隧道下穿重要构筑物施工保护技术

钟运秋

【摘要】城市轨道交通地铁隧道穿越地下管线、人行地下通道以及各种地面建筑物时，会引起这些构筑物下沉。为保证构筑物的安全，必须根据地铁隧道与构筑物位置关系，采取相关措施，将构筑物的沉降控制在一定范围内。

【关键字】下穿；施工；构筑物

1、工程概况

K11+082.377～K11+185.224隧道上方为华新正街及建新南路，开挖跨度达15.44米，埋深最浅处仅4.323米，掌子面拱部及边墙大部分均为砂卵石、粘土及粉砂回填土、淤泥土，含水丰富，掌子面有股状水流出，极易坍塌变形，掌子面拱顶以下回填土最大高度达8米多，周围结构物、管线较多，紧邻华新街地下人行通道、华唐路下穿道，特别是距离人行通道地面最小处仅1.2m，有三处挡墙，最大浸入隧道轮廓2.65m，加之本段管线较多，错综复杂，K11+118一根Φ400排水管横穿隧道，浸入隧道开挖轮廓0.7m，沿隧道走向拱顶有2根Φ400排水管，距离隧道开挖线3米，其余主要为光缆及电力、电信管线，拱顶路面车流量非常大，载重量大，路面、结构物及管线沉降难以控制，极易造成坍塌，隧道开挖过程中掌子面左侧有渗水情况发生，下雨时水量加大。原设计本段为V级围岩，根据现场实际情况，经设计、地勘、业主、监理四方代表现场察勘，本段围岩确认为Ⅵ级

2、施工方案及措施

本段（K11+114～+185.224）采用中壁交叉（CRD）法施工，人工切割开挖。人工切割采用火焰切割机切割。施工时严格控制开挖循环进尺，遵从“管超前，严注浆，短进尺，小断面、快支护、强支护，早封闭，勤量测”的原则，并加强初期支护。

（一）开挖

按CRD法施工，隧道分成六个部分开挖，各部分开挖施工间隔为3～4m，每次开挖进尺为一榀拱架间距，严禁多榀一次开挖（具体见下图）。

该段隧道开挖前采用二重管无收缩超细水泥化学浆液注浆技术，对前方围岩开挖轮廓线2米范围内土层进行全断面预加固，注浆孔全断面（回填土范围）布置，周边孔间距400mm，掌子面调整为间距1000mm（根据土层情况及注浆效果可采取动态调整），外插角确保开挖轮廓线外固结圈不小于2m，每6米施作一循环，钻孔深8m，搭接2m；注浆材料采用水泥+水玻璃+XPM外加剂，设计配合比如下：

A液 水：超细水泥：XPM=1：0.33：0.0495

C液 水：水玻璃=0.65：1 PH=7.5

浆液凝结时间：30s-60s （根据地质条件可作适当调整）

注浆压力：控制在2～4Mpa（具体根据注浆效果检验数据确定，埋深较浅处适当缩小注浆压力，并安排专人不间断查看地面情况）；开挖中如发现注浆盲区，及时采取小导管注浆补强；开挖过程中，掌子面不稳定时立即喷射砼（厚15cm）临时封闭。

（二）超前支护

拱部（包括临时支护拱部）超前支护采用Φ51超前自进式锚杆，L=5000mm、环向间距300mm、纵向每1.5m一环，锚杆施工完毕后立即注双液浆，稳固掌子面前方土体，同时加大对挡墙基础注浆加固，控制人行通道、挡墙及路面下沉。

（三）初期支护

（1）、钢拱架

永久钢拱架采用Ⅰ25a工字钢，纵向间距0.5m，每两榀拱架之间采用Ⅰ25a工字钢纵向焊接（每一开挖分部设两根，每循环设12根），临时支撑及临时仰拱钢拱架采用Ⅰ22a工字钢，纵向间距与永久拱架一致，Φ22纵向连接筋环向间距1米，每根长0.5m。

