城市地鐵暗挖隧道下穿房屋及復(fù)雜地質(zhì)區(qū)段施工技術(shù)

何明亮

【摘 要】隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展及交通建設(shè)的不斷加快，不可避免地會出現(xiàn)城市地鐵暗挖隧道下穿房屋及復(fù)雜地質(zhì)區(qū)段的情況。文章結(jié)合工程實例，闡述城市地鐵暗挖隧道下穿重要建筑及淺埋復(fù)雜地質(zhì)區(qū)段施工技術(shù)，同時詳細介紹下穿區(qū)段施工工藝及措施，可對類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道下穿房屋；復(fù)雜地質(zhì)；施工技術(shù)

【中圖分類號】U231.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0136-03

1 工程概況

某城市地鐵1號線A區(qū)間為礦山法區(qū)間，自B車站出向東，沿線經(jīng)過南山南側(cè)山腳，穿越城市干道、城市小區(qū)之間、部隊干休所，下穿烈士陵園，從城市三環(huán)高架橋樁中間穿過，進入C站。設(shè)計起點右DK12+228.15，設(shè)計終點右DK13+801.479，全長1 578 m。設(shè)3座聯(lián)絡(luò)通道，最小曲線半徑為310 m，最大縱坡為2.5%。隧道拱頂埋深為13～30 m。其中下穿干休所區(qū)段里程為左線DK12+823～DK12+896，合計73 m，圍巖等級分別為Ⅳ級、Ⅴ級、Ⅵ級。

1.1 工程地質(zhì)

區(qū)間隧道地面環(huán)境較為復(fù)雜，東西側(cè)地貌上屬于丘陵，中部為洪積平原地貌。沿線松散土層以人工填土為主，其中線路中部（里程右DK13+69.03～右DK13+359.91）為第四系沖（坡）洪積土層，下伏基巖主要為寒武系灰?guī)r、頁巖及白云巖。隧道主要穿越中等風(fēng)化寒武系灰?guī)r、白云巖，強風(fēng)化寒武系頁巖。

1.2 水文地質(zhì)

本工程場地?zé)o河流或水塘，地表水不發(fā)育。場地地下水主要為巖溶水和裂隙水，水位埋深為4.6～38 m，受季節(jié)因素影響，水位變化大。

1.3 不良地質(zhì)

本工程場地范圍內(nèi)的不良地質(zhì)主要包括基巖的巖溶、活動斷裂及破碎帶，膨脹性黏土，風(fēng)化巖。

1.4 管線及周邊

區(qū)間隧道上方大部分區(qū)段無管線，僅在東三環(huán)輔路及綠化帶地面下方1～1.5 m敷設(shè)有燃氣、電信管線等。

1.5 隧道襯砌參數(shù)及工法

隧道開挖采用臺階法，拱架參數(shù)如下：格柵間距為0.75 m，4根φ25 mm主筋，“之”字筋φ14 mm，箍筋φ8 mm。DN42超前小導(dǎo)管，拱部150°，L=3.5 m，間距為0.3 m×2.25 m；邊墻設(shè)置中空錨桿φ22 mm，L=3 m，間距為1 m×0.8 m，DN42，L=3.5 m，鎖腳錨管每榀鋼筋左、右各2根，每榀1次，C25噴射早強砼厚度為250 mm。

1.6 下穿住宅樓情況

該干休所居民主要為某軍退休老干部，年齡較大。根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)形式和隧道施工常規(guī)工法，隧道施工過程中會對居民的生活和房屋影響較大。由于涉及多單位及其他原因，征拆協(xié)調(diào)多次未果，為了不影響隧道的正常施工和貫通，需采取相關(guān)技術(shù)措施，在保證樓房安全的同時確保隧道開挖順利安全。該樓房為4層磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深約2.2 m，地面埋深為21.13 m，樓房基礎(chǔ)埋深為18.93 m。經(jīng)調(diào)查，樓房住戶情況極為復(fù)雜，且多人患病，而且大部分人病情比較嚴重。

