矿山法暗挖下穿有轨电车施工技术

赵占强

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北武汉 430000）

0 引言

截止2019年年底全国地铁在建城市已达44个，城市轨道交通的迅速发展和原有基础设施的冲突问题日趋明显。受规划线路限制与城市既有建构筑物制约，地铁隧道无法避免的与既有线路、桥梁、铁路等重要设施交叉，这些也构成了地铁施工中的环境风险源，如果处置不当，将会带来灾害性的事故，引起社会不良影响和经济财产损失，重则造成人员伤亡[1-2]。因此，施工过程中如何科学通过环境风险源显得十分必要。

1 工程概况

沈阳地铁十号线浑南大道站至理工大学站区间（简称浑理区间）起止里程为K24+411.267～K25+639.762，全长1228.495双延米，采用矿山法施工+盾构法施工。

其中区间起点至K24+799.531区段采用矿山法施工，暗挖段正线隧道长388.264双延米。该区域地层主要砾砂及中粗砂，埋深18.72～21.13m，为区间结构为标准单洞单线马蹄形断面（6.5m×6.82m），复合式衬砌。在K24+424.400～K24+434.400段落下穿浑南大道道路中间5号线有轨电车工程，隧道洞顶正上方距离有轨电车底约14.78m。有轨电车线间距5.7m，轨距1.35m；采用整体道床，自上而下为：支撑层（250mm钢筋混凝土）、找平层（100mm素混凝土）、基层（400mm水稳碎石），基层以下至1.92m范围为回填路床。

2 风险源分析

有轨电车5号线是连接沈阳市和抚顺市两城的关键交通线路，运营班次多，客流量大。一旦出现道床沉降超过允许值，势必带来严重影响。

2.1 风险源分析

跟据总体院下发《沈阳地铁十号线风险工程分级标准》相关条文，浑南大道站～理工大学站区间下穿有轨电车为一级风险源。

该区间左右线共2处小角度斜穿有轨电车基础，暗挖隧道拱顶距有轨电车回填路床厚度最浅处为13.4m。

2.2 允许沉降指标

根据沈阳浑南现代电车运营部门要求：施工影响有轨电车沉降值应小于10mm，接触网立柱倾斜度小于50‰。[3]所以，隧道开挖与支护过程中对地面沉降的控制尤为关键。

3 暗挖段施工技术措施

3.1 深井降水

3.1.1 地下水情况

由于本区间范围内的地下水赋存于圆砾、砾砂等土层中，稳定水位埋深约为14.00～16.60m，含水层厚度约21.0m，在动水压力作用下容易引发流水、流砂作用，开挖面存在突涌的可能性，影响隧道的稳定。因此，隧道土方开挖前必须采取连续降水措施，将地下水水位降至开挖面以下1.0m，最终降至隧道仰拱以下1.0m，保证开挖面无水作业。

3.1.2 涌水量计算

由于本区间地下水类型主要为潜水，为简化计算，采用无压潜水完整井且远离水源公式来估算区间的涌水量。

涌水量计算参数及结果见表1。

表1 涌水量计算参数及结果

由表1可知，正常降水井深度达到35m即可达到降水要求，考虑下穿段的风险，该区域降水井加深至40m，使用160水泵，加强降水作业，保证下穿有轨电车段工作面无水作业。

3.2 超前支护

3.2.1 增设临时仰拱

在拱墙处增设I20a临时仰拱横撑，背后注浆管埋设加密，加强隧道变形控制。

3.2.2 双排小导管注浆

根据超前小导管的施工设计图纸、开挖断面中线、拱顶外轮廓线进行布孔放样。小导管在初支外拱部120°范围沿环向布设，矿山法区间下穿有轨电车段拱部采用双排小导管，上排小导管长为4m，环向间距300mm，小导管中心距开挖外轮廓线300mm，外插角25°，梅5榀搭设一环；下排小导管长为1.8m，环向间距为300mm，小导管中心距开挖外轮廓线200mm，打设角度15°～20°，每榀一打，纵向搭接长度不小于1.0m，如图1所示；孔位误差控制在50mm以内。

图1 暗挖下穿段支护加强设计

小导管打设时，先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角。然后采用Y-26型风钻按设计要求钻孔，钻杆的直径应比小导管直径大3～5mm，用风钻顶入，顶入长度不小于小导管长度的90%，然后拔出钻杆，将钻杆更换为小导管，再采用风钻将小导管顶入钻孔中，小导管锚入土体深度应符合设计要求。

3.3 小导管改良注浆

为增强超前注浆强度，改良传统的水泥浆液，采用水泥-水玻璃双液浆，用双液注浆泵压注，在孔口混合的浆液，其中水泥浆水灰比（1～1.5）：1（质量比），水玻璃浆 35Be’，水泥浆：水玻璃浆=1：1～1：0.6（体积比），小导管注浆施工如图2所示。

图2 小导管注浆施工

注浆开始前，应根据双液注浆方式正确连接管路，并应进行压水试验，检验管路的密封性是否良好，地层的吸浆渗透情况，压水试验的压力不小于设计终压（一般不超过1.5MPa），时间不小于5min。

注浆过程中记录完整，主要包括压力、流量、凝胶时间等，频率为每5min一次，并记录注浆过程中的突发情况，发现异常情况及时停止作业。为防止串浆，注浆管应呈“梅花形”布置，同时采取跳孔注浆的顺序。

3.4 加密监控量测

在隧道影响范围内布设观测点，采用精密水准仪进行测量。对应下穿地面测点横断面沿隧道中线每10m布置一组。在有轨电车道床两侧中间各布设一组地面测点，接触网立柱及有轨电车路基加密监测。每个断面布置17个监测点，如图3所示。

图3 监测点布置

3.5 隧道土方开挖及初期支护工序

采用台阶法施工，分上下两个台阶进行开挖。

（1）先沿隧道拱部120°打设小导管，环形布置，双排密布，并采用水泥-水玻璃双液注浆加固地层；

（2）采用人工进行隧道开挖，先开挖上台阶拱部，保留核心土，开挖进尺为0.5m，即一榀格栅钢架的距离，及时架设拱部格栅钢架，焊接连接件，挂钢筋网片，打设锁脚锚杆，喷射C25混凝土（适时调整速凝剂比例，确保早强）；

（3）上台阶核心土开挖完成后，及时架设临时仰拱横撑，焊接连接件，确保焊接质量，挂网喷射C25混凝土；

（4）下台阶预留核心土开挖，下台阶及时紧跟，合理控制台阶间距，一般2.5～3.5m，每次开挖进尺为0.5m，架设边墙格栅钢架，焊接连接钢架，挂网喷射C25混凝土；

（5）下台阶核心土开挖完成后，架设仰拱，焊接连接件，保证安装精度，挂网喷射C25混凝土，及时成环封闭。

4 结论

本工程矿山法暗挖隧道采用增设深井降水、临时仰拱、改良小导管注浆等技术措施，顺利完成了下穿有轨电车工程，无任何安全事故发生，各项监测指标符合要求，为类似风险源的平稳度过提供经验参考。