漁業路下穿京廣鐵路線工程方案研究和施工控制技術探討

洪志明

（長沙市城市建設開發投資集團　湖南　長沙　410000）

漁業路下穿京廣鐵路線工程方案研究和施工控制技術探討

洪志明

（長沙市城市建設開發投資集團湖南長沙410000）

1　工程概況

1.1地理位置及工程結構特征

長沙市漁業路及延伸道路工程與城市主干路芙蓉北路、京廣鐵路、地下管線、地鐵一號線區間交叉。道路主線中心線與京廣鐵路相交于K1560+010處，共兩股道，分別為京廣鐵路上行線和下行線，線間距為4.18m，下穿段影響京廣鐵路長度82.49m，道床厚度約為0.45m。此處鐵路路基形式為路堤路基。道路主線下穿京廣鐵路采用城市淺埋暗挖法施工，隧道頂部至鐵路軌面高差7m，暗挖段采用雙聯拱斷面，長35m、高9.05m、寬25.75m。兩側輔道為兩個預制框架涵洞，長20m、高7.7m、寬13.3m采用頂進法施工。

圖1　

1.2地質水文條件

根據鉆探揭露，按地下水埋藏條件，場區地下水主要表現為上層滯水和孔隙水。上層滯水主要賦存于表層雜填土層中，分布不連續，其動態變化大，水量甚微，補給來源主要為大氣降水、居民生活用水、管道滲流的補給，排泄方式沿地形坡降向低處排泄。勘察期間鉆孔內測得上層滯水水位埋深0.80～6.00m，相應標高為26.73～32.14m。孔隙水主要賦存于中粗砂層中，分布不連續，其動態變化大，略具承壓性，主要分布于場地K0+000～K2+ 340段，水量較豐富，補給來源主要為地下徑流形式補給，排泄方式沿地形坡降向低處排泄。勘察期間鉆孔內測得孔隙水水位埋深3.60～8.90m，相應標高為22.94～29.73m。

2　方案研究及施工方法選取

2.1施工順序

本暗挖隧道優先施作暗挖部分，后施作輔道頂進段。

2.2線路加固

主線隧道下穿京廣鐵路采用淺埋暗挖法施工，暗挖段上方采用“橫抬縱挑”法對線路進行加固，邊縱梁采用工100號工字鋼，兩片一組，分別置于鐵路線路中心外側的橫梁下，縱梁接長必須使用專用節點板及高強螺栓可靠連接。橫梁采用45號工字鋼，間距小于0.6m。橫梁從鐵路線軌底穿過。兩側框架線路架空加固采用D16施工便梁，框架兩側線路加固延長段采用工字鋼接“橫抬縱挑”法對線路進行加固。支點樁直徑150cm的挖孔樁，局部采用1.5m×2.5m的方樁。暗挖隧道施工前，先對鐵路路基進行注漿加固處理，并對開挖面進行帷幕注漿加固。暗挖隧道正式開挖進洞前采取拱部設雙排φ108長管棚超前預支護措施，中間拱頂位置采用φ42超前小導管補充注漿。

2.3深基坑施工

基坑工程施工的范圍為K0+52.39～409、K0+475～653.359。樁板式擋土墻采用φ1200mm鉆孔灌注樁，樁中心間距2m，樁間掛網噴射混凝土護壁作圍護結構；明挖深基坑采用φ800mm@1200的鉆孔灌注樁+內支撐（第一道撐為混凝土支撐，第二道撐為φ609，t=16mm鋼支撐）支護形式，坑外樁間采用φ800mm@1200高壓旋噴樁（三重管）止水，基坑跨度為23m，中間設立18根φ1000mm中立柱，樁下段為鉆孔灌注實樁，上為鋼板格構柱組成；U型槽段采用土釘墻支護，打設長L=5m土釘并在孔內注入M20水泥砂漿+坡面掛網噴射100mm厚細石面板作圍護結構；施工主要工程如表1所示。

