葛 取 平

(南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 南寧　530000)

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城市軌道交通暗挖與盾構(gòu)小凈距并行隧道施工

葛 取 平

(南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 南寧530000)

探討城市軌道交通工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中隧道工程施工現(xiàn)狀，對(duì)南寧市軌道交通工程案例進(jìn)行具體分析，闡述小近距并行暗挖隧道和盾構(gòu)隧道施工技術(shù)及施工過程中采取的具體措施，指出這種施工技術(shù)具有廣泛的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

城市軌道，隧道，暗挖，盾構(gòu)，小近距

21世紀(jì)，是一個(gè)科技發(fā)展日新月異的世紀(jì),地下空間的利用日益受到關(guān)注和重視，我國基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域取得了令人矚目的成就,尤其是城市軌道交通取得了前所未有的發(fā)展，隧道工程的數(shù)值模擬取得很大進(jìn)步，設(shè)計(jì)和施工技術(shù)水平也有了很大提高。隧道穿越地質(zhì)情況越來越復(fù)雜，與建(構(gòu))筑物間距離和埋深越來越小，小近距并行、上下重疊交叉等情況逐步增多，隧道工程實(shí)際面臨的降水、地層加固等施工工藝和施工方法有待進(jìn)一步研究、完善和推廣，以適應(yīng)工程建設(shè)需要。

1　隧道施工現(xiàn)狀

新奧法利用施工監(jiān)控措施，監(jiān)測(cè)圍巖變形和應(yīng)力，調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)控制變形，充分利用地層地質(zhì)條件，圍巖本身自承能力得到最大限度的發(fā)揮。新奧法在隧道實(shí)踐廣泛應(yīng)用并得以推廣。理論對(duì)實(shí)踐起到指導(dǎo)作用，國內(nèi)學(xué)者利用 FLAC，ANSYS 等分析軟件對(duì)雙孔重疊、交錯(cuò)、平行的實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行了施工動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬，同時(shí)借助于模型試驗(yàn)，考慮近距離雙孔平行、重疊、交錯(cuò)隧道開挖相互影響因素，取得一定成績(jī)。工程實(shí)踐中，施工方法可選擇較多，僅臺(tái)階法就有兩臺(tái)階、三臺(tái)階、三臺(tái)階七部開挖等；在軟弱圍巖中以中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法使用較多；在城市軌道交通工程中大斷面隧道開挖時(shí)交叉中隔壁法(CRD法)使用較廣泛；結(jié)合工程實(shí)際，特別是降水成功后，三臺(tái)階預(yù)留核心土法相比更快速、更經(jīng)濟(jì)。

2　工程概況

南寧市軌道交通工程某土建標(biāo)承建2站+2區(qū)間+出入段線工程施工任務(wù)，其中百佛(百花嶺站至佛子嶺站)區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，左線區(qū)間長(zhǎng)度為1 116.53 m；右線區(qū)間長(zhǎng)度為1 116.36 m，隧頂埋深15.80 m～30.10 m。百佛區(qū)間東側(cè)為出入段線，其中出段線到佛子嶺車站，單線暗挖隧道長(zhǎng)線412.32 m；入段線單線暗挖隧道長(zhǎng)601.35 m，雙線暗挖隧道長(zhǎng)164.98 m，起止里程為RDK0+169.550～RDK0+334.53，為入段線折返線，采用三臺(tái)階法開挖。折返線出百花嶺站后北行與百佛區(qū)間盾構(gòu)隧道并行，隧道間凈距2.29 m～4.44 m，軌面高差0 m～0.72 m。暗挖隧道與盾構(gòu)隧道位置關(guān)系見圖1。

由于多方面的原因，在百花嶺站北端頭暗挖隧道不具備施工條件，需在RDK0+334.53處增設(shè)豎井工作面，存在暗挖隧道與盾構(gòu)隧道并行施工。湖南科技大學(xué)采用隧道與地下工程專業(yè)有限元軟件MIDAS/GTS，選取里程RCK0+173.445～RCK0+193.445(對(duì)應(yīng)百佛正線里程ZSK28+729.306～ZSK28+749.306)作為模型的縱向計(jì)算長(zhǎng)度，盾構(gòu)機(jī)推力取1 000 t，建立并行隧道施工模型，分析計(jì)算得出：盾構(gòu)先行產(chǎn)生的圍巖位移小，結(jié)構(gòu)軸力和彎矩極值小于礦山法先行方案，建議采用盾構(gòu)先行方案。

2.1工程地質(zhì)