2 工藝及措施加強的必要性和原因

（1）暗挖隧道區(qū)間DK12+813～+896區(qū)段位于隧道上方的干休所4層住宅樓未拆遷，為確保房屋安全，該區(qū)段隧道需采取加固措施。

（2）未拆遷房屋建造年代久遠，局部有后期加蓋的不規(guī)則結(jié)構(gòu)房屋，其抗震性能極差。

（3）干休所現(xiàn)有住戶中大部分人的病情比較嚴重，高齡、及高血壓等高危病人極易受到驚嚇或因施工誘發(fā)其他突發(fā)情況。

（4）根據(jù)地勘資料和實際揭露的地層，該段隧道地層圍巖差，溶洞多，地下水發(fā)育，為了確保施工安全，需采取措施加固。根據(jù)現(xiàn)場超前地質(zhì)雷達掃描成果報告，該下穿區(qū)段巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，極易滑落，溶洞發(fā)育，地下水豐富。

3 下穿干休所住宅樓采取的措施

3.1 加強超前地質(zhì)預(yù)報

采用GSSI公司引進的探地雷達SIR-30E系統(tǒng)進行地質(zhì)超前預(yù)報，該區(qū)段左、右線分別在里程DK12+813、+828、+842、+857、+872、+887、+902處進行超前地質(zhì)預(yù)報，加密地質(zhì)預(yù)報的頻率，并確保超前地質(zhì)預(yù)報效果。

采用探地雷達探測技術(shù)對淺層（30 m以內(nèi)）地質(zhì)進行調(diào)查，可探測采空區(qū)、基巖面、覆蓋層厚度，查找潛伏斷層、破碎帶、古溶洞，測定地下掩埋物、地下水位，調(diào)查各種環(huán)境地質(zhì)。

3.2 加強超前探孔

隧道噴射砼完成后，上臺階掌子面鉆孔過程時，采用6 m超長鉆桿施作超前探孔，每循環(huán)施工3個孔位，用于探測隧道斜上方的地質(zhì)情況。

3.3 下穿段周邊圍巖超前加固

3.3.1 下穿段加固范圍

下穿段加固范圍參考表1。

左、右線合計加固73 m，分4次，前3次每次加固25 m，搭接5 m，最后一循環(huán)加固13 m。

3.3.2 超前加固注漿方式及方法

根據(jù)隧道的現(xiàn)場實際情況確定為雙重管后退式一次性帷幕注漿，注漿材料選用水泥漿和水泥水玻璃雙液漿，鉆機鉆進到底后，首先注雙液漿做封孔，其次注水泥漿，注漿以雙液漿為主，最后拔鉆階段注雙液漿，封閉孔位。

止?jié){墻采用掛網(wǎng)C25噴射砼，厚度為30 cm。上、下臺階同時封閉，防止上臺階漿液從下臺階流出。注漿所用材料為水泥漿和雙液漿（水泥-水玻璃），水玻璃濃度為35°Bé，水泥強度等級采用P.O42.5，水灰比為1∶1（質(zhì)量比），水玻璃摻量為35%～50%（體積比），最終配合比根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)節(jié)。

3.3.3 注漿孔布置

掛網(wǎng)噴砼止?jié){墻制作完成后進行上斷面帷幕注漿施工，注漿加固范圍為隧道上部及拱部開挖輪廓線外3 m。其中，9#～13#外插角度7°，1#～8#外插角度11°，鉆孔長度為25 m。超前帷幕注漿孔布置橫斷面圖如圖1所示。

3.3.4 帷幕注漿控制要點

漿液準備完畢后，將注漿機與鉆桿末端的漿液龍頭通過高壓注漿管連接，由內(nèi)往外逐段注漿，并嚴格控制注漿效果。

現(xiàn)場注漿工藝：①鉆桿末端的漿液龍頭和液壓注漿泵的出漿端連接，中間接有壓力表；②通過攪拌機配制水泥漿，把配制好的水泥漿注入塑料容器中；③把液壓注漿泵的進漿端放到水泥漿；④開啟液壓注漿泵進行注漿；⑤注漿壓力達到0.5～1.0 MPa持續(xù)10 min后，外拔注漿內(nèi)管，每段拔出的長度控制在50 cm以內(nèi)。

