聯(lián)絡(luò)線隧道下穿文物建筑變形控制關(guān)鍵技術(shù)措施

郭道根/GUO Dao-gen

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100018）

地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿各類建筑物案例屢見不鮮，但是針對(duì)不同建筑物的控制措施差異較大，不少技術(shù)人員對(duì)下穿技術(shù)進(jìn)行了不同程度的總結(jié)。劉會(huì)林等[1]通過數(shù)值模擬，認(rèn)為在下穿建筑物施工時(shí)，采用CRD 法施工引起的建筑物沉降量最小；王聯(lián)平[2]認(rèn)為采用全斷面注漿可以有效改良施工土體，減小施工開挖對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響；熊興國、王平孝等[3～4]分別結(jié)合暗挖施工穿越建筑物施工案例，介紹了不同施工控制措施的關(guān)鍵點(diǎn)及適用性；李結(jié)元等[5]根據(jù)施工案例，系統(tǒng)介紹了CRD 工法施工下穿的施工工序和技術(shù)措施等；章新華[6]介紹了深圳地鐵5 號(hào)線下穿不同建筑物所采取的施工方法；唐明明等[7]根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，建立了粘聚力參數(shù)折減反算格式，采用反算出的折減系數(shù)進(jìn)行工程分析，取得了良好效果；許微微[8]介紹了暗挖車站下穿既有建筑物的設(shè)計(jì)重難點(diǎn)，探討了該下穿工程的設(shè)計(jì)及施工處理對(duì)策；相旭等[9]對(duì)某區(qū)間已施工段的沉降情況，通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)下穿樓房的沉降曲線，為施工措施的擬定提供了詳細(xì)的參數(shù)。

1 工程概況

烏魯木齊南門站-中橋站區(qū)間1、2 號(hào)線區(qū)間聯(lián)絡(luò)線起始里程SSK0＋081.787～SSK0＋318.307，聯(lián)絡(luò)線區(qū)間全長236.520m。區(qū)間采用暗挖法施工。在SSK0＋200.283 處設(shè)置一座豎井，豎井小里程設(shè)置一個(gè)25m 長的風(fēng)機(jī)段，作為后續(xù)通風(fēng)設(shè)備安裝位置，線路埋深15～18m。區(qū)間場(chǎng)地范圍內(nèi)無管線。

下穿新疆大銀行起止里程為SSK0＋081.787～SSK0＋164.100，長度83.3m，線路埋深14.8m。下穿主體銀行段69.778m，采取短臺(tái)階＋臨時(shí)仰拱法施工。本次方案主要涉及聯(lián)絡(luò)區(qū)間下穿新疆大銀行時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)及安全處理措施，以保證在下穿期間減少對(duì)銀行的影響。聯(lián)絡(luò)線區(qū)間平面圖如圖1 所示。

圖1 聯(lián)絡(luò)線區(qū)間平面圖

如圖2 所示，下穿新疆大銀行（中國工商銀行民德路支行）區(qū)域場(chǎng)地分布地層自上而下可分為①-1 層雜填土、②-8 角礫、⑦-1 泥巖、⑦-2砂巖等，聯(lián)絡(luò)線拱頂主要位于泥巖、砂巖層，下穿新疆大銀行區(qū)段處于角礫層。開挖過程中要做好超前支護(hù)，確保拱頂及掌子面穩(wěn)定。

圖2 聯(lián)絡(luò)線下穿銀行位置地質(zhì)剖面圖

2 施工重難點(diǎn)分析及處理措施

1）地下水位流失造成地層不均勻沉降，對(duì)新疆大銀行部局主體結(jié)構(gòu)造成影響。處理措施：施工前在隧道下穿新疆大銀行段進(jìn)行上導(dǎo)洞帷幕注漿，加固隧道輪廓外3m 范圍土體。

2）隧道開挖進(jìn)尺過程中對(duì)周圍土體擾動(dòng)，造成土層承載力和整體性下降，可能對(duì)新疆大銀行主體結(jié)構(gòu)造成影響。處理措施；開挖過程中嚴(yán)格執(zhí)行“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測(cè)量”的十八字方針，并對(duì)新疆大銀行加強(qiáng)監(jiān)測(cè)等措施。