折返線洞身穿越巖層主要為⑦1-2，⑦1-3，⑦2-2，⑦2-3及⑦4層，各層特征如下：泥巖、粉砂質(zhì)泥巖⑦1-2層：標(biāo)貫擊數(shù)31 擊/30 cm～50擊/30 cm，單軸抗壓強(qiáng)度為1.25 MPa～1.59 MPa。泥巖、粉砂質(zhì)泥巖⑦1-3層：標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊，單軸抗壓強(qiáng)度值2.22 MPa～6.864 MPa。粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖⑦2-2層：標(biāo)貫擊數(shù)為30擊/30 cm～45擊/30 cm，單軸抗壓強(qiáng)度值1.02 MPa～1.23 MPa。粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖⑦2-3層：標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊，單軸抗壓強(qiáng)度值1.02 MPa～6.91 MPa。炭質(zhì)泥巖⑦4層：標(biāo)貫擊數(shù)大于50擊，單軸抗壓強(qiáng)度值0.536 MPa～2.52 MPa。

2.2水文地質(zhì)

沿線地下水主要有兩種類型,分別為上層滯水和基巖裂隙水。

1)上層滯水，位于沿線人工填土和坡積粘性土層中，透水性、富水性弱，因填料和壓實(shí)程度的差異很不均勻。主要是受大氣降水補(bǔ)給，排泄主要為大氣蒸發(fā)；上層滯水的水位、水量、埋深受補(bǔ)給條件影響，變化較大，穩(wěn)定水位埋深0.6 m～12.0 m,水位埋深標(biāo)高為79.05 m～93.13 m。2)基巖裂隙水，地下水主要賦存于下伏第三系半成巖泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖⑦2-3層的裂隙中，具承壓性，富水性差，屬弱透水層。穩(wěn)定水位埋深2.5 m～12.3 m，水位埋深標(biāo)高為74.25 m～92.28 m?；鶐r裂隙水補(bǔ)給來源主要來自大氣降水的入滲補(bǔ)給，沿含水層滲流排泄。

3　盾構(gòu)隧道先行施工方案

3.1臨時(shí)封閉暗挖隧道掌子面

盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入并行段掘進(jìn)時(shí)，立即停止暗挖施工并臨時(shí)封閉暗挖掌子面。中、下臺(tái)階左右兩側(cè)初支跟齊并縮短臺(tái)階長(zhǎng)度至5 m以內(nèi)；上、中臺(tái)階于拱架拱腳位置采用28b型鋼作為臨時(shí)橫撐，與初支拱架焊接牢固，間距1 m；取消核心土，掌子面橫向設(shè)置Ⅰ28b型鋼，間距1 m，與原隧道初支拱架間采用螺栓連接，同時(shí)增設(shè)φ22砂漿錨桿，間距1 m×1 m，錨桿與掌子面型鋼焊接牢固。上中下臺(tái)階增設(shè)的28b型鋼間均采用Φ22鋼筋連接，連接筋間距1 m，內(nèi)外兩側(cè)錯(cuò)開布置；設(shè)φ8單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距為150 mm×150 mm；臨時(shí)橫撐及掌子面均噴射360 mm厚C25早強(qiáng)混凝土，對(duì)暴露的巖土面實(shí)施全封閉。圖2為暗挖隧道臨時(shí)封閉掌子面示意圖。盾構(gòu)區(qū)間左、右線盾構(gòu)機(jī)均超前暗挖隧道掌子面20 m后，按三臺(tái)階法恢復(fù)暗挖隧道開挖施工。

3.2盾構(gòu)區(qū)間正線推進(jìn)方案

在進(jìn)入與暗挖隧道并行段的推進(jìn)過程中，嚴(yán)格控制推進(jìn)參數(shù)，推進(jìn)參數(shù)如下：1)推力不大于1 000 t；2)速度控制在30 mm內(nèi)；3)刀盤轉(zhuǎn)速1.3 r/min；4)注漿量5.25 m3/環(huán)，注漿壓力不大于4 bar；5)嚴(yán)格控制出土量，每環(huán)出土不大于65 m3。通過同步注漿及時(shí)填充管片后方空隙，減少施工過程中的土體變形，保證壓注后強(qiáng)度上升得快，及時(shí)進(jìn)行管片壁后的二次注漿，減少折返線復(fù)工后對(duì)成型盾構(gòu)隧道的影響。避免大幅度的軸線糾偏動(dòng)作，盾構(gòu)糾偏原則為“勤糾，少糾”，施工階段隧道軸線偏離設(shè)計(jì)軸線不得大于±100 mm。

4　具體加固措施

4.1地表注漿

暗挖隧道主要對(duì)穿過范圍及隧道頂?shù)奶钔翆英?、泥煤層⑦4及粉砂巖層⑦2-2，進(jìn)行地面預(yù)注漿加固。注漿管采用φ48 mm，壁厚t=3.5 mm鋼管，注漿管間距為縱向1.5 m，橫向1.45 m，錯(cuò)開布置。注漿加固平面范圍為隧道外邊緣線外擴(kuò)1.1 m(隔離樁段)，隔離樁之外段2 m；豎向范圍為入段線隧道頂以上8.6 m至⑦2-2砂巖層的底部。

4.2隔離樁

設(shè)計(jì)在折返線隧道與正線隧道間設(shè)置了φ1 200@1 500鋼筋混凝土隔離樁，長(zhǎng)62.45 m(RCK0+169.55～RCK0+232.00段)，隔離樁與折返線暗挖隧道凈距為0.5 m，上、下樁端的嵌固深度均為6 m，隔離樁先行完成施工。

