淺埋大跨地鐵隧道下穿人防干道施工技術(shù)研究

張　威

（蘭州鐵道設(shè)計院有限公司，甘肅蘭州730000）

淺埋大跨地鐵隧道下穿人防干道施工技術(shù)研究

張威

（蘭州鐵道設(shè)計院有限公司，甘肅蘭州730000）

摘要：以蘭州軌道交通一號線東崗站后配線為例，分別從洞內(nèi)和洞外兩方面介紹了淺埋大跨地鐵隧道下穿廢棄人防干道的施工處理措施。洞內(nèi)要加強超前支護，盡早閉合仰拱，控制好開挖臺階長度；洞外要及時降水，分段封堵，一次分段封堵長度不宜超過30 m。封堵完成采用荷載-結(jié)構(gòu)模式，將土柱等效為荷載，計算得出人防干道封堵回填后襯砌結(jié)構(gòu)強度能滿足承載力要求，最后強調(diào)施工時應(yīng)保證封堵回填效果，加強監(jiān)控量測，為同類工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：淺埋；大跨；地鐵隧道；人防干道；荷載-結(jié)構(gòu)

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.03.011

0　引言

我國正掀起修建城市地鐵的新一輪高潮，而在地鐵選線中由于受到周邊建構(gòu)物的約束，將不可避免下穿人防干道等地下空間，這對埋深淺、土質(zhì)差的大跨隧道造成了極大的施工風(fēng)險，如道路沉陷、隧道坍塌，嚴(yán)重影響到施工人員的生命財產(chǎn)安全［1，2］。為降低施工風(fēng)險，保證隧道順利下穿人防干道，采用合理的施工技術(shù)是非常必要的。

1　工程概況

蘭州軌道交通1號線東崗站后配線位于東崗東路南側(cè)，沿道路東西向設(shè)置，北側(cè)為東崗東路及東崗立交橋，南側(cè)為酒鋼集團用地。該區(qū)間為地下區(qū)間，施工方法采用礦山法。隧道拱頂覆土厚度約7.9～8.8 m，主要穿越地層為2-1-1、2-1-2黃土狀土和2-10卵石層，沿線地下管線主要為雨污水和給水管道，埋深較淺。場地地形總體略有起伏，東西兩端高、中間低，勘探點地面高程約1 515.13～1 518.19 m。人防干道現(xiàn)已廢棄，洞高2.5 m，洞寬2.0 m，拱厚0.4 m，墻拱厚0.4 m，襯砌為材料磚，走向基本與線路平行，部分段落與區(qū)間主體結(jié)構(gòu)相交，剖面位置關(guān)系見圖1所示。

圖1　人防干道與區(qū)間隧道位置關(guān)系

2　施工技術(shù)

2.1人防干道回填處理

2.1.1地面截斷開孔

根據(jù)現(xiàn)有掌握的人防干道情況，在合適地段設(shè)置人防干道截斷位置，截斷位置內(nèi)用沖擊鉆在人防干道頂部鉆1個直徑為1.2 m的孔，并用沖擊鉆將人防干道頂部破除。待孔打穿后根據(jù)現(xiàn)場探測水位情況用水泵將人防干道內(nèi)的水抽干，然后立即連接φ50PVC注漿管。

2.1.2截斷處填料

φ50注漿管安裝完成后，利用自制料斗向孔內(nèi)填入低塌落度C15素混凝土，填入高度為人防干道頂面0.5 m以上，灌混凝土?xí)r應(yīng)注意保護注漿管不被破壞。

2.1.3人防干道截斷處注漿

當(dāng)混凝土填至規(guī)定高程后，以0.4～0.6 MPa的注漿壓力注入水泥漿，以使填料密實，達到封堵人防干道的目地。

2.1.4抽水

人防干管兩端封堵完成，且達到截斷、封閉人防干道的要求后，在人防干道需處理段落鉆孔下入水泵將截斷的人防干道內(nèi)的水抽干。

2.1.5填料

在人防干道封堵段中心部位的正上方用沖擊鉆重新開孔，開孔深度為地面至人防干道頂部，開孔完成后用φ250 mm導(dǎo)管從孔口部位填入塌落度為12～18 cm 的C15混凝土，使填入高度為人防干道頂面0.5 m以上，然后以0.4～0.6 MPa的注漿壓力壓入水泥漿。

