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摘要：北京地铁6号线西延出入口斜坡段隧道采用暗挖CRD工法施工，砂卵石地层条件下近距离下穿挡墙及上水管线，斜坡暗挖难度大、挡墙及上水管线沉降控制要求高，如不采取针对性的措施极易出现坍塌、沉降超限、管线破坏及人员伤亡事故。本文通过对斜坡段隧道土方开挖、超前加固、出土管理以及注意事项等方面进行探讨、制定措施并合理组织实施，顺利完成出入口斜坡段开挖，并保证了暗挖及挡墙、上水管线的安全。为类似斜坡段隧道工程暗挖施工积累经验，供同行探讨、借鉴。
关键词：斜坡段；暗挖隧道；下穿；技术措施
1、工程概况
1.1、B出入口概况
B出入口位于廖公庄站东北侧，采用明暗挖法结合施工，总长度为133.273m，其中明挖段长23.542m，暗挖段109.731m。B出入口明挖段竖井采用倒挂井壁法施工；暗挖段分为平直段与斜坡段，其中斜坡段（CD断面）长度33.631m，坡度27°，采用CRD工法[1]，共分3层6个导洞。
1.2、工程地质水文情况
根据详勘报告，廖公庄站B入口所处地层主要有：粉质黏土素填土①层、杂填土①1层、卵石②5层、卵石⑤层、卵石⑦层、卵石⑨层等，暗挖段通道位于卵石②5层、卵石⑤层、卵石⑦层，卵石呈杂色、稍湿、密实，中粗砂填充，自稳性差，须进行加固处理。
根据详勘报告，廖公庄站地下水位于结构底板以下，对施工不存在影响。
1.3、场地环境
B出入口斜坡段隧道垂直下穿巨山路10#装配式挡土墙，隧道与挡墙净距仅约3.52m。斜坡段隧道与Φ400上水管线平行段水平净距仅1.41m，垂直净距0.59～12.6m；垂直下穿段距上水管线12.6m。
经调查，10#装配式挡墙及上水管线均处于使用状态，挡墙及上水管线使用年代不长，无明显破坏情况，上水管线无渗漏现象。
1.4、施工难点
⑴巨山路10#挡墙与隧道净距仅3.52m，沉降变形控制要求严格：沉降≤10mm，沉降速率≤2mm/d，墙体倾斜度≤1‰。
⑵上水管线与隧道净距最小仅约0.59m，且管线带压运行，沉降控制要求严格：沉降≤10mm。
⑶斜坡段隧道土方开挖及运输难度大，工期长，进度制约大。
⑷斜坡段隧道开挖速度慢，隧道初支成环封闭时间较长，安全隐患大。
⑸暗挖通道位于砂卵石层，自稳性差，根据本标段车站及区间已施工近2km施工统计，掌子面经常超挖10～30cm，且极易发生40～100cm小坍塌风险。
2、施工技术
2.1、斜坡段隧道开挖
斜坡段隧道[2]开挖难度大，一方面因隧道位于砂卵石地层，自稳性差，且上水管线及巨山路挡土墙施工已对局部土层形成扰动，对隧道开挖本身不利；另一方面斜坡段开挖及出土难度较大，速度慢，不符合隧道施工“短开挖、快封闭”原则，沉降控制难度大。针对以上难点，需采取以下措施：
⑴CRD工法步序调整
为减少拱顶土体扰动次数，尽快形成拱部封闭，完成初支背后回填注浆，拟调整CRD导洞开挖步序，采取先施工隧道拱部2个导洞，待拱部导洞全部洞通后，再开挖中、下层导洞。
为使隧道拱部土体受力合理，上层拱部2导洞采用俯挖方式，减小掌子面[3]及拱顶土体坍塌风险；为加快隧道整体成环封闭速度，中、下层导洞采用仰挖方式，以加快土方开挖及出土速度，缩短施工时间。
⑵洞室错距
为保证开挖安全，上层1、2导洞先行施工，采用俯挖方式，相互错距3～5m，直至上层拱部1、2导洞全部完成直至洞通。
中、下层导洞在上层导洞洞通后开始，采用仰挖方式，相互错距3～5m。
⑶洞室开挖
CRD各导洞均采用台阶法施工，上台阶预留环形核心土，台阶长度保持在3～5m，开挖每循环进尺0.5m，随开挖随支护，循环交替，开挖后及时架设钢格栅、临时仰拱，挂钢筋网并喷射C20混凝土，完成封闭。
⑷格栅安装
斜坡段隧道角度27°，开挖每榀下降255mm，开挖榀间距500mm。施工中严格遵循“短开挖，强支护，早封闭”的原则。开挖过程中严禁超挖，严格控制每榀格栅钢架的进尺，对照编号架立格栅钢架。斜坡段隧道格栅钢架每榀高程均不同，因此钢格栅之间连接筋焊接较为困难，必须采用“之”字形连接筋连接，连接筋弯度及其长度应根据现场钢格栅安装误差随时予以调整。
2.2、超前加固
考虑到本工程地处砂卵石地层，地质松散易坍塌，且斜坡段隧道下穿巨山路挡墙及上水管线，沉降变形控制要求严格，必须采取合理的超前注浆[4]加固方式，确保安全。本工程对掌子面前方土体、巨山路挡墙以及上水管线选择超前加固效果较好的深孔注浆[5] [6]工艺，深孔注浆采用地质钻机成孔，后退式注浆。
⑴下穿巨山路挡墙段超前加固
对垂直下穿巨山路挡墙前后各6m范围内斜坡段隧道拱部土体进行加固，加固范围为暗挖隧道初支以内0.5m至初支外2.5m，注浆压力控制在0.5～1MPa，扩散半径0.5m，浆液材料选择为对砂卵石地层加固效果较好、凝结较快的水泥-水玻璃双液浆，加固后土体无侧限抗压强度不小于0.5MPa。
