邢慧賢

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，北京 100055)

淺埋暗挖法是近年來(lái)為適應(yīng)城市淺埋隧道的需要而發(fā)展起來(lái)的一種施工方法，在我國(guó)地鐵區(qū)間隧道建設(shè)中已廣泛采用。淺埋暗挖法施工工藝簡(jiǎn)單、靈活，并可根據(jù)施工監(jiān)控量測(cè)的信息反饋來(lái)驗(yàn)證或修改設(shè)計(jì)和施工工藝，以達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的目的。目前成都礦山法暗挖隧道施工經(jīng)驗(yàn)較少，且斷面較小。

成都地鐵2號(hào)線一期工程區(qū)間隧道基本位于飽水的砂卵石層中，在這種無(wú)膠結(jié)、穩(wěn)定性差的砂卵石層中施工，必須采取有效措施防止開(kāi)挖過(guò)程中圍巖坍塌并控制地面沉降，確保施工安全及減小對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。本停車(chē)線暗挖隧道覆土5.66 m，斷面較大，距房屋最近處僅2 m，對(duì)地面沉降要求較高，工程風(fēng)險(xiǎn)較大。

1 工程概況

1.1 暗挖隧道概況

通惠門(mén)停車(chē)線暗挖區(qū)間位于2號(hào)線通惠門(mén)車(chē)站東端，停車(chē)線起點(diǎn)里程為 ZDK29+428.100，終點(diǎn)里程為 ZDK29+746.278，停車(chē)線總長(zhǎng)318.178 m，停車(chē)線曲線半徑400 m。ZDK29+614.500處設(shè)置一處施工豎井，兼作盾構(gòu)井。本礦山法隧道采用噴錨構(gòu)筑法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，采用復(fù)合式襯砌，主要斷面包括A型段，B型段，B1型段。其中A型斷面內(nèi)凈高7 588 mm，內(nèi)凈寬9 200 mm;B型及B1型斷面內(nèi)凈高8 322 mm，內(nèi)凈寬10 000 mm，見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 停車(chē)線平面布置圖

1.2 工程地質(zhì)概況

區(qū)間隧道地處川西平原岷江水系Ⅰ級(jí)階地，為侵蝕～堆積階地地貌，地形平坦，地面高程501.10 m～503.77 m。工程所處地層均為第四系(Q)地層覆蓋。地表多為第四系人工填筑雜填土，其下為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉土、砂土、卵石土;第四系上更新統(tǒng)沖、洪積卵石土夾砂透鏡體，下伏白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖。

第四系孔隙水主要賦存于全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)的砂、卵石土中，砂卵石層含水豐富，含水層總厚度約28.1 m，為孔隙潛水。本區(qū)段卵石土綜合含水層滲透系數(shù)k=18 m/d，為強(qiáng)透水層。區(qū)間隧道基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響較大。

圖2 B型斷面圖

圖3 B1型斷面圖

本場(chǎng)地位于通惠門(mén)路上，琴臺(tái)路左側(cè)。通惠門(mén)路為雙向八車(chē)道，交通繁忙。站址周邊樓房密集，且靠近軍事管制區(qū)。

2 主要支護(hù)措施

2.1 停車(chē)線隧道主要支護(hù)措施

停車(chē)線隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)以鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土和鋼架為初期支護(hù)并輔以小導(dǎo)管作超前支護(hù)，以模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)全封閉防水隔離層，局部設(shè)置系統(tǒng)錨桿。在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，如遇地質(zhì)條件較差的土層，在掌子面開(kāi)挖后，需噴50 mm厚C20早強(qiáng)混凝土臨時(shí)封閉掌子面。由于隧道開(kāi)挖斷面較大，地面沉降經(jīng)計(jì)算最大可達(dá)到26.5 mm，為了更好的控制地面沉降，須嚴(yán)密監(jiān)控地面沉降，必要時(shí)加臨時(shí)豎撐。

A，B，B1型斷面均采用初期支護(hù)雙層φ42超前小導(dǎo)管L=3.5 m，縱向1.5 m，拱部 90°范圍，環(huán)向間距 0.25 m，拱部 90°～180°范圍，環(huán)向間距0.3 m，Ⅰ22a鋼架支護(hù)間距 0.5 m;初支采用C25網(wǎng)噴早強(qiáng)混凝土，350 mm;二次襯砌C30，P8模筑鋼筋混凝土，500 mm。