3）新疆大銀行為建筑文物，目前仍在正常營業(yè)中，不允許進(jìn)行內(nèi)部建筑監(jiān)測(cè)，不允許地面出現(xiàn)裂縫、隆起。處理措施：加強(qiáng)洞內(nèi)沉降監(jiān)測(cè)，結(jié)構(gòu)外圍監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，室內(nèi)地面裂縫巡視；注漿參數(shù)的合理選擇，嚴(yán)格按照施工工法進(jìn)行施工。

3 施工控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)周邊環(huán)境情況

新疆大銀行處于明德路及解放北路西北角，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，地上部分高13.8m，地下室埋深1.9m，地下室主要位于角礫層，區(qū)間隧道頂部距離建筑物基底距離約14.8m，為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源。

3.2 半斷面帷幕注漿

3.2.1 注漿設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)

如 圖3、圖4所示，帷幕注漿對(duì)下穿新疆大銀行段隧道外輪廓地層進(jìn)行注漿加固，加固區(qū)域?yàn)樗淼郎习霐嗝妫{里程為SS0＋081.787～SS0＋164.100，下穿區(qū)段總長度83.3m。

圖3 帷幕注漿施工平面圖

圖4 帷幕注漿范圍與銀行位置橫斷面圖

1）深孔注漿采用后退式注漿，加固范圍為隧道上導(dǎo)洞整體。

2）注漿孔豎向及環(huán)向間距均按0.6m 布置，采用深孔注漿加固，加固范圍為隧道輪廓線外3.0m；注漿材料為水泥-水玻璃雙漿液。

3）帷幕注漿每循環(huán)，掌子面采用30cm 厚C25 網(wǎng)噴混凝土加?8@200×200 鋼筋網(wǎng)臨時(shí)封堵，必要時(shí)架設(shè)臨時(shí)型鋼封堵加強(qiáng)掌子面。注漿沿隧道掘進(jìn)方向8m 一循環(huán)，每次開挖6m，留2m 作為下一循環(huán)止?jié){墻。

3.2.2 注漿施工注意事項(xiàng)

1）施工中注意拱頂圍巖地質(zhì)的變化情況，在拱頂圍巖薄弱地段加強(qiáng)拱頂、地表及銀行監(jiān)測(cè)頻率，以指導(dǎo)調(diào)整注漿參數(shù)。

2）開挖中根據(jù)圍巖地質(zhì)揭露情況，注漿效果，及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

3）注漿期間加強(qiáng)拱頂、地表及銀行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)注漿，調(diào)整注漿方式。

4）注漿期間組織施工人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)注漿人員的重視程度。

5）鉆孔期間加強(qiáng)圍巖地質(zhì)監(jiān)測(cè)，根據(jù)圍巖地質(zhì)情況確定孔眼布設(shè)形式，鉆進(jìn)深度，及注漿速度。

3.3 超前小導(dǎo)管注漿

3.3.1 小導(dǎo)管搭設(shè)范圍及制作要求

隧道開挖前進(jìn)行超前小導(dǎo)管搭設(shè)及注漿。超前支護(hù)采用?42mm，壁厚3.5mm 的超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)，小導(dǎo)管長3.0m，水平傾角22°，環(huán)向間距0.3m，縱向間距1.0m，隧道拱頂150°范圍內(nèi)布設(shè)。

小導(dǎo)管采用用外徑?42mm，t=3.5mm 鋼管，鋼管前端鉆孔，孔徑8mm，孔間距30mm，梅花形布置，長3m；小導(dǎo)管前段宜加工成錐形，尾部預(yù)留1000mm 作為預(yù)留止?jié){段，并設(shè)置?6mm加勁箍，前段錐形長度200mm（圖5）。

圖5 小導(dǎo)管加工示意圖

3.3.2 小導(dǎo)管安裝

超前小導(dǎo)管在拱頂150°范圍進(jìn)行布設(shè)，鋼管環(huán)向間距為30cm，縱向相鄰兩排的水平投影搭接長度不小于100cm，外插角：20°～25°。導(dǎo)管安裝前進(jìn)行放樣，確定每個(gè)孔位位置。小導(dǎo)管采用高壓風(fēng)吹孔或風(fēng)槍鉆孔，插管時(shí)用氣動(dòng)錘振入，注漿采用注漿泵。注漿材料根據(jù)地層選配，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)而定。注漿材料、注漿方式及配比還將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地層情況調(diào)整。