4.3降水施工

為降低隧道拱頂及側(cè)壁所受水壓力，確保隧道干作業(yè)環(huán)境施工。防止土體在開挖過程中發(fā)生坍塌，方便洞內(nèi)施工作業(yè)，確保工程質(zhì)量及施工安全，在暗挖施工期間進(jìn)行降水。在礦山法隧道兩側(cè)各設(shè)置一排縱向降水井，降水井鉆孔直徑800 mm，井直徑400 mm，

t=4 mm，其中RDK0+169.550～RDK0+300段降水井深入隧道底下深度h=15 m,單側(cè)降水井間距為10 m,降水井沿隧道兩排錯(cuò)開布置。RDK0+300～RDK0+334段降水井深入隧道底下深度h=15 m,單側(cè)降水井間距為15 m,降水井沿隧道兩排錯(cuò)開布置。降水井外徑為800 m，中心抽水芯管為φ400 mm壁厚4 mm鋼管，在管底上500 mm開φ20 mm間距200 mm×200 mm的圓孔，交錯(cuò)梅花形布置，管外包裹兩層60木鍍鋅鐵絲濾網(wǎng)；在鋼管與孔壁間填充礫石濾水層，濾料采用直徑為10 mm～20 mm礫石，地面以下2 m用直徑20 mm～30 mm的風(fēng)干粘土球夯實(shí)至地面。

4.4輔助措施

加強(qiáng)并行段的施工監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)總變形量或變化速率超限時(shí)，對(duì)暗挖隧道初支背后注漿，對(duì)盾構(gòu)隧道進(jìn)行二次注漿并及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)參數(shù)。暗挖隧道臨時(shí)封閉段自掌子面往后每隔5 m設(shè)1個(gè)斷面，初支成環(huán)段按設(shè)計(jì)要求每10 m設(shè)1個(gè)斷面。臨時(shí)封閉段拱頂沉降共3個(gè)斷面，沉降觀測(cè)點(diǎn)9個(gè)；凈空收斂3個(gè)斷面，收斂觀測(cè)點(diǎn)5組，掌子面變形觀測(cè)點(diǎn)9個(gè)。地表沉降按原設(shè)計(jì)布置。盾構(gòu)通過折返線時(shí)，監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。盾構(gòu)區(qū)間通過折返線暗挖掌子面20 m后，折返線恢復(fù)施工，盾構(gòu)區(qū)間正線隧道對(duì)應(yīng)折返線施工位置，每10環(huán)設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面包括1個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)、1組收斂測(cè)點(diǎn)及1組水平位移測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率為1次/d。加強(qiáng)降水管理，對(duì)暗挖隧道未成環(huán)段，在盾構(gòu)機(jī)通過降水井位置后，及時(shí)對(duì)降水井進(jìn)行修復(fù)，通過一口，修復(fù)一口，修復(fù)后立即實(shí)施降水。

5　結(jié)語

盾構(gòu)法隧道與暗挖法隧道小近距并行施工，相互擾動(dòng)影響大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，盾構(gòu)隧道軸線控制難度大，借助數(shù)值模擬高科技手段，按照新奧法原理，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，做好信息化動(dòng)態(tài)施工管理，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施和輔助措施，減小后施工隧道對(duì)先施工隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道與暗挖隧道同期施工，縮短工期6個(gè)月，節(jié)約施工成本300萬元，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在縮短項(xiàng)目工期的同時(shí)，也縮短了施工對(duì)周邊環(huán)境及周邊居民生活的影響時(shí)間，環(huán)保效益明顯，帶來一定社會(huì)效益，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景，具有廣泛的推廣價(jià)值。

[1]王夢(mèng)恕.21世紀(jì)我國隧道及地下空間發(fā)展的探討[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004(1):7-9.

[2]田尚志，李玉文.泥巴山深埋特長(zhǎng)隧道關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)策[J].公路隧道,2007,2(58):18-21.

[3]陳先國，高波.地鐵近距離平行隧道有限元數(shù)值模擬[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002,21(9):1330-1334.

[4]胡元芳.小線間距城市雙線隧道圍巖穩(wěn)定性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21(9):1335-1338.

[5]于書翰，杜莫遠(yuǎn).隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999:1-6.

On underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction along urban rail traffic

Ge Quping

(NanningRailTrafficGroupCo.,Ltd,Nanning530000,China)

The paper explores the tunnel engineering construction in some infrastructure construction including the urban rail projects, analyzes the cases for the rail traffic projects in Nanning, illustrates the construction technique of underground excavation and shield small net-span parallel tunnel construction and the measures in the construction process, and points out the construction technique has extensive application value and application prospect.

urban rail, tunnel, underground excavation, shield, small net span

1009-6825(2016)08-0203-02

2016-01-04

葛取平(1979- )，男，工程師

U455

A