（北京城乡建设集团有限责任公司基础设施工程总承包部，北京100079）
摘要：在城市地铁建设中，地铁车站的开挖面积大、结构复杂，如果采用明挖的方法施工，不仅会影响交通，而且对环境也会造成一定的破坏。因此，浅埋暗挖的施工技术是目前城市地铁车站较为普遍的施工方式。本文以实际工程案例对车站出入口施工的工程难点进行了分析，同时阐述了浅埋暗挖施工技术要点，取得了良好的施工成果。
关键词：地铁车站；出入口；浅埋暗挖；施工技术
前言
目前，我国各大城市都在大力发展地铁建设，地铁交通具有缓解交通拥堵、环保、安全、节能、运量大、准时等优点，地铁所到之处楼宇兴旺、经济繁荣。随着地铁建设的蓬勃发展，地铁施工技术也处于快速发展的阶段。在地铁施工中，若采用明挖大揭盖的方法，那么往往会对地面商业、交通造成了严重干扰，并会对环境造成破坏，而浅埋暗挖法以处理、加固软弱的地层为前提，在地下施行各种地下暗挖施工的方法，实践证明，施工效果较佳。
1浅埋暗挖法施工原理及特点
1.1浅埋暗挖法施工原理
浅埋暗挖法是针对松散且埋深较浅土层及软弱破碎岩层的自立性，在保证地表完好的前提下利用竖井掘进的施工方法。采用浅埋暗挖法施工需要注意两点问题：（1）要求开挖面具有一定的自立性和稳定性；（2）禁止带水作业。该施工方法适用于软地层近地表隧道的暗挖施工，应用刚性复合衬砌作为基本支护结构。施作前有一个前提，即要求超前加固、处理软弱地层。它以施工监测为手段，并以此来指导设计和施工，保证施工安全，控制地表沉降。
1.2浅埋暗挖法施工特点
（1）城市地铁通常建在地质条件复杂的地段，而且地铁附近的建筑设施及交通状况错综复杂。按常规，可选择特殊地段以及有代表性的结构物作为试验段。经过调研分析进一步优化调整地铁隧道的设计及施工参数。（2）浅埋暗挖隧道施工会扰动地表结构，需要采用超前加固对地层进行改良，选择科学的开挖工艺，布设刚性支护体系，避免过度扰动地表结构，防止地表沉降或坍塌，同时尽量不妨碍路面通车，避免大范围拆迁。（3）浅埋暗挖法可以灵活应用在各种断面形式（单线、双线及多线、车站等）和变化断面（多层断面、过渡段等）中，且应用效果良好。
2案列分析
2.1工程概况
某地铁车站共设4 个出入口，其中Ⅰ号，Ⅱ号出入口位于车站南侧，呈“L”形结构，横穿大道暗挖通道（暗挖段全长46.7m，42.9 m），结构形式为拱顶直墙结构。开挖断面尺寸为5.9m×8.9m，覆土厚度为4.5m～4.7 m，采用CD法施工，108 mm大管棚+42mm超前小导管支护，初支采用格栅钢架+钢筋网片+ C25喷射混凝土，二衬采用60cm厚钢筋混凝土。Ⅰ号、Ⅱ号出入口从上到下主要穿越地层为①2层素填土、⑦1-2层泥岩、粉砂质泥岩、⑦2-3粉砂岩、泥质粉砂岩层，拱顶以上部位为①2层素填土。稳定水位埋深1.1m～4.0m，水位标高为91.7 m～92.3 m。每年4月～10月为雨季，降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降雨减少，地下水位随之下降。
2.2工程难点
工程地处市区主干大道，道路车流量大且暗挖段靠明挖出口侧有一条待迁改的3 m×2.5m雨污合流箱涵，环境保护要求高；出入口暗挖拱顶部分均为①2层素填土，密度低，土体开挖暴露后自稳能力差。
3浅埋暗挖法施工技术
3.1出入口暗挖施工步骤
施工准备→大管棚施工→深孔注浆→超前小导管施工→土方开挖→钢筋格栅施工→挂网喷混凝土封闭→防水结构施工→二衬结构施工。
