礦山法地鐵隧道近距離側穿建筑物實例研究

李 薇 李宏安

(1.陜西交通職業(yè)技術學院，陜西 西安 710018； 2.北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100037)

礦山法地鐵隧道近距離側穿建筑物實例研究

李 薇1李宏安2

(1.陜西交通職業(yè)技術學院，陜西 西安 710018； 2.北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100037)

以北京地鐵14號線永定外站—安樂林站區(qū)間隧道近距離側穿建筑物工程為例，論述了礦山法鄰近建筑物施工的主要內容，實踐證明，在強有力的工程組織和嚴密的技術措施保障下，通過水平袖閥管深孔注漿進行超前加固、上下導洞臺階法開挖及監(jiān)控量測等手段，有效抑制了建筑物和地表沉降，在保證施工質量的基礎上達到了快速通過的目的。

地鐵隧道，礦山法，側穿建筑物，袖閥管注漿

1 工程概況

1.1 工程地質

北京地鐵14號線永定外站—安樂林站區(qū)間段位于永定河沖洪積扇下部，地貌類型以第四紀沖洪積平原地貌為主，第四紀沉積韻律較為明顯。隧道范圍土層由上至下為雜填土、粉土、粉細砂、粉質粘土、粉細砂和卵石層，拱頂為粉質粘土、粉土、粉細砂層。本段隧道仰拱位于潛水位以上，隧道開挖范圍賦存有上層滯水。上層滯水分布不均勻、水位不連續(xù)、高低變化較大，含水層主要為雜填土層和淺部粉土、砂土層。

1.2 隧道與建筑物關系

6層居民樓位于左線隧道北側，距隧道結構邊線最近距離4.38 m，地上6層，剛性素混凝土條形基礎埋深2.5 m，有地圈梁，結構頂至基底的垂直距離約為7.5 m。側穿位置隧道斷面為射流風機斷面，長約97 m。隧道埋深10 m，斷面尺寸為6.98 m×8.24 m(寬×高)，樓房與區(qū)間隧道關系見圖1。

2 施工方案

2.1 總體施工原則

1)射流風機段采用臺階法施工，設置臨時仰拱。暗挖施工遵循“管超前，嚴注漿，短進尺，強支護，早封閉，勤量測”的原則，做到隨挖隨支。2)隧道按設計尺寸嚴格控制開挖斷面，不得欠挖，嚴格控制超挖值，允許超挖值符合規(guī)范要求：拱部+150 mm，邊墻及仰拱+150 mm。3)由于地層中存在上層滯水，開挖時做好洞內引排及堵漏工作。4)對初期支護與圍巖之間出現的空隙及時進行回填注漿。5)堅持施工信息反饋：施工過程中通過動態(tài)監(jiān)測支護體系和地面變化情況，及時反饋信息，調整和修改施工參數，確保施工安全可靠。

2.2 設計施工方案

1)射流風機段初期支護采用鋼格柵+250 mm厚C25網噴混凝土，格柵間距500 mm；在斷面的中部設置臨時仰拱，Ⅰ20a工字鋼、φ22連接筋，φ6.5@150×150鋼筋網C25噴射混凝土。2)區(qū)間隧道對里程左K21+90.000～K21+187.000區(qū)間左線隧道靠樓側90°范圍內的土體進行注漿加固，厚度為開挖輪廓線以外2 m。3)超前小導管采用φ42.3，t=3.25 mm，L=2.5 m，環(huán)向間距300 mm，傾角10°～20°，拱頂無注漿加固的90°范圍打設，縱向間距1 m。4)注漿加固采用袖閥管后退式注漿施工工藝，注漿材料根據地層選擇單液水泥漿或改性水玻璃，鉆孔工藝采用套管跟進成孔，注漿壓力控制在0.2 MPa～0.3 MPa。注漿管采用袖閥管，初始止?jié){封堵采用噴射C25混凝土30 cm厚止?jié){墻。單孔注漿結束標準為注漿孔達到設計終壓10 min，且注漿量小于5 L/min。后序注漿段均預留2 m已注段作為止?jié){墻。5)注漿效果要求注漿保護圈的巖體滲透系數降至0.001 m/d數量級，漿土結實體粘結力不小于80 kPa。6)開挖過程中隨時檢驗注漿效果，如達不到要求進行補注漿處理，直到達到設計要求為止。7)開挖時及時封閉掌子面土體，以防坍塌。

