地铁出入口暗挖施工技术探究

包东辉

摘 要：针对地铁隧道暗挖施工风险高、难度大等问题，以南京地铁七号线尧化新村站1号出入口暗挖工程为例，对工程采取的施工工艺展开了分析。通过加强各道工序控制有效保证了工程的安全、质量，为类似工程提供参考。

关键词：地铁隧道；
出入口；
暗挖施工技术

中图分类号：TU74                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）05-0001-03

0 引言

城市轨道交通事业的快速发展有效缓解了城市交通压力，改善了城市居住环境。但在轨道交通工程建设期间，地铁出入口受有限空间、作业环境、环保及安全风险因素等因素影响，给施工带来了极大困难。面对这些问题，深入开展暗挖施工技术探究，全方位分析项目的困难点、风险源，通过初期支护、掘进开挖、防水、二衬等工艺，消除施工安全隐患，提升了工程质量，为后续地铁安全运营提供保障，为类似工程建设施工提供了技术参考[1]。

1 工程概况

尧化新村站1号出入口位于线路右侧小里程，暗挖部分长度为14 m，断面尺寸9.8 m×6.78 m。支护方式为复合式衬砌。初期支护采用锚杆、格栅钢架、钢筋网片和C25混凝土。掘进采用交叉中隔壁法（CRD法）开挖，由出入口向车站方向施工。

2 工程特点及重难点

暗挖部分较短，地质情况多变。暗挖自开挖进洞开始依次为粉质黏土、强风化泥质砂岩。暗挖部分下穿位于粉质黏土层的D600雨水管、DN200燃气管、10 kV高压线杆，基础为混凝土扩大基础，通道顶部距离线杆基础底部垂直间距仅1.5 m。在线杆东侧增加地锚斜拉保护措施，防止线杆倾倒。基础四角设置位移及沉降观测点，施工过程中监测线杆位移及沉降[2]。

3 地铁出入口暗挖施工技术

3.1 总体施工方案

根据设计图纸、地勘报告、现场环境分析，1号出入口总体实施按照基坑开挖→超前支护→开挖→初期支护→防水→二次衬砌施工流程。基坑开挖采用明挖段+暗挖段施工，其中明挖段围护结构采用?800@1100钻孔灌注桩+内支撑系统，灌注桩桩身长度为15 m。基坑按照分层开挖、分层支护的原则，基坑竖向设置2道钢支撑，均采用?609钢支撑。

暗挖部分为小跨度单洞单线通道，具体施工顺序如下：先将明挖段开挖至管棚标高以下1 m，对明挖段开展挂网喷锚、钢支撑架设等工作。将管棚处围护桩破除后，施工管棚导向墙，然后进行大管棚施工。管棚施工结束后将上台阶部分隔离桩进行破除，破除过程中由两侧向中间进行破除，右线安装上台阶第一榀格栅拱架，及竖向型钢支撑，接着完成超前小导管支护，然后开始暗洞开挖掘进工作。

本暗挖通道按浅埋暗挖法原理进行施工，合理利用围岩的自承能力，以减少开挖对围岩的扰动为原则。以超前导管、钢筋网、格栅拱架、锁脚锚管及喷射混凝土作为主要施工支护手段，模筑钢筋混凝土为二次衬砌，并通过现场监控量测指导施工。根据衬砌断面型式、地质条件及地面建筑物情况本暗挖通道采用交叉中隔壁法（CRD法）施工。

3.2 施工技术的应用

3.2.1 暗洞超前支护施工

3.2.1.1 管棚施工工艺

明挖段开挖至设计标高，支护完成后，破除管棚标高上下各30 cm高度隔离围护桩。经测量定位出各个管位，钻机就位钻孔，管棚外插角范围在1～3°，管棚近端间距0.3 m，远端间距不小于0.75 m。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确。每钻完孔便顶进根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。管棚管道安装到位后准备注浆工作，注浆前在每根管棚钢管尾部焊接密封钢板，钢板上焊设有套注浆管的锥头小钢管，并焊接好排气管[3]。

