城市軌道交通暗挖隧道下穿建筑物安全施工技術(shù)分析

北京住總第一開(kāi)發(fā)建設(shè)有限公司 北京 100029

對(duì)于城市建筑物來(lái)說(shuō)，在爆破震動(dòng)的影響下，往往導(dǎo)致諸多安全隱患，尤其是老舊建筑，其抗震性能比較差。在修建地鐵隧道時(shí)，若要穿過(guò)這類建筑物，使用傳統(tǒng)的爆破法往往會(huì)造成結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、傾斜、沉降，也會(huì)影響居民的生活等，同時(shí)，地表荷載較大時(shí)，無(wú)法保證隧道施工安全。為了保護(hù)地表建筑物，實(shí)現(xiàn)安全施工目標(biāo)，需要合理應(yīng)用超前支護(hù)，以此提升圍巖的自穩(wěn)性，并且，利用機(jī)械開(kāi)挖，防止地表建筑物遭到破壞。

1 工程概況

在某城市軌道交通工程中，下穿已建某建筑物，該擋墻建于2006 年，全長(zhǎng)330 米，高23.5-25 米，采用漿砌片石砌筑而成。擋墻坡頂為小區(qū)居民樓，鋼混結(jié)構(gòu)，獨(dú)立樁基礎(chǔ)，居民樓距擋墻水平距離為6-10 米，高邊坡片石擋墻存在多處脫落、松動(dòng)、開(kāi)裂、沉降、位移，存在較大的安全隱患。此段隧道洞身范圍之內(nèi)的圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜，存在溶洞、溶槽及斷層的可能性。隧道開(kāi)挖時(shí)如遇到上述地質(zhì)情況，可能會(huì)造成隧道冒頂及坍塌。在穿越建筑物之前，施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位相互配合，對(duì)建筑物相關(guān)情況進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)一旦高擋墻出現(xiàn)滑坡、垮塌等安全事故，將會(huì)阻斷交通，損毀車輛、傷及行人、毀壞商業(yè)建筑，社會(huì)影響巨大。

2 地鐵隧道下穿建筑物相關(guān)的措施

2.1 施工監(jiān)測(cè)

對(duì)于地下工程而言，不確定因素比較多，在隧道開(kāi)挖的推進(jìn)下，巖層應(yīng)力也會(huì)發(fā)生相關(guān)的變化。在具體施工之前，一定要對(duì)所穿建筑進(jìn)行全面分析，每道裂縫都要準(zhǔn)確的記錄，還要拍照、編號(hào)等等，由于高擋墻高23.5-25 米，人工監(jiān)測(cè)困難較大，因此采用傾斜儀和靜力水準(zhǔn)儀對(duì)高擋墻沉降、傾斜進(jìn)行自動(dòng)化高頻監(jiān)測(cè)，根據(jù)施工監(jiān)測(cè)方案對(duì)，合理布置沉降、傾斜觀測(cè)點(diǎn)，采集初始值，做到信息化施工。在施工的過(guò)程中，針對(duì)隧道拱頂沉降、裂縫發(fā)展、變形需要重點(diǎn)觀測(cè)，全面收集相關(guān)數(shù)據(jù)，將其反饋給有關(guān)技術(shù)人員，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)而對(duì)開(kāi)挖進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.2 超前加固

該段圍巖等級(jí)為Ⅲ級(jí)，原支護(hù)類型為Ⅲ型，采用全斷面冷開(kāi)工法。初支噴混凝土：全環(huán)70mm 厚C25 早強(qiáng)混凝土；系統(tǒng)錨桿：拱部采用25 中空錨桿，長(zhǎng)度L=2.0m，錨桿間距1.2×1.5m（環(huán)x 縱），梅花型布置；鋼筋網(wǎng)：φ6 鋼筋，構(gòu)成250×250mm 網(wǎng)格，拱部單層設(shè)置，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿尾端連接牢固；二次襯砌：全環(huán)300mm 厚C35 防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)P12；仰拱填充：C20混凝土。無(wú)超前及拱架支護(hù)，一旦隧洞內(nèi)出現(xiàn)較大貫通性溶洞、溶蝕發(fā)育，現(xiàn)的支護(hù)形式無(wú)法提供有效的支撐，直接影響高擋墻的安全[1]。鑒于上述情況，為確保隧道掘進(jìn)的順利進(jìn)行，保證高擋墻及周圍建筑物的安全，采取增加超前支護(hù)措施，增加φ42注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)度為3.2m，壁厚4mm，環(huán)向間距0.4m，縱向間距2.0m，外插角7-12°。小導(dǎo)管打設(shè)完畢后，及時(shí)進(jìn)行注水泥漿填充，注漿壓力控制在0.3-0.5MPa。

