中咨工程建设监理有限公司 北京 100000
摘要：城市地铁隧道施工时，不仅要保证隧道本体在复杂环境情况下快速及安全施工，还须保证地面既有建筑物、道路和管网安全，本文以某地铁为依托，研究总结了在复杂浅埋复杂情况下的地铁隧道施工技术，为今后类似工程施工积累了宝贵经验。
关键词：地铁；超浅埋暗挖；涌水；回填区；施工技术
1工程简介
某轨道交通1号线第八工作段包含两站、两区间，线路全长3.1549km，暗挖隧道总长2486.4m，其中A区间全部和B间暗挖隧道的60%为浅埋或超浅埋段，围岩地质差、施工难度大、安全风险高。A区间隧道为双洞单线+单洞双线结构，拱顶埋深5.8～11m，隧道下穿主干道珠江路、住宅小区高边坡桩板墙和复杂市政管网，拱顶覆土为块石回填和泥岩层，局部段落块石回填层已侵入洞身开挖范围。B区间设计为矿山法暗挖隧道，全区间为双洞单线结构，其中980m为浅埋施工，埋深14～30m。隧道在后巢村附近下穿既有南关双线铁路路基，南关线为电气化铁路，货运繁忙。该段隧道左右线间距13.5m，隧道拱顶距铁路轨面高差约22m，属于施工重点风险源。
2主要技术突破和创新点的关键技术
2.1A区间超浅埋暗挖隧道施工
2.1.1核心土+台阶法的冷开挖方法
该区间单线单洞隧道采用核心土+台阶法的冷开挖方法。掘进严格按照“管超前、严注浆、冷开挖、少扰动、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”原则进行，确保施工安全。施工台阶高度根据施工机具、人员安排等情况适当调整。上台阶每循环进尺不大于1榀钢架间距，边墙每循环进尺不大于2榀钢架间距；仰拱开挖前完成钢架锁脚锚杆；每循环开挖进尺需小于3m。左、右洞掌子面错开5倍洞径以上。工序变化处之钢架设锁脚锚杆。钢架间连接钢筋及时施作并连接牢固。严格进行监控量测，以分析、确定灌筑二衬时机及调整支护参数。
2.1.2CRD法变三台阶七步流水作业法施工
A区间单洞双线结构开挖面积87.4～100.5m2，拱顶埋深5.8～8m，为浅埋大断面隧道，拱顶上方为泥岩、砂岩层及回填层。原设计施工工法为CRD法。由于CRD法功效低、工期长。本项目总结了三台阶七步流水作业法在铁路隧道的大量成功应用，首次将该工法应用于地铁区间隧道，成功下穿超浅埋回填层和高边坡挡土墙。该段围岩为泥岩、砂岩，局部为回填层；砂岩、泥岩强度高、硬度大，采用一般冷开挖难度大，需使用大型破碎锤破碎开挖。采用三台阶七步流水作业法开挖，断面分为三个台阶五个作业面，实现了“小断面开挖，大断面作业”，充分利用隧道空间使用大型机械施工，且多工序平行作业，提高工效。
2.1.3掌子面涌水处理方法
①洞内处理。1）停止掌子面开挖，对掌子面挂网喷砼封闭，用钢管引流涌水。沿隧道纵向和径向打设4m长注浆钢管，环向间距0.5m；在因涌水造成初支背后脱空位置埋设泵送砼准200mm导管。2）利用预埋泵送砼管，对初支后脱空处泵送C20砼回填。3）对注浆钢管进行注浆封堵。小规模涌水注水泥浆。大规模涌水或注水泥浆效果不明显时注水泥水玻璃双液浆，浆液配比及注浆压力根据现场情况进行确认及调整。4）注浆后如还有少量漏水，先将漏水集中引排，待初支封闭成环后再注浆处理。②地表处理。1）排查地面雨污水管、检查井，摸清水流方向，判断洞内涌水来源，进行堵截和临时抽排。2）机械+人工方式将掌子面涌水处上方开挖到雨污水管管底，确定渗漏水来源，修复破损雨污水管，抽排渗水。3）在雨污水管基坑两侧挂网喷锚支护，底部浇注砼基底并设集水坑抽水，截排地表水，以完全控制或大幅度减少围岩涌水，确保隧道顺利掘进。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1.4初期支护渗漏水处理措施
①先引排渗漏水。②待初支封闭成环一定长度后在渗水区域打设注浆钢管，间距0.2～0.5m，孔深3～4m。钢管端口安装球阀，管和孔壁间空隙用锚固剂填充。③注浆采用水泥浆或水泥水玻璃浆液，水泥浆水灰比为0.8:1～1:1，双液浆配合比为（水泥：水=1:0.8（质量比）、水泥浆:水玻璃=1:1（体积比）），注浆压力为0.5～1.0MPa。
