淺析復(fù)雜條件下暗挖異形隧道設(shè)計(jì)

劉洋，唐凱

（1.成都市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610000；2.成都市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610095）

1 工程概況

青島地鐵3號(hào)線某通道地處京口路與書院路交會(huì)處，通道與書院路中防商街地下2層經(jīng)通道相連。書院路中防商街地處書院路下，為明挖地下兩層既有結(jié)構(gòu)，連接通道轉(zhuǎn)彎夾角為119°44′9″，為平頂直墻斷面，斷面寬度6.2 m，高6.78 m。

連接通道地面附近為李村商業(yè)中心，客流量極大，也是青島市交通最為密集的區(qū)域之一，周邊分布有蘇寧電器，五星電器等建（構(gòu)）筑物；地下分布有書院路中防商街，蘇寧電器地下室以及地鐵李村站等；地下管線繁多，地面交通繁忙，周邊建（構(gòu)）筑物密集，如圖1所示。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

本站場(chǎng)區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土、洪沖積層、上更新統(tǒng)洪沖積層組成，本車站的抗震設(shè)防烈度6度，抗浮水位按標(biāo)高13.0 m，工程范圍內(nèi)從上至下依次為素填土、粉質(zhì)黏土、粗砂、粉質(zhì)黏土、粗砂~礫砂、粉質(zhì)黏土、中等風(fēng)化花崗巖。通道穿越地層主要為粗砂、粉質(zhì)黏土、粗砂~礫砂層。地質(zhì)縱斷面圖如圖2所示。

3 工程難點(diǎn)

本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，限制因素較多，主要影響因素有：

1）現(xiàn)場(chǎng)征地?zé)o果，連接通道采用暗挖法施工；

2）通道地處商業(yè)中心，連接通道上方書院路交通繁忙，客流量極大，沉降敏感；

3）通道東側(cè)緊貼既有車站，西側(cè)距蘇寧電器地下室接口僅約5 m，南側(cè)距中防商街接口最近不足4 m且與1號(hào)通道有60°15′51″夾角，通道結(jié)構(gòu)平面布置困難，無(wú)法采用暗挖拱形斷面，暗挖通道內(nèi)外側(cè)長(zhǎng)度懸殊；

圖1 通道施工平面圖

圖2 地質(zhì)縱斷面圖

4）通道穿越地層主要為含水砂層，地質(zhì)條件差。

4 暗挖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

淺埋暗挖施工時(shí)不可避免對(duì)周圍地層產(chǎn)生擾動(dòng)引起地層變形，進(jìn)而對(duì)建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致其產(chǎn)生變形，甚至損壞，特別是本通道平面形式不規(guī)則，斷面形式為平頂直墻。為有效控制地層變形，減小對(duì)周邊環(huán)境的影響，確保工程施工安全，制定了針對(duì)性的措施[1-2]。

4.1 地面注漿加固

鑒于通道穿越地層主要為含水砂層，隧道施工前對(duì)通道平面開挖輪廓外擴(kuò)3 m、地表以下2~14 m范圍內(nèi)進(jìn)行地面注漿加固。采用φ42 mm鋼花管，以1.2 m×1.1 m的間距菱形布置，保證孔的末端間距控制在1.2 m以內(nèi)，壓力為0.5~1.0 MPa，單孔漿液擴(kuò)散半徑為0.75 m，注水泥漿+水玻璃雙液漿；注漿孔全部注完后，在工作面鉆3~5個(gè)檢查孔并取巖芯，觀察漿液填充情況，巖芯成塊狀，漿液擴(kuò)散飽滿均勻，檢查孔內(nèi)無(wú)線狀流水，注漿加固體強(qiáng)度不小于1 MPa。當(dāng)注漿效果不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注漿，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行開挖。

4.2 開挖工法及施工步序

本通道斷面分為4個(gè)導(dǎo)洞施工減小開挖跨度，外側(cè)上下導(dǎo)洞依次開挖完成，澆筑外側(cè)二襯混凝土，待達(dá)到強(qiáng)度后，方可進(jìn)行內(nèi)側(cè)導(dǎo)洞施工，導(dǎo)洞開挖步序如圖3所示，施工步序平面如圖4所示。

圖3 導(dǎo)洞開挖步序橫剖圖

4.3 超前支護(hù)措施

進(jìn)洞前從明挖基坑方向向隧道頂部水平打設(shè)一排φ108 mm超前大管棚，環(huán)向間距300 mm，管棚長(zhǎng)度應(yīng)按端部距中防商街結(jié)構(gòu)外墻400 mm漸變，為保證端部效果，平行于中防商街側(cè)墻方向斜向打設(shè)5根超前大管棚；管內(nèi)注水泥砂漿，管棚平面布置如圖5所示。

圖4 施工步序平面圖

圖5 管棚平面布置圖

隧道邊墻隔榀鋼架沿開挖方向打設(shè)φ42 mm超前注漿小導(dǎo)管，豎向間距300 mm，單根長(zhǎng)度3.0 m，壓注水泥漿，壓力為0.5~1.0 MPa。

4.4 增強(qiáng)初支支護(hù)強(qiáng)度和剛度

1）初期噴混凝土：C25混凝土全斷面支護(hù)。

2）工字鋼鋼架：外側(cè)導(dǎo)洞加密漸變?cè)O(shè)置，最大步距0.6 m，內(nèi)側(cè)導(dǎo)洞隔榀設(shè)置，采用I25型工字鋼鋼架，鋼架平面布置如圖6所示。

圖6 鋼架平面布置圖

3）鋼筋網(wǎng)片：全環(huán)單層鋼筋網(wǎng)設(shè)置φ8 mm@200 mm×200 mm。

4）初支背后注漿：每斷面初支中預(yù)埋5根0.8 m長(zhǎng)的φ32 mm注漿管，縱向間距2 m。

4.5 受力體系轉(zhuǎn)換

外側(cè)導(dǎo)洞開挖完成后，分段拆橫撐，分段澆筑導(dǎo)洞內(nèi)二襯混凝土，并在頂板與底板間設(shè)鋼管垂直支撐，應(yīng)與二襯模板同時(shí)架設(shè)；略加垂直直撐頂力，以頂緊密貼為原則；待內(nèi)側(cè)導(dǎo)洞開挖澆筑完成，混凝土達(dá)到強(qiáng)度以后，方可拆除鋼管垂直支撐[3]，如圖7所示。

圖7 鋼管撐架設(shè)示意圖

4.6 監(jiān)控量測(cè)

施工期間期間加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)頻率，建立風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警制度，做到信息化施工；制定應(yīng)急預(yù)案和報(bào)警機(jī)制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)青島地鐵3號(hào)線該暗挖連接通道平面結(jié)構(gòu)形式異形，且對(duì)地面沉降敏感的淺埋暗挖平頂直墻隧道，提出一種通過(guò)斷面分塊施工、平面漸變法施工以及配合受力體系轉(zhuǎn)換的手段解決此類問(wèn)題的思路[4]，解決了地質(zhì)條件不利、城市管線遷改及占道調(diào)流施工等多項(xiàng)問(wèn)題，現(xiàn)已順利竣工，投入運(yùn)營(yíng)。