3.2大管棚施工
出入口暗挖段开始时采用大管棚超前预支护，大管棚采用长度为24m的108×5 mm热轧钢管，从出入口明挖段基坑内和车站主体结构内相向施作，二者搭接不小于2m。大管棚环向间距30cm，外插角度为0°～ 2°。大管棚由1 m和3m的管节对口丝扣联结，为保证接头错开1m，相临两根采用一前一后1m管节，其他为3m管节对口丝扣联结。管棚施工主要工序有：施作套拱→搭钻孔平台→安装钻机→钻孔→清孔→验孔→安装管棚钢管→注浆。采用水灰比1：1的水泥浆液进行注浆，压力为0.5 MPa～2.0MPa；注浆完成后尽快清除管内浆液，管棚内充填水灰比1：1水泥砂浆，增强其刚度和强度。
3.3全断面深孔注浆施工
根据设计图纸的要求，出入口暗挖隧道拱圈范围需进行深孔注浆，注浆加固范围为拱圈范围及初支外扩3m。钻孔工艺采用套管跟进成孔，注浆袖阀管采用48×4mm PVC袖阀管；注浆压力控制在0.5 MPa～1.0MPa，加固后的土体无侧限抗压强度不小于0.8 MPa，渗透系数不大1.0×10－6 cm/s，加强其自立性和均匀性；注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外3m，每一循环注浆长度10 m，预留止浆盘2 m，开挖进尺8 m；止浆墙施工，首段止浆墙利用车站基坑围护结构开挖过程中已经完成的桩间喷射混凝土，第二段止浆墙为首段深孔注浆后预留2m的已注浆土体；钻进成孔选用TXU-750 型钻机，钻杆为42 mm中空钻杆。对准预定的孔位后，钻机不得移位。根据现场地质情况，控制钻机进水量的大小，防止出现塌孔现象。深孔注浆施工每个循环长度为10m，深孔注浆孔位按0.5m×0.5m间距布设（梅花形），注浆采用袖阀管后退式注浆，按从下至上、从内向外的顺序进行。采用水泥浆液进行注浆，压力为0.5 MPa～ 2.0 MPa，注浆速度：砂层、粉质粘性土20 L/min～40 L/min，砂砾石40 L/min～60L/min，断层破碎带60L/min～120L/min。
3.4超前小导管施工
超前小导管采用3m长的42×3.25 mm 钢管，环向间距0.3 m，纵向每两榀格栅设置一环，水平倾角10°～15°，注浆压力为0.3 MPa～0.5 MPa。开马头门处和渐变抬高断面处，小导管长4m，环向间距0.3m，水平倾角10°～ 20°，注浆材料采用水泥水玻璃双浆液，浆液配合比在现场根据地层土质情况由试验确定。超前小导管主要为深孔注浆的补偿，以保证注浆加固效果为目的。施工时先用风钻进行钻孔，再用风钻的钻杆换成特殊钎尾，将导管用冲击的办法贯入孔中，顶进时保护管口不受损坏变形，以免影响与注浆管路连接。钢管尾部用胶泥麻筋密封，防止注浆时钢管外壁与土体间隙漏浆。钢管尾端外露和格栅钢架焊接的长度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆注浆前检查导管孔口密闭标准是否合格，防止漏浆，注浆压力为0.3MPa～0.5MPa，达到设计注浆量作为结束标准。若注浆压力达到设计终压2 min后，仍达不到设计注浆量也可结束注浆。注浆结束后，及时将管口封堵防止浆液外漏。
3.5开挖土方施工
