鳳嶺南隧道下穿既有建筑物施工工藝

陳博文

鳳嶺南隧道下穿現(xiàn)有青秀山度假村別墅區(qū)，而別墅樁基礎樁底與隧頂間距較小，常規(guī)支護施工無法保障工程安全。文章通過對該隧道地質(zhì)情況及現(xiàn)場環(huán)境的調(diào)查分析，提出下穿段拓寬范圍并加固支護的施工方案，并給出相應的施工參數(shù)，供類似項目參考。

下穿隧道;施工技術;超前支護

U455-A-28-097-4

0?引言

南寧市鳳嶺南隧道下穿現(xiàn)有青秀山度假村別墅區(qū)，而別墅樁基礎樁底與隧頂間距較小，常規(guī)支護施工無法保障工程安全。本文通過對該工程地質(zhì)情況及現(xiàn)場環(huán)境的調(diào)查分析，提出下穿段拓寬范圍并加固支護的施工方案，同時給出了相應的施工參數(shù)建議。

1?工程概況

1.1?工程簡介

鳳嶺南路位于南寧市青秀區(qū)，是聯(lián)通整個青秀區(qū)東西向的城市Ⅰ級主干路，隧道為雙向6車道，設計時速為50 km/h。鳳嶺南隧道為鳳嶺南路的關鍵節(jié)點，隧道全長為1 001 m，內(nèi)部的平曲線半徑為700 m，隧道口與現(xiàn)狀青秀山坡腳順坡銜接，隧道口頂部規(guī)劃設計青秀山步道，局部采用景觀護坡。隧道位于K2+346～K2+447段樁號，其中K2+386～K2+415下穿青秀山度假村別墅區(qū)，屬于施工中應重點考慮分析并編制專項方案的施工節(jié)點。

1.2?工程地質(zhì)情況

K2+386～K2+415為下穿青秀山度假村別墅區(qū)部位，根據(jù)地勘報告判定，本段下穿隧道圍巖級別為Ⅴ級，整體穿越一構造斷層，詳細圍巖描述見下頁表1。斷層總體較為平直，發(fā)育有片狀及透鏡體狀構造角礫巖，鉆孔揭露為構造破碎，石英等巖脈較發(fā)育，少量漏水，裂隙面多見鐵錳質(zhì)結核物，破碎帶寬度為3～6 m，斷層與隧道呈斜交，整體穩(wěn)定，局部易掉塊，滲水中等。此破碎帶距全風化層和強風化層較近，整體地層為破碎粉砂巖層，存在整體涌水及掌子面坍塌的可能性。

1.3?周邊建筑物

本段施工中，所穿越建筑物為青秀山度假村別墅區(qū)。通過多種方式對建筑物進行深入調(diào)查，包括走訪、了解設計文件、查找資料及查詢建筑物相關單位等，搜集各方面信息，目前所掌握的信息與房屋實際建成平面圖存在沖突。根據(jù)資料搜集，可知建筑所在區(qū)域為Ⅴ級圍巖區(qū)，建筑位于山頂，整體尺寸約為15 m×10 m，建筑物為2層的框架結構建筑物，基礎采用樁基礎，設計為13根人工挖孔灌注樁，樁徑為1 200 mm，部分擴底樁徑可達1 500 mm，樁身混凝土強度等級為C35。樁底高程不一，為長短樁交錯布置，最低樁底高程為5.3 m，洞頂開挖設計高程為-2.6 m。

2?施工方案

2.1?施工調(diào)整范圍

根據(jù)下穿別墅區(qū)段隧道覆土厚度及隧道開挖施工工藝，考慮對隧道下穿別墅區(qū)段產(chǎn)生的影響，將下穿別墅區(qū)段隧道開挖里程進行外延：K2+386～K2+415兩端分別外延20 m后，里程為K2+366～K2+435;考慮到開挖臨空面及拱頂?shù)臄_動影響，為盡量減少安全隱患，隧道整體采用CRD工法機械開挖，確保開挖穩(wěn)定性。遵照每循環(huán)機械開挖進尺約1 m，每天1.5循環(huán)的方法施工，即遵循短進尺小開挖的施工指導思想。

2.2?施工程序

首先對上拱部進行支護施工，必要時對掌子面進行封閉施工→上臺階左右兩塊土體開挖→上臺階拱部施工超前小導管，并輔以鋼拱架施工→中央臨時鋼架施工，中部土體噴混凝土與臨時拱連接→下臺階部分土體開挖，并輔以下部鋼拱架施工→對仰拱部分土體開挖并施作下部支護，對整個橫斷面支護進行封閉連接形成整體支護→仰拱部分混凝土回填，并施工防水層及二襯混凝土[1]。

