中鐵二局第六工程有限公司 610000）

摘要 地鐵施工下穿城市建筑結(jié)構(gòu)物，保證建筑結(jié)構(gòu)安全和地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)安全是地鐵施工的前提，針對深圳地鐵四號線某隧道，超淺埋、地質(zhì)條件差、建筑物與隧道超小間距等特點(diǎn)，在施工過程中采用后退式注漿加固建筑基礎(chǔ)，配合大管棚注漿和超前小導(dǎo)管注漿等超前支護(hù)，采用人工配合機(jī)械非爆破開挖，在整個施工過程中加強(qiáng)量測，保證了施工的安全順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞 地鐵施工 后退式注漿 超前支護(hù) 非爆破開挖

1引言

隨著中國各大城市地鐵建設(shè)速度的加快以及地下空間開發(fā)力度的加大，地鐵工程近距離穿越城市建筑的情況將逐漸增多，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下隧道施工必須確保建筑的絕對安全，而且必須做到施工期間不擾民，因此，安全保障措施必須要絕對可靠，這對施工技術(shù)也提出了更高的要求[1]。此類工程比較復(fù)雜，技術(shù)難度很大，依據(jù)淺埋暗挖法的基本原理進(jìn)行相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，為今后這類工程提供服務(wù)。

2 工程概況[2]

深圳地鐵4號線某隧道地原屬構(gòu)造剝蝕丘包地貌，覆土厚度約為6米、埋深淺、主要巖層為松散松散回填土、砂質(zhì)泥巖（強(qiáng)風(fēng)化巖心呈碎塊狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育），地面呈臺階狀，臺階高1～11m，為直立擋墻?；鶐r內(nèi)裂隙發(fā)育程度較發(fā)育，巖體呈塊狀結(jié)構(gòu)。隧道K0+8.078～K0+14.284上方為條石擋墻，且擋墻又為一棟6層磚混結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)，隧道拱頂與建筑基礎(chǔ)離最小間距僅0.97m。拱頂上方全為松散回填土，圍巖開挖后極不穩(wěn)定，“拱部效應(yīng)”無法形成，極易引起坍塌。隧道縱向方向?yàn)闂l石擋墻和高填方公路，高填方公路下方埋設(shè)一根600mm直徑給水管、一根300mm直徑PVC排水管。存在因隧道施工導(dǎo)致回填土沉降過大，引發(fā)建筑地基沉降變形、發(fā)生傾覆，高填方公路擋墻失穩(wěn)，給水管、排水管出現(xiàn)爆管等安全隱患，對工程施工安全造成很大的不利因素。

3 施工方案選定

根據(jù)本段的工程特點(diǎn)及現(xiàn)場施工條件，爆破施工會造成拱頂?shù)孛嫦鲁烈约皩λ淼郎戏浇ㄖ肮芫€產(chǎn)生不利影響，建筑地基基礎(chǔ)為松散回填土條石基礎(chǔ)，隧道施工對上方建筑條石基礎(chǔ)穩(wěn)定存在嚴(yán)重影響。經(jīng)過專家多次論證施工方案確定為：

（1）采用后退式注漿加固建筑房屋基礎(chǔ)，防止建筑建筑基礎(chǔ)向以開挖面滑動或發(fā)生不均勻沉降；

（2）采用φ108大管棚、φ42超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前注漿防護(hù)，提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；

（3）采用非爆破開挖隧道掌子面，減弱隧道施工影響；

（4）加強(qiáng)隧道施工監(jiān)控量測，以監(jiān)測信息指導(dǎo)施工，確保施工安全。

4 施工技術(shù)及措施

采用后退式雙液漿加固建筑物地基，打設(shè)大管棚、超前小導(dǎo)管超前支護(hù)，隧道下穿建筑物開挖支護(hù)嚴(yán)格按照淺埋暗挖法“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的施工原則進(jìn)行施工[3]，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)整開挖進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)，確保地面建筑結(jié)構(gòu)不受影響和隧道施工安全。

