赵晓炎

（中铁十六局集团有限公司北京轨道交通工程建设有限公司，河南，郑州，450000）

随着经济的高速发展和城镇化推进过程的加速，土地资源成为制约经济发展的一个因素，变得日益紧缺。与此同时，人们的环保意识越来越高。目前，许多城市面临交通拥挤、环境污染等一系列问题，其中交通拥挤问题最为突出，不断减缓了经济发展速度，而且给人们生活带来很大影响。由于隧道工程位于地下，可以有效地节约土地资源，并保护环境。

改革开放以来，我国在市政交通、地下工程开发等领域取得了突飞猛进的成就，尤其是近10年，随着科学技术水平的进步、现代化设计理念的注入及设备工艺的革新，在公路隧道、铁路隧道及城市地铁等工程的设计、施工和技术等方面取得了跨越式的发展，并产生了质的飞跃。目前，对于发达国家的隧道和地下工程施工技术，我国大部分已在开发利用，并在实践中不断改进、革新。由于不同工程在规模、类型、工艺设备、技术水平等方面存在差异，其开挖方法也不尽相同，主要分为明挖法、盖挖法、沉箱法、暗挖法。其中，暗挖法结构灵活、形式多变，施工过程中对地面建筑、道路和地下管线影响较小，拆迁占地少，对居民生活影响小，环境污染较少。尤其是浅埋暗挖法，其具有造价低、不影响交通、结构灵活多变、施工过程不用太多专用设备、环境污染小的等特点，在类似地层的各种地下工程施工过程中广泛应用。

本项目以郑州市民文化服务区地下交通工程为例，研究浅埋暗挖出入口下穿管廊，距管廊下部只有37cm情况下，对保证施工沉降量控制的技术研究，具有先进性和适用性。

1 工程概况

市民大道站位于站前大道与市民大道交叉口北侧，沿站前大道南北向敷设。站前大道为规划道路，道路红线宽为60m。市民大道站主体沿规划站前大道南北向路两侧为规划50m宽绿化带，现状为空地，依据目前管线资料，建设条件良好。市民大道站附属结构设置1、2、3、4共4个出入口及2处风道。其中，3号出入口暗挖通道采用CRD法施工，总长45.6m，上层覆土厚度13m左右。3号出入口暗挖通道有拱顶直墙、平顶直墙结构2种断面形式。3号出入口暗挖下穿站前大道综合管廊和过街地下通道段下穿市民大道地下隧道段采用平顶直墙CRD工法，过街通道下穿站前大道综合管廊采用拱顶直墙CRD工法。工程场地位于山前冲洪积平原。自上而下依次分为杂填土、黏质粉土、粉质黏土等。暗挖出入口穿越土层主要为黏质粉土。

根据项目总体施工计划结合施工实际进度及现场情况，暗挖出入口在完成明挖部分后，暗挖部分由明暗挖接口处破桩进洞开挖。暗挖施工步骤：施工准备→马头门施工→洞口桩体破除→分步开挖进洞→隧道开挖支护→出洞桩体破除→中支撑拆除、基面清理→初期支护验收→防水施工→二衬施工。

2 施工沉降量控制技术

市民大道站3号出入口暗挖通道下穿站前大道管廊和市民大道地下隧道，与暗挖通道顶部最近距离仅37cm，对安全生产提出了较高的要求：覆土浅，施工难度、危险性大。针对以上情况，为使施工避免破环管廊、隧道，杜绝出现工程事故，采取以下控制加强技术。

2.1 加强地层超前支护及加固

（1）深孔注浆方式采用WSS无收缩后退式深孔注浆，加强地层超前注浆加固，并使得土层透水性降低，而形成相对隔水层。侧壁注浆加固范围为初衬外轮廓向外2.5m纵向搭接长度1m。钻孔直径φ89，跟管钻机钻进成孔。注浆扩散半径0.5m。注浆管为φ50PVC管，长度根据实际加固范围确定。注浆浆液宜为水泥浆液。正式注浆前需在现场对各土层进行注浆试验，确定注浆量和注浆压力。注浆实验需要根据土层变化做相应调整，开挖面前方的围岩注浆压力一般控制在0.5～1.5MPa，从里向外逐渐减压。地层注浆加固后单轴抗压强度应达到0.6MPa。

