超淺埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施研究

田廣積， 儲 冬， 劉 翔

(中鐵四局集團有限公司，廣東 廣州 511400)

0 引 言

為了適當?shù)販p少新建交通設施區(qū)間隧道對下穿既有隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負面影響，國內(nèi)相關的學者展開了深入的研究，積極的投入到相關課題的討論中，積累了諸多的經(jīng)驗并完善具體的措施[1]。但是因區(qū)間隧道穿越地段涉及到相對復雜的地質(zhì)條件，同時涉及多種類型的地貌，加之既有隧道結(jié)構(gòu)本身的特殊性，使得相關研究需進一步深入，對既有隧道結(jié)構(gòu)的基本使用特征以及工程環(huán)境等加以考察。

1 工程項目的基本情況

以某工程項目為例，其縱向35 m的范圍穿越既有隧道。新建暗挖隧道的開挖所造成的橫斷面，其造型類似于望遠鏡，其具體尺寸規(guī)格為28 m×12.38 m[2]。隧道整體的開挖面積達到了347 m2，屬于國內(nèi)跨接長度相對較大的交通隧道工程，其具體內(nèi)容的實施是借助于C形平頂網(wǎng)格法，以此為基礎對其間隔進行合理開挖處理，但是整體的施工難度較大。暗挖隧道軸線與與整個城市道路的隧道軸線呈現(xiàn)出立體且垂直的分布狀態(tài)，在南北側(cè)的市政道路范圍中，其眉深深度大約達到了10.4 m，如圖1所示。

圖1 南北道路管線斷面圖

其重點包含著既有隧道結(jié)構(gòu)組成部分，同時涉及變形縫的設置要求[3]。新建隧道拱頂豎向靜距離的長度達到了1.71 m，匝道車道底板和新建隧道拱頂豎向長度的凈距離達到了6.77 m。根據(jù)上述總結(jié)，該項目屬于超淺埋暗挖下穿既有隧道。在該項目的南北側(cè)市政道路地表范圍中鋪設了多種已經(jīng)處于運行狀態(tài)的市政管網(wǎng)，呈現(xiàn)出相對密集的作業(yè)狀態(tài)，淺層電力排管埋深為0.8 m，深層污水管埋深為4.2 m。暗挖隧道周邊的地下水類型重點涉及到上層滯水以及基巖裂隙水。

暗挖隧道工程的橫斷面為橢圓形，在具體施工的過程中借助于復合式襯砌施工手段。在對工程進行初期支護的施工階段，通常會運用噴混凝土聯(lián)合鋼架的施工方式；在二次襯砌的施工過程中，一般是使用模注混凝土施工。在兩次操作時需要加設柔性防水層，以便實現(xiàn)相對理想的設計效果。根據(jù)具體的工程實踐標準，輔助工程包括大管棚、超前小導管注漿等多個內(nèi)容。相應的厚度應該控制于350 mm，臨時支護的厚度則需要控制在250 mm，仰拱以及拱墻基本的厚度應該控制于700 mm，主體結(jié)構(gòu)底板以及中隔墻的厚度分別是700 mm和800 mm[4]。

2 超淺埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制難點

2.1 難度較大

在該項目中，對于新建暗挖隧道的開挖尺寸，一般需要進行嚴格的檢查，將其控制于特定的范圍內(nèi)，以28 m×12.38 m為準，屬于望遠鏡形狀，涉及多種管線以及市政道路。依照起初最基本的施工設計方案，需要將隧道拱頂上下3 m范圍內(nèi)的地層采用合理的施工方式進行加固，但是運用這樣的施工方法無法確切有效的保證地層整體工程施工的安全性，在后續(xù)具體的開挖作業(yè)施工過程中，仍然存在著較大的施工風險。

