地鐵隧道施工對(duì)既有城市道路的影響研究

徐杰

摘要：地鐵隧道施工大多建設(shè)在人流密集的城區(qū)，地面地區(qū)大多是縱橫交錯(cuò)的城市道路，而地下施工容易造成原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)被破壞。其中最容易引發(fā)土層空間上的地層受損或者是發(fā)生形變，這會(huì)導(dǎo)致地上道路的路基等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，最突出的表現(xiàn)就是路面的沉降或者是塌陷。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道施工;既有城市道路;影響

引言

道路塌陷事故的客觀原因在于施工地段的工程地質(zhì)較為復(fù)雜，可控性不高，但是對(duì)于這些客觀因素仍有控制的措施和方法。在施工前對(duì)隧道開挖可能造成的地層形變和沉降規(guī)律進(jìn)行研究，總結(jié)和分析出其影響的機(jī)理，并且采取相應(yīng)的措施進(jìn)行監(jiān)管和控制，就能大幅降低事故發(fā)生概率。

一、新施工隧道工程概況

以某城市為例，該城市地鐵隧道使用的是單洞雙線隧道施工方式，以此減少新建隧道施工對(duì)兩側(cè)原有的建筑物地基的影響。其施工斷面呈現(xiàn)為馬蹄形，凈空斷面面積為55平方米。橫斷面與現(xiàn)有的城市道路呈現(xiàn)垂直相交關(guān)系。香蕉段的隧道埋深為18～27米之間。既有道路的總寬度為80米，其標(biāo)準(zhǔn)為雙向8車道，中央隔離帶寬為4米，路兩邊同時(shí)配置有非機(jī)動(dòng)車輔道和人行道。新施工隧道在既有城市道路的中心線正下方處。其破裂角暫定為45度，以此角度可以推斷出現(xiàn)有道路受新建施工影響程度和范圍。并且能夠?qū)Χ咧g的位置關(guān)系加以明確和判定。施工單位為了進(jìn)一步明晰在隧道實(shí)施地下穿層施工，施工的方式以及隧道的埋深等工程指標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有城市道路的影響程度，可合理利用flac3D，有限差分軟件，以此建立3d模型，并根據(jù)模型計(jì)算出相關(guān)的指標(biāo)數(shù)值。橫斷面模型（如圖一所示）。

而后針對(duì)現(xiàn)有常見(jiàn)的三種施工方法以及對(duì)應(yīng)的埋深開展數(shù)值模擬研究。通過(guò)數(shù)字建模，綜合研判，系統(tǒng)分析等方式得到：在使用三段6步法時(shí)，新建隧道的作業(yè)對(duì)既有城市道路下方的巖土結(jié)構(gòu)形變影響較小，對(duì)路基的沉降塌陷破壞也最小。而三臺(tái)階法的效果排名第二。若運(yùn)用全斷面的開挖施工，對(duì)巖石結(jié)構(gòu)的沖擊和路基路面沉降影響是最大的。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道的埋深越深，對(duì)當(dāng)前路面下的新建隧道破壞則越小。在50米的埋深時(shí)，同時(shí)為新建隧道口徑的8倍時(shí)，隧道施工會(huì)造成路面沉降的作用距離只有30毫米左右。而在新建隧道施工中，周邊環(huán)境會(huì)受到影響。當(dāng)埋深達(dá)到當(dāng)新建隧道口徑的兩倍，這時(shí)與新建隧道距離越遠(yuǎn)，受到影響就越小。

二、減小地鐵隧道施工對(duì)既有城市道路負(fù)面影響的舉措

（一）認(rèn)真有效做好施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

一是要對(duì)地鐵施工中的送風(fēng)問(wèn)題進(jìn)行有效地解決。施工技術(shù)員需要把壓縮機(jī)裝配至于隧道的進(jìn)出口位置，并且保障風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，從而能夠讓施工中新鮮的空氣及時(shí)地送入，這樣可以更好地保障施工速率。二是要在地鐵施工中強(qiáng)化防塵保護(hù)。地鐵隧道施工在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)運(yùn)用的是濕式鑿巖的技術(shù)。要控制好粉塵濃度，就需要在孔底進(jìn)行壓力水的上傳，引入壓入式通風(fēng)形式后，三臺(tái)流風(fēng)機(jī)同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，并且要對(duì)開挖面層和順風(fēng)口的間距控制到位，一般在15米以內(nèi)。三是要合理實(shí)施隧道施工排水工作。這項(xiàng)程序能夠管控好施工產(chǎn)生的廢氣，液體，并對(duì)開挖樁中滲出的地下水進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。在上坡時(shí)要有進(jìn)出口到進(jìn)口，這一距離的水平傾斜度應(yīng)該確保在1.5%以內(nèi)。在順坡施工和立坡施工時(shí)都要分別在進(jìn)出口方位的排水處理進(jìn)行充分的結(jié)合。四是要有效的做好地鐵隧道施工中的電力保障。需要施工人員在隧道進(jìn)出口位置加裝合適的變壓器，這樣就能對(duì)輸配電設(shè)備進(jìn)行有效地利用。充分運(yùn)用周邊電網(wǎng)資源，并且對(duì)漏電保護(hù)開關(guān)如空氣閘刀進(jìn)行全方位的覆蓋，以此確保施工電力安全。五是在施工中要在進(jìn)出口位置的排水處理作業(yè)中加強(qiáng)隧道施工的排水工作。要對(duì)積水坑的位置進(jìn)行慎審的選擇，全面將減少積水對(duì)施工安全造成的不利影響。

