南京南站機場線礦山法隧道超近距離下穿寧蕪鐵路隧道安全技術管理

蔣榮光

江蘇建科工程咨詢有限公司 江蘇 南京 210008

正文：

1、工程概況

寧高軌道交通南京南站至勝太路站區間,南站北廣場西側建寧蕪貨線：左線與寧蕪貨線交叉為180.72米、右線與寧蕪貨線交叉段落里程為126.63米。左線與寧蕪貨線平面夾角約為7°，右線與寧蕪貨線平面夾角約為10°，該線段圍巖主要為中風化泥質粉砂巖，局部夾有強風化泥質粉砂巖。其中左線隧道蕪貨線隧道底板最小凈距約為1.7m，右線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為4.0m。

2、工程安全難點分析：

2.1 本工程的考慮到線路規劃的原因，在下穿時與既有的寧蕪貨運鐵路地下箱涵隧道形成7-10°的平行交叉，而且長度較長。

2.2 地鐵隧道左線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為1.7m，右線與寧蕪貨線隧道底板最小凈距約為4.0m，在下穿過程中主要采用人工配合機械開挖，確保圍巖的穩定的是關鍵。

2.3 寧蕪貨線兩側采用鉆孔灌注樁作為圍護結構，其中有36根直徑1.2m樁需要在隧道施工中進行破除。

2.4 寧蕪貨線兩側回填后，部分地下富含水，在開挖過程中，較少水土流失是確保隧道掌子面的穩定和減少水土的流失是關鍵。

3、技術方案準備工作

3.1 技術方案的準備階段，設計方面從施工期間工況出發，通過有限元方法、隧道力學數值方法數值計算判斷，既有寧蕪貨線隧道的最大沉降允許值為12mm，滿足沉降要求的設計施工參數是關鍵。

3.2 現場模擬計算按照三種工況進行：一是隧道初次支護一次性通過方式實施；二是隧道結構與初次支護按照8米一循環段，三是考慮8米一段的循環段塌方的工況下，對設計和施工方案進行了優化。

3.3 為了讓初期支護即時受力，施工優化了地鐵隧道初支護強度等級提高到C25，將原鋼筋格柵鋼架調整為I22b型鋼拱架，間距50cm。

3.4 為減少后期地鐵隧道上浮對貨物隧道結構的影響，隧道結構厚度進行了加厚處理，同時在隧道設計中設置了抗浮錨桿結構。

4、既有線的保護原則分析

4.1 混凝土結構裂縫發展寬度不得大于0.2mm，并不得形成貫通裂縫。

4.2 隧道結構由于地鐵施工引起的沉降不得大于12mm，隧道的豎向及平面曲率半徑大于15000m。

4.3 地鐵施工爆破產生的震動隧道引起的峰值速度≤2.5cm/秒。

4.4 施工過程中，注漿施工等情況下引起的附加荷載應不大于20Kpa。

4.5 采取措施確保地鐵隧道完工后，確保工后沉降對既有線不造成影響。

5、現場采用的具體技術措施落實

5.1 在截除圍護樁時嚴禁采用爆破，采用機械和人工鑿除的方式實施。隧道開挖，采用雷達預探測加長探孔方式判定前方的圍巖和地下水情況。

5.2 圍巖較差時和地下水豐富時，及時封閉掌子面，采用開挖前的預先加固注漿處理。

5.3 隧道開挖時，掌子面坡度全程控制在70°-75°，掌子面預留核心土，人工掏槽開挖安裝上導的型鋼鋼架，初支下導及時封閉。

5.4 洞內開挖主要采用機械開挖，后期根據現場圍巖的埋深和多次監測結果，現場采用控制松動弱爆破方式實施。每爆必測方式實施，將既有線隧道內監測控制峰值控制在速度≤2.5cm/s，控制裝孔數量和用藥量。

5.5 二襯結構的局部提前實施的預案：在既有線沉降值或應力超標，報警無法消除的情況下，及時進行局部的二襯結構的實施。

5.6 防止寧蕪貨線結構變形，現場采用實時監測，以便對設計和施工進行動態調整。采用施工方檢測、第三方監測和委托的監測單位多方實施監測。

5.7 在初支完善后，現場再進行一次初支背后的補漿處理。在二襯結構完善后，除二襯背后注漿和基底以外，再進行從既有隧道內引孔到底板底，并進行加固注漿，通過監測，注漿壓力控制在0.5MPa左右。注漿過程進行監測位移、裂縫觀察、應力監測。

6、結論與分析

6.1 整個施工過程，對可能造成既有鐵路線的三種破壞模式數值分析；既有線圍護樁基的破除方式、隧道開挖及爆破方案調整；施工后的既有線加固，下穿既有線的關鍵技術及過程中的監控量測系統的實時控制，確保了本段地鐵礦山法隧道施工安全高效完成。工后一年后通過鐵路專家鑒定，一致認定安全有效，對既有隧道結構沒有造成影響。

6.2 在地鐵礦山法隧道開挖過程中，堅持短距離開挖，初支及時封閉成環（3-6m），跟進初支背后注漿（10-15m），有效控制的既有線的沉降。過程中爆破震動控制在2.5cm/s以下，對既有線影響較小。

6.3 現場采用留核心土方式-掌子面及時封閉-超前探孔-及時注漿-弱爆破-掏槽加密型鋼支撐-及時封閉成環-二襯背后注漿-既有線加固注漿，確保了開挖期間圍巖的穩定和隧道安全。

6.4 根據圍巖情況和與既有線隧道底部的距離，實時進行爆破參數的調整，左右線對打間距控制在30米左右的安全距離，實時進行監測調整，從而保證了在既有線安全的前提下推進。

7、技術工作展望

7.1 此類工程從工程風險的角度出發，涉及到單位較多，各個單位分工配合，采用系統工程的相關理論，對工程中各種風險因素賦予權重，為工程初期的風險對策起到關鍵性的作用。

7.2 通過信息技術綜合判斷，及時調整規避風險的技術和施工參數，進行動態化管理，是確保類似工程安全技術有序實施的關鍵。