2.3?支護參數(shù)調(diào)整

隧道下穿別墅區(qū)K2+386～K2+415原設計為CRD工法，并采用S2-Va型復合式襯砌，如圖1所示。其支護參數(shù)為：超前支護42超前小導管@40×300 cm，L=450 cm;25中空注漿錨桿@75×75，L=350 cm;掛8@20×20鋼筋網(wǎng);I18工字鋼架@75 cm，噴C25混凝土24 cm;1.5 mmEVA復合防水板;模筑C35防水鋼筋混凝土45 cm。

由于外部環(huán)境發(fā)生變化，經(jīng)設計單位復核，參建單位協(xié)商同意后，采取在K2+366～K2+435段以S2-Ⅴa型襯砌支護形式的基礎上加強;超前支護采用42雙層超前小導管@40×300，長2.5 m和4.5 m，超前支護范圍為150°;系統(tǒng)錨桿采取25中空注漿錨桿@50×50，長4.5 m;掛8@20×20鋼筋網(wǎng);I18工字鋼架設間距為50 cm;22環(huán)向連接筋間距為50 cm;噴C25混凝土24 cm。

3?主要施工工藝

3.1?CRD開挖工法

CRD開挖工法，即交叉中隔壁開挖法，通過在隧道開挖橫斷面設計橫向及縱向的中隔壁，將整個開挖斷面劃分為若干個塊分塊開挖的施工工法。此方法能有效減小單次開挖的拱高及拱寬，極大地提高開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性，對于圍巖級別較差的隧道有著較好的施工效果[2]。需要注意的是，即便分塊施工，隧道拱部仍有較高的坍塌風險，因而在施工中，還需同步進行隧道超前預報及隧道的位移監(jiān)測等工作，在動態(tài)監(jiān)測下指導隧道開挖施工。CRD法施工工藝流程如圖2所示。

根據(jù)隧道的高度及寬度，通過參考類似工程案例并咨詢相關專家后，本次CRD法施工共將隧道分為四部分，具體分塊形式見圖3。

根據(jù)圖3的分塊開挖示意，本次開挖擬采用如下的施工流程：

（1）上一進尺的整體鋼拱架施工完成后，方可進行下一進尺的分塊施工。施工時，上一進尺的鋼拱架可以作為本次進尺的拱部支護，然后從上至下、從左至右開挖1塊土體，確保開挖面穩(wěn)定。如開挖后發(fā)現(xiàn)掌子面涌水或破碎較為嚴重，則需立即采用噴射混凝土對掌子面進行臨時防護。

（2）1塊開挖的同時，需同步對其右側(cè)及下側(cè)施作中部臨時拱架。拱架采用工字鋼及鋼架等制成，必要時對面部與土體結合部位采用混凝土封閉。

（3）1塊整體開挖到位，且臨時拱架施工完成后，繼續(xù)開挖2塊土體，開挖順序為從右至左、從上到下。掌子面情況可同1塊開挖處理方式。

（4）1塊和2塊開挖出來后，需將橫向臨時拱架整體連接，可采用焊接配合腰鎖扣的方式。連接完后，進行3塊的開挖，開挖流程及開挖面控制同上述2塊的步驟。

（5）3塊開挖及支護完畢后，立即將整個豎向臨時拱架連接成一體，同樣采用焊接搭配腰鎖扣的方式。之后便可進行4塊土體的開挖，直至整個面開挖完成。

（6）結合監(jiān)測數(shù)據(jù)，待確保穩(wěn)定后，可逐步拆除中間的橫向及縱向臨時拱架，并立即施作二襯結構。

3.2?超前小導管施工工藝

小導管采用外徑42 mm、壁厚4 mm的熱軋無縫鋼花管制成，第一種長450 cm，以平插角10°～15°打入圍巖，環(huán)向間距40 cm，縱向間距為300 cm。第二種長250 cm，以平插角5°～10°打入圍巖，環(huán)向間距40 cm，縱向間距為300 cm。每環(huán)小導管縱向間距為1.0 m，縱向交錯布置，保證搭接部分長度>1 m。鋼管插入端頭需制作成圓錐頭，端部需焊接完好不漏漿，鋼管露出端需與部分加固鋼筋焊接，用以后續(xù)施工與鋼架整體焊接?；ü芄苌硇栝_孔用以注漿，開孔直徑為6 mm，梅花形布置于管身，間距為15 cm，圓錐端頭不開孔，作為止?jié){控制端頭。

