隧道下穿地表建筑物施工技術(shù)分析

瞿雙全

（重慶曾家?guī)r大橋建設(shè)管理有限公司，重慶 400000）

隧道工程建設(shè)數(shù)量不斷增多，在很多隧道施工中，需穿越既有建筑，這不可避免地會對周邊土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不良影響，破壞土體結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)，并引發(fā)地層沉降變形。在隧道工程下穿地表建筑施工中，必須選擇適宜的加固施工技術(shù)，對地層、地面建筑沉降變形進(jìn)行有效控制。為此，亟需對隧道下穿地表建筑物施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行深入研究。

1 隧道開挖對既有建筑物的影響

在隧道工程暗挖施工中，如果下穿既有建筑工程，由于開挖施工可對上覆土體造成擾動作用及土體結(jié)構(gòu)應(yīng)力平衡易受到破壞，導(dǎo)致土體應(yīng)力重新分布，土層發(fā)生位移，地面結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降甚至嚴(yán)重變形。對此，施工人員必須加強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)變形控制。土體結(jié)構(gòu)變形受到很多因素影響，包括隧道工程埋深、開挖施工技術(shù)等。研究發(fā)現(xiàn)，在隧道工程下穿施工中，可適當(dāng)增加隧道工程埋深，以減小對地上建筑工程的影響，需要注意，如果埋深過大，則工程造價較高，且施工技術(shù)難度較大。為此在隧道工程施工前，需全面勘察施工現(xiàn)場，并制訂科學(xué)合理的施工方案，以保證地表建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2 下穿建筑物施工的五種主要技術(shù)

2.1 蓋挖法

（1）蓋挖順作法。在應(yīng)用蓋挖順作法時，應(yīng)首先在地表進(jìn)行擋土結(jié)構(gòu)施工；然后再向下開挖施工，并設(shè)置橫撐，直至達(dá)到設(shè)計標(biāo)高；接著按照從下而上的施工順序進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)和防水構(gòu)造施工，并埋設(shè)管線路；最后拆除擋土結(jié)構(gòu)外露部分，并恢復(fù)正常交通。

（2）蓋挖逆作法。在應(yīng)用蓋挖逆作法時，應(yīng)首先在地面向下施工，做基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及中間樁柱。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中，可應(yīng)用帷幕樁或地下連續(xù)墻；對于中間支撐，可采用主體結(jié)構(gòu)中間立柱，這樣能夠有效節(jié)約施工成本。然后對表層土體進(jìn)行開挖施工，直至達(dá)到主體結(jié)構(gòu)頂板地面標(biāo)高位置。對于沒有開挖的土體，可將其作為土模進(jìn)行頂板澆筑施工。對于頂板結(jié)構(gòu)，可設(shè)置橫撐，避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，在回填土施工完成后，即可恢復(fù)正常交通。最后，后續(xù)施工可在頂板覆蓋以下進(jìn)行，如果開挖面積較大，隧道沿線與建筑工程距離比較小，則采用蓋挖逆作法。

2.2 淺埋暗挖法

在隧道工程施工中應(yīng)用淺埋暗挖法，對于隧道工程，需進(jìn)行兩次支護(hù)施工。在第一次支護(hù)施工中，復(fù)合襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)可有效承載基本作用力，在二次支護(hù)施工中，可對第一次支護(hù)進(jìn)行有效防護(hù)，共同承載負(fù)荷作用，進(jìn)而提高隧道工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力，避免發(fā)生地表不均勻沉降。需要注意，在應(yīng)用淺埋暗挖法進(jìn)行隧道工程施工時，對于初級支護(hù)，需按照從上而下的施工順序，這樣不僅能夠有效提升支護(hù)結(jié)構(gòu)承載能力，同時還可降低圍巖結(jié)構(gòu)所承受的荷載。

2.3 盾構(gòu)法

我國隧道工程盾構(gòu)施工技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍廣泛。盾構(gòu)法在我國最早被應(yīng)用于排水隧道工程施工中，隨著盾構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展，已被推廣應(yīng)用于地鐵隧道施工中，不但施工方式快速便捷，而且安全性較高，不會對周邊環(huán)境造成不良影響?，F(xiàn)如今，在我國地鐵隧道施工中，已推廣應(yīng)用盾構(gòu)施工技術(shù)。隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的快速發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)技術(shù)水平也不斷提高，常用盾構(gòu)機(jī)類型有區(qū)間單圓、方形斷面盾構(gòu)機(jī)、雙圓盾構(gòu)機(jī)、復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)。在大直徑隧道、復(fù)雜地質(zhì)隧道施工中，均可結(jié)合實際情況選擇適宜的盾構(gòu)機(jī)。

