近距離穿越大型雨水方溝地鐵隧道施工技術

鄭 立 鋼

(北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100000)

近距離穿越大型雨水方溝地鐵隧道施工技術

鄭 立 鋼

(北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100000)

通過北京地鐵14號線土建施工04合同段大井站—七里莊站礦山法區間近距離下穿大型雨水方溝工程實例，詳細闡述了施工中采取的一系列洞內加固措施，并結合超前地質預報及監控量測技術進行穿越施工，為今后類似工程積累經驗并提供參考。

近距離穿越，洞內加固，超前地質探測，監控量測

目前全國各城市軌道交通處于建設高峰期,地鐵設計線路一般設置在城市主干路下方，而城市主干路下方都埋有各種市政管線，大多地鐵隧道設計埋深較淺，隧道近距離下穿各種管線施工成為了地鐵施工的普遍風險點。城市道路交通繁忙，如進行管線改移或采用地面加固措施對交通、環境等影響較大，洞內加固為穿越施工提供了另一選擇。本文從工程現場施工技術及經驗出發，通過對下穿大型雨水方溝采取一系列洞內措施進行研究，為今后類似工程積累經驗，提供參考。

1 工程概況

北京地鐵14號線大井站—七里莊站區間設計里程范圍為K9+312.601～K10+664.796,全長1 352.195 m，采用礦山法施工，襯砌形式為復合式襯砌，開挖寬度為6.2 m，高度為6.5 m。斷面形式見圖1。

右線隧道在K10+347.204～K10+399.418共52.2 m范圍下穿雨水方溝。雨水方溝寬4.0 m，高2.0 m，管頂距地面5.63 m,管底距隧道拱頂2.7 m(見圖2)。該雨水方溝設計為一級風險源，磚混結構，結構厚度為300 mm，經與產權單位調查了解，該方溝為新建工程，枯水期常年水位保持在0.3 m，到雨季最大水位可充滿整個方溝，區間下穿段方溝結構完整，無滲漏現象。

隧道穿越地層由上到下依次為雜填土、⑤層卵石、⑦層卵石，雨水方溝位于⑤層卵石內，隧道位于⑦層卵石內，地下水隧道底板5 m以下，不需要降水施工。

2 難點分析

1)雨水方溝設計為一級風險源，為磚石結構，斷面較大，底部與隧道頂部距離為2.7 m，屬近距離穿越施工，容易因不均勻沉降引起剪切破壞，影響管道的正常運行，同時存在雨水滲漏的隱患，影響隧道施工安全；

2)雨水方溝位于城市主干路下方，車流量大，交通繁忙，如發生管線沉降，洞內塌方，有可能會引起路面塌陷，影響交通安全。

3 主要措施

避免雨水方溝破壞的關鍵在于有效控制土體沉降變形，通過與設計、產權單位溝通，由于雨水方溝位于城市主干路下方，車流量大，交通繁忙，如采取地面加固保護措施對交通影響較大，根據現場實際情況并結合以往施工經驗，確定了洞內加固措施為主要施工方案，以減少對地層擾動快速通過為原則，初支結構應做到快封閉。采用縮短格柵間距、增設臨時仰拱、加密超前小導管并及時進行初支背后回填注漿的一系列措施；利用超前地質預報手段及時獲取掌子面前方地質信息及雨水方溝的滲漏水情況；結合監控量測技術，及時掌握雨水方溝沉降情況并指導施工，在圍巖穩定的前提下，動態調整超前小導管及注漿施工參數；加強對雨水方溝及隧道掌子面的巡視巡查，必要時對方溝內進行鋪襯施工；采取對雨水方溝內存水截流抽排的輔助措施，保證下穿段的無水作業，雨季時密切關注天氣預報，編制汛期施工應急預案，汛期時封閉掌子面，停止施工。

4 施工方法

4.1 超前支護

1)超前小導管支護參數。超前小導管采用φ32無縫鋼管，每榀打設，環間距0.3 m，內外交錯布置。鋼管壁厚3.25 mm，單根長1.75 m。小導管頂部加工成100 mm長錐頭型，尾部焊箍，管上按梅花形布置小孔，間隔15 cm，孔眼直徑為8 mm。尾端0.5 m不鉆小孔作為預留止漿段。

2)成孔及安裝施工。結合砂卵石地層的實際情況，小導管采用風鎬結合高壓風施工。通過高壓風吹開、松動砂卵石，為風鎬成孔創造有利條件，然后放入小導管，通過風鎬沖擊成孔。在大卵石、漂石不是很密集的條件下，成孔效果較為理想，在遇到大卵石、漂石異常密集的情況下，采取調整孔位、角度的方式，如打設效果不理想，為避免對巖層過大的擾動，及時與建設、設計、監理單位溝通，結合監控量測數據制定專項措施，動態調整小導管參數。

3)注漿施工。對注漿壓力和注漿量現場經過實驗后，結合豎井橫通道及區間正線的施工數據確定。漿液采用單液水泥漿，注漿壓力為0.2 MPa～0.5 MPa，漿液水灰比為1∶1。為增強注漿加固地層效果，注漿順序由下至上。采用攪拌注漿機組進行注漿。遇竄漿或跑漿時，則采取間隔一孔或幾孔壓注的方法。

