淺談渝魯車站3、4號出入口暗挖段下穿渝魯大道設計風險控制措施

張 望

(中鐵隆工程集團有限公司， 四川成都 610035)

重慶軌道交通部分明挖車站敷設于市政道路一側，考慮到居民出行方便，常在道路另外一側設置出入口，通過下穿市政道路的過街通道與車站相連；考慮到重慶地形及交通情況，很多市政道路交通不能導改或中斷，只能選擇暗挖；由于車站明挖工法，自身埋深淺，導致過街通道頂部覆蓋層薄；同時由于很多地方的市政道路都是城市改造過程回填而成，過街通道洞頂、洞身甚至洞底都處于回填土中，過街通道暗挖下穿這些市政道路的回填土區域時，結構風險非常大，本工程通過在設計階段采取了合理的風險控制措施最大程度的降低了工程風險，對本工程成功的實施起到了關鍵性作用，為重慶軌道交通以后建設中遇到出入口下穿市政主干道下方回填土區域設計提供指導和借鑒意義。

1 工程概況

重慶軌道交通環線渝魯站位于渝北區，渝魯大道東側，呈南—北走向。北端為竇家花園立交橋匝道，南端為沖壓廠高架橋，東西兩側均為魯能星城居住區。3號出入口敞口段位于位于渝魯站西側，通過下穿渝魯大道過街通道連接車站主體，3號出入口采用明暗挖結合開挖方式施工，3號出入口全長95 m，其中明挖段長24 m，暗挖段長71 m，下穿渝魯大道段53.6 m；4號出入口敞口段同樣位于渝魯大道西側，主要服務于渝魯大道西側居民，出入口全長104 m，明挖段長56.9 m，暗挖段全長47.1 m，且暗挖段下穿渝魯大道。出入口暗挖段均為直墻拱形斷面，復合式襯砌結構，采用暗挖法施工，3號、4號出入口總平面圖見圖1。

圖1 出入口總平面

渝魯大道向南連接黃花園大橋，向北連接江北機場，雙向六車道，是重慶東交通大動脈，是非常重要的東城市主干道，車流量非常大，施工時不能中斷，不能占道，因此出入口在設計過街通道時只能采取暗挖，為減小工程風險與建筑專業緊密配合，盡量滿足建筑功能前提條件下，過街通道的開挖斷面壓縮至8.44 m，增大拱頂埋深。

2 地質情況

渝魯站3號出入口暗挖段：洞軸走向279 °，與構造線走向小角度(31 °)斜交。該段原始地貌為丘陵斜坡，經人工改造后，該段地形總體較平坦，地質構造條件簡單，沿線無斷層通過，場地穩定。巖層傾角平緩，上覆土層主要為素填土，土層厚度3.10～5.10 m，下伏基巖為侏羅系中統沙溪廟組砂質泥巖與砂巖，地下水以基巖裂隙水為主。3號出入口地質縱剖面見圖2。

圖2 3號出入口地質縱剖面

渝魯站4號出入口過街段，洞軸走向279 °，與構造線走向小角度(31 °)斜交。該段原始地貌為丘陵斜坡，經人工改造后，該段地形總體較平坦，地質構造條件簡單，沿線無斷層通過，場地穩定。巖層傾角平緩，上覆土層主要為素填土，土層厚度9.20～17.70 m，下伏基巖為侏羅系中統沙溪廟組砂質泥巖夾薄層砂巖，地下水以孔隙水和基巖裂隙水為主。采用鉆爆法施工，通道跨度8.30 m，通道高6.30 m，隧道埋深約5.20 m，通道基本全部位于素填土中，隧道圍巖基本分級為Ⅴ級風險源情況，渝魯站4號出入口的地質縱剖面見圖3。

圖3 4號出入口地質縱剖面

從3號、4號出入口地質縱剖面可以看出，3號出入口洞身全部位于4號中風化圍巖中，但是局部約26 m長洞頂處于回填土中；4號出入口相對3號出入口來說地質情況較差，基本洞身全部處于回填土中，且部分地段仰拱也處于回填土中，在靠近右側隧道拱頂山上方有1根DN1000的雨水管和1根DN2000的排水管，風險較大。

根據勘察報告，3號、4號出入口場地回填土為人工填土，主要由城區開發建設回填形成，大部分未經夯實、碾壓處理，均勻性差、級配差。

3 針對風險的設計措施

經梳理，3號、4號出入口暗挖段風險點主要有以下五處；(1)3號出入口下穿渝魯大道回填土段(2)3號出入口下穿渝魯大道巖層段(3)4號出入口下穿渝魯大道回填土段(4)4號出入口下穿雨水管和污水管段(5)4號出入口仰拱處于回填土段，根據風險源分類該五處的風險源等級應為一級。針對上述的風險源進行了專門針對性設計。

3.1 3號出入口下穿渝魯大道回填土段

該段全長26.6 m，拱頂最淺埋深7.4 m，拱頂以上全部為回填土。洞身基本處于中風化巖層中；該段開挖最大跨度為8.44 m，高度6.55 m；該段采用CD法，中間設置中隔壁；初期支護采用工字鋼22a，間距0.5 m；設置T76自徑式管棚+單排超前小導管。支護斷面圖見圖4。

圖4 支護斷面(單位：mm)

3.2 3號出入口下穿渝魯大道巖層段

該段全長23.2 m，拱頂圍巖厚度在塌落拱1倍高度(約3.6 m)以上，圍巖為砂巖和砂質泥巖互層層，Ⅳ級圍巖；該段開挖最大跨度為8.44 m，高度6.55 m，該段采用臺階法；該段同樣要下穿渝魯大道，初期支護采用工字鋼22a，間距0.5 m；單排超前小導管超前支護。支護斷面圖如圖5。