3.2.1.2 小导管施工工艺

根据小导管的施工设计、开挖断面中线、拱顶外轮廓线中心高程进行布孔放样。安插导管时首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，成孔后将导管插入，插入时控制小导管的角度在10～15°。及时完成注浆作业，待强度达到设计要求，进行暗洞施工。采用人工配合机械施工，施工严格遵循“管超前、严注浆、强支护、短开挖、早封闭、勤量测”的原则。暗挖部分洞身开挖根据现场查看情况，与设计、监理判断围岩等级，与现场实际不符时要及时和设计单位沟通，调整技术参数，确保安全可靠。

3.2.2 交叉中隔壁法开挖

结合现场情况，暗挖断面共分为4部分，根据开挖先后顺序将导坑间隔控制在3～4 m。开挖方式采用小型挖机配合人工风镐，开挖完成后及时初喷混凝土、安装格栅架，布置钢筋网复喷混凝土，做到“分割闭合、步步成环”。

3.2.3 开挖施工方法

开挖Ⅰ部，每循环进尺控制在1～2 m，且不大于一榀钢架间距长度，拱顶120°范围打设Φ42超前小导管预支护，边墙采用Φ22中空注浆锚杆长3 m，间距1.0 m（环）×1.5 m（纵向）梅花型布置。安装格栅钢架，钢架落脚处两边各打设Φ42锁脚锚管2根，长度3 m。挂Φ8@150 mm×150 mm钢筋网，单层布置，喷射C25早强混凝土至设计厚度。

开挖Ⅱ部，完成土方开挖后进行初期支护，设置锚杆，安装格栅架，打设缩脚锚管，布置钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。

开挖Ⅲ部，打设Φ42超前小导管预支护，边墙采用Φ22中空注浆锚杆长3m，间距1.0 m（环）×1.5 m（纵向）梅花型布置。安装格 栅钢架，挂Φ8@150 mm×150 mm钢筋网，单层布置，喷射C25早强混凝土至设计厚度。

开挖Ⅳ部，完成土方开挖后进行初期支护，设置锚杆，安装格栅架，打设缩脚锚管，布置钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。

3.2.4 初期支护

3.2.4.1 地铁车站出入口下穿管线设施施工

在该地铁地下车站主体结构的上方，存在弱电管线、雨污管道以及给水管道等市政管线设施。经过前期管线调查发现，相当一部分管线设施存在严重老化现象，在地下车站施工时比较容易受到影响，进而影响管线的正常运行，并给地下车站结构的施工带来较大的安全隐患。因此在制定地下车站结构初期支护施工方案时，应对洞内外分别采取相应的保护措施。

其中，在洞内部分开挖方式选择保守交叉中隔壁法（CRD法）工艺，分块开挖、分块支护、环环闭合，保障施工土体稳定，减少管线影响。并加强地质超前预探以及预警，了解作业面上方的管道是否存在渗漏现象，准确掌握前方的地质水文特征，以便对前方岩土体的受扰动程度加以判断。在洞外部分则应在施工前，详细排查所有管沟是否存在积水，以便采取相应的排水措施。

对于风险较高的污水管应采取临时迁移措施，污水管内部在施工过程中不应有流水存在。在地下车站出入口结构的初期支护施工中，可以利用小导洞结合双排小导管的施工方式，将拱部超前注浆范围适当扩大，其角度应控制在15°左右。在地下车站出入口主体结构的拱顶初支范围内设置通长大管棚，大管棚应采用φ108 mm×5 mm规格，应按照隔榀打设方式设置超前小导管，即可开展注浆作业。注浆压力及具体配比根据现在实验确定，应在开挖过程中进行动态施工控制测量，可准确掌握开挖施工对围岩结构的影响。