2.4 新奧地利隧道施工方法

隧道工程新奧地利施工技術(shù)又稱新奧法，即錨噴構(gòu)筑。在隧道工程施工中，新奧法也是比較常見的技術(shù)類型。在隧道工程施工中應(yīng)用新奧法，對地面建筑的危害比較小，并且施工成本較低，施工方式快速便捷。不過，新奧法也有一定的弊端，即無法在有水的環(huán)境中施工，故施工前要求做好降水處理。在實際施工中，可采用分別開挖施工或全斷面開挖施工的方式，然后再進(jìn)行錨噴支護(hù)施工。

2.5 鉆爆法

在堅硬巖石區(qū)隧道工程施工中，可應(yīng)用鉆爆法。在山區(qū)以及巖石地帶隧道工程施工中，鉆爆法的應(yīng)用比較常見。鉆爆法并非單一的施工技術(shù)，它可根據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)條件、水文條件等對開挖施工方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，根據(jù)開挖斷面形式選擇適宜的開挖施工技術(shù)，常用開挖方式有正、反臺階法，半、全斷面開挖法等。在實際施工中，對于爆破形式以及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，均可根據(jù)施工條件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3 工程概況

某城市地鐵沿線共有17座車站，在某區(qū)間隧道施工中，采用盾構(gòu)施工技術(shù)，并且需下穿既有鋼構(gòu)橋以及鐵路工程路基結(jié)構(gòu)。在下穿鋼構(gòu)橋施工中，穿越長度為16m，埋深為10.5m；在下穿鐵路工程路基結(jié)構(gòu)施工中，穿越長度為33m，埋深為16m。

在該隧道工程施工中，采用盾構(gòu)施工技術(shù)。在掘進(jìn)施工中，首先需應(yīng)用整環(huán)管片作為支護(hù)，對于管片，可拼裝形成3個標(biāo)準(zhǔn)塊A；然后再安裝2塊鄰接塊B；最后再進(jìn)行楔形塊K安裝。在完成整環(huán)管片拼裝施工后，在盾尾密封刷中，可采用密封油脂進(jìn)行填塞處理，以避免盾尾密封刷被磨損，管片可向往盾尾后推出1200mm，然后及時完成同步注漿施工。

4 隧道下穿地表建筑物施工方案

4.1 下穿前主要措施

（1）設(shè)備保養(yǎng)及檢修。為了保證隧道工程盾構(gòu)施工的連續(xù)進(jìn)行，在施工前，需對盾構(gòu)機(jī)以及配套機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面細(xì)致的檢查和維護(hù)管理。尤其應(yīng)注意，需重點(diǎn)檢查盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)系統(tǒng)、同步注漿系統(tǒng)、二次注漿設(shè)備、行走系統(tǒng)等，如果發(fā)現(xiàn)構(gòu)件損壞，則應(yīng)及時更換，并在潤滑部位涂抹潤滑油。另外，需做好注漿管道的清洗疏通工作，以避免在盾構(gòu)穿越過程中發(fā)生堵塞。（2）試驗段試掘進(jìn)。在隧道工程下穿施工中，為了有效控制下穿段掘進(jìn)參數(shù)，應(yīng)詳細(xì)勘察施工現(xiàn)場埋深條件、地層結(jié)構(gòu)，并制定掘進(jìn)施工控制參數(shù)，從而為后續(xù)施工提供參考。（3）監(jiān)控量測準(zhǔn)備。在地表建筑地面和立柱上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并提前一周進(jìn)行監(jiān)測，確定初始值，再制定預(yù)警值。（4）應(yīng)急準(zhǔn)備。由于在隧道工程下穿施工中存在很多風(fēng)險因素，因此應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況確定危險源。在實際施工中，需根據(jù)危險源辨識結(jié)構(gòu)制訂應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)備所需救援設(shè)備。

4.2 穿越時盾構(gòu)掘進(jìn)施工控制要點(diǎn)

