程龍

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司隧道設(shè)計(jì)分公司，天津300131）

1 引言

隨著國(guó)家城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，交通擁堵問(wèn)題日益突出，成為制約大城市發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。城市軌道交通以其節(jié)能、環(huán)保、快捷、運(yùn)量大等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用和推廣。近幾年城市軌道交通迅猛發(fā)展，其建設(shè)環(huán)境也日益復(fù)雜，近接施工、下穿施工等問(wèn)題不斷涌現(xiàn)。吳昊【1】對(duì)青島地鐵2 號(hào)線(xiàn)下穿地下商業(yè)街設(shè)計(jì)、施工情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究；李倩倩【2】等對(duì)北京地鐵6 號(hào)線(xiàn)平安里—北海北站區(qū)間下穿既有4 號(hào)線(xiàn)區(qū)間隧道工程變形特性進(jìn)行了分析；梁建波【3】對(duì)廣州地鐵7 號(hào)線(xiàn)鐘漢區(qū)間下穿3 號(hào)線(xiàn)結(jié)構(gòu)沉降進(jìn)行了系統(tǒng)分析。上述研究成果多以對(duì)周邊建筑物的影響作為研究對(duì)象，新建隧道自身?xiàng)l件較簡(jiǎn)單。對(duì)于自身?xiàng)l件復(fù)雜情況下下穿建筑物施工的研究成果較少涉及。

鑒于此，本文以青島地鐵1 號(hào)線(xiàn)西青區(qū)間為例，對(duì)超小凈距地鐵隧道近距離下穿地下過(guò)街通道進(jìn)行分析研究，為后續(xù)工程提供借鑒和參考。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

青島地鐵1 號(hào)線(xiàn)西鎮(zhèn)站—青島站區(qū)間礦山法段下穿青島火車(chē)站地下過(guò)街通道，如圖1 所示。受線(xiàn)路條件限制，下穿過(guò)街通道區(qū)段線(xiàn)間距較小，左右線(xiàn)隧道初支結(jié)構(gòu)凈距0～0.6m，其中約5m 范圍左右線(xiàn)隧道共用初支結(jié)構(gòu)。

圖1 過(guò)街通道與區(qū)間隧道平面位置關(guān)系

地下過(guò)街通道為鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)，寬11.5m，高約4m。底板位于第四系粉質(zhì)黏土中，埋深約6m，隧道拱頂至過(guò)街通道底板凈距4.3～4.6m。

2.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

下穿段隧道洞身位于強(qiáng)～中風(fēng)化花崗巖地層，隧道拱頂覆蓋層主要為雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土層及強(qiáng)風(fēng)化上亞帶。第⑦層粉質(zhì)黏土，可塑～軟塑狀，多含薄層粉土，土體強(qiáng)度中等，透水性差。1○層粉質(zhì)黏土層中分布有砂礫透鏡體，具有透水性。該范圍臨近砂層，地層極易坍塌變形，造成周邊建筑物沉降、開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)。

過(guò)街通道臨近砂層，圍巖等級(jí)Ⅵ級(jí)，地下水類(lèi)型主要為第四系潛水及強(qiáng)～中風(fēng)化基巖風(fēng)化裂隙水，水量較大。

3 設(shè)計(jì)與施工方案

3.1 方案比選

青島站為既有改造車(chē)站，是制約區(qū)間線(xiàn)路設(shè)計(jì)的主要因素，區(qū)間線(xiàn)路不具備按照標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)間距14m 進(jìn)行設(shè)計(jì)的條件。受周邊環(huán)境條件限制，下穿過(guò)街通道段地鐵隧道線(xiàn)間距6.17～6.83m。根據(jù)地鐵1 號(hào)線(xiàn)限界要求，單洞單線(xiàn)馬蹄形隧道斷面內(nèi)凈空寬度5.1m?；谏鲜鼍€(xiàn)路條件，下穿段可以采用連拱隧道方案、單洞雙線(xiàn)大斷面方案及單洞單線(xiàn)隧道方案，方案比選如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)方案比選表

連拱隧道方案需分3 個(gè)導(dǎo)洞進(jìn)行開(kāi)挖，作業(yè)工序多，隧道變形控制效果差；另外，中隔墻處防水處理復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)階段容易出現(xiàn)滲漏水；受線(xiàn)間距影響，中隔墻最薄處不足0.5m，開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)較大。單洞雙線(xiàn)方案隧道開(kāi)挖斷面大，施工擾動(dòng)范圍較大；雖然CRD 工法對(duì)變形控制效果較好，但隧道拱頂距離過(guò)街通道較近，施工影響較大。分離雙洞方案左右先隧道分別封閉成環(huán)，能夠較好地控制沉降；另外，隧道開(kāi)挖斷面較小，隧道拱頂可采用注漿加固措施，提高地層承載力，進(jìn)一步減小開(kāi)挖對(duì)過(guò)街通道的影響；此外，分離雙洞方案在隧道防水處理、工程投資方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)。綜合以上分析，推薦采用分離雙洞設(shè)計(jì)方案。