表1　主要工程數量表

圖2　

2.4暗挖工法

暗挖隧道內結構采用雙聯拱復合式襯砌結構，采用鋼筋網+型鋼鋼架+噴射混凝土+二次模筑襯砌的組合形式。初期支護以錨桿、噴射混凝土、鋼拱架及鋼筋網組成綜合防護體系，初期支護與二次襯砌之間設置防水隔離層，二次襯砌采用鋼筋混凝土結構，初期支護與二次襯砌組成隧道工程承載結構。

2.5頂進工法

兩側輔道采用架空加固線路一次性頂進法施工。

根據道路規劃情況、鐵路狀況、地形、地物等條件，主干道兩側輔道采用2m×11.5m框架結構，每孔長20m，凈寬11.5m，結構總高度7.7m，結構凈高5.7m，頂板、底板1.0m，邊墻厚0.9m。

圖3　

3　施工控制措施

（1）沉降控制措施：委托第三方監測單位，對地表、基坑支護、隧道拱頂、支架應力等進行監測，指導施工。

（2）洞內地層加固措施：

在暗挖通道出現土體松散、掌子面失水等情況下，開挖面很難自穩，導致開挖面出現塌方，以致地表產生較大沉降。在進行施工時，通常使用超前注入水泥漿預加固的方式來應對此類情況。超前加固可按照需加固的范圍及超前鉆孔的能力選定一次加固范圍，暗挖隧道洞口加固中，由于鐵路線路加固挖孔樁穿過，無條件施作A108管棚，采用雙層A42小導管進行局部加密作超前支護（設計要求）。小導管采用外徑A42，壁厚3.5mm熱軋鋼管，長4m，每四榀鋼架設置兩環（鋼架0.5m/榀），雙排環向間距30cm，排向間距30cm，縱向水平搭接長度不小于1.0m，施工外插角為10～15°。鋼花管管壁鉆A6～A8注漿孔，間距15cm，梅花型布置，預留止漿段長度≥30cm，尾部用A6鋼筋封底，端頭制成錐頭形，注漿漿液濃度為1：1.25～1：0.8。

（3）土層加固措施：

暗挖結構前方和上方土體一般為受開挖沉降影響最大的區域，因此，對暗挖結構拱頂的不良地質段或受力情況復雜的地段進行注漿加固。對地層結構進行改良，能夠有效減小施工沉降；而且，暗挖結構開挖后，土層應力釋放，支護結構側邊內外行成偏側土壓力，也會導致支護結構的側向收縮變形致使上方地層產生不均勻沉降，導致接近隧道結構建筑物出現沉降。暗挖隧道K0+415.4～K0+437.6里程段主要位于土質地層中，隧道洞頂埋深較淺，且地下水位較高，為保證暗挖隧道掌子面的穩定，確保暗挖隧道開挖及京廣鐵路的安全，在隧道開挖前對該段隧道進行全斷面深孔預注漿加固地層，封堵地下水，在隧道頂部開挖線、側墻及底部開挖線外形成3m的止水帷幕。帷幕注漿孔位布置如圖4所示。

（4）開挖施工控制措施：

對開挖施工進行全過程控制能夠有效降低施工沉降。在進行地鐵暗挖施工時，必須要嚴格遵守“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”18字方針，將施工工藝的每個環節落實到位，對各道工序的施工質量嚴格進行控制。認真落實施工措施，便可以最大程度減小暗挖施工引起的沉降。

暗挖隧道從東往西開挖施工，二襯在初支完成后及時施作，以保證暗挖隧道的施工安全，施工工序按照暗挖段施工步序進行。隧道開挖與初期支護施工順序如圖5所示。

圖4　

圖5　隧道開挖與支護順序圖

隧道開挖與初期支護施工工序如下：

第1步：施做超前支護并對隧道全面段進行帷幕注漿，然后進行中導洞上部臺階開挖，每循環進尺0.5m），到設計輪廓線時，及時初噴混凝土，安裝I22b型鋼鋼架，打設φ42（t=3.5mm，L= 4m）鎖腳錨管，掛設鋼筋網復噴至設計厚度。在上臺階底部，架設I18型鋼臨時支撐，形成封閉圈，增加整體受力剛度（型鋼鋼架0.5m/榀）。