2.2 地質(zhì)復雜

在項目建設過程中，暗挖隧道一般需要經(jīng)過一些復雜的地段，尤其是在該項目市政道路北側(cè)的20 m范圍中，地層屬于相對復雜的種類，涉及雜填土、淤泥以及粉質(zhì)黏土等不同的種類，既有隧道的34 m范圍中，涉及粉質(zhì)黏土以及素土等多種土質(zhì)種類，暗挖隧道市政道路南側(cè)16 m范圍中，包含著淤泥以及風化砂巖等多種土質(zhì)類型，地質(zhì)呈現(xiàn)出明顯的分布不均勻的情況。

2.3 工序、施工方案問題

在具體作業(yè)的過程中,開挖導洞施工環(huán)節(jié)涉及的工作內(nèi)容相對較少，其中具體的施工工序和二次襯砌施工細節(jié)呈現(xiàn)出交叉的狀態(tài)，對于整個施工周期能夠產(chǎn)生負面的影響[5]。工程的拱頂結(jié)構(gòu)部分若采用分部澆筑混凝土的施工方式，會非常容易導致施工縫問題，這將對工程的整體結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生非常不利的影響，在后期的施工過程中也會導致與之相對應的滲漏問題，直接影響到整個施工過程的安全。

3 超淺埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施

3.1 旋噴樁加固處理技術

針對隧道兩側(cè)的市政道路工程中的下部土體，應該依據(jù)項目工程建設所表現(xiàn)出的基本情況，在南北輔道上依照基本的施工原則，在合理的施工位置為其設置垂直旋噴裝，將基本的施工深度合理的控制在隧道拱頂上部位置的一米范圍內(nèi)，然后在具體操作的過程中建筑純水泥漿高壓旋噴樁，將其合理的置換出不良的地層，由此讓土體處于相對穩(wěn)固的狀態(tài)下，達到較為理想的鞏固效果。根據(jù)基本的項目建設需要，在旋噴樁徑的選擇上，應該考慮600 mm范圍內(nèi)，水泥漿液的壓力控制，需要根據(jù)基本的規(guī)定和要求分析，將其控制于25～30 MPa的范圍內(nèi)。合理地利用提升壓縮空氣壓力的手段，確?？諝庵械膲毫Ρ幌拗朴?.6～0.8 MPa。

3.2 超前大管棚加固技術

根據(jù)之前的設計方案，70 m暗挖隧道超前管棚屬于既有隧道下部地層相對合理的加固方案，施工的范圍主要是由明挖小里程逐步的向著大里程方向開挖28 m。另外，設置對應的管棚工作室，以此達到理想的加固成效，為基本的加固細節(jié)保駕護航，經(jīng)管棚工作室打孔25 m到既有隧道下穿南側(cè)匝道的下方區(qū)域時，可以確定基本的范圍，之后落實管棚防護細節(jié)，讓相關的工作模式趨向合理，達到較為可靠的成效[6]。在具體的管棚防護工程實踐中，應該重視明挖大里程方向打孔25 m的區(qū)域，保證這個階段的操作符合標準和要求，以此為項目加固提供可靠保障。為控制工期，需要將之前的設計合理地優(yōu)化，將三段管棚結(jié)構(gòu)調(diào)整為兩端明挖預留套管交叉鉆孔38 m，以此收獲合理的防護效果，讓管棚穿越階段不會受到復雜地層的干擾。

3.3 超前小導管注漿技術

借助于外徑是32 mm、壁厚為3.5 mm的超前小導管對既有下穿地層進行注漿加固處理。其環(huán)向的間距一般是400 mm，依照隧道縱向的深度每隔6榀鋼架合理的搭設，具體的外插角度應該控制在15°,如圖2所示。

圖2 超前小導管縱向布置示意圖

4 結(jié)束語

通過本文的概述，明確了超淺埋暗挖大跨隧道下穿既有隧道的沉降控制措施，為了在超淺施工的過程中控制好埋暗挖大跨度隧道地層沉降問題，可以在具體操作過程中適當?shù)慕档桶低谒淼老麓┘扔兴淼啦僮鬟^程中所存在的施工安全風險，保障隧道整體的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)安全性，需要結(jié)合先進的施工經(jīng)驗，運用科學的施工方案，對已有土體進行加固處理，針對兩側(cè)市政道路下部土體進一步鞏固。