3.3.3 小導(dǎo)管注漿關(guān)鍵控制措施

1）嚴(yán)格控制配合比與凝膠時(shí)間，初選配合比后，用凝膠時(shí)間控制調(diào)節(jié)配合比，并測(cè)定注漿結(jié)實(shí)體的強(qiáng)度，選定最佳配合比。

2）注漿過程中，嚴(yán)格控制注漿壓力，注漿終壓必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并穩(wěn)壓，保證漿液的滲透范圍，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、串漿而危及地下構(gòu)筑物、地面建筑物的異常現(xiàn)象。

3）注漿效果檢查：因?yàn)樽{方法為周邊單排固結(jié)注漿，開挖后檢查固結(jié)厚度，如達(dá)不到要求，及時(shí)調(diào)整配合比并改善注漿工藝。

4）為防止孔口漏漿，在導(dǎo)管尾端用麻繩（水泥＋少許水玻璃）封堵鉆孔與花管的空隙。

3.4 隧道開挖

本段暗挖隧道開挖工法采用短臺(tái)階＋臨時(shí)仰拱法。嚴(yán)格執(zhí)行暗挖施工“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測(cè)量”的十八字方針。特別注意以下事項(xiàng)。

1）施工過程中加強(qiáng)超前支護(hù)施作（本段采取了加密超前小導(dǎo)管縱向間距的安全措施）。

2）施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，按每次開挖1 榀鋼架控制，并及時(shí)施作臨時(shí)仰拱，確保盡早成環(huán)。

3）開挖之前應(yīng)先期進(jìn)行降水，確保洞內(nèi)無水施工；降水過程中應(yīng)緩慢，控制降水速率，并嚴(yán)密監(jiān)測(cè)新疆大銀行的沉降。

4）制定應(yīng)急預(yù)案，并準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急搶險(xiǎn)物資，設(shè)置地面注漿系統(tǒng)作為應(yīng)急措施，如上方新疆大銀行的沉降值超過控制值后，可采取地面注漿對(duì)銀行基礎(chǔ)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償注漿；施工期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)報(bào)警或數(shù)據(jù)異常及時(shí)通知參建各方。

5）施工期間應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，確保安全。要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，采取水平超前鉆孔方式，以探明前方地質(zhì)條件及地下水發(fā)育情況，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施并及時(shí)通知相關(guān)單位，以便采取針對(duì)性措施，確保施工安全。

4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)允許布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置進(jìn)行了施工過程長期監(jiān)測(cè)，文章根據(jù)情況，選擇具有代表性的拱頂沉降、地表沉降進(jìn)行分析。

4.1 拱頂沉降分析

對(duì)下穿銀行部分的3 個(gè)斷面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖6 所示。

從圖6 可以看出，沉降量最大的斷面為斷面2，其最大沉降量為3.3mm，控制結(jié)果良好。受注漿循環(huán)的影響及注漿壓力和地質(zhì)條件的不均勻性的影響，拱頂沉降呈現(xiàn)出明顯的鋸齒形，表明注漿參數(shù)的控制對(duì)變形控制至關(guān)重要。

圖6 拱頂沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4.2 地表沉降分析

對(duì)新疆大銀行周邊位置的地表變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7 所示，地表最大沉降量為2.7mm，沉降量相對(duì)于拱頂要小很多，說明注漿加固后，地表和拱頂之間的土體相對(duì)變形可控，側(cè)面印證了采用上述措施進(jìn)行加固保護(hù)是可行的。

圖7 地表變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語

結(jié)合烏魯木齊地鐵聯(lián)絡(luò)線施工下穿新疆大銀行文物建筑的施工案例，對(duì)施工過程中的半斷面帷幕注漿、小導(dǎo)管加固注漿及隧道施工開挖關(guān)鍵條件進(jìn)行總結(jié)，并形成以下結(jié)論。

1）對(duì)文物建筑的調(diào)查是制定沉降控制措施的基礎(chǔ)，在現(xiàn)有條件下對(duì)相關(guān)建筑的調(diào)查越詳細(xì)越好。

2）半斷面帷幕注漿和小導(dǎo)管注漿加固有效加固了隧道頂部一定范圍內(nèi)的土體，割裂了拱頂和其上部土體之間的關(guān)聯(lián)變形，把拱頂、地表變形控制在允許的范圍之內(nèi)。

3）施工期間的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以為施工工藝的改進(jìn)提供詳細(xì)的反饋信息，施工過程中要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。