软弱围岩大跨度浅埋暗挖隧道初支质量控制

摘要：在暗挖隧道施工中，初期支护的质量直接影响到施工的进度、成本和安全，结合某软岩地区地铁工程实例，对围岩软弱且破碎严重地层中的大跨度浅埋暗挖隧道初期支护的关键工序进行分析，指出了施工中一些常见的质量问题并提出相应的质量控制措施。

关键词：软弱围岩；初期支护；质量控制

Abstract: In the tunnel construction, the initial support directly affect the quality of the construction progress, cost and security, with a soft rock area in metro engineering examples, the soft surrounding rocks and serious broken formation of large span and shallow buried tunnel initial supporting the key procedure to carry on the analysis, had pointed out in construction of some common quality problems and puts forward some corresponding measures for quality control.Key words: soft and weak surrounding rock; initial support; quality control

中图分类号：TU751文献标识码：A 文章编号：

1 概述

浅埋暗挖法是于上世纪80年代中期由王梦恕院士在长期科研与实践的基础上创立的。此方法是通过复合衬砌来承担荷载，并通过超前支护、改善加固围岩来调动部分围岩自承能力，从而使支护结构与围岩共同作用形成联合支护体系。在我国此技术最早应用于北京地铁复兴门折返线、西单车站等地铁工程中，目前已推广应用到深圳、广州、杭州等地的地铁施工。浅埋暗挖法与明挖法相比，具有对地层扰动小、占地少、不阻碍交通等优点；与盾构法相比较，具有施工灵活，适应性强等优点。

本文结合某软岩地区地铁工程实例，对围岩软弱且破碎严重地层中的大跨度浅埋暗挖隧道初期支护的关键工序进行了分析，并对质量控制措施展开了讨论。

2 工程概况

本地铁工程位于岩石为主的地区，工程为双层大跨度浅埋暗挖车站。车站位于城市繁华地段，车流量大，车站右线穿过一文保建筑，有给水管、燃气管、通讯光缆及军用电缆等地下管线沿纵向纵穿车站。车站主体全长176.9m，高16.2m，宽19.2m，拱顶埋深为10～12m。车站采用新奥法分上下两层开挖，上层高度为6.95m，开挖最大宽度为21.878m。围岩综合等级为IV～V级，有少量渗水，且破碎带较多。暗挖断面为马蹄形断面形式，采用双侧壁导坑法，拱分3个断面，左右导坑断面尺寸为7924mm×6252mm（跨度×高度），中导坑为9435mm×6954mm，初期支护采用喷锚+格栅钢架形式，设计格栅间距为75cm，采用超前小导管注浆进行超前支护（见图1）。

图1格栅、小导管及断面示意图

3 关键工序施工控制

3.1 小导管超前支护

3.1.1 超前小导管布置及注浆

车站拱顶采用单排小导管进行超前加固注浆支护。注浆管采用Φ42×4 mm热轧无缝钢管，拱顶范围内布设，环距400 mm，排距1500mm，外插角10～15°。在软弱围岩地层施工时先安装格栅进行初期支护，在初支喷射混凝土中预留小导管打设孔，待初期支护达到终凝后，再将小导管穿过格栅腹部进行打设；打设完成后，需用水泥砂浆或锚固剂对导管与预留孔洞之间的缝隙进行封堵，封堵一定要密实，否则注浆时会大量漏浆；待封堵物到达一定强度后开始进行注浆，注浆质量通过注浆压力和注浆量进行双控，两项必须均达到设计及规范要求后才可停止注浆，对于围岩较破碎的区域，可以适当增大注浆压力及注浆量来保证围岩加固效果，防止冒顶等工程事故的发生。

3.1.2浆液配置控制

隧道穿越的软弱围岩地层渗透系数较大，车站采用水泥-水玻璃双液浆进行超前注浆，水灰比为1:1。采用水泥-水玻璃双液浆可大大缩短岩体加固时间，且其固化后增加的是岩体的自稳性能，不影响开挖及侵限岩石的处理，即可保证注浆加固效果，同时也可提高施工进度，且遇到较大涌水时，水玻璃可以起到良好的止水效果，保证施工的安全。水玻璃用量根据现场情况调制，同时严格控制注浆压力在0.2～0.4MPa之间，以避免压力过大引起地层隆起及对周边建筑和管线的破坏。

3.2 格栅架设

格栅架设的控制分为间距、高程、左右同步及成环最终误差控制。爽侧壁导坑法施工中格栅架设的重点首先是左右导坑，然后是中导坑，其中，由于最先开挖的是左导坑，所以左导坑的格栅架设是重中之重。