3.4 加強超前小導(dǎo)管措施

超前小導(dǎo)管超前加固與超前帷幕注漿相結(jié)合，確保隧道施工安全。小導(dǎo)管沿隧道斷面150°范圍內(nèi)布置，采用DN42 mm無縫鋼管制作，Ⅴ級圍巖將原縱向間距2.25 m加強至2榀打設(shè)一次，雙排布置；Ⅳ級圍巖增加超前小導(dǎo)管，每1.4 m打設(shè)一個循環(huán)，雙排布置。單根小導(dǎo)管長度3.0 m，小導(dǎo)管施工完成后進行注漿，注漿采用水泥漿或水泥水玻璃漿。

3.5 短進尺、少裝藥、分段起爆開挖的措施

短進尺：上臺階每循環(huán)進尺按照0.75 m施工，上臺階斷面高3.74 m，面積為19.5 m。

起爆網(wǎng)絡(luò)按照7段雷管考慮，單段最大起爆藥量為3.6 kg。上臺階爆破設(shè)計圖如圖2所示。

3.6 加強回填注漿

隧道開挖及初期支護后方5～10 m范圍開始進行回填注漿，注漿材料采用單液水泥漿，水泥采用P.O42.5水泥，注漿孔采用預(yù)留孔，若需增加采用鉆孔取芯。注漿前應(yīng)對注漿管路系統(tǒng)用1～2倍的注漿壓力進行試驗檢查。注漿采用1∶1純水泥漿，漿液要求能夠連續(xù)攪拌，攪拌過程中嚴格控制水泥用量，確保水泥漿配比。注漿終壓控制不大于0.5 MPa，注漿極限壓力不得超過0.8 MPa。

3.7 對房屋沉降的區(qū)域進行回填加密注漿

該建筑物周邊地層自上而下分為0.2～0.8 m雜填土、0.8～6.4 m黏土、6.4～37 m石灰?guī)r/中等風(fēng)化頁巖，地層較為松軟。在隧道開挖過程中，若對該住宅樓或周邊地面造成沉降，將采取地表注漿加固對地層進行加固注漿，注漿工藝采用雙重管后退式補償注漿。

3.8 加強監(jiān)控量測

施工前，對住宅樓及周邊建筑物進行詳細調(diào)查，核實其結(jié)構(gòu)形式、地基基礎(chǔ)、總高、層數(shù)等信息，并進行安全評估，取得其能承受的沉降和差異沉降的有關(guān)數(shù)據(jù)。

爆破時，采用控制爆破技術(shù)，每次對爆破震動進行監(jiān)測，震速不得大于2 cm/s。

加強建筑物沉降點布置，在住宅樓四周每間隔10 m布置1個沉降觀測點，施工過程中加強監(jiān)控量測工作，及時反饋信息，保證建筑物的安全。

加強洞內(nèi)拱頂沉降、凈空收斂及底板豎向位移監(jiān)測點監(jiān)測，由原來的10～15 m縮減至5～10 m的布點間距。

3.9 施工安全、文明施工措施

（1）現(xiàn)場嚴格按照審批的爆破方案施工，服從爆破作業(yè)的行業(yè)管理，結(jié)合國家相關(guān)規(guī)范及要求，嚴格控制爆破時間，杜絕爆破施工擾民問題。

（2）做好爆破各項數(shù)據(jù)的監(jiān)測工作，采取多分段少裝藥，嚴格控制震速；目前，該施工區(qū)域的爆破震動均在國家相關(guān)規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

（3）進一步做好爆破區(qū)域附近爆破前防護及告示工作；加強與周邊小區(qū)的業(yè)主委員會、居民接洽，科普并告知爆破知識、爆破時間安排、安全警戒；做好作業(yè)影響區(qū)域附近居民的溝通解釋工作。

4 應(yīng)用及總結(jié)

城市軌道交通建設(shè)涉及多方面的協(xié)調(diào)，在征拆條件受限和復(fù)雜地質(zhì)類似的特殊情況下，可參考本文所述施工方法，通過優(yōu)化方案，多措并舉，確保安全、優(yōu)質(zhì)、快速、有序地把項目建設(shè)好。

參 考 文 獻

[1]汪旭光.爆破設(shè)計與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2015.

[2][鐵建設(shè)2008]105號，鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南[S].

[3]GB 50911—2013，城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]