2.3 主要工序施工控制要點

2.3.1 袖閥管施工

6層居民樓對左線隧道的影響長度為97 m，袖閥管注漿采用后退式深孔注漿，每循環(huán)施作長度為12 m，開挖10 m，留2 m作為下一循環(huán)施工的止?jié){巖盤，共10個循環(huán)。

1)施作止?jié){墻。先在掌子面打設長2 m梅花布置的φ32@1.5 m×1.5 m砂漿錨管，掛雙層φ6.5@150 mm×150 mm網片，噴射200 mm厚C25混凝土。

2)鉆孔。鉆孔施工采用ZDY-1500型鉆機，成孔直徑110 mm?？孜辉谡谱用嫔喜贾瞄g距為200 mm×200 mm，梅花形布置。第一排孔沿開挖輪廓線下335 mm布置，與水平方向的仰角為35°，后面8排的仰角依次減小至5°，詳見圖2，圖3。

3)插入袖閥管。成孔后拔出內鉆桿，將袖閥管插入孔內，袖閥管末端用錐形堵頭封好，防止管內被流砂堵塞。插入袖閥管時應保持袖閥管位于鉆孔的中心，以便灌注套殼料時將袖閥管包裹均勻。由于是仰角注漿，下袖閥管時將同長度的6分塑料管一同下入孔內，作為排氣管，在孔口預埋長約500 mm的帶閥注套殼料導管。袖閥管下到位后將袖閥管、注套殼料管及排氣管管口套好保護帽，用速凝砂漿封堵孔口。

4)套殼料拌合及灌注。為保證套殼料盡快達到強度，進行袖閥管注漿。根據實驗結果，其配合比為：普通硅酸鹽水泥∶膨潤土∶水=2∶1∶4。

套殼料灌注為鉆一孔注一孔，防止發(fā)生塌孔和埋管。將配制好的套殼料從套殼料導管壓入，待排氣管開始溢漿，說明孔內套殼料已經注滿，即可封堵排氣管。為保證套殼料的密實，當灌注壓力達到0.2 MPa，持壓5 s～10 s再停止灌漿，關閉注漿閥門。

5)深孔注漿。

a.注漿設備及材料。注漿設備采用KBY-50/70型雙液注漿泵，注漿材料選擇關系到注漿的成敗和工程造價。根據圖1，注漿管前端位于粉細砂層，后端位于粉質粘土層，所以根據地質情況，粉細砂層注改性水玻璃，其余部位注單液水泥漿，漿液配比通過現場試驗確定。

b.注漿施工參數。注漿施工參數要根據地層實際情況進行試驗確認，并在現場施工中不斷完善調整，注漿過程中，結合注漿壓力變化情況，現場動態(tài)調整優(yōu)化注漿參數。根據以往工程經驗，結合粉砂、粘土、粉質粘土地層特性，預設定注漿參數見表1。

表1 注漿參數表

c.注漿施工流程。待套殼料達到一定強度后開始注漿。注漿按照從外向內、從上向下、從無水到有水的順序進行。為防止串漿，采用跳孔注漿的方式進行。注漿施工工藝流程見圖4。

2.3.2 洞身開挖及初期支護

施工拱部左側90°范圍內的超前小導管，預注漿加固地層；開挖上導洞拱部土體，保留核心土，架立拱部格柵鋼架，掛鋼筋網，打φ42鎖腳錨管，噴射混凝土；開挖核心土，架立格柵鋼架，掛鋼筋網，打φ42鎖腳錨管，安裝臨時仰拱工字鋼及連接筋和網片，噴射混凝土，使上導洞及時封閉成環(huán)。開挖下導洞土體，架立格柵鋼架，掛鋼筋網，噴射混凝土，封閉成環(huán)。上下導洞之間距離控制在10 m左右，如圖5,圖6所示。

3 監(jiān)控量測方案

隧道側穿居民樓段施工設計建筑物沉降控制標準為15 mm，監(jiān)控量測在此段施工過程中尤為重要。施工過程中監(jiān)測組將每日的沉降及變形數據及時采集整理并反饋。

在側穿居民樓施工過程中需進行的常規(guī)監(jiān)測主要有：建筑物沉降、傾斜、地表沉降、隧道拱頂下沉及水平收斂等。各種觀測數據相互印證，確保監(jiān)測結果的可靠性，為合理確定施工參數提供依據，達到反饋指導施工的目的。

