張軍榮

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砂卵石地層暗挖隧道近距離下穿既有線施工技術(shù)

張軍榮

（中鐵三局集團橋隧工程有限公司，四川 成都 610083）

針對成都軌道交通8號線下穿成都軌道交通7號線運營線，兩者之間的垂直距離僅2.5 m，并且處于富水砂卵石地層中，施工難度大。通過采取相關(guān)措施可確保既有隧道及暗挖隧道的安全，即通過管片注漿對既有7號線進行注漿加固，穩(wěn)定地層；在8號線暗挖隧道施工前，對所處砂卵石地層進行降水施工，以增加卵石地層的穩(wěn)定性；暗挖隧道施工過程中，采用大管棚結(jié)合超前小導管進行超前地質(zhì)加固，同時，采用交叉中隔壁法進行隧道開挖，以控制圍巖變形及既有線、地表沉降。同時，施工過程中對既有線斷面及暗挖隧道拱頂沉降及水平收斂情況進行了監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采用既有線預加固、降水施工、超前地層支護等措施可以提高地層的穩(wěn)定性，在確保暗挖隧道施工安全的同時保證了既有線的安全。

砂卵石地層；地層加固；CRD工法；拱頂沉降

隨著地鐵飛速發(fā)展，新建地鐵線路與既有線交叉頻率也日漸提升，交叉段施工安全控制尤為重要。成都軌道交通8號線下穿成都軌道交通7號線運營線，兩者之間的垂直距離僅有2.5 m，并且處于富水砂卵石地層中，施工難度大。本文結(jié)合其位置關(guān)系及水文地質(zhì)情況，詳細介紹了暗挖隧道施工的整體部署及施工技術(shù)措施，確保了暗挖隧道穿越施工期間軌道交通7號線的安全。

1 工程概括及水文地質(zhì)條件

成都市成都軌道交通8號線殷家林站—高朋大道站區(qū)間隧道下穿7號線，穿越段采用暗挖施工，暗挖段位于神仙樹1號風亭組活塞風井與高朋大道站南端頭之間，暗挖段與7號線平面呈正交，暗挖段隧道長約42.795 m，拱頂埋深約20 m，隧道頂部距離既有7號線區(qū)間隧道僅有2.5 m。隧道采用圓形斷面，左線開挖寬度為8.34 m，右線開挖寬度為7.74 m。隧道拱頂穿越巖層主要有中密卵石層、密實卵石層，圍巖等級為Ⅵ級。本暗挖段在鉆孔中測得區(qū)間場地地下水位埋深為12.80～15.70 m，高程482.93～486.13 m。暗挖隧道穿越7號線剖面示意圖如圖1所示。

2 總體施工方案

為了確保成都軌道交通7號線的安全，根據(jù)8號線與7號線的位置關(guān)系、水文地質(zhì)條件，對施工安全、進度、成本等方面分析后，最終確定暗挖隧道總體施工方案為：通過管片注漿孔對正在鋪設(shè)軌道的7號線進行注漿加固，穩(wěn)定地層；富水砂卵石地層自穩(wěn)性差，因此通過降水以增加砂卵石地層的穩(wěn)定性，暗挖隧道通過管井降水施工方法，再次穩(wěn)固地層；暗挖施工中采用大管棚結(jié)合超前小導管超前地質(zhì)加固，從而徹底穩(wěn)固地層。隧道施工中采用交叉中隔壁法（CRD工法）開挖，將大斷面隧道分為4個相對獨立的小洞室分部施工，嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的方針進行施工，控制圍巖變形及既有線、地表沉降。

圖1 暗挖隧道穿越7號線剖面示意圖

3 具體施工措施

3.1 既有線加固

暗挖隧道穿越段范圍內(nèi)既有7號線彼時正準備鋪軌施工，因此，通過注漿孔對穿越段范圍內(nèi)7號線管片下半部分進行深孔徑向注漿加固。注漿加固采用長3.4 m、Ф50 mm、壁厚4 mm的無縫鋼管，采用雙漿液（水泥∶水∶水玻璃為1∶1∶1；水玻璃波美度為40），注漿壓力為0.5～0.8 MPa，在暗挖施工前5 d完成注漿加固作業(yè)。既有線加固斷面如圖2所示。