进洞前，对洞口进行相应的预加固措施和支护措施并进行检查，确保进洞安全。进洞前首先对洞口工作面进行测量放样，画出开挖轮廓线并适当放大尺寸，凿除开挖轮廓线范围内的围护桩。凿除左侧上台阶部分桩体后，人工开挖土方，开挖空间足够架立格栅后，及时紧靠主体结构侧墙架立格栅，挂网喷射混凝土后才能进入下一循环施工。前三榀格栅按40cm间距密排布置，上台阶进洞2.5m至大管棚工作面时，封闭掌子面后进行下台阶开挖施工，破除围护桩、进洞开挖。分台阶开挖一侧后施作中隔壁，然后再开挖另一侧。
CD法开挖步骤为：第1步：（1）利用上一循环架立的格栅钢架做支点，在拱部施作42mm超前小导管；（2）开挖左侧上导坑，大小约为3.3m（高）×4.7 m（宽）；（3）初喷混凝（厚4cm）、架立格栅钢架、打设锁脚锚管、铺设钢筋网片及焊接纵向连接筋、复喷射混凝土至设计厚度。第2步：（1）在滞后于左侧上导坑距离约3m～5m后，开挖左侧下导坑；（2）初喷混凝土（厚4 cm）、接长格栅钢架、打设锁脚锚管、铺设钢筋网片及焊接纵向连接筋、复喷射混凝土至设计厚度。第3步：（1）在滞后于左侧下导坑8 m～10m后，开挖右侧上导坑；（2）进行初期支护施工，具体步骤及工序与左侧上导坑相同。第4步：（1）在滞后于右侧上导坑约3m～5m后，开挖左侧下导坑；（2）进行初期支护施工，具体步骤及工序与右侧下导坑相同。第5 步：（1）在滞后于右侧下导坑一段距离后，开挖中隔墙； （2）格栅拼装成环，及时施作初期支护。
CD法施工控制要点：导坑的开挖循环进尺、导坑开挖孔径、台阶高度可根据现场地质情况、施工机械、人员等进行适当调整；格栅钢架之间及时用纵向连接钢筋焊接牢固，采用2根长度为2m的42×3.25mm锁脚锚杆固定格栅脚部，以防止格栅下沉或两边底脚收敛；针对开挖撑子面进行超前地质预测、预报，加强洞内、外监控量测管理。根据监控量测结果，及时调整相应的预留变形量及初支参数，适时进行二次衬砌施工，保证施工安全。
反掏法施工：由于受施工条件限制，车站端开洞口断面小于初衬设计断面，进洞后直接扩大开挖断面存在较大施工风险。在车站端进洞口处采用“反掏法”施工，将进洞口2.5 m范围作为渐变区域，开挖暗挖通道拱顶土方时，沿着车站侧预留洞口上边沿逐步扩大开挖断面至设计断面，对该范围内拱顶进行临时支护，整个联络通道洞通后再对进洞口处1.5m范围内拱顶部分进行处理。具体做法如下：（1）洞口围护桩破除后，侧墙预留出入口通道口上方至暗挖通道设计拱顶的土方暂时不开挖，而是沿着混凝土侧墙开口上边沿斜向上22°方向逐步开挖暗挖通道拱顶土方，并及时架设临时格栅拱架、喷射混凝土，安装临时钢拱架时相应减小拱架尺寸。（2）暗挖通道首先采用台阶法施工2.5m，当隧道开挖断面达到初衬断面设计尺寸，再按正常施工段立拱架施工。（3）初衬施工至大管棚工作面后，施工大管棚，待初支距车站主体结构距离大于20m后，再反过来将进洞口2.5m范围内拱顶的喷射混凝土凿除，拆除临时格栅拱架的上半部分，继续开挖拱顶土方，直至开挖至设计尺寸，重新安装该处钢拱架的上半部分，及时喷射混凝土。
3.6格栅钢架施工
初支格栅钢架采用HRB400Ф25 mm的钢筋冷弯分段制作，现场制作安装；纵向间距为50cm，锁脚锚管及预埋注浆管均采用42mm导管，壁厚3.5mm。每分部开挖拱架连接处两侧打设两根锁脚锚管，长2 m/根，采用水泥浆液。初支预埋注浆管长0.8 m/根，拱部环向间距2m，边墙环向间距3m，纵向间距为3 m，当初支全断面施工完成一定长度后，应及时对初支背后进行注浆回填加固，以减少地面沉降变形量。
3.7挂网喷射混凝土施工