在盾構(gòu)下穿施工中，土倉壓力、推進(jìn)速度、注漿量、注漿壓力、總推力、出土量等均會對周邊土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。為此，在盾構(gòu)掘進(jìn)施工中，應(yīng)對各項施工參數(shù)進(jìn)行有效控制，結(jié)合實際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。（1）土倉壓力。對于頂部土壓，可根據(jù)隧道工程埋深，適當(dāng)提高20～30kPa，并保證均勻性，波動范圍應(yīng)控制在5kPa以下。施工現(xiàn)場工程師應(yīng)根據(jù)每一環(huán)隧道埋設(shè)確定土壓值，并及時與主司機(jī)進(jìn)行溝通交流，對施工參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在管片拼裝施工中，需在土倉中堆滿渣土，與埋設(shè)相比，土壓應(yīng)提升40kPa。（2）刀盤轉(zhuǎn)速。對于刀盤轉(zhuǎn)速，必須加強(qiáng)調(diào)解控制，如果刀盤轉(zhuǎn)速過快，則會對地層造成擾動作用。刀盤轉(zhuǎn)速應(yīng)控制為1.4～1.5r/min。（3）刀盤扭矩。刀盤扭矩控制在5000～6000kPa，如果刀盤扭矩大于6500kPa，則應(yīng)及時發(fā)出報警，由技術(shù)人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘查，調(diào)整施工參數(shù)，然后再進(jìn)行掘進(jìn)施工，避免在糊刀盤、堵倉等因素的影響下造成扭矩增加。另外，還應(yīng)注意，在掘進(jìn)施工中，需密切關(guān)注扭矩。（4）總推力。不能盲目增加總推力，應(yīng)綜合考慮刀盤扭矩、盾尾鉸接確定總推力大小，在該工程施工中，總推力需控制在1500t以下。（5）掘進(jìn)速度。在盾構(gòu)下穿施工中，必須嚴(yán)格控制掘進(jìn)速度，避免掘進(jìn)速度波動較大，如果速度過快，則會造成土壓增加，同時還容易出現(xiàn)注漿欠飽滿問題；如果掘進(jìn)速度比較慢，則對于地層的擾動時間比較長。在掘進(jìn)施工中，應(yīng)有效控制掘進(jìn)速度，一般可控制在50～60mm/min，使其盡量降低對地層結(jié)構(gòu)的擾動作用。

4.3 格柵架立及噴砼

由于在隧道工程爆破施工后，圍巖應(yīng)力可快速釋放，因此在隧道工程開挖完成后，應(yīng)及時架設(shè)格柵，并確保與圍巖結(jié)構(gòu)緊密貼合。如果圍巖平整度比較差，則可采用C20墊塊塞緊格柵以及圍巖間隙，以此保證格柵的受力性能。另外，格柵拱腳應(yīng)落在堅硬圍巖上，如果拱腳圍巖破碎，則可在拱腳以下安裝鋼板，增加受力面積?；炷羾娚浜穸葹?5cm，在格柵安裝完成后，可采用分次噴射施工方式。

4.4 初支背后注漿

初支成環(huán)后，即可進(jìn)行背后注漿施工。漿液可采用32.5R以上的水泥進(jìn)行拌和，漿液水灰比應(yīng)控制在1∶0.5～1∶0.8，并逐漸增加注漿壓力，終壓應(yīng)控制在0.8MPa以下。在注漿施工中，需組織專業(yè)技術(shù)人員對注漿施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控管理，如果初支表面出現(xiàn)異常，則應(yīng)及時做好記錄。

4.5 監(jiān)控量測

在擴(kuò)挖施工前，將隧道工程軸線作為中線，每5m作為監(jiān)測斷面。同時，還需在地面設(shè)置方格狀監(jiān)測網(wǎng)，對沉降量進(jìn)行密切監(jiān)測，如果沉降量過大，則應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測頻率，并及時報告給施工管理人員，對施工現(xiàn)場進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

5 結(jié)束語

綜上所述，文章主要結(jié)合實例對隧道工程下穿地表建筑施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)探究。在隧道工程施工中，如果需穿越地表建筑，則在土體開挖施工時會對建筑結(jié)構(gòu)造成擾動作用。為此，需結(jié)合實際情況選擇適宜的下穿施工方式，避免地表建筑發(fā)生彎曲變形、傾斜變形、水平變形等，進(jìn)而確保隧道工程施工的順利進(jìn)行。