暗挖隧道下穿风险源施工技术

李嘉

广州轨道交通建设监理有限公司

摘要：佛山市轨道交通3号线工程佛山西站暗挖区间分为两条隧道，左线为单洞双线CRD法施工，右线为单洞单线台阶法施工。区间隧道拱顶覆土约17.5 m~26m。隧道下穿军区山体，因各项原因无法进入军区进行监测布设及地面巡视，因此隧道内施工风险较大。该文主要说明了在下穿工程施工前应该采取的各项措施，从而提升固结围岩及支护的作用。该措施结合CRD工法及台阶法，对周边环境扰动小，对下穿军区风险源的沉降控制效果显著。

关键词：暗挖隧道；下穿风险源；加固措施；沉降控制

1工程概况

1.1设计概况

佛山市轨道交通3号线土建工程佛山西站暗挖区间，始于佛山西站至区间风井相接，左线长238.246m，宽度为12.02~13.12m，采用CRD工法施工；右线长282.046m，宽度为6.68m，采用台阶法施工。

隧道洞身主要穿越<7-2>强风化泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩和<7-3>强风化中粗砂岩，隧道综合围岩分级为Ⅲ～Ⅳ。

1.2环境风险源

佛山西站暗挖区间出区间风井后穿越的主要建构筑物为军区范围山体，山体上主要设施有通信架、防空洞和两栋军区房屋。暗挖隧道工作井距山坡约2.0m；右线隧道进入山体最宽处横向距离45m，右线隧道穿越山体长度约224米，左线隧道穿越山体长度约175米。区间左线隧道距离军区信号塔拱顶竖向距离23m；区间右线距离军用房屋拱顶竖向26m，水平向距离12.8m；区间右线距防空洞水平向距离7.3m（埋深不祥）。

结合以上原因，本标段暗挖工程施工中主要存在以下两方面风险及难点。

（1）如何在无地质详勘的情况下保证施工安全并且探明施工地质情况；

（2）如何在无法进行地面监测的情况下，确保地面建（构）筑物不受隧道开挖影响发生沉降。

2下穿风险源主要技术控制措施

2.1超前地质预探

超前钻孔是隧道施工期超前地质预报方法中最直接的方法，是隧道施工中必须实施的重要工序，能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。

在本标段施工中，超前地质预探以5m为一个循环，每循环探孔打设长度10m，使地质预探范围内有足够的搭接，提高地址预探的准确性及预知性。地质预探后须留存探孔芯样，并形成相关文字图表记录，经设计、勘察、监理等相关各方检查评估，并根据预探情况对现场施工提出相关建议，签字确认后方可进行后续施工。

2.2超前小导管注浆

在隧道下穿风险源施工的过程中，为了保证施工安全性，还要重视超前加固措施的有效应用。

本区间超前小导管施工采用Φ48、L=3m的中空锚杆和砂浆锚杆，环向间距0.4m，纵向净距1.2m，注浆材料一般选用普通水泥浆, 注浆压力控制在0.3～0.5MPa。

超前小导管安装施工过程中有以下技术控制要点

（1）小导管所用钢管的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求。

（2）（2）注浆用水泥、外加剂等原材料必须符合设计要求及有关规范、标准的规定。

（3）超前小导管的纵向打设长度应符合设计要求。

（4）浆液配合比、注浆量及注浆压力应满足设计要求。

（5）开挖过程中应注意观察浆液扩散情况，观察地层是否到了有效固结，有无漏水和流砂现象，以便修正下一循环注浆参数。

2.3支护工程控制

    在城市轨道交通暗挖隧道下穿建筑物安全施工过程中，必须对支护工程质量进行严格控制。一般围岩在开挖过程中，短时间内具有一定自稳性。完成洞室开挖作业后，必须立即开展初期支护作业，确保支护体系能够紧跟掌子面，在短时间内能够封闭成环。这样可以使初期支护体系与围岩形成更加稳定、承载力相对较强的综合性支护体系。本工程利用注浆锚杆进行支护时，锚杆的单根长度为3m，环纵向间距为1m×0.5m，每一环锚杆数量为12根。为了确保锚杆的角度能够满足工程建设要求，必须使锚杆与隧道周边轮廓相互垂直。拱部可以利用小型锚杆机进行钻孔施工，保证锚杆桩安装长度在设计长度的95%以上，并且必须保证锚杆的垫板与围岩紧贴。完成锚杆安装作业后，要根据施工方案开展注浆施工作业，完成注浆作业后要立即安装堵头。

