王旺龙 潘盟 李丹

【摘  要】哈尔滨轨道交通3号线二期工程土建工程出入段线暗挖区间在DK0+610.803～DK0+856.054里程段下穿区间正线，两者竖向净距只有1.4-1.8m，区间在入DK0+605.551～入DK0+700.543和出DK0+634.089～出DK0+744.176段范围内下建筑物（林机医院和东奥家园）一级风险源，两者竖向净距13-17m。两者距离较近，浅埋暗挖法开挖过程存在风险，隧道开挖支护过程可能引起土体沉降，对先期正线隧道以及地面建筑存在较大影响，下穿过程中采取了超前小导管注浆，地面建筑周边袖阀管注浆加固地层，上下台阶预留核心土发开挖，大刚度和高强度的初期支护结构和上台阶设临时仰拱支护结构，同时加强施工监控量测;后续沉降采用径向注浆等技术措施和技术手段，保证了地面建筑物及区间正线基本原状和隧道胜利贯通。该研究结果对今后类似工程的施工具有重要的指导意义。

【关键词】浅埋暗挖隧道;近距离下穿;区间正线;建筑物;施工技术

1.研究背景

地铁施工以设计图纸、现行规范标准为依据，在施工中严格按照设计图纸及规范规定的前提下，仍不可避免会出现局部变形及沉降过大，地面建筑物及既有线路隧道支护因不均匀沉降而产生裂缝等隐患，造成此类情况的原因很多，如不可预知地质情况、建筑物自身情况、施工工法及施工工序的合理性等。本文就结合我标段实际情况在下穿正线及地面建筑（林机医院和冬奥家园），合理组织施工工序及采取的措施方面进行研究及分析。

2.工程概况

出入线段区间线路全长约2.5km，其中暗挖隧道左线507米，右线370米，最小转弯半径为R=220米，隧道最大埋深约14米，为单洞单线马蹄形断面，矿山法施工，台阶法+临时仰拱开挖。区间在入DK0+605.551～入DK0+700.543和出DK0+634.089～出DK0+744.176段范围内下建筑物（林机医院和东奥家园）一级风险源;在入DK0+543.929～入DK0+567.535段和出DK0+586.054～出DK0+610.803段范围内下穿区间正线二级风险源，使得工程风险大为增加。暗挖隧道左右线分别设作出土施工竖井一座，分别由1#、2#竖井向进乡街站和汽轮机站单向开挖。

区间穿越地层主要为4-2粉质粘土，可塑，中等压缩性;5-1粉质粘土，可塑，中等压缩性，地面高程介于介于138.7～167.7m之间，自然高差较大。地下水为孔隙承压潜水和地面管线渗漏水为主，对地铁隧道开挖支护施工影响很大。

下穿琳机医院：设计里程：入DK0+605.551～入DK0+700.543，加固区间长约115m，出入段线矿山法区间下穿琳机医院及其东侧住宅楼，区间线路下穿住宅楼相交角度为50?，琳机医院建于二十世纪六十年代，结构总宽15.2m，建筑呈L型，L型长度分别为35.3m、63m其中四层部分为砖混结构，局部五层部分为内框架结构，楼板为预制混凝土空心板。区间初支结构分为上下两个导洞，中间用零时仰拱进行支撑，洞顶初支外皮距离琳机医院基础结构竖向距离12米～14米。

下穿东奥家园：设计里程：出DK0+634.089～出DK0+744.176，加固区间长约130m。区间下穿东奥家园住宅楼。住宅楼为七层框架剪力墙结构，结构总宽18.36m。净高20.7m。区间线路下穿住宅楼相交角度为31?，区间初支结构分为上下两个导洞，中间用临时仰拱进行支撑，洞顶初支外皮距离住宅楼基础结构竖向距离15米～17米。

下穿区间正线：区间在入DK0+543.929～DK0+567.535、出DK0+586.054～DK0+610.803处下穿区间正线隧道，出入段线区间结构与区间正线结构净距约为1.45～2.14m，两者距离较近，开挖过程中存在风险。为了确保施工安全，在下穿正线段增加格栅钢架临时仰拱，临时仰拱结构形式同下穿建筑物段结构形式。

3.开挖与支护工艺流程

隧道下穿建筑物及正线开挖前在隧道拱顶部位150度范围内打设L=2500mm和L=3500mm双排超前小导管，水平倾角10°-15°和30°-45°;上部采用弧型开挖，预留核心土的断面面积应大于开挖断面面积的50%，确保掌子面稳定。开挖每循环进尺0.5m，随即施作格栅钢架网喷砼初期支护。并在拱脚两侧设?42×3.25，L=2.5m锁脚锚管，与格栅钢架焊连，形成锁脚;架设临时仰拱开挖下半部土体，及时接长钢架，并尽快封闭成环。