4.1地表注漿

由于隧道埋深淺，覆跨比小，巖層主要為松散回填土，洞室開挖后自穩(wěn)時間很短，為確保洞室安全和隧道上方建筑物的安全。為改善建筑回填土段圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)土體承載強(qiáng)度和增大土體彈性模量，防止施工隧道施工引起地表下沉導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)承載不均，引起建筑結(jié)構(gòu)不均勻沉降、變形、裂縫、甚至傾倒等情況，采用XY-100地質(zhì)鉆機(jī)配合RG130注漿機(jī)該建筑基礎(chǔ)回填土范圍進(jìn)行地表注漿加固。

布孔：梅花型布置，孔深根據(jù)每個位置回填土深度確定。

鉆機(jī)定位：定位準(zhǔn)確，鉆頭點(diǎn)位誤差≤20mm。鉆桿垂直度誤差≤1度。

鉆孔：鉆孔過程中密切觀察鉆進(jìn)尺度及溢水出水情況，出現(xiàn)涌水時，立即停鉆，先行注漿止水，再分析原因。確認(rèn)止水效果后，方可繼續(xù)鉆孔。鉆孔時嚴(yán)格控制外插角，嚴(yán)禁出現(xiàn)竄孔、塌孔現(xiàn)象。

后退式雙液漿配合比：

A液：水：水玻璃=1：1 PH=7.5

B液：水：超細(xì)水泥：XPM外加劑=1：1：0.0495

注漿量控制在15～20L/min，特殊情況可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；將噴入材料施加壓力，可以實(shí)現(xiàn)水平滲透效果。階梯進(jìn)行回抽噴射，以10～15cm或20～50cm為一區(qū)間。注漿壓力一定要嚴(yán)格控制在3～4MPa。當(dāng)壓力突然上升或從孔壁溢漿，應(yīng)立即停止注漿，每段注漿量應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行，跑漿時應(yīng)采取措施確保漿量滿足設(shè)計(jì)要求。

注漿孔位總體采取跳排隔孔布置。同排中間間隔一孔，每排之間中間隔開一排注漿，最后采取相同方法返回注漿至結(jié)束。每孔注漿完畢后，對注漿孔進(jìn)行密封；對噴漿后地面實(shí)行封密，恢復(fù)原狀。注漿施工結(jié)束后，通過注漿體內(nèi)鉆孔，用壓水、注水或抽水等辦法測定圍巖的流量及滲透系數(shù)，不合格的需進(jìn)行補(bǔ)充注漿。檢查孔的數(shù)目約為總注漿孔數(shù)的5～10%，布孔的重點(diǎn)檢查部位是地質(zhì)條件不好的地段及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。鉆孔，從注漿體內(nèi)取出原狀樣品，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，通過這類檢測可得出下述幾項(xiàng)重要的物理力學(xué)性能指標(biāo)，據(jù)此能對注漿效果做出比較確切的評價：樣品的密度、結(jié)石的性質(zhì)、漿液充填率及剩余孔隙率；依據(jù)試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對不合格點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)注。

4.2 大管棚

隧道采用大管棚超前支護(hù)，起到加固建筑基礎(chǔ)和超前支護(hù)隧道結(jié)構(gòu)的作用。大管棚采用外徑φ108mm、長33m、壁厚6mm的熱扎無縫鋼管，管棚前端呈尖錐狀，尾部焊接φ10mm加強(qiáng)箍，管壁周圍鉆2排φ20mm注漿孔。環(huán)向間距0.5m，拱部135°范圍布置，采用一臺YG50型鉆機(jī)成孔，每鉆完一個孔后，隨即將管棚鋼管由機(jī)械沿隧道周邊以1°外插角頂進(jìn)，鋼管節(jié)段間用絲扣連接，頂進(jìn)時長節(jié)和短節(jié)管節(jié)交替使用，管棚頂?shù)轿缓?，鋼管與導(dǎo)向管間隙用速凝水泥或其他堵塞嚴(yán)密，以防注漿冒出，然后再進(jìn)行下一孔的施工。采用RG130注漿機(jī)進(jìn)行注漿，水泥漿水灰比1：1，水泥漿配合比、注漿量等參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場注漿情況適當(dāng)調(diào)整。管棚封堵設(shè)進(jìn)漿孔和排氣孔，當(dāng)排氣孔流出漿液后，關(guān)閉排氣孔繼續(xù)注漿，每孔注漿量一般20～30L/min，注漿壓力控制在3～4MPa。達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或注漿壓力后，穩(wěn)定10分鐘以上即可停止注漿。