2.4机械开挖控制

    施工时，为了保证施工安全，会利用机械开挖方式。但是，在机械开挖过程中，需要考虑隧道洞内本身的作业空间比较小，隧道掌子面以及轮廓面可以利用两台破碎锤进行开挖。在对破碎锤进行应用时，要以掌子面围岩节理发育的具体情况为主开展凿除作业。掌子面开挖到设计位置后，测量人员需要完成超挖、欠挖复测作业。

2.5初支钢架安装控制

钢筋工程是暗挖隧道下穿建筑物安全施工技术之一。在钢筋工程施工过程中，需要从以下两方面开展质量管理工作：第一，在钢筋网安装过程中，必须在支护体系的内部设置单层钢筋，并利用焊接方式完成钢筋网搭接作业，同时要确保钢筋网片尽可能与锚杆进行牢固连接，提高支护体系的整体刚度。第二，在钢架安装过程中要对钢架的制作质量进行严格控制。并且要对钢板的连接效果进行全面检查，钢架的底角必须在坚实的围岩上进行固定在钢架之间设置纵向连接筋，使其内外交错布置，提高钢架的整体强度。

3.6混凝土喷射施工

混凝土喷射是暗挖施工技术的主要内容之一，在具体的施工过程中，需要按照分段分层喷射混凝土的方式进行施工。钢筋工程完成后，需要及时开展喷射混凝土施工作业，防止围岩长时间在自然环境下暴露，提高围岩的整体强度。

3.7初支壁后注浆

    隧道初支封闭成环后应及时进行初支背后注浆，保证初衬背后填充密实。本标段注浆施工在距开挖工作面3~5m的地方进行。注浆管采用φ42无缝钢管，t=3.5mm钢管，单根长度0.45m，沿隧道掘进方向每隔5m环向布置。每一环面注浆孔位置沿隧道拱部及拱肩布置，拱顶布置1根，拱肩各2根，纵向间距为2.0m，梅花型布置，注浆压力为0.1～0.3MPa，浆液采用水泥砂浆。砂浆配合比应经实验室检验确定，确保浆液凝结时间及凝结强度符合相关要求。

3.8监测措施

   为了保证施工的安全性，必须加强施工监测作业。因为地下工程施工本身的不确定性比较强，在隧道开挖过程中，会导致岩层应力出现一定变化。隧道监测工作主要包括以下各项内容：

（1）观察，在每个工作面上进行。断面开挖后立即核对地质情况，绘出地质断面图，记录开挖面稳定状态，即拱部有无土体剥落和坍塌现象，记录渗水、涌水情况和水质情况。若遇特殊不稳定情况时，应派专人进行不间断的观察；对已进行支护地段，观察是否有锚杆被拉断，喷混凝土是否发生裂隙和剥离或剪切破坏，钢架有无被压曲变形等一系列不利情况；

（2）洞周收敛（隧道净空变形）采用全站仪进行量测；

（3）拱顶下沉量测和洞周收敛量测设于同一断面，每断面设置3个拱顶下沉测点。

（4）地表下沉量测，测点尽量设在隧道中线上，并宜与拱顶下沉测点设在同一断面上。为掌握地表沉降范围，在与隧道中线垂直的横断面上布置测点，间距2~5m，必要时加密；

（5）量测过程中须采取有效措施，保证量测数据的及时性、准确性和连续性；

（6）施工监测随隧道施工的进程连续进行。

3采取措施后的效果

本标段暗挖区间经过采取各项技术措施后，平稳穿越军区内不明地质及无法地面监测的区段，监测数据良好无预警，亦未收到军区内发生地面沉降的相关报告，取得了较好的施工控制效果。

4结语

佛山地铁3号线佛山西暗挖区间地处军区山体下方，通过采取一系列相关措施，该工程达到了不影响周边环境的情况下控制地表沉降的目的，确保施工过程中安全的要求，有一定的社会效益、经济效益，对暗挖下穿风险源这类工程有一定的借鉴意义。

参考文献：

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[2]   周 伟，牛 斌，曾德光，郭 婷．浅埋暗挖法隧道下穿管线施工控制标准及控制措施研究．城市轨道交通研究[J]，2021，3（9）：20~24