钢筋网采用HPB300Φ6mm钢筋焊接成网片，网格间距15cm，使用前要除锈，搭接长度不小于15cm；喷射混凝土施工前应检查开挖断面尺寸是否满足设计要求，将表面的浮土、松土等杂物清理干净。喷射作业应按分段、分片、分层，由下而上的顺序进行施工。喷枪离受喷面距离0.6m～1.0m左右，太近太远都会增加回弹量，送风后调整风压，使之控制在0.45MPa～0.7 MPa之间，施工时严格控制混凝土的水灰比，使喷射后的表面平整、光滑，无干斑或滑移流动现象；喷射方向与受喷面保持垂直，每层喷射厚度不宜超过10cm，施工时间间隔15min～20min。
3.8防水施工
初期支护和二次衬砌间设置全包防水层，材料选用1.5mm厚PVC防水板；施工缝均设置宽度为35cm的镀锌钢板止水带加强防水；底板防水施工流程：基面清理→土工布→1.5mm厚PVC防水板搭接口热熔焊接→检查验收→70mm厚C20细石混凝土保护层→结构层。侧墙防水施工工序：基面清理→土工布→PVC板材热熔点焊→1.5 mm厚PVC防水板热熔焊接→检查验收→内衬墙。
3.9衬砌施工
暗挖段主体结构采取“纵向分段、从下自上、流水作业”的原则进行施工；Ⅰ号、Ⅱ号出入口均采取分8仓进行浇筑的方法，变形缝两侧最后施作，每仓均不超过8 m。现场施工时，采取跳仓施工的顺序，先施工完成第1 仓、第3 仓、第5 仓二衬结构，再施工完成第2仓、第4仓、第6仓二衬结构，最后施工第7仓、第8仓二衬结构，施工时严格按此顺序施工。二衬结构施工工艺流程为：施工准备→临时中隔壁下部拆除→底板防水及保护层施作→底板钢筋绑扎及混凝土浇筑、养护→临时中隔壁上部拆除→拱顶及侧墙防水→侧墙、拱顶二衬混凝土浇筑、养护→侧墙、拱部模板支架拆除→二衬背后注浆。
4结语
综上所述，该车站Ⅰ号、Ⅱ号出入口是在不良地质条件下修建，遵守浅埋暗挖法的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的基本理念；按照“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”的施工顺序组织暗挖施工，开挖时做好时间和空间上的衔接；控制好各分步台阶之间的进度协调，严禁冒进，各台阶均采取预留核心土开挖，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，初期支护成环后及时进行初支背后回填注浆，提高初支承载能力，把隧道施工风险降至最低；在过程中不断总结注浆工艺及参数，针对工程环境及地质特点，均匀提高注浆加固效果、控制施工沉降的基础上尽量减少注浆引起的地面隆起和破坏；通过施工中采集的监控量测数据显示，地面表层及结构物沉降量均满足设计要求，浅埋暗挖CD 法在地铁出入口施工中得到成功的运用，为今后同类工程施工积累了成功的经验。
参考文献：
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[3]贺长俊，蒋中庸，崔志杰，刘昌用．城市地下工程施工中的马头门开挖技术[J]．市政技术，2012（3）
论文作者:王锋
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年2月第4期
论文发表时间:2016/11/21
标签：注浆论文; 导坑论文; 格栅论文; 断面论文; 出入口论文; 拱顶论文; 混凝土论文; 《建筑建材装饰》2016年2月第4期论文;