西安地鐵二號線區(qū)間隧道施工方法

西安地鐵二號線區(qū)間隧道施工方法王春希1樊紅衛(wèi)2（1鐵道第一勘察設計院集團，7100432西安地下鐵道有限責任公司710016）摘要:本文通過對西安地鐵二號線沿線工程地質和水文地質條件的分析，結合線路經過地段的地面建筑和交通狀況，論述了西安地鐵二號線一期工程區(qū)間隧道應采用的施工方法，并針對西安地鐵二號線一期工程遇到的不良地質問題提出了處理措施，對地鐵二號線下一步應該研究的問題提出了設想。本文為筆者對西安地鐵二號線一期工程所作的區(qū)間工法研究的總結，文中對施工方法的研究結論已經在二號線一期工程的設計施工中得到實施。關鍵詞：西安地鐵區(qū)間隧道施工方法1前言西安地鐵二號線為西安地鐵線網南北向骨干線，線路北起待建的鄭西鐵路客運專線西安北客站，向南經北門、鐘樓、南門、小寨至線路終點韋曲。二號線一期工程（北客站～長延堡段）正線全長20.623km，均為地下線，設17座車站。地鐵二號線穿過地層比較復雜，且受多種不良地質及地層構造的影響，加之城市道路交通及其它控制點的制約，區(qū)間隧道施工方法的選擇對施工安全、地面重要建筑的安全、工程造價、工程質量及進度有決定性的影響。地鐵二號線是西安地區(qū)的首條地鐵線路，因此二號線區(qū)間隧道工法選擇不僅對二號線有直接的影響，對西安地鐵的后續(xù)修建也具有重要的意義。2沿線工程地質及水文地質西安市位于關中平原中部，其內沉積了巨厚的第四系地層，地鐵二號線工程涉及的主要為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)地層的黏質黃土、粉質黏土、古土壤、細砂、中砂。二號線區(qū)間隧道主要穿行于潛水含水層中，水位埋深一般介于10～20m。潛水位多年變化不明顯，大部分1～2m，局部小于1m，屬季節(jié)性大氣降水動態(tài)類型。地下水主要接受大氣降水、地表水、灌溉水入滲補給及淺層承壓水的補給。渭河河漫灘及一、二級階地一帶粗砂、砂礫石、卵礫石土的滲透系數K=20～80m/d，渭河二、三級階地及黃土梁洼地段新、老黃土的滲透系數K=1～16m/d。沿線的不良地質主要有地裂縫、飽和砂土液化、黃土濕陷性、飽和軟黃土、地面沉降等3區(qū)間隧道平縱斷面、控制點沿線對區(qū)間隧道工法選擇有重大影響的控制點有隴海鐵路、南北城墻及護城河、鐘樓、地裂縫等。除變形劇烈的地裂縫影響帶須采取特殊的工程措施外，其余控制點處均考慮采用盾構法施工。4地鐵二號線地下區(qū)間施工方法研究區(qū)間隧道的施工方法一般有明挖法及暗挖法，暗挖法又可分為淺埋暗挖法及盾構法,下面將結合西安地鐵二號線的具體情況進行討論。4.1明挖法明挖法是采用一定的施工措施，從上往下逐步開挖基坑的巖土，然后從下至上逐步施工結構，最后回填基坑的施工方法。明挖法施工工藝簡單、技術成熟、進度快、質量可靠、防水效果好、風險小，結構防水質量易保證。在交通疏解、地下管線、周圍環(huán)境許可的條件下，區(qū)間隧道可盡量抬高軌面標高，使之置于較小的埋置深度，為明挖法施工創(chuàng)造條件，從而降低工程造價，加快工程進度。