（二）對(duì)隧道的開挖深度進(jìn)行合理安排

隧道開挖的深度是影響隧道施工時(shí)既有道路沉降或塌陷的關(guān)鍵性要素之一。在施工作業(yè)中，施工人員需要嚴(yán)格遵照行業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在充分的勘察測(cè)量以及征求設(shè)計(jì)監(jiān)理等單位的意見(jiàn)之后。施工人員不僅要對(duì)隧道施工挖掘的深度進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)評(píng)和判斷，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工場(chǎng)地的地質(zhì)特征以及挖掘尺寸的大小，進(jìn)行妥善的有序處置。也可以在此過(guò)程中不斷地借鑒和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的好的做法經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)開挖尺度確認(rèn)之后，還要做好項(xiàng)目施工隊(duì)伍的培訓(xùn)教育工作。所以在地鐵隧道施工中，施工人員一方面需要嚴(yán)格遵循挖到尺寸的科學(xué)依據(jù)，還要對(duì)內(nèi)質(zhì)特點(diǎn)和挖掘尺寸進(jìn)行分析研判，進(jìn)而確定合理的區(qū)間值。這樣就能讓地表變化在隧道新建施工中得到有效的人為管控。這對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)能夠大幅加快隧道施工速度。在經(jīng)驗(yàn)交流的學(xué)習(xí)中才能廣開言路，集思廣益，形成更多維護(hù)保障地鐵隧道施工安全與穩(wěn)定的舉措。

（三）對(duì)工藝進(jìn)行有針對(duì)性的改良優(yōu)化

在施工隧道作業(yè)時(shí)，施工人員可運(yùn)用深層注漿、超前注漿等方式來(lái)施工?；炷翂鹤⑹前匆欢ū壤M(jìn)行，此時(shí)沙土的屬性也發(fā)生了較大變化。所以在施工隧道作業(yè)中，施工人員多采用深層和超前兩種注漿方式。只要掌握了適宜的壓注比例，就可以大幅的減少泥漿質(zhì)量不合格的問(wèn)題。這種注漿的方法也可以讓本土的特性得到改良，對(duì)于增強(qiáng)地表層應(yīng)力的發(fā)展有一定的協(xié)助作用。此時(shí)能夠?qū)Φ乇碜冃蔚拈L(zhǎng)度或者速率進(jìn)行有效地控制，以達(dá)到地鐵隧道對(duì)現(xiàn)有道路產(chǎn)生的影響特征得到徹底性的改變。

（四）政府出面協(xié)調(diào)解決隧道施工中的坑面問(wèn)題

確保新建隧道在施工作業(yè)中有路面管制或者是路面塌陷不通的情況，也能在其沿線進(jìn)行設(shè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，對(duì)路面情況進(jìn)行掌握。操作法是在路上鋪設(shè)三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中間的監(jiān)測(cè)斷面要和計(jì)算分析的斷面一一對(duì)應(yīng)。此外兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面與中間的監(jiān)測(cè)相隔10米，每個(gè)斷面沿道路橫向距離兩米左右就有一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)裝置。該裝置使用鉆孔，其孔徑為10厘米，孔深為1.4米。

（五）合理使用鋼筋混凝土

在鉆孔結(jié)束時(shí)，可將孔底澆筑的混凝土增設(shè)配套鋼筋，直接打入到混凝土中。之后，需要將底罐的孔中噴射進(jìn)混凝土，同時(shí)將鋼筋加入混凝土結(jié)構(gòu)中，用鋼筋外套PVC墻。最后一步是將細(xì)沙把壁孔和混凝土之間的縫隙做好密封。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，設(shè)計(jì)、施工單位要利用有關(guān)技術(shù)手段，分析在隧道施工時(shí)對(duì)既有城市道路的影響，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施，包括前期勘察準(zhǔn)備、開挖角度、基坑支護(hù)、防沉降等。

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