城市地铁暗挖隧道下穿房屋及复杂地质区段施工技术

何明亮

【摘 要】随着城市经济的快速发展及交通建设的不断加快，不可避免地会出现城市地铁暗挖隧道下穿房屋及复杂地质区段的情况。文章结合工程实例，阐述城市地铁暗挖隧道下穿重要建筑及浅埋复杂地质区段施工技术，同时详细介绍下穿区段施工工艺及措施，可对类似工程提供参考。

【关键词】地铁隧道下穿房屋；复杂地质；施工技术

【中图分类号】U231.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）03-0136-03

1 工程概况

某城市地铁1号线A区间为矿山法区间，自B车站出向东，沿线经过南山南侧山脚，穿越城市干道、城市小区之间、部队干休所，下穿烈士陵园，从城市三环高架桥桩中间穿过，进入C站。设计起点右DK12+228.15，设计终点右DK13+801.479，全长1 578 m。设3座联络通道，最小曲线半径为310 m，最大纵坡为2.5%。隧道拱顶埋深为13～30 m。其中下穿干休所区段里程为左线DK12+823～DK12+896，合计73 m，围岩等级分别为Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级。

1.1 工程地质

区间隧道地面环境较为复杂，东西侧地貌上属于丘陵，中部为洪积平原地貌。沿线松散土层以人工填土为主，其中线路中部（里程右DK13+69.03～右DK13+359.91）为第四系冲（坡）洪积土层，下伏基岩主要为寒武系灰岩、页岩及白云岩。隧道主要穿越中等风化寒武系灰岩、白云岩，强风化寒武系页岩。

1.2 水文地质

本工程场地无河流或水塘，地表水不发育。场地地下水主要为岩溶水和裂隙水，水位埋深为4.6～38 m，受季节因素影响，水位变化大。

1.3 不良地质

本工程场地范围内的不良地质主要包括基岩的岩溶、活动断裂及破碎带，膨胀性黏土，风化岩。

1.4 管线及周边

区间隧道上方大部分区段无管线，仅在东三环辅路及绿化带地面下方1～1.5 m敷设有燃气、电信管线等。

1.5 隧道襯砌参数及工法

隧道开挖采用台阶法，拱架参数如下：格栅间距为0.75 m，4根φ25 mm主筋，“之”字筋φ14 mm，箍筋φ8 mm。DN42超前小导管，拱部150°，L=3.5 m，间距为0.3 m×2.25 m；边墙设置中空锚杆φ22 mm，L=3 m，间距为1 m×0.8 m，DN42，L=3.5 m，锁脚锚管每榀钢筋左、右各2根，每榀1次，C25喷射早强砼厚度为250 mm。

1.6 下穿住宅楼情况

该干休所居民主要为某军退休老干部，年龄较大。根据房屋结构形式和隧道施工常规工法，隧道施工过程中会对居民的生活和房屋影响较大。由于涉及多单位及其他原因，征拆协调多次未果，为了不影响隧道的正常施工和贯通，需采取相关技术措施，在保证楼房安全的同时确保隧道开挖顺利安全。该楼房为4层砖混结构，基础埋深约2.2 m，地面埋深为21.13 m，楼房基础埋深为18.93 m。经调查，楼房住户情况极为复杂，且多人患病，而且大部分人病情比较严重。

2 工艺及措施加强的必要性和原因

（1）暗挖隧道区间DK12+813～+896区段位于隧道上方的干休所4层住宅楼未拆迁，为确保房屋安全，该区段隧道需采取加固措施。

（2）未拆迁房屋建造年代久远，局部有后期加盖的不规则结构房屋，其抗震性能极差。

（3）干休所现有住户中大部分人的病情比较严重，高龄、及高血压等高危病人极易受到惊吓或因施工诱发其他突发情况。

（4）根据地勘资料和实际揭露的地层，该段隧道地层围岩差，溶洞多，地下水发育，为了确保施工安全，需采取措施加固。根据现场超前地质雷达扫描成果报告，该下穿区段岩石节理裂隙发育，极易滑落，溶洞发育，地下水丰富。

3 下穿干休所住宅楼采取的措施

3.1 加强超前地质预报

采用GSSI公司引进的探地雷达SIR-30E系统进行地质超前预报，该区段左、右线分别在里程DK12+813、+828、+842、+857、+872、+887、+902處进行超前地质预报，加密地质预报的频率，并确保超前地质预报效果。

采用探地雷达探测技术对浅层（30 m以内）地质进行调查，可探测采空区、基岩面、覆盖层厚度，查找潜伏断层、破碎带、古溶洞，测定地下掩埋物、地下水位，调查各种环境地质。

3.2 加强超前探孔

隧道喷射砼完成后，上台阶掌子面钻孔过程时，采用6 m超长钻杆施作超前探孔，每循环施工3个孔位，用于探测隧道斜上方的地质情况。

3.3 下穿段周边围岩超前加固

3.3.1 下穿段加固范围

下穿段加固范围参考表1。

左、右线合计加固73 m，分4次，前3次每次加固25 m，搭接5 m，最后一循环加固13 m。

3.3.2 超前加固注浆方式及方法

根据隧道的现场实际情况确定为双重管后退式一次性帷幕注浆，注浆材料选用水泥浆和水泥水玻璃双液浆，钻机钻进到底后，首先注双液浆做封孔，其次注水泥浆，注浆以双液浆为主，最后拔钻阶段注双液浆，封闭孔位。