（2）、锚杆：

永久锚杆采用Φ32自进式锚杆，拱部环向间距40cm，边墙80cm，纵向间距与拱架一致，每根长度3.5m。拱部土体部分锚杆斜向超前钻孔，外插脚30～60度，起到承担前方土体作用。位于岩石部分的拱脚，每个拱脚处打设4根Φ22锁脚砂浆锚杆，每根长度3.5m。锚杆施工完毕后立即注双液浆，加固前方及周边土体围岩；临时支撑及临时仰拱锚杆采用Φ22砂浆锚杆，锚杆长度3.5m，间距0.5×1m（环向间距1m）。

（3）、钢筋网：

沿拱架内外侧铺设φ8双层钢筋网，网格间距15×15cm，搭接2个网格。钢筋网与锚杆尾端、钢架焊接牢固，喷射混凝土时不得晃动。临时支撑及临时仰拱钢筋网采用单层φ8钢筋网。

（4）、喷射混凝土

喷射混凝土采用C30早强混凝土，厚度33cm，每方混凝土中掺入50kg钢纤维。喷射混凝土应自上而下，分片、分层完成，拱架与围岩之间的间隙亦要用喷射混凝土充填密实。临时支撑及临时仰拱厚度20cm。

（5）、钢管桩

为控制初期支护及后期结构下沉、收敛，按CQ3B-004号工程洽商及技术核定签证表技术要求在左、右侧边墙每榀拱架打设两根钢管桩（Φ89×6），钢管桩向下外插60°，每根长15m，钢管内设钢筋笼，主筋为4根Φ12二级钢筋，箍筋为φ8一级钢筋，间距20cm，同时灌注M30水泥浆，使钢管桩周围（土）岩体达到固结。钢管桩与钢拱架等初期支护采用Ⅰ20a工字钢纵向焊接连接牢固。

（四）加固措施

（1）、人行通道梯道加固方案

a、梯道两侧采用密目安全防护网进行防护，防止挡土墙瓷砖或其他杂物坠落伤人；

b、梯道底左右各上三级采用工字钢结合脚手架作支架架空，面层铺方木及5cm厚木板，确保行人通行。

c、梯道敞口处采用脚手架支撑，横向内支撑采用可旋紧式升降脚手架，间距0.6米，竖向及纵向脚手架间距1米，脚手架外侧及顶部铺设密目安全网，根据监测情况必要时再在脚手架上部增设工字钢横撑。

d、4号挡墙采用Ⅰ20a工字钢斜撑。

（2）、通道加固方案

a、拆除原照明燈具，在适当位置增加临时照明设施，确保行人安全通行；

b、人行通道内部采用I20工字钢支撑，现场拼装，每70cm一榀，加固长10m，沿拱架内侧铺设一层钢筋网，根据监测情况，如出现险情，立即启动应急预案，喷射混凝土；纵向拱架之间用I18工字钢连接，环向间距150cm，支撑地下通道拱部，拱脚纵向用32槽钢、横向用I20工字钢连成整体，横向工字钢上面铺方木及5cm厚木板。

（3）、根据地面监测情况及洞内注浆效果，必要时采用从地面垂直向下注浆。

结论与展望

本文对城市轨道交通地铁隧道穿越地下管线、人行地下通道以及各种地面建筑物时引起的这些构筑物下沉进行了分析及得出了合理的施工方案。保证了构筑物的安全，得出了根据地铁隧道与构筑物位置关系，采取相关措施，将构筑物的沉降控制在一定范围内的结论。为今后类似工程提供了一定参考价值。

参考文献

[1]刘 慧，史雅语.招宝山超小净间距双线隧道控制爆破监测[J].爆破，1997（12）：25—28.

[2]韩煊，STANDING J R.李宁.隧道施工引起建筑物变形预测的刚度修正法[J].岩土工程学报，2009，4（31）：539—545.

[3]姜忻良，贾勇，赵保建，等.地铁隧道施工对邻近建筑物影响的研究[J].岩土力学，2008，11（29）：3047—3052.

[4]章慧健，仇文革，冯冀蒙，等. 近距离重叠隧道盾构施工的纵向效应及对策研究[J]. 岩土力学，2010，31 （ 11） ： 3569-3573.

[5]靳晓光，李晓红.深埋交叉隧道动态施工力学行为研究[J].重庆交通大学学报，2008，30（2）：32.36.