4.3 超前小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管采用φ42熱軋無縫鋼管，壁厚4mm、長5m，前端加工成尖錐狀，尾部焊一圈φ6mm加強(qiáng)筋。除尾部1m外，管壁四周鉆φ10mm的壓漿孔。環(huán)向間距0.5m，外插腳10°～15°，每3.5m施工一循環(huán)。采用TA288型氣腿式鑿巖機(jī)（風(fēng)鉆）鉆孔，孔深應(yīng)適當(dāng)超深。鋼管插入時，手持風(fēng)鉆先鉆孔，再用去掉回轉(zhuǎn)爪的風(fēng)鉆將鉆桿換成特殊釬尾，用沖擊的辦法將導(dǎo)管貫入孔中。在小導(dǎo)管的尾部用膠泥麻筋纏箍成楔形，鋼管頂進(jìn)孔內(nèi)后其外壁與巖壁間隙堵塞嚴(yán)密。鋼管頂進(jìn)時，注意保護(hù)管口不受損變形，以便與注漿管路連接。鋼管尾端外露足夠長度，并與格柵鋼架焊接在一起。超前小導(dǎo)管采用水泥漿液注漿加固，水泥漿參數(shù)、注漿施工方法同大管棚注漿。

4.4 非爆破開挖

后退式地表注漿加固、大管棚、超前小導(dǎo)管施工結(jié)束后，即可進(jìn)行正常的隧道施工。隧道開挖采用正臺階法施工，上下臺階錯開2.5～3m，每循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)格控制在0.25～0.5m。開挖方式采用人工配合機(jī)械開挖，在使用機(jī)械開挖后，機(jī)械退出掌子面，然后挖掘機(jī)開始扒碴，出碴結(jié)束后馬上進(jìn)行鑿頂清邦及初噴混凝土施工，然后再人工使用手持風(fēng)鎬對銑挖機(jī)未開挖到位的部位進(jìn)行處理。待初期支護(hù)結(jié)構(gòu)安裝、復(fù)噴混凝土工作完成后進(jìn)行下一循環(huán)的掘進(jìn)施工。

5 監(jiān)控量測

在暗挖施工過程中，對建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測，在建筑物四周布置沉降建筑物安全。隧道開挖過程中對拱頂、拱腰布置觀測點(diǎn)，見圖6。建筑物監(jiān)控量測點(diǎn)中最大變形點(diǎn)的位移時間曲線見圖7、圖8。由這些曲線可以看出，經(jīng)過地表注漿加固以及大管棚、小導(dǎo)管超前支護(hù)后，建筑沉降量很小，完全在確定的參數(shù)值范圍內(nèi)，符合規(guī)范要求。另外，在隧道施工中做好地面沉降、拱頂沉降、收斂、隆起等監(jiān)控工作。圖9是隧道內(nèi)監(jiān)測的拱頂下沉典型點(diǎn)處的位移時間曲線，圖10是隧道內(nèi)監(jiān)測的收斂典型點(diǎn)處的位移時間曲線，暗挖施工隧道內(nèi)的監(jiān)測結(jié)果（沉降累計(jì)最大值5·6mm）。完全滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，淺埋暗挖法穿越建筑物隧道施工是安全成功的，達(dá)到了預(yù)期的土體抗滑保護(hù)效果。

6 總結(jié)

深圳地鐵4號線某隧道采用淺埋暗挖法施工小間距下穿城市建筑的成功實(shí)例，以及在施工中嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”18字方針進(jìn)行施工，都是地鐵高風(fēng)險、高難度、高技術(shù)含量的成功所在 在適當(dāng)選擇注漿加固、大管棚與小導(dǎo)管超前支護(hù)、人工配合機(jī)械非爆破開挖等工程措施，隧道穿越建筑獲得顯著效果，建筑的沉降和變形滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求?？蔀橐院箢愃瞥鞘兴淼朗┕ぬ峁┮欢ń梃b作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李宏建.北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究[J].山西建筑，2006，02.

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