2.2 主要支護(hù)斷面受力計(jì)算

選取B型及B1型斷面進(jìn)行計(jì)算。分別按最高水位(水位在隧道拱頂上方)、水位在隧道中部、水位在隧道底板下進(jìn)行計(jì)算，取計(jì)算的最不利值進(jìn)行配筋，圖4，圖5分別列出兩種斷面的承載能力極限狀態(tài)計(jì)算結(jié)果的最大彎矩值。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)二襯滿(mǎn)足受力要求。

圖4 B型斷面彎矩圖

圖5 B1型斷面彎矩圖

3 施工方法

1)停車(chē)線隧道按噴錨構(gòu)筑法及淺埋暗挖法進(jìn)行施工，結(jié)合本工程具體情況，以合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少隧道開(kāi)挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)為原則，采用人工或機(jī)械開(kāi)挖技術(shù)，開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效抑制圍巖過(guò)大變形。以超前注漿小導(dǎo)管、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及鋼架作為主要施工支護(hù)手段，模筑鋼筋混凝土為二次襯砌，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。

2)隧道起拱線以上范圍設(shè)超前注漿小導(dǎo)管輔助施工，使拱部砂卵石層得到膠結(jié)，形成注漿加固圈，以提高砂卵石層的自穩(wěn)能力。選用CRD法進(jìn)行暗挖主體段施工。開(kāi)挖后，應(yīng)視地下水情況和掌子面穩(wěn)定情況，必要時(shí)采用噴射混凝土封閉掌子面和增設(shè)臨時(shí)仰拱。為控制隧道初襯拱腳沉降，在鋼架拱腳設(shè)鎖腳錨管。為控制地面沉降，應(yīng)當(dāng)控制開(kāi)挖進(jìn)尺和拆除臨時(shí)支撐縱向長(zhǎng)度。拆除臨時(shí)支撐縱向長(zhǎng)度在5 m以?xún)?nèi)。嚴(yán)格控制開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺，一般不宜超過(guò)0.5 m。施工時(shí)應(yīng)遵從“管超前，嚴(yán)注漿，短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，早封閉，勤量測(cè)”的原則。開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)，及時(shí)封閉。初支噴混凝土封閉成環(huán)一定長(zhǎng)度后及時(shí)向拱墻背后注漿，對(duì)圍巖和初支進(jìn)行加固。圖6，圖7為CRD工法分區(qū)及開(kāi)挖臺(tái)階示意圖。

圖6 CRD工法分區(qū)圖

圖7 CRD工法開(kāi)挖臺(tái)階示意圖（單位：m）

3)開(kāi)挖之前采用降水井提前20 d以上進(jìn)行降水，使地層重新固結(jié)，并保證掌子面的干燥。

4 輔助工程措施

4.1 施工降水

1)降水對(duì)地面沉降、地下管線及周邊建筑物的影響一般來(lái)說(shuō)，成都地區(qū)的地下水分布狀況為地表水及地下潛水層，兩種水層通過(guò)粘土層的分隔作用，互不貫通。根據(jù)大量的工程經(jīng)驗(yàn)證明，成都地區(qū)在砂卵石地層中實(shí)施施工降水是可行的。加之成都地區(qū)砂卵石層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地層壓密作用，使卵石顆粒之間形成了較為穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，因而具有拱力效應(yīng)，降水作用對(duì)地表沉降值影響較小，對(duì)地下管線及建筑物的變形影響也較小。

2)降水井布置原則。停車(chē)線隧道施工期間采用管井降水，降水井直徑為600，井深25 m，沿隧道兩側(cè)布置，單側(cè)井距20 m，降水深度為不小于隧道開(kāi)挖輪廓線底1.0 m。

4.2 控制地面沉降的措施

1)洞室開(kāi)挖后迅速地施作初期支護(hù)，抑制巖體的早期變形，待圍巖穩(wěn)定后，再進(jìn)行二次襯砌。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。

2)隧道淺埋地段地表下沉的量測(cè)宜與洞內(nèi)凈空變化和拱頂下沉量測(cè)在同一橫斷面內(nèi)。當(dāng)?shù)乇碛薪ㄖ飼r(shí)，應(yīng)在建筑物周?chē)鲈O(shè)地表下沉觀測(cè)點(diǎn)。

