侯世鋒

（中交二公局鐵路工程有限公司，西安 710065）

1 工程概況

烏魯木齊軌道交通1號(hào)線工程土建施工04合同段，南門站～北門站暗挖區(qū)間設(shè)計(jì)起訖里程為DK4+180.456～DK4+965.139，總長(zhǎng)784.683m，區(qū)間左右線間距13～16.2m，隧道埋深16～19.2m。綜合考慮本段區(qū)間長(zhǎng)度、線路情況、工程地質(zhì)及場(chǎng)地、工籌等，本區(qū)間隧道采用暗挖礦山法施工。區(qū)間結(jié)構(gòu)覆土埋深較市政管線深，采用礦山法施工能有效避讓沿線的地下管線，施工期間不用對(duì)地下管線進(jìn)行改移。但受區(qū)間正線開挖施工的影響，周邊地層會(huì)有少量沉降，施工前需要調(diào)查清楚區(qū)間沿線的地下管線情況，針對(duì)不同種類的管線采取相應(yīng)的保護(hù)措施，加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)。在YDK4+579.571位置設(shè)置一處施工豎井、橫通道兼聯(lián)絡(luò)通道，其中巖層強(qiáng)度70MPa。施工中鑒于巖層強(qiáng)度較高，先后采取了布魯克機(jī)器人開挖、二氧化碳爆破技術(shù)，替代傳統(tǒng)的炸藥爆破技術(shù)后，顯著減少了爆破飛石和煙塵對(duì)安全和環(huán)境的影響，同時(shí)保證了工期的按時(shí)完成。

2 豎井施工

2.1 豎井施工流程

豎井采用倒掛井壁法施工，施工流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鎖口圈開挖、澆筑→龍門架安裝→超前加固→井身土石方開挖→鋼格柵架立、連接筋、網(wǎng)片焊接→濕噴混凝土→回填注漿→下一循環(huán)→豎井封底。

2.2 鎖口圈施工

豎井鎖口圈梁尺寸為3m高（地面以上0.5m）、2m寬，混凝土等級(jí)為C30，保護(hù)層厚度50mm。測(cè)量放出控制線，定出鎖口圈的開挖輪廓線。土方開挖采用機(jī)械開挖，開挖到設(shè)計(jì)高程以上200mm后，人工撿底、修邊，基底按設(shè)計(jì)要求夯實(shí)，保證成型質(zhì)量及地基承載力符合要求，同時(shí)預(yù)埋豎井初支豎向連接筋，且錨入圈梁長(zhǎng)度≥36D（D為圈梁受力鋼筋直徑）[1]。鎖口圈施工前施做100mm厚C20細(xì)石混凝土墊層，24h后開始綁扎圈梁鋼筋，圈梁的鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)進(jìn)行，然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎并及時(shí)預(yù)埋注漿管及鋼板（豎井樓梯用）。龍門架基礎(chǔ)隨圈梁同步施工。圈梁鋼筋安裝完成經(jīng)監(jiān)理檢查合格后，支立圈梁模板，模板采用竹膠板，滿堂腳手架支撐體系，混凝土采用C30商品混凝土澆筑，振搗棒振搗。

3 施工技術(shù)

采用布魯克機(jī)器人進(jìn)行隧道施工。該機(jī)器人可以360°“自由旋轉(zhuǎn)”、無線遙控操控，相較于傳統(tǒng)的挖掘機(jī)施工，具有安全、環(huán)保、高效的特點(diǎn)。其每小時(shí)可以完成5～10m3的巖體破除，施工效率相比傳統(tǒng)挖掘機(jī)大幅度提高，而且其工作臂采用三節(jié)臂，可以輕松地完成360°正向、反向的掏、挖等作業(yè)。需注意的是，其設(shè)備高溫后需降溫方可繼續(xù)操作。

由測(cè)量人員根據(jù)測(cè)量結(jié)果用油漆標(biāo)明欠挖位置及范圍。對(duì)于小范圍的欠挖，不建議采用二氧化碳爆破技術(shù)，因其爆破的成本高，損耗大，需要人工進(jìn)行處理欠挖，采用人工打釬及用電錘打孔聯(lián)合進(jìn)行處理；對(duì)于大范圍的欠挖，采用電錘打孔，用塑料導(dǎo)爆管、雷管或少量乳化炸藥進(jìn)行爆破處理，后用小車出渣。