3.2.4.2 初期支护施工及控制

在出入口导坑掘进完成后，及时完成初期支护。初喷混凝土，待达到设计强度，测量放点，确定锚杆钻孔点位，用喷漆标记。锚杆钻孔方向应与岩面垂直，为保障施工质量，根据隧道结构情况选用不同钻孔设备，成孔后检查锚杆深度与角度，深度不得小于设计的95%。插入注浆锚杆，纵向间距保持1 m×0.5 m，孔径60 cm。开始注浆作业，注浆压力保持在0.3 MPa左右，待排气孔出浆后，方可停止注浆作业。

在锚杆端头位置需要焊接钢垫板，尺寸为150 mm ×150 mm×6 mm，待复喷混凝土石与钢筋网片连接。安装钢筋网片，在隧道四周设置单层钢筋网片，仰拱位置钢筋网设置在背土侧。选用钢筋网规格为Φ8＠150 mm×150 mm，搭接长不小于150 mm。钢筋网片与钢垫板焊接，连成整体，复喷混凝土。

在拱脚位置利用钢架和网片接触位置，设置锁脚锚杆，避免拱脚出现下沉问题。针对相同平面，应加强钢架弯曲程度控制，钢架平放时平面翘曲应小于±20 mm。螺栓连接格栅时，应先确认净空达到要求，然后拧紧。考虑到连接板位置受力集中，需利用钢筋加固。在整个工程施工阶段，为了控制施工风险，应保证各部分结构施工质量[4]。

3.2.5 格栅钢架安装

钢架按设计位置安设，在安设过程中钢架和初喷层之间有较大间隙时设垫块，钢架与围岩（或垫块）接触间距不得大于50 mm。为增强钢架的稳定性，将钢架与锁脚锚管焊接在一起。为使钢架准确定位，钢架架设前均需预先打设定位系筋。系筋一端与钢架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5～1.0 m，并用砂浆锚固，当钢架架设处有锚杆时利用锚杆定位。格栅拱架安装间距1 m，转弯段拱架在两榀拱架之间增加右侧导坑半断面格栅拱架。钢架架立后尽快喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷射混凝土共同受力。

3.2.6 锚杆作业

按设计间距在暗挖边墙标出锚杆位置。清理钻头、钻杆孔中异物，然后将钻头对准标出的锚杆位置孔位，对凿岩机供风供水，开始钻进。钻进应以多回转、少冲击的原则进行，以免钻渣堵塞凿岩机的水孔。钻至设计深度后，用水或高压风清孔。封堵锚杆杆体和孔间隙，压浆机压浆，压浆完成后安装关闭压浆阀。钻孔完成后经检查合格方可进行锚杆安装，单根锚杆长度应比设计中夹岩厚度加两侧低，预应力喷射混凝土厚度长50 cm。锚杆安装后，孔口采用M40干硬性预缩砂浆找平，然后安装经检验合格的垫板、螺母和止浆塞。

3.2.7 防排水施工

3.2.7.1 防水设计

通道初期支护与二次衬砌之间敷设一层塑料防水板，在初支与塑料防水板之间设置土工缓冲层。防水板与二次衬砌混凝土之间设置土工布保护层，底板防水板采用7 cm厚细石混凝土保护层。PVC防水板的厚度均为1.5 mm，土工布缓冲层和土工布保护层均为400 g/m?的短纤土工布。注浆系统的环、纵向设置间距为4～5 m。首环注浆孔距离变形缝之间距离不大于500 mm。变形缝部位应采用外贴式止水带对注浆系统进行分区。外贴式止水带为外贴式橡胶止水带，施工缝处中埋式止水带为反应性丁基橡胶钢板止水带。