（2）注浆过程中需要及时将初期支护背后的空隙回填，保证上层覆土不会发生下沉。注浆过程必须紧跟开挖初支过程，注浆施工与初支成环的距离不超过3m。

2.2 地下构筑物保护

本次施工项目下穿市民大道地下隧道和站前大道管廊，且距离较近，施工过程中发生重大损失的概率较大。土方开挖前要准确掌握本项目初支结构与原有构筑物之间的位置关系，严格遵守超前注浆加固的开挖原则，且要对注浆压力进行严格控制，避免既有构筑物由于注浆压力过大而发生破损。由于开挖拱顶距离既有构筑物较近，施工过程中要加强控制注浆参数。小导管注浆的施工遵循“注浆一段，开挖一段，环环推进，步步为营”的原则。

（1）小导管的制作。选用Φ42×3.25mm的热轧钢管制作长度为3m的小导管，其前端加工成封闭尖锥形，尾端焊箍为Φ6mm的钢筋。在距小导管头部1.0m以下的位置，每间隔20cm交叉钻Φ8mm的孔。

（2）钻孔、插管过程。钻孔、插管过程需要先架立格栅，格栅架立后在格栅间钻孔，钻孔使用YT-28风钻。钻孔的设置方式为沿开挖轮廓环向设置，间距300mm，外插角12～15°。钻孔成孔后用自制35风管吹孔，清除孔内杂物，吹孔后插入小导管。如果插入小导管困难，可以在确保钢管尾部不被损坏尾的情况下用冲击风钻顶入。导管插入长度大于等于管长的90%，同时保证导管尾部外露20cm。最后，将导管尾端和格栅主筋焊接牢固。

（3）导管周围封闭。注浆导管排管完成后，需要及时喷射混凝土进行封闭支护。为防止浆液在注浆过程中发生泄漏，在前方工作面管附近和支护处喷8～10cm厚混凝土，或在孔隙处用速凝水泥封堵孔壁与导管之间的空隙，待管口封闭后连接注浆管路进行注浆。

（4）沉降监测。由于本工程下穿道路，埋深浅，地下管线离拱顶较近。施工时，应对全施工过程进行监测，确保施工安全。由于暗挖隧附近围岩条件复杂，稳定性较差，施工期间要做好主要监测项目：隧道拱顶沉降、净空收敛以及地表沉降的监控量测工作，以确保洞室稳定以及地表、周围构筑物的安全。主要监测项目在施工前需要测得稳定的初始值，且重复测量不少于2次；测试单位需要根据当前测试数据进行分析，然后预测下一施工步骤周围地层、支护的稳定与受力情况以及地表沉降情况；所有测点得到的数据均应反映施工中该测点受力和变形情况随时间的变化，监测过程涉及整个施工过程，从施工开始到完成，直至测试数据趋于稳定为止。

2.3 CRD法加强措施

出入口暗挖部分的断面有拱顶直墙和平顶直墙2种形式，开挖采用CRD法，每循环进尺长度为0.5m。采用人工挖掘进行土方开挖，采用小推车对出土进行运输，施工过程中根据现场需要，为便于上导洞掌子面出土，在中隔板处预留下土孔洞。CRD法施工过程需要将开完断面分为4个部分，洞室间设置中隔壁或中隔板，4个洞室依次进行开挖，顺序为1号导洞→2号导洞→3号导洞→4号导洞。为防止开挖过程中土方坍塌，每个导洞掘进断面纵向距离要求大于等于8m。

