回填土段超淺埋暗挖隧道下穿城市樓房施工技術

中鐵二局第六工程有限公司 610000）

摘要 地鐵施工下穿城市建筑結構物，保證建筑結構安全和地鐵區(qū)間結構安全是地鐵施工的前提，針對深圳地鐵四號線某隧道，超淺埋、地質(zhì)條件差、建筑物與隧道超小間距等特點，在施工過程中采用后退式注漿加固建筑基礎，配合大管棚注漿和超前小導管注漿等超前支護，采用人工配合機械非爆破開挖，在整個施工過程中加強量測，保證了施工的安全順利進行。

關鍵詞 地鐵施工 后退式注漿 超前支護 非爆破開挖

1引言

隨著中國各大城市地鐵建設速度的加快以及地下空間開發(fā)力度的加大，地鐵工程近距離穿越城市建筑的情況將逐漸增多，在復雜地質(zhì)環(huán)境下隧道施工必須確保建筑的絕對安全，而且必須做到施工期間不擾民，因此，安全保障措施必須要絕對可靠，這對施工技術也提出了更高的要求[1]。此類工程比較復雜，技術難度很大，依據(jù)淺埋暗挖法的基本原理進行相關研究，實現(xiàn)技術創(chuàng)新，為今后這類工程提供服務。

2 工程概況[2]

深圳地鐵4號線某隧道地原屬構造剝蝕丘包地貌，覆土厚度約為6米、埋深淺、主要巖層為松散松散回填土、砂質(zhì)泥巖（強風化巖心呈碎塊狀，風化裂隙發(fā)育），地面呈臺階狀，臺階高1～11m，為直立擋墻?；鶐r內(nèi)裂隙發(fā)育程度較發(fā)育，巖體呈塊狀結構。隧道K0+8.078～K0+14.284上方為條石擋墻，且擋墻又為一棟6層磚混結構建筑基礎，隧道拱頂與建筑基礎離最小間距僅0.97m。拱頂上方全為松散回填土，圍巖開挖后極不穩(wěn)定，“拱部效應”無法形成，極易引起坍塌。隧道縱向方向為條石擋墻和高填方公路，高填方公路下方埋設一根600mm直徑給水管、一根300mm直徑PVC排水管。存在因隧道施工導致回填土沉降過大，引發(fā)建筑地基沉降變形、發(fā)生傾覆，高填方公路擋墻失穩(wěn)，給水管、排水管出現(xiàn)爆管等安全隱患，對工程施工安全造成很大的不利因素。

3 施工方案選定

根據(jù)本段的工程特點及現(xiàn)場施工條件，爆破施工會造成拱頂?shù)孛嫦鲁烈约皩λ淼郎戏浇ㄖ肮芫€產(chǎn)生不利影響，建筑地基基礎為松散回填土條石基礎，隧道施工對上方建筑條石基礎穩(wěn)定存在嚴重影響。經(jīng)過專家多次論證施工方案確定為：

（1）采用后退式注漿加固建筑房屋基礎，防止建筑建筑基礎向以開挖面滑動或發(fā)生不均勻沉降；

（2）采用φ108大管棚、φ42超前小導管進行超前注漿防護，提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；

（3）采用非爆破開挖隧道掌子面，減弱隧道施工影響；

（4）加強隧道施工監(jiān)控量測，以監(jiān)測信息指導施工，確保施工安全。

4 施工技術及措施

采用后退式雙液漿加固建筑物地基，打設大管棚、超前小導管超前支護，隧道下穿建筑物開挖支護嚴格按照淺埋暗挖法“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的施工原則進行施工[3]，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)實時調(diào)整開挖進尺、支護參數(shù)，確保地面建筑結構不受影響和隧道施工安全。

4.1地表注漿

由于隧道埋深淺，覆跨比小，巖層主要為松散回填土，洞室開挖后自穩(wěn)時間很短，為確保洞室安全和隧道上方建筑物的安全。為改善建筑回填土段圍巖的物理力學性質(zhì)，增強土體承載強度和增大土體彈性模量，防止施工隧道施工引起地表下沉導致建筑基礎承載不均，引起建筑結構不均勻沉降、變形、裂縫、甚至傾倒等情況，采用XY-100地質(zhì)鉆機配合RG130注漿機該建筑基礎回填土范圍進行地表注漿加固。

布孔：梅花型布置，孔深根據(jù)每個位置回填土深度確定。

鉆機定位：定位準確，鉆頭點位誤差≤20mm。鉆桿垂直度誤差≤1度。

鉆孔：鉆孔過程中密切觀察鉆進尺度及溢水出水情況，出現(xiàn)涌水時，立即停鉆，先行注漿止水，再分析原因。確認止水效果后，方可繼續(xù)鉆孔。鉆孔時嚴格控制外插角，嚴禁出現(xiàn)竄孔、塌孔現(xiàn)象。

后退式雙液漿配合比：

A液：水：水玻璃=1：1 PH=7.5

B液：水：超細水泥：XPM外加劑=1：1：0.0495

注漿量控制在15～20L/min，特殊情況可以進行適當調(diào)整；將噴入材料施加壓力，可以實現(xiàn)水平滲透效果。階梯進行回抽噴射，以10～15cm或20～50cm為一區(qū)間。注漿壓力一定要嚴格控制在3～4MPa。當壓力突然上升或從孔壁溢漿，應立即停止注漿，每段注漿量應嚴格按設計進行，跑漿時應采取措施確保漿量滿足設計要求。