3)橫斷面方向應(yīng)在隧道中心及兩側(cè)間距2 m～5 m處設(shè)地表下沉測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面設(shè)7～11點(diǎn)，監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)在隧道開(kāi)挖影響范圍以外。地表下沉量測(cè)應(yīng)在開(kāi)挖工作面前方，隧道埋深與隧道開(kāi)挖高度之和處開(kāi)始，直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時(shí)為止。地表下沉量測(cè)頻率應(yīng)與拱頂下沉和凈空變化的量測(cè)頻率相同。

4)地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。一般地段允許沉降應(yīng)控制在30 mm，應(yīng)注意施工降水對(duì)周?chē)鷾\基礎(chǔ)房屋及地下管線的影響，必要時(shí)須采取基礎(chǔ)加固措施。

4.3 防水技術(shù)要求及措施

根據(jù)成都市含水地層的特性、圍巖穩(wěn)定情況和結(jié)構(gòu)支護(hù)形式確定，應(yīng)采用全封閉式的復(fù)合襯砌，初支要進(jìn)行系統(tǒng)注漿，形成初道止水帷幕，達(dá)到無(wú)明水，只有少量濕漬。初支與二襯之間鋪設(shè)附加防水層，附加防水層宜采用能倒置粘貼于主體結(jié)構(gòu)的預(yù)鋪式防水材料，以實(shí)現(xiàn)防水層能與二襯混凝土密貼。

1)初期支護(hù)噴混凝土采用抗?jié)B標(biāo)號(hào)為P8的防水混凝土;初支施工時(shí)預(yù)埋注漿管，每當(dāng)初期支護(hù)閉合成環(huán)一定距離后，隨即進(jìn)行初襯的拱墻背后注漿。

2)盡量使初支噴射面平整，二襯鋼筋施工時(shí)須采取有效措施確保防水板不被破壞。當(dāng)二次襯砌完成后應(yīng)對(duì)拱頂部二次襯砌與防水層之間空隙進(jìn)行回填注漿。

5 停車(chē)線暗挖隧道施工監(jiān)測(cè)

停車(chē)線段北側(cè)成都軍區(qū)第二幼兒園前面二層營(yíng)業(yè)房屋及成都軍區(qū)柿子巷干休所臨街5層房屋距離隧道僅2 m～3 m，施工時(shí)，需對(duì)該兩處房屋進(jìn)行保護(hù)及加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。施工期間加強(qiáng)變形控制，并通過(guò)監(jiān)測(cè)，保證既有建筑物安全。停車(chē)線段隧道施工期間進(jìn)行的施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及要求如下:

1)地面沉降監(jiān)測(cè)。在施工期間應(yīng)對(duì)周?chē)牡缆?、環(huán)境、地面、拱頂?shù)冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率在施工過(guò)程中每?jī)商熘辽僖淮危瑴y(cè)點(diǎn)布置一般在10 m左右。

2)對(duì)環(huán)境建筑物的監(jiān)測(cè)。在施工過(guò)程中，對(duì)施工影響范圍內(nèi)的所有建筑物均應(yīng)進(jìn)行變形、沉降、裂縫以及建筑物的傾斜等監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率在施工過(guò)程中，每天至少一次。

3)凈空變化、拱頂下沉監(jiān)測(cè)。凈空變化、拱頂下沉量測(cè)應(yīng)在每次開(kāi)挖后12 h內(nèi)取得初讀數(shù)。測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固可靠、易于識(shí)別，并注意保護(hù)，嚴(yán)防爆破損壞。拱頂下沉和地表下沉量測(cè)基點(diǎn)應(yīng)與洞內(nèi)、外水準(zhǔn)基點(diǎn)建立聯(lián)系。

6 結(jié)語(yǔ)

由于停車(chē)線隧道離最近的建筑只有2 m，加之地面交通的正常運(yùn)作，使這一工程成為成都地鐵在建項(xiàng)目中風(fēng)險(xiǎn)較大的項(xiàng)目。該工程重點(diǎn)解決在高地下水位、砂卵石地層或砂層等復(fù)雜地質(zhì)條件和環(huán)境條件下的大斷面淺埋施工，本工程的成功建設(shè)是成都地鐵區(qū)間大跨淺埋隧道采用礦山法施工的一次成功的嘗試，為地鐵工程提供了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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