3.2 隧道支護(hù)參數(shù)

隧道下穿施工對(duì)周邊建筑物的影響主要包括2 個(gè)方面：一是隧道開(kāi)挖擾動(dòng)地層，造成建筑物的不均勻沉降、開(kāi)裂；二是爆破施工，爆破振動(dòng)對(duì)建筑物造成的損壞。制定設(shè)計(jì)參數(shù)主要考慮這2 個(gè)方面。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

1）拱部φ76mm 中空自鉆式管棚；

2）拱部φ42mm 小導(dǎo)管超前支護(hù)；

3）250mm 厚C25 濕噴混凝土；

4）格柵鋼筋間距0.5m；

5）邊墻錨桿4m，間距1.0m×1.0m；

6）300mm 厚C45 鋼筋混凝土。

3.3 地層預(yù)加固處理

隧道拱頂粉質(zhì)黏土層中存在一定的砂礫透鏡體，具有一定的透水性；另外，風(fēng)化巖與土層交界面處往往富水性較好。為避免隧道開(kāi)挖過(guò)程中地下水流失造成的地層變形，同時(shí)減小地下水軟化地層造成隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)，下穿段采取上半斷面注漿方案，對(duì)隧洞拱頂3m 范圍進(jìn)行注漿加固，如圖2 所示。

圖2 注漿加固設(shè)計(jì)圖

注漿采用水泥水玻璃雙液漿，根據(jù)前期帷幕注漿施工經(jīng)驗(yàn)注漿參數(shù)如下：水灰比為0.6～0.8,水泥漿∶水玻璃=1∶1（體積比），注漿壓力0.8～1.0MPa。采取地層加固措施后，隧道開(kāi)挖洞內(nèi)基本無(wú)滲水。

3.4 施工方案

分離雙洞隧道因線(xiàn)間距較小，Ⅱ區(qū)左線(xiàn)隧道與相鄰右線(xiàn)隧道共用初支（二襯分離，初支不分離），該區(qū)段是設(shè)計(jì)施工中控制的重難點(diǎn)。下穿段具備由兩端對(duì)向掘進(jìn)的施工條件，為保障施工安全，制定總體施工方案如下：Ⅰ區(qū)開(kāi)挖支護(hù)→Ⅲ區(qū)開(kāi)挖支護(hù)→Ⅳ區(qū)開(kāi)挖支護(hù)→Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)二襯施工→Ⅱ區(qū)開(kāi)挖支護(hù)→Ⅱ區(qū)二襯施工，區(qū)段劃分如圖3 所示。

圖3 施工組織方案示意圖

下穿段均采用環(huán)形臺(tái)階法施工，施工步序如圖4 所示。施工中將拱腳穩(wěn)定作為施工控制的重點(diǎn)，加強(qiáng)鎖腳錨桿施工質(zhì)量把控。嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，開(kāi)挖1 榀支護(hù)1 榀。隧道上臺(tái)階主要為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)度較低，采用機(jī)械開(kāi)挖；由于下臺(tái)階中風(fēng)化花崗巖機(jī)械開(kāi)挖難度較大，采用控制爆破技術(shù)。

圖4 隧道施工步序圖

4 工程實(shí)施效果

區(qū)間隧道施工中對(duì)過(guò)街通道沉降、位移、傾斜及裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，過(guò)街通道墻（柱）角及底板中部布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。沉降控制值10mm，底板處爆破振速控制值1.0cm/s。下穿施工過(guò)程中采用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)顯示，最大沉降約4mm。施工過(guò)程中沉降及爆破振速均未觸發(fā)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以青島地鐵1 號(hào)線(xiàn)西青區(qū)間超小凈距隧道近距離下穿地下過(guò)街通道為例進(jìn)行討論分析，得到以下結(jié)論：

1）超小凈距下穿施工采用單洞雙線(xiàn)方案、分離雙洞方案、連拱隧道方案均是可行的，綜合地層變形控制、工程投資、運(yùn)營(yíng)期防水效果等因素，采用分離雙洞方案是合理可行的。

2）復(fù)合地層隧道近接施工應(yīng)以控制變形和爆破振速為目標(biāo)，制定設(shè)計(jì)、施工方案?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，過(guò)街通道最大位移約4mm，爆破振速未超限，滿(mǎn)足地下過(guò)街通道保護(hù)要求。