貴陽(yáng)地鐵大范圍淺埋富水飽和黏土段區(qū)間隧道下穿建筑與道路處理

呂超

（中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司，濟(jì)南250000）

1 工程概況

貴陽(yáng)地鐵一期工程剩余工程第四工作段安北區(qū)間位于貴州省省政府旁，屬于貴陽(yáng)老城區(qū)。起止樁號(hào)為：YDK21+483.38～YDK21+871.32，線路總長(zhǎng)387.94m，為雙洞單線隧道。線路出安云路站后下穿數(shù)棟7～8層居民樓，再沿安云路下敷設(shè)至北京路站。

由圖1可知，線路下穿的居民樓均位于規(guī)劃的市政道路范圍內(nèi)，根據(jù)總體規(guī)劃，應(yīng)在施工前進(jìn)行拆除，由于其他原因限制，需要下穿現(xiàn)有6棟樓房。

圖1 貴陽(yáng)地鐵一期線路平面布置圖

2 工程地質(zhì)及周邊環(huán)境

2.1 工程地質(zhì)情況

安北區(qū)間隧道拱頂埋深6～12.5m，隧道上方覆土主要為第四系覆蓋層（紅黏土、中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化白云巖），由于隧道位于黔靈山山腳下，地屬溶蝕中低山及貴陽(yáng)溶蝕盆地北側(cè)、默靈山溶蝕殘丘東面和貴陽(yáng)溶蝕盆地核心地段，地質(zhì)復(fù)雜多變，溶洞密集。

由于安云路屬于老路，埋深淺，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)地面下方的破舊自來(lái)水管道較多，其中，破損亦多，后采用地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)線路進(jìn)行加密物探，最后確定，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的地下水及自來(lái)水等的浸泡，原可塑狀的紅黏土變?yōu)榱魉軤罴t黏土，其中含有填充型溶洞多處。

2.2 周邊環(huán)境

安云路站—北京路站暗挖區(qū)間位于安云路及周邊房屋下方，臨近省政府機(jī)關(guān)幼兒園、貴州大飯店等，區(qū)間上方管網(wǎng)密布、交通流量大，環(huán)境十分復(fù)雜。

安北區(qū)間周邊環(huán)境復(fù)雜、埋深淺，其中K21+525～K21+640段（拱頂埋深 6～8m）、K21+730～K21+871（終點(diǎn)）段下穿安云路，其余段落下穿待拆遷的房屋。安北區(qū)間兩側(cè)房屋密集，其中，安北區(qū)間與最近非拆遷房屋的水平距離僅5m，距離省政府機(jī)關(guān)幼兒園水平距離不足25m、距離貴州大飯店水平距離不足10m。由于房屋眾多，地下管網(wǎng)密布，包括燃?xì)狻⒆詠?lái)水、雨污水、強(qiáng)電、弱電等管網(wǎng)，環(huán)境十分復(fù)雜。

3 可采用的處理措施

3.1 危害分析

水文地質(zhì)危害主要包括：（1）巖溶危害。根據(jù)本工作段施工經(jīng)驗(yàn)，安北區(qū)間所揭露的溶洞均為充填型溶洞，溶洞內(nèi)富含水和填充物，易發(fā)生涌水、突泥。（2）淺埋危害。安北區(qū)間隧道埋深淺，施工時(shí)易發(fā)生冒頂、坍塌。（3）圍巖和水的危害。安北區(qū)間位于黔靈山山腳，地下水位較高，而可塑紅黏土、硬塑紅黏土和強(qiáng)風(fēng)化白云巖遇水后軟化，呈流塑狀態(tài)，易出現(xiàn)坍塌、突泥、冒頂、不均勻沉降等。

危害環(huán)境主要包括：（1）危害樓房和交通。部分樓房和安云路位于線路單側(cè)，導(dǎo)致安北區(qū)間隧道出現(xiàn)偏壓，施工時(shí)易出現(xiàn)初支開裂變形、塌方、隧道整體位移等，同時(shí)，樓房易出現(xiàn)開裂、垮塌，道路易出現(xiàn)塌陷等。（2）危害管線。區(qū)間上方管線眾多，隧道施工出現(xiàn)較大沉降、塌方時(shí)，會(huì)對(duì)上方管線造成破壞，導(dǎo)致燃?xì)庑孤⒈ā⒆詠?lái)水管道破裂、電力通信中斷等。

3.2 措施分析

針對(duì)上述危害，選擇施工方案時(shí)要有針對(duì)性，盡可能避免或最大限度地降低危害，以達(dá)到安全施工的目的，施工方案在選擇時(shí)可選擇：區(qū)間隧道自身支護(hù)加強(qiáng)、危害的清除、周邊環(huán)境的保護(hù)。

3.3 處理措施比選

3.3.1 隧道初期支護(hù)參數(shù)的加強(qiáng)

由于前期對(duì)區(qū)間施工規(guī)劃時(shí)確定的條件是房屋拆遷完成后進(jìn)行施工，隧道初期支護(hù)未考慮下穿房屋，加之地質(zhì)條件較差，因此，初期支護(hù)必須進(jìn)行加強(qiáng)，經(jīng)計(jì)算，初期支護(hù)的參數(shù)加強(qiáng)為：拱部φ25mm中空錨桿，長(zhǎng)3m，邊墻φ22mm砂漿錨桿，長(zhǎng)3m，間距均為1.0m×1.0m；φ6mm鋼筋網(wǎng)全環(huán)布置，網(wǎng)格大小為20cm×20cm；I18型鋼鋼架全環(huán)布置，間距為0.5m；26cm厚C25噴射混凝土。

