浅谈地铁暗挖区间下穿广深高速公路施工控制技术

刘欣

摘 要：广州地铁13号线温涌路站—24#中间风井区间下穿广深高速公路，地质条件复杂。针对高速公路和地质特点，采取了相应施工控制技术，在安全和进度方面取得了良好的效果。

关键词：地铁工程；暗挖区间；下穿广深高速公路；施工控制技术

1 工程概况

该暗挖区间斜穿广深高速公路段位于广州地铁13号线首期工程土建7标温涌路站～24#中间风井区间矿山法隧道施工段。该区间左线长为966.52m，右线长为971.99m，下穿广深高速，以半径R=800m的曲线下穿建构筑物群后拐到交通繁忙的新塘大道西延线上。区间为高6.576m，宽6.2m，五心圆组成的马蹄形断面，左右线间距14.2m，左右下穿长度约共190m，右线开挖边线距离广深高速公路0#台桩中线最近处为1.55m，高速公路桩为桩径1m的人工挖孔端承桩，桩端进入承载微风化岩中。斜穿段顶部距广深高速桥台底不足11m，由于该段穿越为地质岩层向斜的谷地，岩层复杂，隧道顶部和上部主要为全风化和强风化花岗岩层、上部多处存在粉砂层，中部为中风化花岗岩岩层，底部为微风化花岗岩层。地下水类型主要为基岩裂隙水，较丰富，并具微承压性。

2 施工重难点分析

（1）隧道区间下穿广深高速，广深高速桥交通量较大，广深高速下方处于岩层向斜的谷地，围岩复杂，以全风化、强风化和中风化为主，左、右线斜穿长度长，桩基距离隧道边最近距离为1.55m，对地层扰动和变形控制要求高，这是隧道施工的主要难点。

（2）区间沿山脚施工，地质层存在大量裂隙，水系较为丰富，施工过程中由于控制不当，极易发生水体流失，造成上方建筑物沉降，对渗漏水的控制要求较高。

（3）施工工区要求紧，为保证工程按期完成，方法组织多工作面平行作业，隧道施工作业面及工序倒换多，各工序互相影响大，需既保证安全又满足进度要求，对开挖方法选择和实施要求高。

3 主要施工控制技术

3.1 超前地质探测

（1）廣深高速桩基物探。通过第三方检测单位物探钻孔检测的方法，确定广深高速桩基的长度和位置，以此判断广深高速桩基与隧道的具体位置关系，为隧道下穿广深高速的方案选择提供判断的准确依据。

（2）超前地质探测。采用地质雷达进行超前地质预报，通过无线电波检测探测介质分布和对不可见目标体或探测界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置，每次对掌子面前方30米范围内的地质进行预测。

（3）超前地质钻孔。采用钻孔取芯机对前方岩体进行钻探，通过钻杆扭距、钻进速度和压力、及芯样等判断前方岩体的特性，充分掌握前方地质体的特点和地质信息参数，通过相应的施工方法的调整，并且在孔口可以进行有害气体的监测，主要用于超前10m的预报。

（4）地质描素。地质素描是根据岩体节理产状确定不稳定块体出露位置。掌子面爆破后对围岩稳定状态、岩层产状、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、水量和水质情况、不良气体浓度等进行记录。同时定期对地表水位进行监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施。

3.2 超前支护

（1）前进式注浆加固。首先在掌子面施做20cm厚喷射混凝土的止浆墙。在止浆墙上开孔安装孔径108mm孔口管，采用水平地质钻机成孔，在孔口管内分段向前钻注施工。每一循环进尺一般控制在3～5m，成孔后退出钻杆，安装法兰盘及注浆管进行注浆。浆液采用水泥-水玻璃1：1双液浆，水玻璃波美度为40，和水1；1稀释混合后凝固时间控制在20s，具体配比根据现场试验决定，稳压达到2Mpa时可以停止注浆转其他孔。待浆液凝固后拆除法兰盘，再进行钻孔，如此循环，直到钻进和注浆深度达到设计要求。根据钻机钻进能力，每次掌子面注浆长度可达20米.

（2）超前小导管注浆。开挖前对初期支护拱部120°范围预埋外径42mm，长度分别为3.5m热轧无缝钢花进行超前小导管注浆，管壁四周钻8mm压浆孔，尾部有0.5m不设注浆孔。浆液采用水泥浆-水玻璃1：1的双液浆，压力控制在0.8MPa内，注浆采用钻一孔注一孔，跳孔注浆方式，根据现场的地质条件和注浆压力及注浆泵排浆量的变化调整注浆压力、注浆浆液及注浆量，确保注浆达到最好的效果。

3.3 开挖支护

3.3.1 环形台阶法施工

（1）当上部地质主要为全风化、强风化时，先依次对称采用机械破碎进行上部环形土方开挖，开挖进尺控制在1～1.5m，待拱顶支护完成稳定后，按台阶法施工方法进行施工。

（2）当上部地质主要为中风化时，采用机械破除周边，挖除的部分作为临空面，再进行爆破时有减小振速的作用。爆破后掌子面堆积的渣土留中间部分暂不外运，作为对前方围岩的反压支撑，同时也作为支护安装的施工平台，待初支完成后下轮炮眼钻孔前在进行外运。

3.3.2 爆破控制技术

（1）爆破方案采取上下台阶法爆破和上台阶环形松动爆破的施工方案。

（2）施工中为保证特殊地段施工安全，采用短进尺光面微差弱抛爆破技术，确保地层稳定，振速符合设计及规范要求。

（3）进行爆破作业时，采用微量、多孔、多次、多段爆破法。减少每次齐发爆破药量，减轻爆破对围岩的扰动及对支护结构的不利影响，同时也减轻对周边建（构）筑物的震动破坏，满足《爆破安全规程》对振速的控制要求。根据主爆破体的爆破情况和岩石的性质更准确选择爆破参数，从而提高爆破效果，达到高效掘进的目的。

（4）爆破设计的控制重难点是对振速的控制，由于广深高速桥桩距离过近，对爆破振速的控制要求十分高，前期作业时现有的雷管段位级别（1-15）在孔内无论如何布置，上台阶掌子面爆破的分段数量都不能满足振速控制的要求。之后经过积极研究，以在孔外同时设置连接管，增设孔外延迟的方法，增加爆破的段位，大幅度降低爆破振速，满足对振速的控制要求。

4 控制成效

广州13号线土建7标段暗挖区间穿越广深高速段左右线共计190米，先后共用时77天，振速最大2.0cm/s，桥台累计最大沉降13mm，完全满足规范、设计和业主方的对安全、质量和进度的要求，得到了各方的肯定。

5 结束语

保证暗挖隧道在复杂地层中下穿重要构筑物的安全和进度，需要通过掌子面前方地层的预探、围岩的超前支护、有效的开挖支护方案等多方面手段相互配合、动态控制。

参考文献：

[1] GB 6722-2011.爆破安全规程[S].

[2] GB5 0108-2003.地下铁道工程施工及验收规范[S].

[3] GB 50108-2008.地下工程防水技术规范[S].

[4] GB5 0086-2001.锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].