敏(點1刪)奪明挖法分類悄明挖法按浴支護方式墊分放坡明挖絲和附圍護挪明挖。放坡孫明挖可采用脾錨噴護坡、管土釘墻種等方式。圍故護顯明挖躲有鉆孔灌注廈樁、人工挖傘孔樁、SM次W工法、地荷下連續(xù)墻、那鋼板樁循等圍護結構顆型式。揮(階2療)酒西安地區(qū)現母有明挖基坑該采取的支護的方式：豐西安地區(qū)現篇有基坑一般去為建筑地下羅室基坑，深直度普遍較小霉（為5~歐9腦米乘）棕，沫排樁加錨桿冤（錨索）支唱護在西安市傷地下工程的傲基坑支護工墳程中應用非本常普遍，實狼踐中的效果疫也比較好標。倘(3)黃西安相地鐵權二號線商明挖法施工電選擇：袋西安圖地鐵慶二號線表工程可行性檔研究過程中謊，四依據屆西安驢地鐵元二號線溫沿線地面交范通、配線布濾置、地裂縫蔥分布、沿線鈔建筑物分布容等情況，在民線路平縱斷刪面受設計中進行窩統(tǒng)籌規(guī)劃，乖在有條件采英用明挖施工銜的區(qū)間澡，局從平縱斷面突設計上為明常挖法施工創(chuàng)皇造條件。畫稍多4.2魚暗挖法：胸暗挖法根據炭不同地段的楚工程地質、膛水文地質及進地表環(huán)境場循地條件等，萬可分為淺埋晌暗挖法及盾徑構法。格義淺埋暗挖法縫：惰淺埋暗挖法君沿用了新奧發(fā)法的基本原級理，創(chuàng)建了絮信息化量測牛反饋設計和策施工的新理庫念窗，它采用先柔后屑剛復合式襯寸砌新型支護袍結構體系。膨在施工過程稱中應用監(jiān)控昌量測、信息賠反饋和優(yōu)化鞠設計，墨保證撤施工憐安全榨。修淺埋暗挖法斃施工，工藝搖簡單、靈活掃，并可根據蘆施工監(jiān)控量蝶測的信息反較饋來驗證或易修改設計和肆施工工藝，最以達到安全凝與經濟的目選的。街(面1硬)淺埋暗斯挖法隧道的頓監(jiān)控量測執(zhí)在采用淺埋鏡暗挖法施工猴的區(qū)間應該錢進行嚴密的刻監(jiān)控量測，孩監(jiān)控量測的猴項目和測點儉布置如圖灘1女所示，對掌重要項目的慎量測應滿足盆專門的要求萬，并加密差量測風的頻率。在任施工中嚴格頸以量測數據揪指導施工。論圖早1現淺埋獎暗挖法施工淘監(jiān)控量測圖傍(旦2奸)咽澇淺埋暗挖法言隧道的防水喘淺埋暗挖法劍施工雖然有偵許多優(yōu)點，月但防水效果嫂不佳確是有尾目共睹的。遭究猶其原因不外魄乎以下幾點尺，第一，種斬種原因引起道防水混凝土恥的質量不過吊關，達不到枯防水的要求貸；第二隧道違施工后的受雁力變形與設襖計不一致，熟引起襯砌變窩形、開裂導磨致滲漏；第湊三防水板在謙施工過程中贈被損壞，失腔去防水作用雞。為了減少養(yǎng)淺埋暗挖法睬施工工藝引摟起的滲漏水潮病害，應針笑對以上問題南進行攻關，阿從混凝土的悠配比工藝，讀施工工藝等跑方面進行認喜真研究，積桿極采用新材漠料、新工藝絞徹底解決施往工工藝引起斬的滲漏水。頁在設計方法晶上應針對本峽地實際的地漂質條件，探黨索地層物理被參數與地下思洞室受力變筍形的關系，集靈活應用新塌奧法精髓，校使結構在設戴計上能夠承姿受以后的各肌種應力狀況旬。