2.2洞內(nèi)施工措施

2.2.1掌子面噴砼

為保證注漿效果，防止注漿過程中工作面的漏漿，小導(dǎo)管超前注漿前應(yīng)封閉開挖工作面（作為止?jié){墻）。設(shè)計厚度50 mm，噴砼封閉掌子面的間距同小導(dǎo)管縱向間距，噴射混凝土標(biāo)號同初期支護。噴砼封閉范圍上半端面不包括核心土的部分。

2.2.2超前支護

為超前支護工作面前方地層，保證開挖工作面的穩(wěn)定，隧道開挖時須采用管棚結(jié)合小導(dǎo)管注雙液漿加固地層。在一般土層中管棚采用外徑φ89，L=12 m，t=6 mm熱軋無縫鋼管，小導(dǎo)管采用外徑φ42，L=2 m，t=3.5 mm熱軋無縫鋼管，管棚和小導(dǎo)管環(huán)向間距均為0.4 m，小導(dǎo)管縱向間距0.5 m，管棚縱向間距為9 m。如遇特殊地層，可根據(jù)現(xiàn)場情況而定。

2.2.3鎖腳錨管

根據(jù)施工步序，每個臺階應(yīng)設(shè)置鎖腳錨管，一處打設(shè)2根，以防止格柵鋼架架設(shè)下沉。小導(dǎo)管采用φ42鋼焊管，長度3.5 m，并全長注漿（漿液采用水泥-水玻璃雙液漿），提高抗拔力。

2.2.4初支背后注漿

初期支護完成后應(yīng)及時進行初支背后注漿，保證初支背后密實。注漿距開挖工作面5 m的地方進行。

2.2.5二襯背后注漿

二襯之間注漿應(yīng)在二襯混凝土強度達到涉及強度75%以上后進行。如果防水板上預(yù)留了注漿圓盤，則可利用注漿圓盤進行二襯背后注漿，如果沒有預(yù)留注漿圓盤，則應(yīng)在二襯預(yù)埋注漿管，注漿管采用φ42鋼焊管，防水注漿圓盤或注漿管環(huán)縱向間距4 m，梅花型布設(shè)。單根管長度按二襯厚度+200 mm算。

3　襯砌承載力驗算

計算采用荷載-結(jié)構(gòu)模式，即假定襯砌為小變形彈性梁，并離散為足夠多個等厚度直桿梁單元，用布置于各節(jié)點上的彈簧單元來模擬圍巖與襯砌的相互約束，并假定彈簧不承受拉力，即不計圍巖與襯砌間的粘結(jié)力，彈簧受壓時的反力即為圍巖對襯砌的彈性抗力［3］。

為安全起見，對于淺埋隧道荷載考慮為全土柱荷載，計算結(jié)果見圖2所示。

圖2　襯砌內(nèi)力

由圖2計算可得襯砌各關(guān)鍵位置安全系數(shù)見表1所示：

表1　襯砌關(guān)鍵位置安全系數(shù)

由《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》（TB10003-2005）11.1一般規(guī)定可知，襯砌的安全系數(shù)能滿足大于2.4的要求，即空洞回填后襯砌結(jié)構(gòu)承載力可以使用滿足要求［4，5］。

4　結(jié)束語

（1）在淺埋、大跨地鐵隧道下穿年久失修、廢棄的人防干道時，應(yīng)對人防干道分段封堵回填，保證回填密實；

（2）及時排出封堵段落內(nèi)的積水，防止積水下滲，軟化土體，給后續(xù)隧道施工開挖帶來風(fēng)險；

（3）洞內(nèi)施工時應(yīng)注意加強沖突段落注漿，防止因人防干道回填不密實而造成的空洞出現(xiàn)，還應(yīng)加強監(jiān)控量測，及時反饋監(jiān)控信息，保證隧道施工安全。

參考文獻：

［1］錢七虎.迎接我國城市地下空間開發(fā)高潮［J］.巖土工程學(xué)報，1998，20（4）：112-114.

［2］錢七虎.可持續(xù)城市化與地下空間開發(fā)利用［J］.世界科技研究與發(fā)展，1998，20（3）：4-8.

［3］GB50157-2013.地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［4］TB10003-2005.鐵路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，2005.

［5］GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

中圖分類號：U231+.3

文獻標(biāo)識碼：B

收稿日期：2016-1-12

作者簡介：張威（1987-），男，漢族，河南商丘人，碩士，助理工程師，主要從事隧道與地下工程方面設(shè)計、研究工作。