圖2 既有線加固斷面圖

3.2 降水施工

3.2.1 降水井布置

砂卵石地層中降水容易帶走細顆粒，造成地層形成孔洞，可能造成既有線7號線沉降異常。因此，降水井的位置、深度、構(gòu)造、施工方法及過濾效果必須既能保證降水的效果，也要減少降水施工對本身地層的影響。通過降水理論計算，暗挖隧道段共計布置降水井9口。根據(jù)地質(zhì)情況，泥巖處于在地下32 m左右，降水井深度按照中風化巖層以下2.5 m考慮，降水井深度為35 m，管井選用500混凝土管。成井施工選用成井時間短、過濾效果好的旋挖鉆進行施工。降水井的布置如圖3所示。

3.2.2 降水施工及其效果檢測

降水井成井后，井管采用優(yōu)質(zhì)濾料，濾水段控制在暗挖范圍上下3 m，同時采用2層10目濾水網(wǎng)，保證在降水過程中盡量少地帶走細顆粒，同時在施工過程中，加強降水井的水位監(jiān)測，對抽排水的含沙率進行測量。在本次降水施工過程中，降水井中水位一直在隧道底部以下范圍內(nèi)，同時含砂率測量結(jié)果小于1/100 000，降水效果得到了良好的保證。

圖3 降水井位置布置示意圖

3.3 超前地層加固

為了保證掌子面開挖穩(wěn)定，采用分段自進式大管棚結(jié)合超前小導管施工工藝進行暗挖隧道超前地層加固。暗挖隧道拱頂120°，范圍內(nèi)采用12 m大管棚及管棚之間插入2 m小導管方式加固。洞口段大管棚水平布置，超前小導管外插角控制在15°～30°，中間段大管棚外插角控制在5°～10°，小導管外插角布置為15°～30°，管棚每隔10 m施作1次，環(huán)向間距0.4 m，超前小導管環(huán)向間距0.4 m，徑向間距0.5 m。超前地質(zhì)加固布置如圖4所示。

圖4 地層加固圖

超前地層加固施工過程中，先施作大管棚，后施作超前小導管。注漿順序為由下至上，左右交替。超前支護嚴格按照開挖進尺進行布設(shè)，保證支護效果。

3.4 暗挖施工

暗挖隧道施工采用上、下臺階法開挖，主要采用人工結(jié)合小型機械開挖的方式。每部開挖完成后及時施作初期支護和臨時支護。上臺階采用人工風鎬開挖翻渣至下臺階，下臺階按設(shè)計要求步距跟進施工，主要采用小型機械進行開挖。開挖施工工序如下所示。

第一步：洞室①開挖及支護，包括洞室開挖、拱部超前注漿管打設(shè)并注漿、立鋼架、噴射混凝土（封閉成環(huán)）、拱背回填注水泥漿、打鎖腳錨管。具體如圖5所示。

第二步：洞室②開挖及支護，包括洞室開挖、立鋼拱架、噴射混凝土（封閉成環(huán)），洞室①超前洞室②5～7 m。具體如圖6所示。

第三步：洞室③開挖及支護，包括洞室開挖、拱部超前小導管打設(shè)并注漿、立鋼拱架、噴射混凝土（封閉成環(huán)）、拱背回填注水泥漿、打鎖腳錨管，洞室②超前洞室③5～7 m。具體如圖7所示。

圖5 洞室①開挖

圖6 洞室②開挖

圖7 洞室③開挖

第四步：洞室④開挖及支護，包括洞室開挖、立鋼拱架、噴射混凝土（封閉成環(huán)），洞室③超前洞室④5～7 m。具體如圖8所示。

第五步：分段拆除臨時仰拱，不拆除中隔壁施作防水層（防水保護層）及二次襯砌。

4 監(jiān)測技術(shù)措施

4.1 監(jiān)測目的

為及時了解暗挖隧道施工對既有地鐵7號線的影響，判斷既有線的安全、穩(wěn)定。根據(jù)監(jiān)測情況，預測對后續(xù)施工的影響，及時采取有效措施，確保既有線的安全。及時掌控暗挖隧道周圍圍巖和圍護結(jié)構(gòu)的變形情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果判斷暗挖隧道施工的風險性，必要時及時優(yōu)化施工工藝及方法，確保暗挖隧道安全。