注漿孔位總體采取跳排隔孔布置。同排中間間隔一孔，每排之間中間隔開一排注漿，最后采取相同方法返回注漿至結束。每孔注漿完畢后，對注漿孔進行密封；對噴漿后地面實行封密，恢復原狀。注漿施工結束后，通過注漿體內(nèi)鉆孔，用壓水、注水或抽水等辦法測定圍巖的流量及滲透系數(shù)，不合格的需進行補充注漿。檢查孔的數(shù)目約為總注漿孔數(shù)的5～10%，布孔的重點檢查部位是地質(zhì)條件不好的地段及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。鉆孔，從注漿體內(nèi)取出原狀樣品，送實驗室進行必要的試驗研究。實踐經(jīng)驗證明，通過這類檢測可得出下述幾項重要的物理力學性能指標，據(jù)此能對注漿效果做出比較確切的評價：樣品的密度、結石的性質(zhì)、漿液充填率及剩余孔隙率；依據(jù)試驗規(guī)范標準對不合格點進行補注。

4.2 大管棚

隧道采用大管棚超前支護，起到加固建筑基礎和超前支護隧道結構的作用。大管棚采用外徑φ108mm、長33m、壁厚6mm的熱扎無縫鋼管，管棚前端呈尖錐狀，尾部焊接φ10mm加強箍，管壁周圍鉆2排φ20mm注漿孔。環(huán)向間距0.5m，拱部135°范圍布置，采用一臺YG50型鉆機成孔，每鉆完一個孔后，隨即將管棚鋼管由機械沿隧道周邊以1°外插角頂進，鋼管節(jié)段間用絲扣連接，頂進時長節(jié)和短節(jié)管節(jié)交替使用，管棚頂?shù)轿缓?，鋼管與導向管間隙用速凝水泥或其他堵塞嚴密，以防注漿冒出，然后再進行下一孔的施工。采用RG130注漿機進行注漿，水泥漿水灰比1：1，水泥漿配合比、注漿量等參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場注漿情況適當調(diào)整。管棚封堵設進漿孔和排氣孔，當排氣孔流出漿液后，關閉排氣孔繼續(xù)注漿，每孔注漿量一般20～30L/min，注漿壓力控制在3～4MPa。達到設計注漿量或注漿壓力后，穩(wěn)定10分鐘以上即可停止注漿。

4.3 超前小導管

超前小導管采用φ42熱軋無縫鋼管，壁厚4mm、長5m，前端加工成尖錐狀，尾部焊一圈φ6mm加強筋。除尾部1m外，管壁四周鉆φ10mm的壓漿孔。環(huán)向間距0.5m，外插腳10°～15°，每3.5m施工一循環(huán)。采用TA288型氣腿式鑿巖機（風鉆）鉆孔，孔深應適當超深。鋼管插入時，手持風鉆先鉆孔，再用去掉回轉爪的風鉆將鉆桿換成特殊釬尾，用沖擊的辦法將導管貫入孔中。在小導管的尾部用膠泥麻筋纏箍成楔形，鋼管頂進孔內(nèi)后其外壁與巖壁間隙堵塞嚴密。鋼管頂進時，注意保護管口不受損變形，以便與注漿管路連接。鋼管尾端外露足夠長度，并與格柵鋼架焊接在一起。超前小導管采用水泥漿液注漿加固，水泥漿參數(shù)、注漿施工方法同大管棚注漿。

4.4 非爆破開挖

后退式地表注漿加固、大管棚、超前小導管施工結束后，即可進行正常的隧道施工。隧道開挖采用正臺階法施工，上下臺階錯開2.5～3m，每循環(huán)進尺嚴格控制在0.25～0.5m。開挖方式采用人工配合機械開挖，在使用機械開挖后，機械退出掌子面，然后挖掘機開始扒碴，出碴結束后馬上進行鑿頂清邦及初噴混凝土施工，然后再人工使用手持風鎬對銑挖機未開挖到位的部位進行處理。待初期支護結構安裝、復噴混凝土工作完成后進行下一循環(huán)的掘進施工。

5 監(jiān)控量測

在暗挖施工過程中，對建筑物進行變形監(jiān)測，在建筑物四周布置沉降建筑物安全。隧道開挖過程中對拱頂、拱腰布置觀測點，見圖6。建筑物監(jiān)控量測點中最大變形點的位移時間曲線見圖7、圖8。由這些曲線可以看出，經(jīng)過地表注漿加固以及大管棚、小導管超前支護后，建筑沉降量很小，完全在確定的參數(shù)值范圍內(nèi)，符合規(guī)范要求。另外，在隧道施工中做好地面沉降、拱頂沉降、收斂、隆起等監(jiān)控工作。圖9是隧道內(nèi)監(jiān)測的拱頂下沉典型點處的位移時間曲線，圖10是隧道內(nèi)監(jiān)測的收斂典型點處的位移時間曲線，暗挖施工隧道內(nèi)的監(jiān)測結果（沉降累計最大值5·6mm）。完全滿足設計及相關規(guī)范要求，淺埋暗挖法穿越建筑物隧道施工是安全成功的，達到了預期的土體抗滑保護效果。

6 總結

深圳地鐵4號線某隧道采用淺埋暗挖法施工小間距下穿城市建筑的成功實例，以及在施工中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”18字方針進行施工，都是地鐵高風險、高難度、高技術含量的成功所在 在適當選擇注漿加固、大管棚與小導管超前支護、人工配合機械非爆破開挖等工程措施，隧道穿越建筑獲得顯著效果，建筑的沉降和變形滿足規(guī)范及設計要求?？蔀橐院箢愃瞥鞘兴淼朗┕ぬ峁┮欢ń梃b作用。

參考文獻：

[1]李宏建.北京地鐵暗挖區(qū)間隧道地表沉降控制方案研究[J].山西建筑，2006，02.

[2]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論.合肥：安徽教版社，2004.