超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施研究

田广积， 储 冬， 刘 翔

(中铁四局集团有限公司，广东 广州 511400)

0 引 言

为了适当地减少新建交通设施区间隧道对下穿既有隧道结构产生的负面影响，国内相关的学者展开了深入的研究，积极的投入到相关课题的讨论中，积累了诸多的经验并完善具体的措施[1]。但是因区间隧道穿越地段涉及到相对复杂的地质条件，同时涉及多种类型的地貌，加之既有隧道结构本身的特殊性，使得相关研究需进一步深入，对既有隧道结构的基本使用特征以及工程环境等加以考察。

1 工程项目的基本情况

以某工程项目为例，其纵向35 m的范围穿越既有隧道。新建暗挖隧道的开挖所造成的横断面，其造型类似于望远镜，其具体尺寸规格为28 m×12.38 m[2]。隧道整体的开挖面积达到了347 m2，属于国内跨接长度相对较大的交通隧道工程，其具体内容的实施是借助于C形平顶网格法，以此为基础对其间隔进行合理开挖处理，但是整体的施工难度较大。暗挖隧道轴线与与整个城市道路的隧道轴线呈现出立体且垂直的分布状态，在南北侧的市政道路范围中，其眉深深度大约达到了10.4 m，如图1所示。

图1 南北道路管线断面图

其重点包含着既有隧道结构组成部分，同时涉及变形缝的设置要求[3]。新建隧道拱顶竖向静距离的长度达到了1.71 m，匝道车道底板和新建隧道拱顶竖向长度的净距离达到了6.77 m。根据上述总结，该项目属于超浅埋暗挖下穿既有隧道。在该项目的南北侧市政道路地表范围中铺设了多种已经处于运行状态的市政管网，呈现出相对密集的作业状态，浅层电力排管埋深为0.8 m，深层污水管埋深为4.2 m。暗挖隧道周边的地下水类型重点涉及到上层滞水以及基岩裂隙水。

暗挖隧道工程的横断面为椭圆形，在具体施工的过程中借助于复合式衬砌施工手段。在对工程进行初期支护的施工阶段，通常会运用喷混凝土联合钢架的施工方式；在二次衬砌的施工过程中，一般是使用模注混凝土施工。在两次操作时需要加设柔性防水层，以便实现相对理想的设计效果。根据具体的工程实践标准，辅助工程包括大管棚、超前小导管注浆等多个内容。相应的厚度应该控制于350 mm，临时支护的厚度则需要控制在250 mm，仰拱以及拱墙基本的厚度应该控制于700 mm，主体结构底板以及中隔墙的厚度分别是700 mm和800 mm[4]。

2 超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制难点

2.1 难度较大

在该项目中，对于新建暗挖隧道的开挖尺寸，一般需要进行严格的检查，将其控制于特定的范围内，以28 m×12.38 m为准，属于望远镜形状，涉及多种管线以及市政道路。依照起初最基本的施工设计方案，需要将隧道拱顶上下3 m范围内的地层采用合理的施工方式进行加固，但是运用这样的施工方法无法确切有效的保证地层整体工程施工的安全性，在后续具体的开挖作业施工过程中，仍然存在着较大的施工风险。

2.2 地质复杂

在项目建设过程中，暗挖隧道一般需要经过一些复杂的地段，尤其是在该项目市政道路北侧的20 m范围中，地层属于相对复杂的种类，涉及杂填土、淤泥以及粉质黏土等不同的种类，既有隧道的34 m范围中，涉及粉质黏土以及素土等多种土质种类，暗挖隧道市政道路南侧16 m范围中，包含着淤泥以及风化砂岩等多种土质类型，地质呈现出明显的分布不均匀的情况。

2.3 工序、施工方案问题

在具体作业的过程中,开挖导洞施工环节涉及的工作内容相对较少，其中具体的施工工序和二次衬砌施工细节呈现出交叉的状态，对于整个施工周期能够产生负面的影响[5]。工程的拱顶结构部分若采用分部浇筑混凝土的施工方式，会非常容易导致施工缝问题，这将对工程的整体结构受力产生非常不利的影响，在后期的施工过程中也会导致与之相对应的渗漏问题，直接影响到整个施工过程的安全。

3 超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施

3.1 旋喷桩加固处理技术

针对隧道两侧的市政道路工程中的下部土体，应该依据项目工程建设所表现出的基本情况，在南北辅道上依照基本的施工原则，在合理的施工位置为其设置垂直旋喷装，将基本的施工深度合理的控制在隧道拱顶上部位置的一米范围内，然后在具体操作的过程中建筑纯水泥浆高压旋喷桩，将其合理的置换出不良的地层，由此让土体处于相对稳固的状态下，达到较为理想的巩固效果。根据基本的项目建设需要，在旋喷桩径的选择上，应该考虑600 mm范围内，水泥浆液的压力控制，需要根据基本的规定和要求分析，将其控制于25～30 MPa的范围内。合理地利用提升压缩空气压力的手段，确保空气中的压力被限制于0.6～0.8 MPa。

3.2 超前大管棚加固技术

根据之前的设计方案，70 m暗挖隧道超前管棚属于既有隧道下部地层相对合理的加固方案，施工的范围主要是由明挖小里程逐步的向着大里程方向开挖28 m。另外，设置对应的管棚工作室，以此达到理想的加固成效，为基本的加固细节保驾护航，经管棚工作室打孔25 m到既有隧道下穿南侧匝道的下方区域时，可以确定基本的范围，之后落实管棚防护细节，让相关的工作模式趋向合理，达到较为可靠的成效[6]。在具体的管棚防护工程实践中，应该重视明挖大里程方向打孔25 m的区域，保证这个阶段的操作符合标准和要求，以此为项目加固提供可靠保障。为控制工期，需要将之前的设计合理地优化，将三段管棚结构调整为两端明挖预留套管交叉钻孔38 m，以此收获合理的防护效果，让管棚穿越阶段不会受到复杂地层的干扰。

3.3 超前小导管注浆技术

借助于外径是32 mm、壁厚为3.5 mm的超前小导管对既有下穿地层进行注浆加固处理。其环向的间距一般是400 mm，依照隧道纵向的深度每隔6榀钢架合理的搭设，具体的外插角度应该控制在15°,如图2所示。

图2 超前小导管纵向布置示意图

4 结束语

通过本文的概述，明确了超浅埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施，为了在超浅施工的过程中控制好埋暗挖大跨度隧道地层沉降问题，可以在具体操作过程中适当的降低暗挖隧道下穿既有隧道操作过程中所存在的施工安全风险，保障隧道整体的稳定性和结构安全性，需要结合先进的施工经验，运用科学的施工方案，对已有土体进行加固处理，针对两侧市政道路下部土体进一步巩固。