圖5 支護斷面(單位：mm)

3.3 號出入口下穿渝魯大道回填土段

該段全長30 m，拱頂最淺埋深5.9 m，拱頂以上全部為回填土。洞身基本處于中風化巖層中；該段開挖最大跨度為8.44 m，高度6.69 m；該段采用CD法，中間設置中隔壁；初期支護采用工字鋼22a，間距0.5 m；設置φ108 mm大管棚+單排超前小導管。支護斷面圖見圖6。

圖6 支護斷面(單位：mm)

3.4 4號出入口下穿雨水管和污水管段

該段全長10.5 m，上方非渝魯大道主干道，但是也處于渝魯大道進小區車行道上；該段出入口拱頂上方有DN1000雨水管和DN1000污水管，管道埋深3 m，距出入口拱頂上方垂直距離約3 m，該段拱頂全部處于回填土中，考慮到地下污、雨水管埋深較深，距離隧道頂較近且位于填土段，為確保隧道開挖時管線安全，對管線范圍進行地表注漿加固處理。注漿加固采用鉆孔注漿+旋噴樁結合方式，加固范圍沿隧道縱向長12 m,橫向14 m,深度約12 m。旋噴樁采用直徑600 mm,間距450 mm,咬合設置，鉆孔注漿管間距1.5 m，有效擴散半徑1.2 m,梅花形布置。開挖工法、初期支護和超前支護同4號出入口 下穿渝魯大道段(圖7、圖8)。

圖7 地層加固平面(單位：mm)

圖8 地層加固剖面(單位：mm)

3.5 4號出入口仰拱處于回填土段

該段全長26 m，該段的大部分處于渝魯大道下方，洞身、拱頂全部處于回填土中，拱底以下回填土深度約2.1～5.7 m，由于開挖風險很大，底部不能擴挖換填，因此只能采取對地基進行加固處理，基底設置邁式微型樁φ76 mm注漿錨桿，微型樁打設至中風化巖下1 m (環縱間距1 m×1 m ),樁長3～6 m(圖9)。

圖9 微型樁斷面(單位：mm)

其他輔助措施：

(1)在渝魯大道車行道上鋪設20 mm鋼板。

(2)各土層斷面仰拱臨時封閉。

(3)嚴禁爆破，采用機械式開挖。

(4)短進尺，每循環開挖長度不大于鋼架間距等。

對以上風險源中最危險地段即4號出入口仰供處于回填土段進行了數值模擬計算，結果見圖10～圖12。

圖10 X方向位移

圖11 Y方向位移

圖12 地表沉降

經計算，Z方向位移8 mm，X方向位移1.8 mm，地表最大沉降為5 mm，滿足風險源沉降要求。

根據第三方監測單位提供數據，在4號出入口施工過程中，洞內最大的收斂值為3 mm，地表沉降最大值為13 mm，洞內收斂值小于理論計算值，地表沉降值大于計算值，但都符合規范要求。地表沉降值偏大，主要是計算模擬時地質條件的輸入情況與實際情況有出入，施工時正處于雨季，因此地表沉降值偏大屬于正常現象。

4 結論及建議

3號、4號出入口下穿渝魯大道回填土區為重慶軌道環線重大風險源之一，在設計時根據地勘、現場實際情況，結合重慶本地一些經驗做法，采取了合理的設計措施，確保設計階段將本工程風險降到最低，在實際的實施工程中嚴格要求施工單位按照圖紙實施，根據筆者的分析，總結了以下幾條設計階段的風險控制措施供重慶車站附屬暗挖下穿市主干道中相同地質提供參考：

(1)設計階段盡量在滿足建筑功能的前提條件下，盡量將斷面寬度縮小，高度降低，盡量增大埋深，減小開挖跨度。

(2)為滿足在初期支護中有足夠剛度，建議選取型鋼鋼架，鋼架型號根據開挖斷面進行選擇，宜用[20a～[22a，間距0.5～0.75 m。

(3)超前支護應選擇承重性能較強，剛度大的大管棚，為避免做管棚室挑高斷面，增大風險，如果一次打設管棚長度小于穿越長度，剩余地段可采用T76自進式中管棚。為防止管棚之間土體掉塊，建議增設一排超前小導管，在土層中，砂漿錨桿的作用有限，超前小導管可代替土層錨桿作用。

(4)本工程出入口開挖跨度一般在8.4 m，選擇了CD法，中間增設豎向支撐，減少每次開挖跨度，減小受力跨度，大大增加了安全性。雖然增加了施工難度，但施工方選擇小機械作業是能夠實施的。

(5)有些地段隧道底部處于回填土中，拱腳是不能承受較大的荷載，這時仰拱臨時封閉非常重要，能較大程度解決拱腳處的差異沉降。

(6)回填土中下穿重力管線時，為減小沉降，確保管線安全，應從地表注漿加固管線周圍土層，注漿采用水泥漿；但考慮到重慶填土均為拋填，土層的顆粒間隙較大，漿液流失大，應在土層四周打設旋噴咬合樁防止漿液損失。

(7)暗挖隧道仰拱下方如果有回填土，該回填土的承載力比較低，無法滿足地基承載力要求，需要對地基進行處理，考慮到工程風險和經濟合理性建議仰拱底部打設微型樁且對地層進行注漿加固，樁底嵌入巖層，微型樁采用邁式直徑150注漿錨桿。

(8)工程設計時設計風險是否得到控制，最終還是要看施工單位是否完全按照設計圖紙實施，所以施工配合非常關鍵，如果現場沒有按照設計圖紙實施，則應要求立即停止施工，整改通過為止；關系到工程的成敗，任何細節都不能疏忽。