第2步：在中導洞上臺階向前推5m后（根據實際情況可調整，下同），開始開挖中導洞中臺階，施作臨時支護及初期支護。施工過程中，臨時支護必須加設錨桿及錨管，盡早封閉成環。

第3步：在中導洞中臺階向前推5m后（根據實際情況可調整，下同），開始開挖中導洞下臺階，施作臨時支護及初期支護。施工過程中，臨時支護必須加設錨桿及錨管，盡早封閉成環。

第4步：立模并施作“Ⅲ”步驟的中隔墻。

第5步：開挖北側壁導坑，導坑分上中下三臺階施工（如圖中4～6步驟，臺階法推進按3步驟要求進行），開挖后及時施作初期支護。

第6步：北側壁開挖與支護完全后，進行南、北側中部導坑開挖，導坑分上中下臺階向前掘進（如圖7～9步驟，臺階法推進按2～3步驟要求進行），架設I22b型鋼鋼架和I18臨時支撐，掛網噴射至設計厚度。

第7步：北側壁導坑開挖與支護的同時，開挖南側壁導坑，導坑分上中下三臺階施工（如圖中4～6步驟，臺階法推進按2～3步驟要求進行），及時施作初期支護，封閉洞室。

第8步：南側中部導坑在南側壁導坑施工完成后進行開挖，導坑分上中下三臺階施工（如圖中7～9步驟，臺階法推進按2～3步驟要求進行），及時施作初期支護，盡早封閉洞室，每道工序及時施作初期支護及臨時支撐。

第9步：施作仰拱及填充混凝土（澆筑“Ⅹ”位置）。

第10步：根據監控量測結果分析，待初期支護收斂后，逐段拆除臨時鋼架，綁扎、立模澆注拱墻二襯混凝土（澆筑“Ⅺ”位置）。

（5）合理布置降水井，有效控制地下水位措施：

針對本工程特點，充分利用我公司的降水設計及地下水控制經驗，安全合理地進行本工程管井降水的設計。確保以下兩方面的要求：①滿足人工挖孔樁、暗挖隧道及線路兩側明挖隧道施工時在各自施工時間段分區啟動降水井，達到在無水環境下施工各子單位（分部）工程的要求，保證降水效果；②確保對鐵路、公路及管線的正常使用及周邊建筑物安全，影響降到最低。

考慮降水運行過程中必要的維護，故障水泵的更換等，為保證降效果，設置一定數量的觀察井和備用井，故取1.1倍的安全系數，故布置的降水井個數為：

又因鐵路路基兩側降水井間距達30m，線上無法施工降水井，未能形成封閉的降水區域，為保證線路中間挖孔樁處的降水效果，沿鐵路南北方向降水井布置的按計算所得的井間距再往南北方向各延長30m，增加28口降水井，現共需布置98口降水井。

優先施作暗挖隧道影響段內單排43口降水井，后根據鐵路征地改遷等手續辦理情況及降水試驗情況安排南北方向延長30m內及第二排的45口降水井。

施工前進行降水試驗，先做4口試驗井驗證降水效果，試驗井為JS57、JS58、JS59、JS60，以此確定降水井的數量和布置參數等。降水井平面分為三個區，分區對稱降水。

4　效果分析

目前，該項目實施已基本完成，根據全過程跟蹤觀測和分析，地面沉降，地下水位，隧道結構拱頂、側沉降和水平收斂數據均滿足要求，施工過程順利、安全。說明該方案安全、經濟、可行。措施效果明顯。

5　結語

在進行市政工程施工時隧道暗挖施工所引起的沉降是不可避免的，但為了地表、管線及建筑物的安全，必須將這種沉降控制在一定范圍內。盡管暗挖施工具有復雜的環境、很高的施工難度、施工受很多因素影響，但是現階段世界暗挖施工技術逐漸趨于成熟，此外，在地鐵施工快速發展的推動下，涌現了許多新技術及新材料，這下新技術和新材料的應用將會不斷提高地暗挖施工沉降的控制效果。

U215

A

1673-0038（2015）22-0220-03

2015-5-17

洪志明（1974-），男，市政、公路一級注冊建造師，本科，主要從事市政基礎設施建設管理工作。