礦山法隧道下穿臨近重要保護(hù)對象沉降控制施工技術(shù)

董平銀

（中化學(xué)交通建設(shè)集團(tuán)第二工程有限公司，山東 青島 266000）

一、工程概況及工程特點

本隧道下穿及側(cè)穿DN630 燃?xì)夤芫€，不具備遷改條件。管線埋深約1.9米，與區(qū)間隧道最小垂直距離為5.4 米環(huán)境風(fēng)險等級為Ⅰ級。管線材質(zhì)為鋼管，管壁厚10-12mm，設(shè)計壓力4Mpa，高壓A 級，連接方式為焊接，下敷月10cm 砂墊層，3 層PE 防腐，于2010 年建設(shè)并投入使用。

設(shè)計里程K0+494～K0+913 范圍內(nèi)的支護(hù)措施進(jìn)行加強(qiáng)，長419m，斜下穿燃?xì)夤艿蓝螖嗝婀绊敵爸ёo(hù)增加超前大管棚，設(shè)計為超前管棚及超前小導(dǎo)管復(fù)合式超前支護(hù)。側(cè)穿段設(shè)計為雙排超前小導(dǎo)管超前支護(hù)，同時該里程范圍內(nèi)隧道開挖全部采用“CD 法”施工。

二、施工技術(shù)闡述背景

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，近年來國內(nèi)城市地鐵建設(shè)呈迅猛發(fā)展之勢，這對技術(shù)也提出了更高的要求。青島地區(qū)多為中硬巖地層，地鐵隧道施工多采用礦山法掘進(jìn)。礦地鐵修建山法隧道開挖工法的選擇多以地質(zhì)條件為決定性因素，但在隧道周邊有特殊環(huán)境要求，如隧道近距離下穿、側(cè)穿重要管線、建（構(gòu)）筑物等敏感保護(hù)對象時，保護(hù)對象因隧道開挖和圍巖變形導(dǎo)致對其的沉降影響有極高要求時，隧道施工不但要調(diào)整開挖工法，還需要調(diào)整超前支護(hù)、系統(tǒng)支護(hù)參數(shù)以及過程管控手段，以確保敏感保護(hù)對象在隧道施工及后期運營過程中的安全。

三、沉降控制工藝原理

地鐵礦山法隧道近距離下穿敏感保護(hù)對象施工中，從開挖工法、支護(hù)措施、過程管控及初支背后注漿三方面著手，規(guī)避CRD 法、雙層初支+機(jī)械法開挖工法的低工效和高成本問題。一是調(diào)整開挖工法，變臺階法為CD法施工，減少一次開挖斷面面積，增設(shè)臨時中隔壁豎向支撐，有效減少施工過程中圍巖的首次沉降變形；二是在隧道穿越敏感保護(hù)對象前，采用洞內(nèi)管棚、小導(dǎo)管超前支護(hù)施工措施，提前在隧道開挖面上方形成“棚架”，對隧道開挖面上方進(jìn)行預(yù)加固，減小隧道發(fā)生塌方或者變形過大等情況的發(fā)生概率，防止對敏感保護(hù)對象造成不可逆的破壞；三是控制開挖進(jìn)尺，逐榀開挖，及時支護(hù)，初支背后注漿工作跟進(jìn)，保證隧道開挖完成后第一時間封閉，減少隧道開挖完成后圍巖長時間內(nèi)發(fā)生的變形影響。

四、施工工藝流程及操作要點

（一）施工工藝流程

超前洞內(nèi)管棚施工→超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)→CD 法施工→背后注漿

（二）操作要點

1.超前洞內(nèi)管棚施工

針對隧道去加下穿燃?xì)夤芫€119m 處：①距離斜穿段約10m 做一處管棚工作室，拱頂120°超前打設(shè)第一循環(huán)管棚，L=30m，環(huán)向間距0.5m，角度0～1°；②CD 法向前開挖17m，封閉掌子面，在開挖輪廓內(nèi)40cm 處超前做30m 長的鉆孔，打設(shè)22m 長管棚，角度3°，與上一循環(huán)管棚仍可保證有5m 的搭接；③第三循環(huán)管棚施做同第二循環(huán)。119m 長斜穿段通過6 個循環(huán)可全部通過。

2.超前注漿小導(dǎo)管支護(hù)

隧道拱部150°打設(shè)雙排超前小導(dǎo)管，小導(dǎo)管參數(shù)：φ42，L=2.5m，t=3.5mm，環(huán)縱向間距0.4m×1.0m，仰角10°/30°，注水灰比為1：1 的水泥漿，注漿壓力控制在0.2～0.5MPa。

2.3 CD法施工

首先采用鉆爆法配合半機(jī)械法開挖上臺階左側(cè)巖體，即噴射300 厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架，并設(shè)鎖腳錨桿及施工豎向臨時中隔壁；然后繼續(xù)開挖下臺階左側(cè)巖體，施作初期支護(hù)及豎向臨時中隔壁，臺階長度6-8m；在滯后于上臺階左側(cè)10-15m 后，施做上臺階右側(cè)初期支護(hù)，最后下臺階右側(cè)初期支護(hù)。開挖循環(huán)進(jìn)尺為Ⅳ級或Ⅴ級圍巖分別調(diào)整鋼架間距為0.75m、0.5m。

3.背后注漿

為了保證圍巖與初期支護(hù)的緊密貼實，防止圍巖變形，同時提高防水治理，需要在初支襯砌表面預(yù)埋φ42 注漿管，漏出初支表面3-5cm 左右。

五、質(zhì)量控制過程

（一）超前支護(hù)所用材料、規(guī)格、數(shù)量必須符合設(shè)計要求；

（二）超前支護(hù)的縱向搭接長度符合設(shè)計要求；

（三）注漿采用無污染材料，漿液配合比和漿液結(jié)石體強(qiáng)度符合設(shè)計要求，且漿液充滿鋼管及周圍的空隙。

（四）超前支護(hù)施工允許偏差控制如下表：

表4 -1 超前小導(dǎo)管施工允許偏差控制表

（五）開挖斷面的中線、高程必須符合設(shè)計要求，嚴(yán)禁欠挖。隧道貫通誤差：平面位置±30mm，高程±20mm。

（六）注漿所用材料、漿液配合比滿足設(shè)計要求。隧道初支背后注漿及時并且保證背后無空洞，注漿壓力控制在0.2-0.5Mpa。

六、施工技術(shù)控制特點

該段隧道下穿燃?xì)舛伍_挖方案采用了沉降控制綜合施工技術(shù)，通過調(diào)整至CD 法開挖、加強(qiáng)超前支護(hù)、施工過程的管控，達(dá)到了“零沉降”的控制效果，并且降低了工程造價，費用低于CRD 法或雙層初支+機(jī)械法開挖法施工技術(shù)，并取得良好的社會效益。

七、結(jié)束語

礦山法隧道下穿臨近重要保護(hù)對象沉降控制施工技術(shù)，是通過打設(shè)洞內(nèi)超前管棚、小導(dǎo)管注漿，一方面支撐斷面開挖后前上方的土體，有效控制沉降，另一方面通過注漿提高圍巖強(qiáng)度，使其掌子面前方土體穩(wěn)定。CD法施工減少開挖斷面，增加豎向支撐，有效控制施工過程中圍巖首次沉降變形。控制開挖進(jìn)尺，逐榀開挖，及時支護(hù)，初支背后注漿工作跟進(jìn)，減少了圍巖變形，進(jìn)而有效地減少了對重要保護(hù)對象的影響。