2.3 機(jī)械開(kāi)挖

為了減少對(duì)圍巖以及建筑物的負(fù)面影響，可以使用非爆破開(kāi)挖方法，為保證施工安全、質(zhì)量及進(jìn)度要求，隧道掌子面以及周邊輪廓面的開(kāi)挖作業(yè)可以采用掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖方式，根據(jù)掌子面圍巖的具有發(fā)育情況合理鑿除，當(dāng)掌子面達(dá)到開(kāi)挖目標(biāo)后，測(cè)量人員要進(jìn)行復(fù)測(cè)，如果有局部欠挖情況，則使用小型挖掘[2]進(jìn)行修邊。若掌子面圍巖十分完整時(shí)，在掌子面上可以使用潛孔鉆打洞，這樣既可以保證施工進(jìn)度，也可以提升施工效率。通過(guò)全面統(tǒng)計(jì)隧道的施工進(jìn)度，每日能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)施工循環(huán)目標(biāo)，合理加快施工速度，在根本上滿足了施工現(xiàn)場(chǎng)的總體要求，預(yù)期的目標(biāo)也能夠順利實(shí)現(xiàn)。

2.4 初期支護(hù)

在初期支護(hù)階段，對(duì)圍巖進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，自穩(wěn)能力的保持時(shí)間比較短，當(dāng)洞身被開(kāi)挖后，需要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)體系要與掌子面處于封閉狀態(tài)，初期支護(hù)和圍巖共同形成支護(hù)體系。主要支護(hù)內(nèi)容：①系統(tǒng)錨桿安裝。為了達(dá)到錨桿角度的設(shè)計(jì)要求，需要將錨桿與隧道周邊輪廓保持90°，拱部鉆孔使用小型錨桿機(jī)，錨桿長(zhǎng)度需要超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，錨桿墊板要緊貼圍巖，完成錨桿安裝后進(jìn)行注漿，然后安裝堵頭。若砂漿強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%情況下，不可以懸掛重物，也不能隨意碰撞、敲擊。②安裝鋼筋網(wǎng)。在初期支護(hù)中，使用單層鋼筋網(wǎng)，其規(guī)格0.2m×x0.2m，圓鋼規(guī)格HPB300d8，鋼筋網(wǎng)片之間的搭接長(zhǎng)度要大于20cm，鋼筋網(wǎng)片與錨桿的連接要盡量牢固，利用焊接方式進(jìn)行搭接，提升支護(hù)體系的剛度。③鋼架安裝。在鋼架的初期支護(hù)階段使用工字鋼，鋼架進(jìn)行分節(jié)集中制作，利用連接鋼板、M20 螺栓進(jìn)行連接，將鋼架底腳落在圍巖上，隧底超挖過(guò)程中禁止鋼架懸空，在鋼架和圍巖之間，要使用混凝土墊塊填充間隙。安裝鋼架之后要采取有效保護(hù)措施，防止已支護(hù)的鋼架遭到損壞[3]。④噴射混凝土。使用C25 混凝土進(jìn)行噴射，將厚度控制在260mm，當(dāng)安裝鋼架之后，需要分段、分層進(jìn)行混凝土噴射，否則，圍巖長(zhǎng)時(shí)間暴露將會(huì)加重風(fēng)化，強(qiáng)度也會(huì)下降，同時(shí)，還要及時(shí)清理洞內(nèi)水分，減少圍巖的侵蝕。在隧道周邊圍巖和鋼架之間，需要采用混凝土噴射方式填補(bǔ)間隙，以此提升圍巖應(yīng)力的傳遞效果。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市軌道交通中中，對(duì)暗挖隧道進(jìn)行施工時(shí)，隧道洞身機(jī)械開(kāi)挖與超前加固措施的聯(lián)合應(yīng)用可以在隧道下穿建筑物方面取得較滿意的效果，不需要進(jìn)行爆破，也不需要建筑物拆遷，既可以保護(hù)地表建筑物，也可以使得施工過(guò)程中順利推進(jìn)，降低了安全事故的發(fā)生概率。不僅如此，暗挖隧道也能節(jié)約工期成本，在規(guī)定工期內(nèi)穿過(guò)建筑物，實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。