3.2.7.2 防水层铺设

防水板铺设前应首先对初支断面进行复测，对暗挖净空进行量测检查，个别欠挖部位进行处理，以满足净空要求。铺设前对初期支护面仔细检查，发现有问题及时进行处理。对于局部漏水采用注浆堵水，钢筋网、钢管或锚杆头等凸出部分，先切断后用锤锤平。初期支护应无空鼓、裂缝、松酥，表面应平顺。防水板铺设采用从上向下的顺序铺设，松紧应适度并留有适当余量，检查时要保证防水板全部面积均能抵到喷射混凝土面。

防水板铺挂前，制作专用防水板作业台架。两幅防水板的搭接宽度100 mm。防水板之间的搭接缝应采用双焊缝，采用自动双缝热熔焊机，按预定的温度、速度焊接，单条焊缝的有效焊接宽度不小于15 mm，焊接严密，不得焊焦焊穿。分段铺设的防水板的边缘部位预留至少60 cm的搭接余量并且对预留部分边缘部位进行有效的保护。绑扎或焊接钢筋时，采取挡护措施应避免对防水板造成破坏。混凝土振捣时，振捣棒不得接触防水板，以防防水板受到损伤[5]。

3.2.8 二衬施工

二衬施工需注意以下6个施工要点：①人工清查防水材料是否完整，及时修复破损位置。②清底、找平。挖机配合人工清底碴。有钢筋突出的地方应割除，凹陷严重的部位应采用同级混凝土找平。③钢筋绑扎。防水层施工完后，待细石混凝土保护层达到一定强度后，方可安装底板钢筋。钢筋采用钢筋加工专用设备加工，钢筋接头采用机械连接，安装时应根据各暗挖断面设计尺寸及保护层进行施工。④立模及混凝土施工。端头及矮边墙采用钢模板支模，调好支模线及相应的混凝土高程面，水平施工缝应根据二衬拱顶模板尺寸设定位置。进行模板的架设时，矮边墙顶面应预留钢筋，以和拱圈衬砌钢筋相连接，钢筋预留长度应附合钢筋搭接要求，要求立模尺寸必须按测量组放线及技术交底进行。模板加固牢固，防止跑模，各支撑应避免碰撞。各竖向、纵向模板缝应成一条直线，模板表面应平整。模板表面污物应清理干净，并满涂脱模剂。⑤混凝土施工。底板混凝土施工应严格按施工规范进行，计量要准确。混凝土由拌合站生产，运输车运输至竖井，通过下料斗送入地泵，再由地泵泵送至工作面。矮边墙混凝土施工时设混凝土滑槽，由中间向两侧倾倒，通过混凝土缩槽送至底板模板内，边浇灌边捣固密实。底板混凝土和回填混凝土应分开浇筑。⑥混凝土养护。混凝土浇筑完毕后，应根据气候条件进行养护，养护时间应满足强度要求。当气温低于5°C时不得洒水养护。

4 结束语

结合施工经验可知，地铁隧道暗挖施工风险较大，容易出现结构失稳等情况，引发严重安全事故。在工程施工实践中，应结合水文地质、环境等情况选择合适的施工方法，科学运用大管棚施工、导洞施工、小导管注浆等施工工艺，通过严格把控各工序施工质量保证施工安全，有效降低工程施工风险，从而为地铁隧道工程的顺利推进奠定基础。

参考文献

[1] 祝月猛.浅埋暗挖地铁隧道施工技术与风险研究[J].河南科技，2020，39（29）：127-129.

[2] 曹小为.浅埋暗挖地铁隧道施工技术与风险探究[J].工程建设与设计，2020（12）：98-99.

[3] 侯志鹏.浅埋暗挖地铁隧道施工技术研究[J].智能城市，2020，6 （5）：197-198.

[4] 梁晓峰.浅埋暗挖地铁隧道施工技术与风险探讨[J].产业与科技论坛，2019，18（10）：78-79.

[5] 李朋.地铁隧道施工中浅埋暗挖技术的运用[J].建材与装饰，2018（10）：277-278.

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