3.1 監(jiān)控量測(cè)

為給隧道施工創(chuàng)設(shè)安全環(huán)境，需安排專員做好監(jiān)測(cè)工作，明確地面與上方的沉降情況。不僅于此，隧道周邊的既有建筑以及各類地下管線都要得到全面監(jiān)測(cè)，不可出現(xiàn)沉降變形等問題。在獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果后，技術(shù)人員以此為基礎(chǔ)評(píng)定工程情況，調(diào)節(jié)參數(shù)并做出合理優(yōu)化，形成安全的施工環(huán)境。

3.2 在暗挖隧道臨近區(qū)間采取加撐保護(hù)措施

淺埋大斷面暗挖隧道施工環(huán)境更為復(fù)雜，在盾構(gòu)穿越該區(qū)間時(shí)應(yīng)足夠安全?；诖?，施工人員有必要為隧道采取支護(hù)措施，可設(shè)置型鋼支撐，要求各支撐間隔1m，采用I20工字鋼。待盾構(gòu)順利穿過后，即可將型鋼支撐拆除。值得注意的是，在設(shè)置型鋼支撐時(shí)需要格外注重接頭鋼板，其設(shè)置位置應(yīng)足夠合理，且要利用膨脹螺栓實(shí)現(xiàn)與模筑輪的穩(wěn)固連接。若工程中存在永久中隔墻，可充分利用其中的預(yù)留孔，將其作為中間支撐點(diǎn)。

二氧化碳?xì)怏w爆破裝置是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的礦用低溫爆破設(shè)備，其突出特點(diǎn)在于爆破時(shí)不產(chǎn)生明火，可從源頭上切斷火源，確保施工作業(yè)的安全性，可消除爆破產(chǎn)生的不良影響，控制現(xiàn)場(chǎng)溫度。

3.3 左線盾構(gòu)掘進(jìn)控制

盾構(gòu)持續(xù)推進(jìn)，若與先行大斷面淺埋暗挖隧道之間處于較小間距時(shí)，有必要通過合理的措施控制整體質(zhì)量，具體有：（1）為避免盾構(gòu)停機(jī)現(xiàn)象，施工人員在前期應(yīng)全面檢查盾構(gòu)機(jī)，針對(duì)存在的問題及時(shí)維護(hù)；（2）合理優(yōu)化盾構(gòu)施工參數(shù)，盡可能降低對(duì)土體的擾動(dòng)影響；（3）嚴(yán)格控制土艙壓力；（4）合理調(diào)節(jié)盾構(gòu)姿態(tài)，主要控制姿態(tài)變動(dòng)的頻率與范圍，通過此方式降低對(duì)土體的不良影響；（5）同步注漿施工中，所用漿液的質(zhì)量與數(shù)量需足夠合理，且建筑產(chǎn)生的各個(gè)空隙都要得到有效填充，將土體變形控制在工程許可范圍內(nèi)；（6）設(shè)置注漿孔，隨后完成注漿管的預(yù)埋作業(yè)，在此環(huán)節(jié)施工時(shí)需考慮到周邊施工環(huán)境。

豎井部分施工較為特殊，需要提前完成大斷面施工作業(yè)，考慮到豎井開挖面較大的特點(diǎn)，基于全斷面開挖的方式需投入大量設(shè)備，同時(shí)，各類石碴均都采用的是設(shè)備提升的方式，將會(huì)耗費(fèi)大量的成本，無論在工程效率還是成本上都相對(duì)欠佳。對(duì)此，選擇小導(dǎo)洞開挖方式，從而得到直徑為3.8m的開挖斷面。此方式的特點(diǎn)在于：有效控制一次開挖工程量，相較于常規(guī)方法而言設(shè)備投入減少約1/3，顯著提升了施工效率，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成小導(dǎo)洞開挖作業(yè)[2]。擴(kuò)挖作業(yè)遵循的是由上而下的原則，在確保設(shè)備與人員效率的同時(shí)，還可提升洞內(nèi)排水效果，且經(jīng)過擴(kuò)挖后得到的石碴能夠快速運(yùn)輸?shù)蕉赐庵付▍^(qū)域，有效節(jié)約成本，無論在質(zhì)量、安全還是成本等方面效果都更為良好。