止浆墙采用挂网C25喷射砼，厚度为30 cm。上、下台阶同时封闭，防止上台阶浆液从下台阶流出。注浆所用材料为水泥浆和双液浆（水泥-水玻璃），水玻璃浓度为35°Bé，水泥强度等级采用P.O42.5，水灰比为1∶1（质量比），水玻璃掺量为35%～50%（体积比），最终配合比根据现场实际情况进行调节。

3.3.3 注浆孔布置

挂网喷砼止浆墙制作完成后进行上断面帷幕注浆施工，注浆加固范围为隧道上部及拱部开挖轮廓线外3 m。其中，9#～13#外插角度7°，1#～8#外插角度11°，钻孔长度为25 m。超前帷幕注浆孔布置横断面图如图1所示。

3.3.4 帷幕注浆控制要点

浆液准备完毕后，将注浆机与钻杆末端的浆液龙头通过高压注浆管连接，由内往外逐段注浆，并严格控制注浆效果。

现场注浆工艺：①钻杆末端的浆液龙头和液压注浆泵的出浆端连接，中间接有压力表；②通过搅拌机配制水泥浆，把配制好的水泥浆注入塑料容器中；③把液压注浆泵的进浆端放到水泥浆；④开启液压注浆泵进行注浆；⑤注浆压力达到0.5～1.0 MPa持续10 min后，外拔注浆内管，每段拔出的长度控制在50 cm以内。

3.4 加强超前小导管措施

超前小导管超前加固与超前帷幕注浆相结合，确保隧道施工安全。小导管沿隧道断面150°范围内布置，采用DN42 mm无缝钢管制作，Ⅴ级围岩将原纵向间距2.25 m加强至2榀打设一次，双排布置；Ⅳ级围岩增加超前小导管，每1.4 m打设一个循环，双排布置。单根小导管长度3.0 m，小导管施工完成后进行注浆，注浆采用水泥浆或水泥水玻璃浆。

3.5 短进尺、少装药、分段起爆开挖的措施

短进尺：上台阶每循环进尺按照0.75 m施工，上台阶断面高3.74 m，面积为19.5 m。

起爆网络按照7段雷管考虑，单段最大起爆药量为3.6 kg。上台阶爆破设计图如图2所示。

3.6 加强回填注浆

隧道开挖及初期支护后方5～10 m范围开始进行回填注浆，注浆材料采用单液水泥浆，水泥采用P.O42.5水泥，注浆孔采用预留孔，若需增加采用钻孔取芯。注浆前应对注浆管路系统用1～2倍的注浆压力进行试验检查。注浆采用1∶1纯水泥浆，浆液要求能够连续搅拌，搅拌过程中严格控制水泥用量，确保水泥浆配比。注浆终压控制不大于0.5 MPa，注浆极限压力不得超过0.8 MPa。

3.7 对房屋沉降的区域进行回填加密注浆

该建筑物周边地层自上而下分为0.2～0.8 m杂填土、0.8～6.4 m黏土、6.4～37 m石灰岩/中等风化页岩，地层较为松软。在隧道开挖过程中，若对该住宅楼或周边地面造成沉降，將采取地表注浆加固对地层进行加固注浆，注浆工艺采用双重管后退式补偿注浆。

3.8 加强监控量测

施工前，对住宅楼及周边建筑物进行详细调查，核实其结构形式、地基基础、总高、层数等信息，并进行安全评估，取得其能承受的沉降和差异沉降的有关数据。

爆破时，采用控制爆破技术，每次对爆破震动进行监测，震速不得大于2 cm/s。

加强建筑物沉降点布置，在住宅楼四周每间隔10 m布置1个沉降观测点，施工过程中加强监控量测工作，及时反馈信息，保证建筑物的安全。

加强洞内拱顶沉降、净空收敛及底板竖向位移监测点监测，由原来的10～15 m缩减至5～10 m的布点间距。

3.9 施工安全、文明施工措施

（1）现场严格按照审批的爆破方案施工，服从爆破作业的行业管理，结合国家相关规范及要求，严格控制爆破时间，杜绝爆破施工擾民问题。

（2）做好爆破各项数据的监测工作，采取多分段少装药，严格控制震速；目前，该施工区域的爆破震动均在国家相关规范允许的范围内。

（3）进一步做好爆破区域附近爆破前防护及告示工作；加强与周边小区的业主委员会、居民接洽，科普并告知爆破知识、爆破时间安排、安全警戒；做好作业影响区域附近居民的沟通解释工作。

4 应用及总结

城市轨道交通建设涉及多方面的协调，在征拆条件受限和复杂地质类似的特殊情况下，可参考本文所述施工方法，通过优化方案，多措并举，确保安全、优质、快速、有序地把项目建设好。

参 考 文 献

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2015.

[2][铁建设2008]105号，铁路隧道超前地质预报技术指南[S].

[3]GB 50911—2013，城市轨道交通工程监测技术规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]