制作完小導管后，需立即投入超前支護施工，小導管制作方式及施工控制斷面詳見圖4，其主要施工控制工藝流程如下：

（1）施工單位根據(jù)地勘報告詳細交底后，在施工現(xiàn)場精確放樣，放樣時需注意準確描繪出隧道開挖橫斷面的位置與尺寸，同時準確定位每根小導管的打入中心點。

（2）本斷面測繪完成后，應立即從加工場將制作好的小導管運抵現(xiàn)場進行施工。施工小導管時，須確保施工鉆機所在場地地基穩(wěn)定結實，同時鉆機應調(diào)整好水平度及鉆孔傾角，確保小導管方向不存在偏差。

（3）針對下穿青秀山別墅區(qū)段洞身圍巖處于斷裂帶，及巖體破碎等地質(zhì)情況，應根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整注漿壓力，確保整體的穩(wěn)定安全。

3.3?錨桿施工工藝

錨桿施工需在前一進尺的初步支護完成后進行，其主要控制性施工工藝如下所述：

（1）錨桿施工前，應由測量放樣人員對鉆孔進行標注定位，每根錨桿的間距、長度及傾角都應嚴格按照設計進行，一般沿掌子面方向交錯梅花型布置鉆孔位置。為確保錨桿施工時的整體豎直度，可在必要情況下封閉部分掌子面確保錨桿鉆機的基底穩(wěn)定。

（2）設計錨桿較短時，可采用手持式鉆孔器械;設計錨桿較長時，則需采用車式固定鉆機，配套鉆桿應根據(jù)支護設計中錨桿的長度合理搭配。鉆孔需考慮錨桿鋼筋與巖體的固結及摩擦空間，因而需要整體擴孔，若空間不滿足需協(xié)調(diào)設計單位進行變更。鉆進施工時需勻速緩慢進行，切忌速度過快導致震動較大使圍巖松動坍塌。

（3）鉆孔施工完成后，需查看鉆孔位置是否符合設計要求，深度是否可插入設計長度的鋼筋錨桿，并保留一定的封漿長度。鉆孔檢驗合格后，采用高壓風清理鉆孔，將孔內(nèi)的殘渣及松散塊體吹落確保鉆孔干凈。

（4）將錨桿鋼筋插入鉆孔內(nèi)，確保錨桿端頭長度長于鉆孔30 cm，并在鉆孔端頭安裝止?jié){塞。鋼筋整體可利用細小鋼絲臨時固定，確保注漿時錨桿桿體不會移動，桿體不會與鉆孔發(fā)生接觸[3]。注漿時需使?jié){液整體裹住鋼筋，漿液初凝后按順序安裝墊板、螺母，并在錨桿承載力符合要求后擰緊螺母。

（5）本段下穿隧道位于斷層帶，且圍巖巖體較為破碎，在此類圍巖中施工錨桿，一次注漿可能無法達到設計要求，因而需采用二次注漿提高錨桿和巖體粘結強度，同時兼具固結錨桿四周松散土體的作用。二次注漿壓力應略低于一次注漿，同時應監(jiān)測圍巖的應變，確保二次壓力能固結住周邊土體且不會被壓力沖塌。

4?結語

（1）隧道下穿既有建筑物施工前，應詳細地對建筑物進行調(diào)查，尤其是其結構型式與基礎型式，并仔細核對隧道所在地層及隧頂與建筑基礎的距離，根據(jù)調(diào)查結果進行針對性的加強支護施工[4]。

（2）施工工法應結合現(xiàn)場地質(zhì)情況相應調(diào)整，施工期間應加強監(jiān)測，確保隧道結構與上部建筑物結構的變形均滿足相關規(guī)范要求。

（3）小導管注漿壓力應根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，壓力應隨著地質(zhì)情況變化而變化，避免施工引起局部過強而隆起或局部較弱而塌陷。

參考文獻：

[1]王利偉，席?健，張魯明.地鐵暗挖區(qū)間隧道下穿既有建筑物施工安全分析[J].交通世界，2016（11）：79-81.

[2]田世文，杜新飛，張?柏.北京地鐵10號線盾構下穿既有建筑物的控制措施[J].鐵道標準設計，2008（12）：148-151.

[3]高?翔，周紅升，鄭國平.城市隧道下穿既有地下糧庫設計方案淺析[J].公路隧道，2015（2）：57-60.

[4]于清浩.大跨淺埋公路隧道下穿既有建筑施工的沉降控制[J].現(xiàn)代隧道技術，2010，47（2）：82-86.