3.3.2處理措施的比選

選擇處理措施時(shí)，主要依據(jù)實(shí)際情況確定，既要保證隧道施工安全，又要保證周邊環(huán)境的安全，經(jīng)研究，擬定了6種施工措施：（1）長(zhǎng)管棚（低壓注漿）+超前小導(dǎo)管+排泥孔；（2）超前大管棚；（3）水平旋噴樁；（4）地表注漿；（5）帷幕注漿；（6）冷凍法。對(duì)這些措施進(jìn)行對(duì)比分析，如表1所示。

表1 施工措施及分析

3.3.3 措施描述

大管棚特點(diǎn)：在隧道開挖之前，沿隧道開挖斷面外輪廓，以一定的間隔與隧道平行鉆進(jìn)，沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排縱向鋼管，并且在按照設(shè)計(jì)要求插入安裝好鋼管后，再往管內(nèi)注漿以固結(jié)軟弱圍巖，充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖壁緊密固結(jié)，管內(nèi)注漿以提高鋼管的強(qiáng)度，增加鋼管抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。開挖后，架設(shè)拱形鋼架支撐，形成牢固的弧形棚狀支護(hù)結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)大管棚中各鋼管與強(qiáng)有力的型鋼鋼架以及斷面形成了一個(gè)超靜定受力系統(tǒng)。

在上一循環(huán)的開挖過(guò)程中，應(yīng)預(yù)留導(dǎo)向墻的施作空間，及時(shí)施作導(dǎo)向墻以及導(dǎo)向孔口鋼管，確保長(zhǎng)管棚鉆眼精度，避免管棚侵入開挖線內(nèi)或相鄰管交于一處，做到管棚管距、傾角及鋼管施工誤差達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在管棚施作前，首先要完成施工支架搭設(shè)與測(cè)量放樣工作。管棚作為超前支護(hù)，在暗洞開挖前施作完畢。管棚中心布置在開挖線外0.2m。施工時(shí)，先施工隧道洞頂?shù)墓芘铮缓蠓謩e向兩側(cè)以0.4m的環(huán)向間距施工間隔的管棚，最后施工每2個(gè)間隔管棚間的管棚。鋼管前端尖椎狀，尾部焊接直徑10mm的加勁箍，管壁四周鉆兩排孔眼直徑為8mm，縱向間距75mm的注漿孔，尾部長(zhǎng)度1.5m作為不鉆注漿孔的預(yù)留止?jié){段。

小導(dǎo)管特點(diǎn)：在軟弱土層中沿著開挖輪廓線和施工輪廓線，按照一定的入射角度，把注漿材料通過(guò)小導(dǎo)管注入軟弱底層中，并使?jié){液向四周擴(kuò)散和固結(jié)，使小導(dǎo)管與土體固結(jié)在一起，起到棚護(hù)和加固作用，其施工工藝簡(jiǎn)單，易于操作，施工安全，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件見(jiàn)效快，漿液損失少，同大管棚相結(jié)合，更能快速、有效地固結(jié)紅黏土。

注漿前，先噴射4cm厚的混凝土封閉掌子面，形成止?jié){盤，并在注漿前先沖洗管內(nèi)沉積物，按照由下至上的順序進(jìn)行。單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求值后，持續(xù)注漿10min，且進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4或進(jìn)漿量達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)漿量的80%及以上時(shí)，注漿方可結(jié)束。其措施是利用長(zhǎng)管棚的抗折型、超前小導(dǎo)管的補(bǔ)充管棚縫隙、排泥孔排出泥水的作用，做開挖前預(yù)處理，將三者有效結(jié)合到一起。

排泥孔：對(duì)掌子面前方打設(shè)仰角15°的3~5個(gè)φ150mm的排泥孔，其作用是將掌子面前方軟泥、泥水等排出，既能避免掌子面發(fā)生突泥，還能加強(qiáng)超前導(dǎo)管的注漿效果。

3.3.4 實(shí)施效果

該暗挖區(qū)間施工歷時(shí)6個(gè)月，日均進(jìn)尺2m，比預(yù)期計(jì)劃提前1個(gè)月，其間周邊房屋、道路未出現(xiàn)過(guò)裂縫、坍塌，掌子面未出現(xiàn)突泥、涌水，通過(guò)對(duì)周邊水體監(jiān)測(cè)，周邊水體未受到污染。下穿時(shí)未出現(xiàn)侵限割管等情況，大管棚很好的加固了公路及建筑下方的地層。事實(shí)證明，應(yīng)用大管棚+小導(dǎo)管注漿對(duì)于下穿體上方的構(gòu)造物能起到很好的保護(hù)作用，尤其對(duì)覆蓋層薄的下穿體效果更好。

4 結(jié)語(yǔ)

在地下工程淺埋隧道暗挖施工中，控制圍巖的松弛，從而進(jìn)一步控制塌方和地表下沉是施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，超前管棚施工是控制地表下沉和預(yù)防塌方很有效的措施，可以有效確保施工安全。

地鐵隧道環(huán)境復(fù)雜、埋深淺、地質(zhì)差，將已處理完成的、效果較好的安北區(qū)間施工進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，積累了一些資料，為以后的類似處理提供一定的經(jīng)驗(yàn)推介。