脈(召3宋)尖錢西安裕地鐵登二號線否區(qū)間隧道暗協(xié)挖法施工策描略論西安冰地鐵咽二號線框區(qū)間隧道穿死過的地層屬悶典型的第四洲系黃土地層口，隧道埋深躁位于地下水熔位以下，從燕鉆孔資料可盆以看到，隧瞎道埋深范圍蘇內的土層飽診和度大多為左85%以上鋼，液性指數泄基本大于0播.30，隧拍道結構范圍康內的地層多綁處于可塑到浮軟塑狀態(tài)，底地下水位附者近有軟塑帶面，由于圍巖搞自身承載能奉力很差，為腰避免制隧道施工過寨程中勁對地面滑和周圍建筑任物莊造成破壞，卻需要嚴格控省制地面沉降管量。因此，鏡要巾加強賊初期支護曉的屢剛度，支護摧要及時。坐在施工過程息中應該嚴格悉按國內長期捎總結的遠“改管超前、嚴繪注漿、短進趙尺、強支護賢、早封閉、桌勤量測、速津反饋刮”單的經驗進行櫻施工。餅從西安地區(qū)券地層的有關宵指標可以發(fā)良現，水位線塞以下的黃土溜，處于可塑絨到軟塑狀態(tài)易，而且地層制的滲透系數虹較大模，因此暗挖率隧道應采用招輔助降水措埋施，散由于地下水矮位以下的黃稈土飽和度均才在80%以板上，披估計一般的約注漿方法撐和漿液貌不能滿足施凈工要求，所項以在西安的載黃土地層中辦應該選擇漿灶液顆粒很細賴，滲透性好汽而有比較經秀濟的漿液，督從以往的工張程經驗，水伯玻璃漿液或笨水泥水玻璃意漿液也許是波比較好的選尋擇，或者在泉地層非常軟從弱的地方采繩取聚氨酯漿迫液注漿。嬸淺埋暗挖法斬施工的輔助美施工措施有剪小導管注漿悅、長管棚、擁冷凍法等，兩小導管注漿托和長管棚是狹施工中經常細采用的方法迷，冷凍法因族為工藝復雜蟲，造價高，襪所以一般僅伍用于地質較欲差的大跨隧盆道。在西安磁地鐵葡二號線瞞區(qū)間隧道的絞施工中，依腐據淺埋暗挖尖法施工的區(qū)式間隧道的地首質和洞室跨腔度情況，在保單線斷面施累工中隧道拱經部采用小導雜管注漿方式曠，雙線斷面吵可以采用管號棚、雙層小劣導管注漿或盞管棚結合小扭導管注漿方吼式，在局部貞喇叭口段的唯大跨襯砌施堵工中采用長包管棚注漿的紀施工輔助措夢施。溫斃盾構法：紡盾構法是在賓盾構機鋼殼策體的保護下偏，依靠其前奔部刀盤上的嚷刀具挖掘地滾層，并在盾打構機殼體內類完成出碴、槳管片拼裝、雅推進等作業(yè)溜的一種施工曲方法競。盾構法施續(xù)工使不僅施工進閑度快，而且有無噪音，無點振動公害，法對地面交通論及沿線建筑地物、地下管州線和居民生扣活等影響較勞少。代國內目前在螞盾構區(qū)間的惜施工中地面隊變形的控制里方面普遍已罷經達到＋難1伸～－摩3晃㎝的水平，頂在對變形要踐求嚴格的區(qū)退段采取加強扛對位同步注毅漿、襯砌回各填壓漿、地晴面跟蹤注漿殊的綜合措施惠，地面沉降向已經可以控色制在幾個毫哄米的水平。閑(1)魔禮盾構法在西碌安地區(qū)的適肅用性挨盾構施工技基術從廣州地轟區(qū)的微風化陳巖層到上?？说貐^(qū)的淤泥償質地層均能筐夠適用，西閣安的地層從雞與其他城市勝的比較可以缸看出是非常緊適合采用盾蒜構施工的。湖西安地鐵盾誓構機選擇謀土壓平衡盾貴構機最適合蓋西安地層，拍也能滿足西站安冬地鐵舞二號線驢施工通過大蹦量的古建筑虎對地面變形五的嚴格要求娘。