2.1.5岩溶涌水处理方案
B区间隧道施工遭遇溶洞6个，溶洞群4处，其中最大一处溶洞群沿隧道纵向长度约30m，溶洞主要位于洞身拱顶和边墙位置，均为填充性溶洞，填充物主要为淤泥，溶洞围岩裂隙水联通，造成洞内涌水现象严重。①小型溶洞处理方法。1）采用Φ42注浆小导管提前至少三榀钢架对溶洞进行超前预支护，每榀钢架施作一环，前后环错开施工，溶腔内每两榀钢架施作一环小导管。小导管长度根据溶洞规模适当调整。以上超前支护能够避免溶洞充填物塌落引起地表沉陷，个别溶洞还采取了加钢插板等措施。2）开挖后掌子面围岩采用Φ42小导管注浆加固。3）溶洞处钢架加密为0.5m/榀，初支封闭后立即注浆充填密实。4）对于浅埋及下穿建筑物段的拱部溶腔须回填密实，除吹砂或C25砼回填外，另预埋注浆管，待初支封闭成环后注浆回填密实。②大型溶洞的处理方法。1）洞内处理。先施做厚30cm止浆墙以封闭掌子面和作为砼回填的挡墙，墙内设置I18工字钢支撑+Φ8钢筋网片，墙面喷射C25砼。并预埋泵送砼钢管和拱顶排气管，排气管在溶洞内的管口需位于溶腔最高处。止浆墙砼达到强度后向溶洞内泵送C20砼，待砼浆液从拱顶排气管流出时表明溶洞已回填密实，方停止回填。2）地表处理。避开市政管网，在地表钻设200mm孔洞至溶腔，由孔洞向溶腔内注入流动性好的M15砂浆以充分将溶腔回填密实，确保洞内施工安全，避免地表发生沉降。
2.1.6隧道秒差爆破开挖工艺
施工初期采用毫秒雷管微差爆破技术，但毫秒延迟性不明显，周边居民反映爆破震速大而经常阻工。为减少爆破振动引起建筑物的破坏及居民阻工，将毫秒雷管优化为秒差雷管，同时还减少了引起爆破震速较大的上台阶掏槽眼、辅助眼和周边眼的齐爆装药量。
2.1.7隧道悬臂掘进机开挖施工
隧道下穿城中村段时，为减小爆破开挖对地表建筑的影响和因炮损发生的阻工，引进了悬臂掘进机开挖工艺，掘进机开挖对地表基本无振动影响。悬臂式掘进机就位后，开始从掌子面底部水平切削出一条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后截割头采取自下而上、左右循环切削。在切削同时铲板部耙爪将切削下来的碴装入运碴机。完成一个进尺后，进行二次修整以达到准确的设计断面。当局部遇有硬岩（≥100MPa），可先掘周围软岩，再人工配合机械分解局部硬岩及开挖至设计轮廓，以降低掘进难度及截齿消耗量。
2.2下穿南关铁路施工
B区间下穿南关线铁路路基。受影响的长45m段采用准108大管棚注浆+准42注浆小导管+钢拱架+系统注浆锚杆+钢筋网+喷射砼支护方式；大管棚长45m，数量为23根。根据地质及断面尺寸，掘进采用两台阶“一步一回头”法，即上台阶按开挖1榀支护1次，下台阶按开挖2榀支护一次，台阶长度为3～5m，支护完成后及时封闭掌子面。各工序连续作业并及时施作初期支护，尽量减少土层的暴露时间。
3结语
“地铁超浅埋暗挖隧道在复杂环境下的综合施工技术研究”成果成功应用于贵阳地铁超浅埋暗挖隧道施工，成功解决了复杂环境下浅埋地铁隧道施工组织难度大、进度慢、安全风险大的问题。在施工期间未发生一起安全、质量事故，有力的保障了隧道施工及地面建筑物的安全。该方案合理、措施得当，未发生安全、质量事故，得到建设单位、设计单位、监理单位、咨询单位和质量监督部门的高度评价，创造了良好的社会效益。
参考文献：
[1]闫超平.下穿地下管线浅埋暗挖隧道施工关键技术研究[D].西南交通大学，2010.
[2]TB10417-2003，铁路隧道工程质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2011.
论文作者:梁帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：隧道论文; 溶洞论文; 钢架论文; 拱顶论文; 注浆论文; 区间论文; 台阶论文; 《防护工程》2018年第29期论文;