4.2 對既有線的監(jiān)測

4.2.1 監(jiān)測點布置

施工期間嚴格落實控制措施，對既有線進行斷面監(jiān)測。監(jiān)測點平面圖和剖面圖如圖9和圖10所示。

圖8 洞室④開挖

圖9 既有線監(jiān)測點平圖

4.2.2 監(jiān)測項目及控制值

既有線監(jiān)測項目及控制值表如表1所示。

表1 既有線監(jiān)測項目及控制值表

序號監(jiān)測項目監(jiān)測點布置間距控制值/mm速率/（mm/D） 1道床豎向位移、結(jié)構(gòu)豎向位移斷面間距10 m沉降10，上浮5沉降2，上浮1 2結(jié)構(gòu)水平位移斷面間距10 m102 3道床左右差異沉降斷面間距10 m41 4道床縱向差異沉降斷面間距10 m4/ 5隧道內(nèi)巡視———

4.2.3 監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明暗挖隧道施工中既有7號線結(jié)構(gòu)豎向位移最大沉降為5.86 mm，水平位移最大為2.21 mm，道床左右差異沉降最大為0.52 mm，縱向差異沉降最大為0.37 mm，均遠小于設(shè)計允許范圍內(nèi)，本次暗挖隧道施工，確保了既有線的安全、穩(wěn)定。

4.3 對暗挖隧道的監(jiān)測

暗挖隧道內(nèi)主要通過拱頂沉降及水平收斂監(jiān)測，每5 m布置1個斷面，每個斷面共計7個監(jiān)測點（其中3個拱頂沉降監(jiān)測點，4個水平收斂監(jiān)測點），正常情況下每天監(jiān)測2次，監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，加大監(jiān)測頻率。根據(jù)隧道內(nèi)監(jiān)測情況，隧道內(nèi)拱頂沉降最大值為4.6 mm，水平收斂最大值為2.95 mm，均在設(shè)計允許值（30 mm）范圍內(nèi)。

圖10 既有線監(jiān)測剖面圖

5 結(jié)論

本次砂卵石地層暗挖隧道近距離下穿既有線工程施工中，采用既有線預加固、降水施工、超前地層支護等措施加強地層的穩(wěn)定性。施工中施工組織得當，施工技術(shù)措施安排合理，成功地完成了成都軌道交通8號線下穿7號線施工，保證了在建隧道施工及既有7號線的安全，加快了施工進度，降低了本工程施工風險，為后續(xù)的類似情況工程提供了有效的參考。主要體會如下：①在砂卵石等軟弱地層暗挖隧道穿越既有線施工過程中，保證掌子面的穩(wěn)定是確保施工安全的核心。本工程通過既有線的預加固、降水施工及超前支護等多種施工工藝加固地層，有效保證了暗挖隧道施工及既有線安全穩(wěn)定。②本工程根據(jù)現(xiàn)場實際水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境因素等復雜情況及施工風險，提出了符合現(xiàn)場實際情況的施工技術(shù)措施，施工技術(shù)靈活多樣，確保了工程的施工安全。③堅持信息化施工的先進理念，通過降水效果監(jiān)測、地面監(jiān)測、隧道內(nèi)監(jiān)測及既有線監(jiān)測等手段，有效確保了成都軌道交通8號線及7號線既有線的結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定。

［1］中華人民共各國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ8—2016建筑變形測量規(guī)程［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

［2］北京市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會.GB 50299—1999地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（2003版）［S］.北京：中國計劃出版社，1999.

［3］中華人民共各國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50308—2017城市軌道交通工程測量規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

［4］黃祚瓊.地鐵車站暗挖隧道穿越既有線的施工技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51（02）：133-139.

2095－6835（2019）01－0048－04

U231.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.048

張軍榮（1972—），男，山西襄汾人，1994年畢業(yè)于太原重型機械學院起重運輸與工程機械專業(yè)，本科，高級工程師，現(xiàn)從事地鐵項目施工技術(shù)與管理工作。

〔編輯：張思楠〕