3.2.1格栅钢架高程、偏位控制措施

格栅钢架高程、偏位控制对于暗挖隧道隧道施工极其重要，控制好格栅安装的高程和偏位可以保证隧道的净空，尽可能减少初支侵线情况的发生，对保证工期进度和节约施工成本有着非常重要的作用。

为控制格栅安装的高程，在格栅架立时可采用全站仪进行全程控制，保证拱顶和边墙拐点的高程位置（见图2），以确保支护后的初支净空。

图2高程、偏位控制示意图

3.2.2格栅钢架左右侧同步及成环误差控制措施

格栅左右不同步住要会影响隧道中线后续格栅的安装，使隧道施工存在很大的安全隐患。

施工现场对格栅左右同步的控制主要在于测量方面。首先，在隧道左洞立架时，确定并记录格栅拱顶及拐点的里程及坐标，在右洞立架时，以左线格栅拱顶及拐点的里程和坐标，推算出右线的格栅坐标，立架过程中全站仪全程测量，严格控制右侧格栅位置，以保证左右格栅的同步。

对格栅钢架左右同步控制可减少格栅成环后发生扭曲、连接板不密贴等情况的发生，使初支均匀受力，提高施工质量。

在中洞格栅架立时，有一格栅单元的连接点位于拱顶，既土压力最大处，在施做该部位的格栅连接时，螺栓拧紧后要与连接板焊接成整体，每根主筋必须设置两根与主筋同型号的帮焊筋，焊接紧密饱满。

3.3 初期支护背后注浆

3.3.1 注浆管布设

初期支护背后注浆管沿隧道拱部及边墙布设。拱顶部位环向间距3m，边墙 环向间距3m；纵向间距5m。注浆管采用Φ32×4mm钢管，长500mm。预埋背后注浆管时，注浆管应在初支喷射混凝土外露出100mm，以便接管注浆，并在初支喷 射混凝土施工前用棉纱塞紧孔口，防止注浆管被混凝土堵塞。

3.3.2 初支背后注浆

初支背后注浆采用水泥浆，注浆需跟随开挖工作面，并距成环工作面5m的地方进行。注浆时从两边墙底部向拱顶交叉进行。一次支护背后充填注浆终压为0.5MPa，注浆速度不大于50L/min。注浆时，时刻观察压力和流量变化，压力逐渐上升，流量逐渐减少，注浆压力达到设计终压0.5MPa，再稳定3 min，可结束该孔注浆。注浆时做好注浆记录，以便分析注浆效果。单孔注浆结束后，先关闭孔口止浆阀门再拆下注浆软管，以防浆液外溢。

4 工程实施效果及分析

4.1 超前小导管注浆效果分析

注浆加固后土体开挖表明为均匀渗透性注浆效果，注浆加固了软弱岩体，增加了软弱围岩地层的自稳能力，通过左、中、右3个导洞150环施工的验证，其加固后的围岩自稳能力好，未出现拱顶坍塌的现象。

4.2 格栅架设质量控制效果分析

采取以上质量控制措施，大大减少了格栅成环发生扭曲和连接板不密贴的情况，左右洞格栅连接板对接误差最大为1cm。由于该措施控制精确，架立时基本不需要对连接板做额外处理，缩短了格栅架立时间，能在更短的时间内支护暴露围岩，更好的保证了施工的安全。

4.3 初支背后注浆效果检查

在已完成的初支内经雷达监测，初支混凝土厚度满足设计及规范的要求，未发现初支背后有空洞现象。

5 结论

工程实践表明：采用水泥-水玻璃双液浆进行超前注浆加固、加强格栅价格控制等措施基本达到了加固围岩、控制初期支护质量的效果。采取上述措施后，隧道开挖时未出现拱顶坍塌现象，且格栅架设时成环误差较大、连接板不密贴等问题也得到了很大的改善。据此，我们可以做出如下结论：

（1）水泥-水玻璃双液注浆根据不同地层调整水玻璃比例，适当增加注浆量及注浆压力，可以提高软弱围岩的自稳能力，达到围岩加固的效果。

（2）格栅架设的质量控制措施控制精确，经实践表明这些措施对单台阶、单导洞及整体成环格栅的架设质量有着良好的改善效果。

实践表明，以上质量控制措施还可以加快施工进度，减少反工、返修等情况，保证了施工的安全，对节约施工成本也由一定的帮助。

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