瀏陽河隧道穿越地面建筑群施工技術

■ 羅田郎 郭躍

1 工程概況

瀏陽河隧道淺埋穿越建筑群主要集中在瀏陽河兩岸一級階地上，DIIK1568+468—+630段埋深為32.68~32.01 m，DIIK1569+080—547.5段埋深為24.62~15.99 m。主要地層自上而下依次為：第四紀人工填土厚2～5 m；粉砂土（局部為淤泥層）厚1～2 m；圓礫土厚2～4 m，該圓礫土為富水層，略具承壓性，與瀏陽河具水力聯系；基巖為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，一般地面至基巖面為6～8 m。設計要求在穿越建筑群時地面沉降值控制在20 mm，并要求在施工中對建筑物及現場裂縫發育情況進行拍照，同時在洞內及地面設置量測點進行量測及分析。

2 綜合施工技術措施

瀏陽河隧道為武廣高速鐵路最長的雙線隧道，也是我國鉆爆法穿越河流的第一條隧道，同時也是以大斷面穿越城市的地下隧道。如何保證地表建筑物的安全是本工程的難點之一。為保證隧道安全穿越地面建筑群，經過認真分析，主要采取了以下措施。

2.1 詳細的施工地質調查，加強監控量測

調查地面構筑物分布及隧道中線的關系，測量了隧道上部建筑物基礎的覆蓋層厚度、隧道埋深情況。同時在隧道兩側布設地面沉降觀測網（見圖1），地表監測斷面與洞內監測斷面相對應，保證兩觀測斷面在同一里程，以便掌握變形規律。

量測原則：觀測斷面超前隧道開挖掌子面進行，超前距離按太沙基理論計算而定，一般為20～30 m。

2.2 選擇合理的施工方法

瀏陽河隧道穿越建筑群段圍巖為Ⅳ～Ⅴ級圍巖，巖石為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，巖層近乎水平，中厚層狀，節理發育一般，該類圍巖受力以垂向為主，側壓力較少，巖石自立性較好。設計采用三臺階臨時仰拱法，后經研究分析，改為二臺階法施工。主要原因：一是三臺階法上臺階矢跨較小，承受壓力過分依靠拱腳部位，同時需要進行多次爆破開挖，對圍巖產生多次振動影響，開挖中下臺階時易發生較大二次變形；二是三臺階法施工速度較慢，難以發揮機械化優勢，也不利于支護快速閉合成環。施工實踐證明上下臺階法是成功的，掌子面一直比較穩定，并能滿足瀏陽河隧道工期的要求。

2.3 嚴格管理，狠抓工序質量達標

瀏陽河隧道下穿建筑群淺埋地段設計超前支護采用φ108 mm超前管棚套打φ42 mm超前小導管，初期支護采用Ⅰ20型工字鋼，間距50 cm，噴C25鋼纖維混凝土25 cm。深埋Ⅳ級圍巖地段超前支護采用φ25 mm超前中空注漿錨桿，150 mm、φ22 mm格柵鋼架，間距75 cm，網噴C25改性聚酯纖維混凝土，拱部22 cm、仰拱10 cm；深埋Ⅴ級圍巖地段超前支護采用φ42 mm超前小導管，初期支護采用Ⅰ20型工字鋼，間距60 cm。施工時嚴格按照設計要求的各項參數，施作超前支護、初期支護、打設系統錨桿。噴射混凝土采用攪拌站統一拌制，罐車運輸，并采用濕噴工藝。超挖部分用噴射混凝土回填密實，并保證鋼架背后噴射到位，使鋼架與巖壁密貼。由于各項措施施作到位、工藝嚴格，仰拱及時施作閉合成環等種種措施均有效控制了洞內變形，也減少了地面沉降量。

2.4 優化鉆爆設計，減少對地面建筑物的振動

由于地面建筑物主要為兩層磚混結構的民居，大部基礎薄弱或無基礎，基礎一有擾動，房屋極易產生不均勻沉降及開裂。為此，按照《爆破安全規程》要求，嚴格控制一次起爆藥量。

《爆破安全規程》給出了一般磚房、非抗振的大型砌塊建筑安全允許振速（見表1）。

為了驗證理論計算能否滿足隧道施工要求，并與實際相符，施工委托專業工程檢測技術單位對隧道施工爆破振動進行監測，以評價隧道施工對地面建筑的影響。在垂直距離為39 m時，按1 cm/s高于安全標準的爆破振速進行計算，控制最大段位藥量為5.797 kg，實際最大段位裝量按6.0 kg控制，實測試結果為0.802 cm/s，頻率為27 Hz，低于允許2.3～2.8 cm/s的標準，說明理論計算與實際測試結果吻合。

表1 爆破振動安全允許標準

雖然在施工中每次需要計算爆破源距建筑物的距離，計算最大段位控制裝藥量。需要增加雷管數量及段位，增加了爆破設計難度，但卻保證了建筑物的安全。實際施工時只要根據安全允許振速的要求，對一次起爆同段位藥量進行控制，施工爆破產生的振速對地表建筑的影響將在允許范圍內。

3 施工效果分析

通過洞內及地表監控量測結果來看，拱頂下沉累計沉降值及水平收斂累計值均小于20 mm，地面沉降累計沉降值在豎井工區4～10 mm。井口部位出現沉降較大的主要是由豎井井身施工排水作用及地層顆粒的損失而引起。出口工區淺埋段地表累計沉降值最大達36 mm，大于設計20 mm的設計標準。造成地表沉降變形較大的主要原因是：（1）洞內量測均是在爆破后8～10 h內進行，即爆破完畢后到初期支護完成這段時間之后，這段時間內淺埋隧道已發生一定量的變形而未觀測到；（2）上覆砂礫石富水含水層因開挖而引起地下水位下降或地層顆粒損失而造成地表沉降較大。

4 結束語

對于緊鄰建筑物的淺埋暗挖大斷面隧道施工，控制沉降是首要而又關鍵的問題。同時要控制爆破產生的振速在建筑物允許的安全速度內。施工中應堅持十八字方針：“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”。一方面通過采取分部開挖超前支護注漿加固的方法施工；另一方面加強監控量測、及時反饋，做到信息化施工，就能很好地解決此類問題。

[1]湖南中大建設工程監測技術有限公司. 隧道施工爆破震動檢測報告[R]，2007

[2]呂波. 緊鄰建筑物淺埋暗挖大斷面隧道施工技術研究[J].鐵道標準設計，2006

[3]GB 50299—1999 地下鐵道工程施工及驗收規范[S]

[4]GB 6722—2003 爆破安全規程[S]