3.1 監(jiān)測值控制指標

1)各主要項目監(jiān)測值控制指標見表2。

表2 主要檢測項目控制指標

2)預警分級。a.黃色監(jiān)測預警：“雙控”指標均超過監(jiān)控量測控制值的70%時，或雙控指標之一超過監(jiān)控量測控制值的85%時。b.橙色監(jiān)測預警：“雙控”指標均超過監(jiān)控量測控制值的85%時，或雙控指標之一超過監(jiān)控量測控制值時。c.紅色監(jiān)測預警：“雙控”指標均超過監(jiān)控量測控制值或實測變化速率出現急劇增長時。

3.2 測點布置

觀測點類型和數量的確定結合本工程性質、地質條件、設計要求、施工特點等因素綜合考慮，全面反映被監(jiān)測對象的工作狀態(tài)。

3.2.1 建筑物沉降點布設

按第三方監(jiān)測及設計會簽布點圖和施工監(jiān)測設計圖紙結合現場布置。測點布設的原則為：建(構)筑物的四角、拐角處及沿外墻每10 m～20 m處或每隔2根～3根柱基上；高低懸殊或新舊建(構)筑物連接處、伸縮縫、沉降縫和不同埋深基礎的兩側；框架(排架)結構的主要柱基或縱橫軸線上?；谝陨显瓌t，6層居民樓的沉降測點如圖7所示。

3.2.2 拱頂沉降及凈空收斂點

根據施工監(jiān)控量測圖紙，隧道縱向每5 m布置1個監(jiān)測斷面，每斷面設3個觀測點，要求拱頂下沉觀測點與隧道凈空收斂觀測點布置在同一斷面里程上。

3.3 監(jiān)測數據分析

選取測點JCJ-08和JCJ-03的監(jiān)測數據代表建筑物沉降進行分析，選取測點JCJ-08相對應位置的拱頂沉降點與隧道凈空收斂點的監(jiān)測數據代表拱頂沉降和凈空收斂進行分析，監(jiān)測數據見圖8～圖10。

通過圖8可以看出，建筑物整體變形較為穩(wěn)定，最終沉降量為13.2 mm，變形較大階段主要集中在初支施工過程中，初支完成后，建筑物沉降基本趨于穩(wěn)定。兩監(jiān)測點的差異沉降約為5 mm，小于設計要求的8 mm。

從圖9中可以看出，拱頂沉降總體較小，最終沉降量為5.2 mm，變形較穩(wěn)定，變形較大階段主要集中在初支施工過程中，初支完成后，拱頂沉降趨于穩(wěn)定。

從圖10中可以看出，隧道凈空收斂最大值為3.5 mm，變形較穩(wěn)定，變形較大階段主要集中在初支施工過程中，初支完成后，拱頂沉降趨于穩(wěn)定。

4 結語

隧道側穿6層居民樓范圍共97 m，75 d下穿通過，建筑物最大沉降控制在設計要求以內，深孔注漿效果和“注挖”工序銜接緊密是關鍵。深孔注漿要確保成孔、下管、注套殼料各項工序銜接緊密，防止塌孔影響注漿效果。注漿時間的把握也尤為重要，過早容易串漿，過晚套殼料難以劈開。開挖工藝重點控制進尺、格柵安裝、噴混質量和回填注漿，要真正做到“嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”。

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Researchonexampleofsubwaytunnelclose-distancelaterallypassingthroughbuildingswithminingmethod

LIWei1LIHong-an2

(1.ShannxiCollegeofCommunicationTechnology,Xi’an710018,China; 2.BeijingRailTrafficConstructionAdministrationCo.,Ltd,Beijing100037,China)

Taking the No.14 Beijing Subway between Yongdingwai Station and Anlelin laterally passing through buildings as the example, the paper indicates the main contents for the mining method near the building construction, proves by the practice that the advanced consolidation, top and bottom pilot tunnel step excavation and supervision and measurement can be ensured by the horizontal sleeve valve deep pole under the strict engineering organization and technical measures, so it effectively restrains the buildings and surface settlement and achieves the acceptance after ensuring the construction quality.

subway tunnel, mining method, laterally passing through building, sleeve valve grouting

1009-6825(2014)33-0171-03

2014-09-17

李 薇(1980- )，女，講師； 李宏安(1979- )，男，高級工程師

U455

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