⑵下穿上水管线段隧道超前加固
对平行及垂直下穿上水管线前后6m范围隧道拱部土体，加固范围为暗挖隧道初支以内0.5m至初支外1.5m，注浆压力控制在0.5～1MPa，扩散半径0.5m，浆液材料选择为对砂卵石地层加固效果较好、凝结较快的水泥-水玻璃双液浆，加固后土体无侧限抗压强度不小于0.5MPa。
⑶其余段隧道超前加固
对剩余斜坡段隧道拱部范围超前注浆仍采用深孔注浆方式，加固范围及加固方式同下穿上水管线段隧道加固。
考虑到中、下层采用仰挖方式，方便开挖、出土运输以加快进度，缩短封闭成环时间，但仰挖方式导致隧道两侧土体受力不合理易形成坍塌，故对隧道两侧土体进行注浆加固，提高土体强度。加固范围为暗挖隧道初支以内0.5m至初支外1.5m，其余参数同上。
2.3、出土管理
⑴上层拱部导洞出土
斜坡段隧道坡度达27°，而考虑到掌子面及拱顶土体受力合理，降低坍塌风险，故拱部导洞采用俯挖方式开挖。但俯挖必将带来洞内出土难度增加，本工程采用电动卷扬机进行土方外运。将电动卷扬机设置在上层导洞临近竖井洞口处临时仰拱上，同时在斜坡段临时仰拱设置土方小车行走槽钢轨道，土方小车由卷扬机通过钢丝绳牵引至竖井口后将土方倾倒入竖井渣土罐内。
⑵中、下层导洞出土
中、下层导洞采用仰挖方式开挖，洞内土方利用斜坡坡度通过溜槽运输至斜坡段底部，再由小推车运输至竖井土罐内，较为简便、快捷，开挖速度易于保障。
2.4、注意事项
⑴斜坡段隧道CRD法拱部开挖安全风险大，因此拱部1、2号导洞应采用俯挖方式，充分利用围岩及掌子面土体自重抵抗土体主动土压力，保证安全。
⑵拱部1、2号导洞尽快施工洞通，以形成隧道拱部支护，为初支背后回填注浆及早创造条件，有利于地面沉降控制及保护风险源。
⑶中、下层导洞应在拱部导洞洞通后开始施工，为加快施工进度、便于出土、尽早成环封闭，可采用仰挖方式，但应对隧道两侧壁土体进行深孔注浆加固，增强土体自稳性，防止两侧土体超挖或塌落，造成格栅拱脚暴露或隧道坍塌。
⑷斜坡段隧道拱部导洞使用的卷扬机安装完成后必须经专业设备工程师安全检验，经试运行合格并形成验收记录。卷扬机牵引小车在斜坡段行走过程中，隧道底部作业人员必须撤离掌子面，并设专人负责盯防落实，防止意外事故。
⑸隧道拱部深孔注浆、回填注浆以及开挖过程中，必须严格实行注浆压力及注浆量双控措施，并对挡墙、上水管线进行监控量测，数据及时反馈，指导施工。
⑹CRD工法各导洞之间错距应满足错距要求，避免出现群洞效应，造成失稳。
⑺斜坡段隧道初支施工，连接筋焊接为重、难点，施工过程中必须加强质量管控，尤其是“之”字形连接筋角度与长度的控制，必要时现场予以调整。
⑻斜坡段隧道人员上下，可利用导洞临时仰拱工钢，焊接扶手栏杆，并喷射C20混凝土形成步梯，步梯应设置在靠近导洞临时中隔壁侧。
3、施工效果
目前，B出入口斜坡段各导洞均安全完成，顺利通过巨山路10#装配式以及Φ400上水管线，开挖掌子面浆脉明显，开挖过程中未出现超挖、坍塌等现象。开挖过程中，地表、挡墙以及上水管线沉降速率和累计值均未出现预警或超标。
4、结论
通过对B出入口斜坡段隧道开挖以及下穿段挡墙及上水管线变形监测数据分析，隧道开挖安全完成的同时，保障了挡墙及上水管线安全，各项沉降数据均控制在允许范围之内。
以上技术措施可以有效应对斜坡段隧道下穿管线、构筑物的风险，一方面通过合理调整CRD开挖步序以及出土方式，缩短了初支结构成环时间，及早进行初支背后回填注浆，达到了“短开挖、强支护”的效果；另一方面对风险源采取深孔注浆措施提高土体强度，有效对风险源形成保护。
通过本工程顺利实施，积累了类似浅埋暗挖条件下斜坡段隧道开挖的丰富施工经验，借供同行探讨、借鉴。
参考文献
[1] 张积海.浅埋暗挖隧道CRD工法施工技术研究[J]. 湖南交通科技, 2014(1):125-128
[2] 秦大伟.探讨小断面隧道大坡度施工 [J].《建筑工程技术与设计》, 2015(7)
[3]王梦恕. 地下工程浅埋暗挖技术通论[M]. 合肥: 安徽教育出版社, 2004
[4] 张皓. 超前加固技术在地铁暗挖中的应用[J].《智能城市》, 2015(1):70-71
[5]北京工程建设标准.地铁暗挖隧道注浆施工技术规程(DBJO1-96-2004) [S] .
[6] 田克. 深孔注浆技术在地铁暗挖隧道施工中应用. 《工程技术(全文版)》2016年第11期25卷
论文作者:文永刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月上
论文发表时间:2017/6/6
标签：隧道论文; 斜坡论文; 挡墙论文; 管线论文; 卵石论文; 挖方论文; 注浆论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月上论文;