注漿順序：注漿時相鄰孔位應錯開，交叉進行，注漿順序采用由下而上間隔注漿。

封堵注漿管：停止注漿后，先將小導管尾部橡膠軟管的閥門關閉，防止漿液回流，然后再拆除注漿管，待漿液凝固后，再拆除小導管尾部的橡膠軟管及閥門；注漿完成后檢查注漿效果，并對注漿薄弱部位進行重新補充注漿。

4.2 開挖支護

隧道為復合式襯砌結構，采用上下臺階法施工，人工進行土方開挖，預留核心土沿隧道中線對稱設置，環形核心土預留不小于拱部斷面面積的1/3，長度為1.5 m～3 m，高度為1.2 m，寬度為3.5 m，核心土兩側與初支之間距離為1.0 m左右。土方開挖進尺為0.5 m，臺階長度控制在5.0 m～8.0 m。隧道支護形式為錨噴支護結構，即鋼筋網+鋼架+噴射混凝土聯合支護結構。格柵中心間距由原設計的0.75 m縮減為0.5 m，初支厚度為300 mm。每榀格柵拱腳處采用φ32×3.25，L=1.75 m鎖腳錨管加固，每個拱腳處打設兩根。超前支護采用雙排φ32×3.25超前小導管,L=1.75 m，每榀打設，環向間距300 mm，外插角10°～15°，拱部范圍內打設。超前小導管及鎖腳錨管進行注漿。前后兩榀格柵之間采用φ22鋼筋連接，環向間距為1 m，內外交錯布置。格柵每個節點處相對主筋間均加焊一根與主筋等直徑的鋼筋，以加強節點處的受力強度。臨時仰拱分三節安裝，格柵安裝后兩側拱腳處分別安裝臨時仰拱兩端的兩節，中間一節隨核心土開挖將兩端兩節連接,快速使上臺階閉合成環。

4.3 初支背后回填注漿

為減少穿越后管線的后期沉降，初期支護成環后，及時進行初支背后回填注漿。注漿管采用φ32鋼焊管，注漿管長0.5 m，拱部及拱墻布置，環向間距0.5 m，每榀打設，前后兩榀錯開布置。注漿漿液為水泥漿，注漿壓力為0.2 MPa～0.5 MPa。

5 超前地質探測及地質情況記錄

穿越雨水方溝施工時，先作好地質超前預報，在水平距離管線10 m時開始在掌子面上鉆探測孔，提前掌握地層情況作好預防。鉆孔深不小于5 m，每5 m鉆探一次。采用φ50鋼管插入探測孔中，探測管四周梅花形布置φ8進水孔，觀察鋼管內是否有水流出，確定前方地質中是否存在管溝滲水的情況。

豎井及橫通道施工時做好水文地質記錄，為區間隧道施工提供參考。標準段隧道施工時做好試驗，取得相關數據，并做好施工記錄，為下穿雨水方溝施工措施提供參考。

6 監控量測及數據分析

隧道施工至平面位置距雨水方溝5 m時開始利用地表點對方溝進行監測，在管線上方布置沉降監測點，縱向間距10 m；隧道拱頂正上方布置地表沉降監測點，縱向間距20 m。具體監測項目見表1。

表1 區間隧道下穿雨水方溝監測項目

施工期間，監測采取黃色、橙色、紅色三級預警制度，對預警情況及時召開專題會分析原因并及時制定專項措施，通過監控量測及對其結果的反饋處理,及時調整開挖方法及支護參數,確保結構的安全與圍巖穩定。施工期間管線沉降監測點中最大累計沉降值為7.74 mm,其他檢測指標均在允許范圍內，洞內未發現滲水等異常情況。

7 結語

北京地鐵14號線土建04合同段大井站—七里莊站區間近距離下穿大型雨水方溝施工順利完成，在雨水方溝自身結構完整的前提下，通過采取超前支護、格柵加密、增設臨時仰拱、及時初支背后徑向注漿的洞內加固措施以及超前地質預報和監控量測技術，有效的控制了土體沉降變形，避免了管線的破壞，施工中各項巡視、監測指標均滿足規范要求，保證了安全、質量和工期。超前地質預報及監控量測技術在穿越施工中發揮了重要作用，充分體現了信息化施工的重要意義。整個穿越施工過程中，配備了精干的管理人員和優秀的施工隊伍，全體施工人員高度重視，統一思想，過程中進行嚴格的安全質量控制，區間隧道成功的實現了穿越施工，為今后類似工程積累了一定經驗。

[1] 王夢恕．北京地鐵淺埋暗挖法施工[J]．巖石力學與工程學報，1989，8(1)：52-61．

[2] 關寶樹，國兆林．隧道及地下工程[M]．成都：西南交通大學出版社，2000.

[3] 施仲衡．地下鐵道設計與施工[M]．西安：陜西科學技術出版社，1997.

On construction techniques of close-rangecrossing large-scale rainwater box drain subway tunnel

ZHENG Li-gang

(Beijing Rail Traffic Construction Administration Co., Ltd, Beijing 100000, China)

According to Dajing Station-Qilizhuang Station with the mining method Section close-range large-scale rainwater box drain subway tunnel example along No.04 Contract Section of No.14 Beijing Subway construction, the paper illustrates a series of consolidation in caves adopted in the construction, and undertakes the crossing tunneling engineering by combining with the advanced geological forecast and supervision measures, so as to provide some reference for similar projects.

close-range crossing, consolidation in caves, advanced geological detection, supervision and measurement

1009-6825(2014)31-0192-02

2014-08-29

鄭立鋼(1979- )，男，工程師

U455

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