根表(狡2較)驗診盾構法施工謀在西安面臨采的主要問題畏西安地鐵二柜號線辨盾構區(qū)間要乘通過國家級娃文物保護單巨位西安古城悼墻及鐘樓，凍盾構施工通貢過時的沉降并和隆起的控石制比一般地最段更要嚴格照，在盾構機世的選型中必末須考慮到這黑樣的特殊要華求。嘩盾構在黏質姻黃土地層中兵施工時容易使形成泥餅，匹造成推進困郵難，效率降硬低，因此盾踐構的刀盤開矩口率應較大仆，或者采用臟輻條式刀盤刮。鬼(3)紛店盾構妨工肚法正選擇叢對調區(qū)間功能及巾車站的影響冤盾構法保采用單圓形騰結構學，咸單一的斷面配形式，制約購了區(qū)姥間摧隧道的銳使用功能。江盾構法施工熔的久區(qū)間錯內，仔無法饑設置存車線坡、渡線、折帝返線、聯(lián)絡矮線等輔助線肅，教也無法擔設置迂回風區(qū)道懼、猶人防隔斷門蜻、咱不宜懸吊風增機，聯(lián)絡通敵道與區(qū)間排肆水泵房的施死工也有相當餃的難度。慢為了盾構施抬工的經濟性披，一般泰一臺盾構機遲通常連續(xù)施餃工2～3個扯區(qū)間，其間爺的車站均采著用過站方案埋。這棉對格于減少盾構雅機拆裝及轉也場次數、延櫻長機械壽命蒙、縮短工期序是很有價值必的，但是盾谷構機經過的撥車站結構底唉板需在車站英通長范圍內旗加深，冷會侄增大永久結蛋構規(guī)模。藍(蒜4歪)觸檔盾構施工的尺變形監(jiān)測醋盾構施工的銳變形監(jiān)測包棟括地表沉降舌監(jiān)測和盾構判內變形監(jiān)測假兩部分內容通。在盾構施像工的線路上鑄方每隔落20米綢左右布置監(jiān)廉測橫斷面，塘進行變形監(jiān)拌測，依據監(jiān)浪測數據指導滾盾構的下一積步施工。除綠必測項目外便，監(jiān)測斷面顫的監(jiān)測項目核和監(jiān)測頻率喚依據地表變倉形大小和地管表建筑的重燭要性進行確爛定。屆4.2.料3僑西安混地鐵祝二號線狗區(qū)間隧道賄工法總結恩地鐵凝區(qū)間濤隧道的各種來施工方法各覽有其特點，復亦存在一定圍的局限性。列根據沿線不妄同地段的工捆程地質和水失文地質條件帽、線路埋深啟、地面與地今下建(構)盼筑物及管線虧的分布情況纏、城市總體放規(guī)劃要求，滾結合道路交薦通狀況，通陷過對技術、渠經濟、環(huán)境霜、交通影響決、工期及使?jié)庥霉δ艿确綐嵌木C合比垂較，合建理選擇工施工方法。私除屬地面環(huán)境要聾求寬松，或埋深較淺的潑段落呈選擇明挖法潑外，其余區(qū)付間隧道的施吹工方法可在剝淺埋暗挖和面盾構之間進驕行選擇，鑒店于沿線地質瘡狀況，并結見合沿線地面絹交通、地面難建筑狀況及早工程統(tǒng)籌規(guī)朗劃，區(qū)間隧組道的選擇原盒則是，在有此條件采用盾口構工法的前剃提下，優(yōu)先譯選擇盾構法變施工。睬區(qū)間隧道要色穿過8條地酬裂縫，鑒于盯隧道上方的布地面建筑和泛交通狀況，蜜隧道穿過地別裂縫處歐除一處外而其余槽均采用淺埋源暗挖法施引工帳。溫

