双层初期支护和双层小导管预支护在大断面隧道施工中的应用

双层初期支护和双层小导管预支护在大断面隧道施工中的应用摘要：城市地铁区间隧道部分段因其特殊功能作用，导致不同类型的大断面隧道也应运而生。本文以大连地铁东春区间大跨为工程背景，介绍在浅埋暗挖大断面隧道施工中双层初期支护和双层小导管预支护的应用。洞桩法施工大断面，结合双层初支及双层小导管应用，通过监测数据及反馈，以达到有效控制地表沉降的目的。关键词：大断面、双层初期支护、双层小导管预支护1、工程概况东春区间沿促进路中段南北向布置，大跨段下穿促进小区高边坡，与高坡上住宅楼水平净距不足3m。所以大跨段被列为重大风险源，施工中不单对于爆破震速要求严格，对地表及洞内沉降要求更是严上加严。大跨段围岩地质为强风化泥灰岩，岩石破碎，岩体节理裂隙发育，地下水极为丰富。大跨设计使用洞桩法（PBA）施工，外层初支采用钢筋格栅@500mm+双层小导管超前预支护+网喷300mm厚C25混凝土。内层初支采用钢筋格栅@500mm+网喷250mm厚C25混凝土。大跨中间1、2部外层初支扣拱，采用双层小导管+注浆预支护措施。有效的加大了注浆加固地层的直径，起到更好的加固结构外层围岩，提高围岩自承能力。大跨结构断面形式见图1：图12.双层初期支护在大跨施工中的应用大跨横断面跨度大，结构易变形，易导致地表和拱部沉降量大。使用双层初期支护正是体现暗挖隧道十八字方针中的“强支护”，以提高初支结构刚度来防止结构变形。暗挖隧道使用的是新奥法支护，外层初期支护在其有一定变形量，且变形速率和变形量减小时，施工内层初期支护。既释放了围岩应力，也满足结构稳定。2.1施工步序大跨施工步序：2．2外层初期支护施工等桩顶冠梁砼达到一定强度后，开始施工大跨外层初支。先施工导洞内的外层初支扣拱，等导洞内外层初支背后回填完成后，再施工大跨中间1、2部外层初支扣拱施工。先施工1部外层初支扣拱，设计中间设置一道竖撑，仰拱设置临时仰拱，让外层初支在小范围内临时闭合。1部扣拱施工15m后，开始施工2部扣拱，扣拱完成后及时施作封端。大跨外层格栅拼装如图2：外层格栅拼装图2外层初支施工需要注意的：（1）大跨断面跨度大，结构易变形，大跨外层格栅统一外扩5cm，作为预留变形量。小导洞开挖施工导洞格栅上预埋外层初支扣拱钢筋导洞内挖孔桩施工导洞内桩顶冠梁施工冠梁上预埋内外层侧拱扣拱钢筋导洞内外层初支扣拱施工大跨中间1、2部扣拱施工1部提前施工15m、2部开始施工施工内层初期支护拆除导洞多余初支边落底边拆中间竖撑（2）为保证中间1、2部外层初支扣拱，能顺利与导洞内外层侧拱对接，左右导洞格栅立架时，要保证同榀同间距同里程。（3）导洞格栅上焊有外层初支扣拱的预埋筋，所以导洞格栅立架时，尽量确保格栅中线偏距、里程、标高准确，导洞净空要求可以相对降低。（4）冠梁上的外层初支预埋筋位置，应与格栅上的预埋筋位置保持同里程。值得注意的是为方便以后内层初支施工，冠梁上内层初支预埋筋应与外层初支预埋筋错开，错开半个榀间距。冠梁上的预埋筋要考虑格栅外扩的数据。（5）无论施工怎么注意，外层侧拱扣拱时，侧拱格栅钢筋与导洞格栅上的预埋筋扣接时，都会存在偏差对接不上，现场采用钢筋绑焊搭接处理。此处也就是，外层初支结构的薄弱环节，现场加设一道暗梁。（6）外层初支另一处薄弱环节就是1、2部扣拱格栅与导洞格栅上预埋筋的扣接，由于预埋筋位置偏差，部分扣接不上。现场加工135度及45度拐子筋，对扣接处进行绑焊。另在此处加设一道暗梁。（7）地表洞内勤监测，及时反馈数据，确保在1、2部外层初支扣拱时，地表沉降及结构变形在可控范围内。2.3内层初支施工外层初支掌子面封端完成后，进行内层初支施工。为确保在内层初支施工时，外层初支结构变形过大，施工过程中不拆除中间的竖撑临时仰拱及部分导洞初支。在竖撑及导洞初支上凿孔，将内层初支格栅从孔内穿出，拼接成环。内层初支格栅拼装图3：内层初支格栅拼装图3（1）外层初支格栅外扩2cm进行加工。（2）设计内层初支格栅分6节，为便于施工，将格栅分成5节进行加工。（3）凿孔处的喷射砼质量不好，在拆除竖撑和导洞后需要对毛刺进行凿除，之后进行回喷。3.双层小导管预支护在大跨施工中的应用大跨1、2部外层初支扣拱采用双层小导管+注浆进行预支护措施。小导管选用Φ42（t=3.25）热轧无缝钢管，单根长3m，环向间距0.3m，每两榀打设一次。注浆浆液选用1:1水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.3～0.6MPa，浆液扩散半径不小于0.5m。每施工循环都对掌子面进行挂网喷锚10cm，作为止浆墙，注浆管孔口设置止浆塞。注浆管布置如图4：注浆管布置图4施工：（1）根据设计参数，计算出上下层小导管的打设角度，外层小导管打设170倾角，内层小导管打设130倾角，和从格栅中穿过的实际位置。如图5内外层超前小导管打设角度示意图5（2）根据计算出的角度，使用YT-28钻机，Φ50钻头进行打眼。（3）先打设外层注浆管，再施工内层注浆管，内外注浆管呈梅花形布置。（4）成孔后安装注浆管（加工好的），外露端头安装止浆塞，并用编织袋将注浆管头包裹好，以防喷锚时误将注浆管堵住。（5）掌子面挂网喷锚，喷10cm厚砼作为注浆止浆墙。（6）先注外层注浆管，隔孔注浆，注完外层再注内层注浆管。注浆终压按设计终压进行控制。双层注浆管能有效的将加固地层直径从0.5m，扩大到1.0m。起到更好的加固结构外层围岩，提高围岩自承能力。在开挖过程中围岩变化得到很好控制，地表沉降也在可控范围内。岩石注浆加固圈有效的成为隔水层，拱部渗漏水量明显减小，对掌子面的稳定起到一定作用。4.结束语（1）大断面施工采用双层初期支护，不仅可以有效的释放围岩中的应力，还可以及时的增加初支结构强度。对于控制地表沉降及结构变形有很好的效果。（2）双层小导管+注浆预支护，有效的扩大了围岩加固直径，提高围岩的自承能力，减少地表沉降量，大大的降低施工风险。（3）双层初期支护和双层小导管预支护可推广于暗挖大断面隧道施工中，对于降低大断面施工风险起到双管齐下的作用。