，应使用边墙单侧交错方法进行挖掘，首先对中间核心土进行开挖，然后进行一侧边墙的开挖，开挖步距应为一个格栅间距，即0.5m；按照设计轮廓挖掘完成后，应进行格栅钢架安装、混凝土喷射作业；在支护完本侧边墙后，另行开挖另一侧边墙并做好支护。在两侧边墙均支护完成后，进行底板土方的开挖，并进行仰拱格栅的安装与混凝土喷射，进而封闭成环（见下图2），再进行下一区间的施工。 图2 下台阶施工断面示意 2.3施工技术要点

2.3.1超前小导管注浆施工技术要点 ①工艺流程（见下图3）

在开挖导洞作业面之前，应在掌子面喷射混凝土使其封闭，并通过已安装完毕的格栅钢架腹部，沿结构拱部初期支护的内轮廓线打入带孔小导管，并利用导管对围岩压注浆，封堵砂层并加固，以免

出现施工过程中涌砂、坍塌涌水事故；同时为保证开挖作业安全顺利开展，应沿结构轮廓线构筑0.4~1.0m厚的弧形加固圈。 图3 小导管施工流程示意

②注浆材料：施工前，应以地质情况和试验为依据，确定施工配合比。

③注浆工艺：应使用引孔打入法进行小导管安设作业，步骤如下： 使用yt-28风钻打孔，风压为0.5~0.6mpa，开孔直径为60mm，深度2m；使用具有冲击性能的yt-28风锤将导管打入孔中，将导管内清理干净，确保无异物填充；将导管空口及周围使用塑胶泥封堵，塑胶泥为40be，水玻璃与p32.5水泥拌合；导管的打入过程应严格遵循设计要求，外部管端预留为20cm，将钢格栅与外露部分焊接在一起，可视具体情况进行注浆管的安装。 2.3.2注浆浆液的配制与搅拌

①采用拌和机进行水泥浆搅拌，应以拌和机容量大小为依据进行配料的严格投放，同时应对凝胶时间的要求和地层状况作充分考虑，通常情况下，水玻璃与水泥浆的比例为0.8:1~1.5:1. ②水泥浆搅拌的投料顺序通常为：将水和缓凝剂一起加入搅拌，继续注水至足够量后持续搅拌1min，然后投入水泥，搅拌3min。 ③应以凝胶所需时间来制定缓凝剂的掺入量，一般应控制为水泥用量的2%~3%。

④水泥浆制备过程中，应避免各种杂物的混入，注浆时应使用滤网对浆液进行过滤，严禁未经过滤的浆液注入泵内。

2.3.3锁脚锚管施工技术

在暗挖初期的开挖与支护过程中，将两根锚管打入拱脚部位，使初期支护拱顶下沉现象得以有效减少，进而使地表沉降量减少。采用长度为2.0m，φ42钢管作为锁脚锚杆。施工步骤如下：使用锚管钻机进行钻孔；在锚孔中插入安装好锚头的锚管；将注浆泵与锚管体用注浆接头连接；启动注浆泵，将水泥浆充入锚孔。同时，水泥浆的水灰比应为0.5：1，注浆时的压力应为0.15mpa，以保证锚固效果得到提高。 参考文献：

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