南京南站機場線礦山法隧道超近距離下穿寧蕪鐵路隧道安全技術(shù)管理

蔣榮光

江蘇建科工程咨詢有限公司 江蘇 南京 210008

正文：

1、工程概況

寧高軌道交通南京南站至勝太路站區(qū)間,南站北廣場西側(cè)建寧蕪貨線：左線與寧蕪貨線交叉為180.72米、右線與寧蕪貨線交叉段落里程為126.63米。左線與寧蕪貨線平面夾角約為7°，右線與寧蕪貨線平面夾角約為10°，該線段圍巖主要為中風化泥質(zhì)粉砂巖，局部夾有強風化泥質(zhì)粉砂巖。其中左線隧道蕪貨線隧道底板最小凈距約為1.7m，右線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為4.0m。

2、工程安全難點分析：

2.1 本工程的考慮到線路規(guī)劃的原因，在下穿時與既有的寧蕪貨運鐵路地下箱涵隧道形成7-10°的平行交叉，而且長度較長。

2.2 地鐵隧道左線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為1.7m，右線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為4.0m，在下穿過程中主要采用人工配合機械開挖，確保圍巖的穩(wěn)定的是關鍵。

2.3 寧蕪貨線兩側(cè)采用鉆孔灌注樁作為圍護結(jié)構(gòu)，其中有36根直徑1.2m樁需要在隧道施工中進行破除。

2.4 寧蕪貨線兩側(cè)回填后，部分地下富含水，在開挖過程中，較少水土流失是確保隧道掌子面的穩(wěn)定和減少水土的流失是關鍵。

3、技術(shù)方案準備工作

3.1 技術(shù)方案的準備階段，設計方面從施工期間工況出發(fā)，通過有限元方法、隧道力學數(shù)值方法數(shù)值計算判斷，既有寧蕪貨線隧道的最大沉降允許值為12mm，滿足沉降要求的設計施工參數(shù)是關鍵。

3.2 現(xiàn)場模擬計算按照三種工況進行：一是隧道初次支護一次性通過方式實施；二是隧道結(jié)構(gòu)與初次支護按照8米一循環(huán)段，三是考慮8米一段的循環(huán)段塌方的工況下，對設計和施工方案進行了優(yōu)化。

3.3 為了讓初期支護即時受力，施工優(yōu)化了地鐵隧道初支護強度等級提高到C25，將原鋼筋格柵鋼架調(diào)整為I22b型鋼拱架，間距50cm。

3.4 為減少后期地鐵隧道上浮對貨物隧道結(jié)構(gòu)的影響，隧道結(jié)構(gòu)厚度進行了加厚處理，同時在隧道設計中設置了抗浮錨桿結(jié)構(gòu)。

4、既有線的保護原則分析

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展寬度不得大于0.2mm，并不得形成貫通裂縫。

4.2 隧道結(jié)構(gòu)由于地鐵施工引起的沉降不得大于12mm，隧道的豎向及平面曲率半徑大于15000m。

4.3 地鐵施工爆破產(chǎn)生的震動隧道引起的峰值速度≤2.5cm/秒。

4.4 施工過程中，注漿施工等情況下引起的附加荷載應不大于20Kpa。

4.5 采取措施確保地鐵隧道完工后，確保工后沉降對既有線不造成影響。

5、現(xiàn)場采用的具體技術(shù)措施落實

5.1 在截除圍護樁時嚴禁采用爆破，采用機械和人工鑿除的方式實施。隧道開挖，采用雷達預探測加長探孔方式判定前方的圍巖和地下水情況。

5.2 圍巖較差時和地下水豐富時，及時封閉掌子面，采用開挖前的預先加固注漿處理。

5.3 隧道開挖時，掌子面坡度全程控制在70°-75°，掌子面預留核心土，人工掏槽開挖安裝上導的型鋼鋼架，初支下導及時封閉。

5.4 洞內(nèi)開挖主要采用機械開挖，后期根據(jù)現(xiàn)場圍巖的埋深和多次監(jiān)測結(jié)果，現(xiàn)場采用控制松動弱爆破方式實施。每爆必測方式實施，將既有線隧道內(nèi)監(jiān)測控制峰值控制在速度≤2.5cm/s，控制裝孔數(shù)量和用藥量。

5.5 二襯結(jié)構(gòu)的局部提前實施的預案：在既有線沉降值或應力超標，報警無法消除的情況下，及時進行局部的二襯結(jié)構(gòu)的實施。

5.6 防止寧蕪貨線結(jié)構(gòu)變形，現(xiàn)場采用實時監(jiān)測，以便對設計和施工進行動態(tài)調(diào)整。采用施工方檢測、第三方監(jiān)測和委托的監(jiān)測單位多方實施監(jiān)測。

5.7 在初支完善后，現(xiàn)場再進行一次初支背后的補漿處理。在二襯結(jié)構(gòu)完善后，除二襯背后注漿和基底以外，再進行從既有隧道內(nèi)引孔到底板底，并進行加固注漿，通過監(jiān)測，注漿壓力控制在0.5MPa左右。注漿過程進行監(jiān)測位移、裂縫觀察、應力監(jiān)測。

6、結(jié)論與分析

6.1 整個施工過程，對可能造成既有鐵路線的三種破壞模式數(shù)值分析；既有線圍護樁基的破除方式、隧道開挖及爆破方案調(diào)整；施工后的既有線加固，下穿既有線的關鍵技術(shù)及過程中的監(jiān)控量測系統(tǒng)的實時控制，確保了本段地鐵礦山法隧道施工安全高效完成。工后一年后通過鐵路專家鑒定，一致認定安全有效，對既有隧道結(jié)構(gòu)沒有造成影響。

6.2 在地鐵礦山法隧道開挖過程中，堅持短距離開挖，初支及時封閉成環(huán)（3-6m），跟進初支背后注漿（10-15m），有效控制的既有線的沉降。過程中爆破震動控制在2.5cm/s以下，對既有線影響較小。

6.3 現(xiàn)場采用留核心土方式-掌子面及時封閉-超前探孔-及時注漿-弱爆破-掏槽加密型鋼支撐-及時封閉成環(huán)-二襯背后注漿-既有線加固注漿，確保了開挖期間圍巖的穩(wěn)定和隧道安全。

6.4 根據(jù)圍巖情況和與既有線隧道底部的距離，實時進行爆破參數(shù)的調(diào)整，左右線對打間距控制在30米左右的安全距離，實時進行監(jiān)測調(diào)整，從而保證了在既有線安全的前提下推進。

7、技術(shù)工作展望

7.1 此類工程從工程風險的角度出發(fā)，涉及到單位較多，各個單位分工配合，采用系統(tǒng)工程的相關理論，對工程中各種風險因素賦予權(quán)重，為工程初期的風險對策起到關鍵性的作用。

7.2 通過信息技術(shù)綜合判斷，及時調(diào)整規(guī)避風險的技術(shù)和施工參數(shù)，進行動態(tài)化管理，是確保類似工程安全技術(shù)有序?qū)嵤┑年P鍵。