（1）导洞开挖。导洞注浆加固后，采用环行开挖留核心土法，先对拱顶和中隔壁上半部分土方进行开挖，喷射混凝土，待临时支护形成后迅速对侧墙和中隔壁位置土方进行开挖，留高1.5m左右，长1～1.5m的核心土，两侧距开挖面留够0.8m左右的作业空间。拱顶挖掘完成且临时支护完成后，再开挖侧墙和中隔壁位置的土方，开挖时可根据作业空间需要适当调整核心土和两侧开挖面的距离。拱顶和侧墙挖掘过程结束后，应该迅速安装拱架，完成混凝土的喷射。核心土最后开挖，安装临时仰拱，混凝土喷射成环，临时仰拱架设要及时跟进，按照施工要求，只能落后拱顶格栅2～3榀。导洞开挖过程中要求上导洞掌子面坡度为1∶0.3～1∶0.2，下导洞掌子面坡度为1/4～1/6，同时，下导洞开挖断面需要落后同侧上导洞开挖面不小于8m。

（2）加强措施。导洞上半断面采用环形开挖留核心土法，下半断面采用单侧或双侧交错开挖。快速开挖仰拱并且及时支护形成全断面封闭，减少围岩变形。加强开挖过程中的监控量测，尤其是主控项目，一旦拱顶、拱脚和边墙发生位移和变形，应该立即采取措施，施作临时支撑和仰拱。中隔壁法各部开挖支护完毕，初期支护封闭成环，报请验收，监理验收合格，确认初期支护体系达到施工要求，能够承受围岩的全部压力后，先加强拱顶下沉及周边位移量测，观测隧道封闭成环后隧道初期支护体系的变形情况，确定变形情况在正常范围内时，方可进行中隔壁的拆除。中隔壁拆除必须要根据监控量测的数据信息和二衬结构施工的需要分段分步进行，为确保安全，洞口段中隔壁拆除后及时施作仰拱填充及二次衬砌。

2.4 初支背后回填注浆

隧道初衬施工过程中，为便于后期施工过程的回填注浆，需要在隧道拱部沿纵向每4m预埋一根注浆管，注浆孔布置在拱顶拱腰，注浆管为φ32×3.25花管，梅花形布置，长度为1.0m。为防止混凝土施工时浆管被堵塞，需要先用塑料泡沫或海绵将注浆管填堵，避免混凝土进入，保证后期注浆顺畅。

背后回填注浆在初衬结构完成后，并且混凝土强度达到设计要求后即可进行注浆施工。初支背后回填注浆落后初期支护施工不大于4m，一般每10m初衬结构封闭后即可进行注浆。注浆过程采用活塞式单液注浆泵注浆，浆液采用0.8∶1～1.5∶1水泥砂浆，以初支与土层密贴为原则，注浆压力控制在0.3MPa左右。若初支有局部渗漏水的地方可根据情况选用双液注浆泵注水泥～水玻璃双浆液进行补浆堵水。注浆完成后，立即封堵住浆孔，防止浆液外流。

2.5 其他加强措施

（1）加强掌子面土质观察，为确保监测数据准确，在前方地质情况复杂的情况下，可采用人工探孔。

（2）加大监测力度，提高监测频率，尤其是主控项目。（3）做好应急防护措施，掌子面备齐抢险物资、材料。

3 结束语

本研究主要针对浅埋暗挖出入口下穿管廊，隧道与暗挖通道顶部最近距离仅37cm，其覆土浅，施工难度、危险性大，对安全生产要求高，通过采用加强地层超前支护及加固、地下构筑物保护、CRD法加强措施、初支背后回填注浆等技术，使施工避免破环管廊、隧道。

加固土体的重要辅助施工措施是注浆，选用合理的注浆方式及注浆材料来加固地层，并通过监控测量保证注浆的可靠性和有效性。施工期间监控量测是确保洞室稳定和地表、周围构筑物的安全的重要手段，是施工安全的重要组成部分。暗挖隧道围岩等地质条件复杂，施工环境稳定性较差，施工中务必要做好隧道拱顶沉降、净空收敛和地表沉降等的监控量测工作。

本研究所采用的浅埋暗挖法施工沉降量控制技术是可行的，可以为其他类似下穿管廊项目的施工提供技术支持及宝贵经验。