3.4 地表沉降

經(jīng)技術(shù)人員監(jiān)測(cè)后，得到地表沉降變動(dòng)曲線。通過對(duì)其進(jìn)行分析得知，采用先盾構(gòu)后暗挖的方法施工，兩洞之間的沉降更為明顯，而基于先暗挖后盾構(gòu)的方法展開施工作業(yè)，在中間區(qū)域的沉降則相對(duì)微弱一些。在先行隧道貫通的影響下，致使后行隧道與上方行車道間距逐步縮小，同時(shí)在其側(cè)方也存在隧道施工作業(yè)。因此，要嚴(yán)格控制后行隧道施工作業(yè)，最大程度地降低對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)影響。從結(jié)構(gòu)斷面規(guī)模來看，右洞部分明顯超過左洞。不僅于此，右線盾構(gòu)施工中極容易對(duì)周邊環(huán)境造成不良影響，這一現(xiàn)象將明顯超過左線。相比之下，盾構(gòu)施工雖然會(huì)對(duì)環(huán)境造成干擾，但程度較為微弱，而暗挖施工則更為明顯。對(duì)此，綜合考慮擾動(dòng)與風(fēng)險(xiǎn)因素，需合理優(yōu)化施工順序，科學(xué)施工右線暗挖隧道，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)入左線盾構(gòu)隧道施工作業(yè)中，且要適當(dāng)延長(zhǎng)兩部分的施工間隔時(shí)間。

如圖1所示為暗挖隧道先行、盾構(gòu)隧道后行造成的地表沉降曲線圖?；趯?duì)圖1的分析得知，暗挖隧道先行施工中，地表沉降最大約24.25m，同時(shí)形成明顯沉降槽，寬度約40m。而在盾構(gòu)隧道后行施工中，引發(fā)地表沉降的最大值約23mm，并且會(huì)形成寬度約34mm的沉降槽。

施工中，待雙線通過后，此過程中地表最大沉降約30mm。分析圖中所給曲線，雙洞之間的區(qū)域出現(xiàn)沉降槽呈明顯“U”形，形成的橫向距離約50m。由于設(shè)置有盾構(gòu)隧道通道，從而帶來更為明顯的地表沉降現(xiàn)象，相較于原狀態(tài)而言，增幅達(dá)到了25%。

圖1 暗挖隧道先行、盾構(gòu)隧道后行造成的地表沉降曲線圖

3.5 中間土體應(yīng)力

關(guān)于小凈距隧道的施工作業(yè)，中間土體是重要的影響因素，該部分的穩(wěn)定性將直接影響到施工的整體安全。暗挖隧道通過時(shí)，將會(huì)對(duì)暗挖隧道一側(cè)土體造成嚴(yán)重影響，最大應(yīng)力由原本的241.16kPa急劇提升至645.46kPa，增幅達(dá)到了170%。而在盾構(gòu)隧道通過時(shí)，雖然存在土體最大應(yīng)力增長(zhǎng)現(xiàn)象，但幅度相對(duì)較小，持續(xù)施工且最終通過后，方會(huì)出現(xiàn)明顯的增幅。作為盾構(gòu)隧道一側(cè)土體，其在不同的施工環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的最大主應(yīng)力存在明顯區(qū)別，暗挖隧道通過時(shí)僅呈現(xiàn)出微弱增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而盾構(gòu)隧道通過時(shí)出現(xiàn)的增幅將明顯提升，原本僅為248.43kPa，這一階段急劇上升到316.66kPa，增幅達(dá)到了27.4%?；谏鲜龇治龅弥低谒淼酪粋?cè)易出現(xiàn)穩(wěn)定性不足的現(xiàn)象，因此施工人員需要高度注重這一問題。

4 結(jié)語

綜上所述，在實(shí)際施工中需高度注重暗挖隧道一側(cè)，確保其具有足夠穩(wěn)定性。具體來說，施工人員應(yīng)當(dāng)全面監(jiān)測(cè)地表與臨近結(jié)構(gòu)物的狀態(tài)，明確其沉降情況，采取加撐保護(hù)等措施，提升暗挖隧道施工穩(wěn)定性，為雙線隧道施工創(chuàng)設(shè)足夠安全的環(huán)境。