基于以上公的分析，裹西安粱地鐵二號線息區(qū)間隧道時工程，除個源別條件允許迷的區(qū)段采用奏明挖法外，勢絕大多數地村下線路的施我工方法只能辰在礦山法和習盾構法中進鞋行選擇。炒依據西安拘地鐵雄二號線糧區(qū)間隧道的斥線路埋深、縮沿線建筑物須分布、道路浴交通等因素伸確定西安柳地鐵翼二號線決一期工程蔬區(qū)間隧道采占用工法如下救表所示。臂炊釋西安金地鐵攤二號線蠻區(qū)間隧道工犯法分段條志摔表逗1臟序號棒區(qū)間名稱消工法選擇結遙果及原因翅工法選擇捷附注壯比去秩托盾構持鋸轉昌盾構膽擱敵序盾構+磨土釘墻敘護坡象閉欺部分明挖狀脆艇剛厘盾構盈致恥亦蘆淺埋暗挖客有配線段涂渠按溝慌淺埋暗挖各調蛋括歡盾構師穗倘朵展盾構+淺埋費暗挖拿處理Ｆ2地懇裂縫段采用么淺埋暗挖映價曬擺掛盾構+淺埋佩暗挖回聯(lián)絡線和渡誤線段采用淺蒙埋暗挖法獄裕竊塌式盾構喪歷自拋雀課盾構鑄饒飛慌姜淺埋暗挖夸唐羽辨誓淺埋暗挖似籌有配線懂嫌憶基謀耳淺埋暗挖妨丙窮拿籃筒盾構+淺埋呀暗挖應處理Ｆ文8即地裂縫段采悅用淺埋暗挖汪避盆茂舒盾構+淺埋寸暗挖叫處理Ｆ9地溉裂縫段采用座淺埋暗挖準柳步辟明挖悄+淺埋暗挖蝶5澡、沿線不良臟地質對區(qū)間綠隧道的影響欺及工程措施孝沿線的不良教地僵質梨主要有具飽和砂土液不化、稠濕陷性黃土價、飽和軟黃尊土愈5.1賴飽和砂土散液化云西安地鐵二段號線掉飽和砂土液三化層的分布葛，呈星點狀亞分布特征，檢主要分布在寒渭河漫灘、艱一級階地及婆潏河一級階陜地，地震液矛化層厚1～保7m，埋深海3～5m，川等級屬輕微堪－中等液化樹，對二號線揉工程基本沒侍有影響筍。瞧5.2閥黃土濕陷性贊西安地鐵二謊號線久經過段落地剃表廣泛分布脆有濕陷性黃草土，以替Ⅰ糊級、箭Ⅱ拍級非自重濕斗陷性為主，恒少部分段落橫分布有歇Ⅱ月～訴Ⅳ殿級自重濕陷廊性黃土你。奪濕陷性黃土晌主要分布于考地表段，什對占全線絕庭大多數段落搏的暗挖法施款工段在施工泛階段影響不昏大，但考慮永到以后因地草表濕陷可能抽會引起結構攤承受額外的嚇荷載，對埋長深較淺的區(qū)乏間隧道設計斷時應予以加屑強。濕陷性臨地層對區(qū)間嶼的影響表現能的另一個方疑面是對明挖睬段和地表加鴉強處理段的陜影響。由于佳施工過程中恥工程用水的說參與，會引敬起地表沉陷稻變形，但根點據西安地區(qū)姨既有工程的仁經驗，只要記在施工過程脂中能夠采取釣分段跳槽施富工，加強施這工用水的管洋理教。燈或者改變有根關漿液的材悄料，施工引江起的地表濕胡陷是可以得憐到控制的，沫不會對工程窩和周圍建筑咳造成破壞。免黃土濕陷性歐對區(qū)間隧道肺的影響主要摸表現在兩個鴿方面，第一森，基底濕陷牲變形后引起起隧道不均勻固沉降，襯砌半開裂，漏水您，影響正常別的運營。第咳二，隧道洞招身及上部地敞層遇水濕陷惱后，引起地榆層物理力學抄參數變化，內隧道襯砌受撇力加大，襯脫砌發(fā)生破壞玩，影響正常瞧的運營。因穗此在受黃土止?jié)裣菪杂绊懳坏亩温涞膮^(qū)旗間隧道的設收計，應針對暑以上兩點采室取鏡以下逗針對性措施棗：塊(閉1鄙)雷對于埋深很仗淺的段落（酒隧道拱頂覆島土小于擇5m皇），如果地浮面有條件，疾采用在地面猜進行處理的依方法，處理窄采用灰土擠晶密樁，經過面處理的土層英承載力應不脾低于200錦KPa。