4.下穿建筑物及区间正线段加固技术

4.1加强超前地质探测

为准确了解掌子面前方围岩地质情况及富水情况，重点预报突水涌泥、断层破碎带、及不明管线等不确定性因素的具体位置，隧道洞身开挖前，利用地质雷达扫描掌子面前方土体，同时打设超前探孔，探明掌子面前方施工地质情况，为隧道开挖支护提供技术保障。

4.2前小导管注浆加固技术

为了确保隧道下穿建筑物安全，开挖前打设双排超前小导管注射水泥浆预加固和格栅网喷混凝土的支护措施。在隧道拱部150°范围内设置双排超前小导管。小导管采用φ=42mm，t=3.5mm熱轧无缝钢管制作，长2.5m和3.5m两种，前端做成尖锥形，管壁上每隔10-20cm交错钻眼，梅花型布置;眼孔直径为6-8mm。尾部1000mm不钻注浆孔作为预留止浆段，注浆浆液根据地层情况选用水泥浆（拱部存在上层滞水的地段采用水泥水玻璃双液浆），浆液配比应由现场试验确定，并根据围岩条件控制好注浆压力（注浆压力0.4～0.6MPa），要求注浆体扩散半径不小于0.5m。为防止浆液外漏，必要时可在孔口处设置止浆塞。

4.3初支背后注浆施工

隧道开挖施工过程中，初期支护施工时拱顶及侧壁预埋42水煤气管，t=3.25mm，长度0.8m，环向间距3m，纵向间距3m， 呈梅花形布置，初期支护闭合5m长度后，即对初支背后压注水泥浆液，浆液配比应由现场试验确定，注浆压力0.4～0.6MPa。

初支背后注浆回填采用定压注浆方式进行，即回填注浆在最大设计压力下停止吸浆即可结束。

4.4袖阀管预注浆加固技术

为了提高建筑物基础地基承载力，根据监测情况对建筑物周边地表打设袖阀管对建筑物条形基础下的地基持力层进行注浆加固。在隧道下穿范围两侧各延伸10米做为袖阀管注浆加固范围，水平距离房屋3米，孔间距1米，3排梅花形布置。钻孔斜向45°打入地下，钻孔斜向长度10米，浆液采用水泥砂浆，扩散半径1m。

根据监控反馈信息，当建筑物累计沉降量最大允许值时，需进行注浆加固。注浆材料采用水泥砂浆，后退式分段注浆。注浆前应先进行注浆试验，注浆压力以现场试验为准，不宜过大，注浆过程中必須对建筑物进行严密监测，以防止注浆压力过大造成地面隆起等影响建筑物安全的问题。单段注浆压力达到要求时，即可停止注浆，进行下一段注浆。整体注浆结束后对建筑监测值为控制标准，变形稳定、停止沉降即可停止注浆。

4.5初支径向注浆加固技术

为防止地面建筑受渗漏水影响继续下沉，造成房屋开裂， 针对下台阶掌子面拱脚位置隧道左右侧打设小导管注双液浆，打设长度2.5米，环向3根和2根交错呈梅花型布置，环、纵向间距为50厘米，如图3-6所示，注浆压力控制在0.6MPa以内。隧道拱顶部位利用预埋初支注浆管引导搭设长度2.5米注浆孔，环向间距2.5米，纵向间距3m进行注浆加固，如图3-7所示。

5.监控量测

为确保施工期间隧道结构附近地下管线及周围建（构）筑物、道路和设施的安全及正常使用，施工前加强监控量测，做到信息化施工。同时，通过施工监控量测掌握围岩、支护结构、场内周围建（构）筑物的动态变形情况，并及时分析、预测和反馈信息，以指导现场施工，确保工期和施工安全，并未以后类似工程做好技术储备。

暗挖隧道结构监测由洞内监测和洞外监测组成。洞内监测项目主要有拱顶沉降、净空收敛;洞外监测项目较多，主要包括建（构）筑物变形如房屋沉降、水平位移、管线沉降、房屋裂缝、地表沉降等监测项目。

根据设计图纸要求及监测规范，为确保施工过程中监测数据的真实有效，为现场施工做好指导，在建筑物及地表、隧道洞内埋设监控量测点，按照监测方案对监测点进行监测，收集监测数据，对各种数据进行分析处理，从而判断施工过程中各参数是否满足要求。必要时对施工各项参数进行调整，保障地表沉降与建筑物沉降满足设计规范要求。

6.结语

地层浅埋隧道下穿建筑物施工时，为控制建筑 物沉降，应采取有效的加固方法、开挖方法，严格控制 隧道超挖和地层损失率，及时调整施工参数，控制地 表和建筑物沉降。

哈尔滨轨道交通3号线出入段线区间暗挖隧道洞身开挖支护施工过程中，通过采取了超前地质探测、超前支护、初支壁后注浆、袖阀管加固、初支径向注浆加固、短台阶法施工以及合理的施工监控量测等措施，成功顺利完成隧道下穿区间正线及建筑物一二级风险源任务，施工过程取得的成功经验可为今后类似工程借鉴。

参考文献

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