匯如果基地處編的濕陷性黃趟土較淺，協(xié)也種可采用換填驕的方法進行茅處理最。殼(熊2套)毫對于隧道埋偏深較大或地星面沒有條件熱進行處理的膏淺埋段，采幣用在隧道內資進行處理的哨方法，對隧決道基底進行恒灰土擠密處年理野。愁(3)收結構設計另中應對可能方產生的附加發(fā)應力采取針縫對性加強措絞施，設置必疾要的變形縫肥，變形縫處姓應加強防水暈措施。貧對區(qū)間隧道縫內的濕陷性嗽地層的處理榜主要是對基釘底土層進行蛙擠密加固，猜在消除加固窯范圍地層的脾濕陷性的同豬時，降低地部層的滲透系廁數，以隔絕槽區(qū)間隧道運光營過程中匯銜聚的各種地增下水或其它俯水流向基底萄地層的滲透呆影響，從而劣達到消除地嚼層濕陷性的也目的。英為減少黃土裂濕陷性的影父響，在施工息中應加強施做工用水的管壁理，隧道內荒必須建立完務善的臨時排夏水系統(tǒng)，對責受濕陷性影俱響段的壓漿求應采取雙液品漿，以加強宴漿液的加固丹效果同時減烏少用水量。筒在該段隧道悄設計中適當棕加大預留沉每落量，以便狂為難于預料蛙的地層沉降雹預留必要的棵處理空間主。森交5.3智飽和軟黃土害西安地鐵二騰號線瑞部分除段落由于地淚下水位淺，其部分黃土受肺地下水的浸壞潤及軟化，檔土體處于飽他和狀態(tài)、濕撒陷性消失、狼承載力降低鏡，位于特殊飲的工程地質兆層，對工程遺修建影響較青大。場從飽和軟黃購土的縱向分詳布可以看出郵，沿線磚部分段落胡暗挖區(qū)間隧移道的拱部和鹽部分邊墻部情位位于飽和桶軟黃土層中鳥，翼采取的工程斷措施是啄，間在有條件的尿情況下盡量系采用盾構法奪施工，在采鵝用淺埋暗挖詢法施工的地舒段對拱部初照期支護進行敞加強，采用蔥小導管格壓毛注水泥水玻夾璃漿液。在傲施工措施上削盡量減少對皆地層的擾動演，初期支護略盡早封閉，好二次襯砌緊丸跟。步6地鐵二主號線應稱進一步研究料的問題腎(1)擇地裂縫段處隔理措施載地裂縫是西鮮安地鐵遇到薪的特殊地質始現象。地裂糧縫具有活動蛇的特性，一鏈般的建筑均爭采取繞避的悼方法避免地妹裂縫的影響典。但地鐵工構程無法繞避換，因此應該掀對此進行深主入的研究，濾使地鐵工程償能夠安全的呈施工和正常鉛的運營。下遠階段在以下肚方面應進行醋研究。第一鈴，結構如何費適應地裂縫系的變形，并免滿足正常的瘋使用；第二熟，地裂縫發(fā)昏生變形后防距水問題的處層理；第三，行地裂縫處的分軌道結構和漂接觸網適應列性研究。決(仆2郊)遮黃土地層盾騾構施工的后賭期沉降研究艦通過地層(綢同時考慮地寄下水影響)轎、盾構機體擔和管片結構晝的友整體藝數值模擬分役析，從總體露上把握盾構貝機掘進時，神機體與前方蝦土體、機體烈與管片結構頸以及管片結寶構與周圍土舍體的相互瞬羽態(tài)作用關系擔，探明在掘賣進各階段土籃體的應力松晨弛、孔隙水濫的上升和下唱降、盾構機薦前方及周圍先土體的沉降傲和隆起的三畢維位移分布靜規(guī)律，把握暫掌子面穩(wěn)定旦性與盾構機完的合理推力擴的關系，掘筋進時對地面擴建筑物及近逗接結構物的摩影響程度。史同時研究解叛決盾構法施揚工的監(jiān)控量更測體系。赴矛驗竊(遲3慈)折盾構