摘 要：結(jié)合廣州地鐵三號(hào)線北段礦山法隧道的施工,重點(diǎn)論述了隧道在通過(guò)廣汕公路、元崗特大橋的情況下,采用擺噴墻、三管旋噴樁、鋼花管樁等超前支護(hù)以及特大橋樁基托換的一系列施工技術(shù)措施,以保證隧道順利安全地貫通。

　　關(guān)鍵詞：擺噴墻；三管旋噴樁；鋼花管樁；土體加固

　　1、工程概況

　　本礦山法工程為天河客運(yùn)站—華師站區(qū)間北段礦山法土建工程(支YDK+645.80~支YDK0+728.118),長(zhǎng)度82.318m;地面高程為23.75m～24.83m,隧道埋深7m～7.8m。隧道為雙線單洞礦山法隧道,有兩種斷面,即A型斷面、B型斷面,其中A型斷面長(zhǎng)約47.238m,B型斷面長(zhǎng)約33.776m。A型斷面開(kāi)挖尺寸寬×高=12.900m×9.308m,B型斷面開(kāi)挖尺寸寬×高=14.700m×10.007m,兩種斷面之間采用錯(cuò)臺(tái)變換。本段隧道北端與天河客運(yùn)站連接,南端與盾構(gòu)始發(fā)井連接,地面上方有北環(huán)高速公路的元崗特大橋橋墩基礎(chǔ)和廣汕公路,其中北環(huán)高速元崗特大橋第51號(hào)橋基有六個(gè)橋墩位于隧道斜正上方,穿過(guò)橋基的隧道斷面毛洞寬為12.9m的暗挖雙線單洞隧道,隧道頂至條形基礎(chǔ)底距離約為3.82m;廣汕公路共12個(gè)車道,進(jìn)出城各6車道,交通繁忙,人車流量大;地下管線較多,埋置深淺不一。

　　2、地質(zhì)情況

　　天河客運(yùn)站至華師站區(qū)間北段礦山法隧道穿過(guò)花崗巖殘積土層,隧道頂部為淤泥質(zhì)土和砂層。砂層為主要含水層,透水性強(qiáng)。根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料及始發(fā)井開(kāi)挖揭露的地層情況知,雜填土:厚度3m～3.2m;淤泥質(zhì)土:厚度為2.1m～2.6m;沖積—洪積砂層:厚度為2m～3m;砂質(zhì)粘性土:厚度為6.6m～12.8m;礫質(zhì)粘性土:厚度為6.6m～9.5m;全風(fēng)化花崗巖:厚度為4.5m～8.3m;強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:厚度為7.5m～13.7m;微風(fēng)化花崗巖:厚度為1.7m～2.4m。屬花崗巖風(fēng)化殘積層區(qū),其主要地層為花崗風(fēng)化殘積土和花崗巖風(fēng)化帶,遇水易軟化崩解。地下水位較高,地面下1.5m為常水位,地震烈度為7度。

　　3、工程技術(shù)、難點(diǎn)分析

　　1)地層中因道路施工,管線施工、遷改等原因,遺留許多松散、虛空土體,且長(zhǎng)期受水浸泡,已完全呈流態(tài)存在,給施工造成極大難度。

　　2)該線路段地下水豐富。隧道結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)管線滲漏水、居民排水溝內(nèi)的積水等水源導(dǎo)致地下水補(bǔ)給不斷,止水和降水施工難以隔斷外來(lái)水系和排出上層滯水,且本場(chǎng)地存在深厚的花崗巖風(fēng)化深槽,花崗巖殘積土厚度大,且多為砂質(zhì)粘性土及礫質(zhì)粘性土,土質(zhì)的均勻性較差,為隧道主要穿過(guò)地層�；◢弾r風(fēng)化殘積土因含砂較多,為相對(duì)含水層,且透水性較好,尤其是殘積土層遇水易軟化,水浸泡易發(fā)生崩解和流砂,造成地表下沉,甚至塌方。

　　3)隧道為雙線隧道,跨度較大,開(kāi)挖斷面大,圍巖軟弱。隧道拱部處在砂層或軟弱土層,整個(gè)隧道位于遇水易軟化、崩解的花崗巖殘積土中,圍巖類別為Ⅰ,Ⅱ類。隧道為雙線隧道,跨度較大,開(kāi)挖斷面大,圍巖軟弱,整個(gè)隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑,CRD法工藝施工, 分部多、跨度大,施工中應(yīng)力轉(zhuǎn)換頻繁,對(duì)圍巖造成多次擾動(dòng),對(duì)地表路面和特大橋基礎(chǔ)影響較大。

　　4)該隧道所處地理環(huán)境特殊,跨越元崗立交橋、廣汕路和十余道給排水、通信及煤氣等管線;在施工時(shí)容易由于地表沉降而引起路面、橋基礎(chǔ)、地下管線的破壞。

　　4、主要施工措施和施工工藝

　　4.1 總體思路

　　1)施工前對(duì)地表、元崗特大橋以及地下管線進(jìn)行加固處理,改良受影響的周圍土層,以提高其抵抗不均勻沉降所造成的破壞能力。采取擺噴墻的止水帷幕、采用旋噴樁和鋼花管樁對(duì)地表進(jìn)行加固,以及對(duì)元崗特大橋做臨時(shí)加固和基礎(chǔ)托換處理。

　　2)在隧道開(kāi)挖工作中采取措施,盡可能控制隧道開(kāi)挖引起的地表下沉。

　　4.2 主要施工工藝

　　1)地面擺噴墻加固管線。本區(qū)間隧道探明的地下管線較多,走向錯(cuò)綜復(fù)雜。為保證地表的管線安全,現(xiàn)對(duì)管線周邊土體進(jìn)行擺噴墻施工。加固管線下方土體,以防隧道開(kāi)挖后地表下沉所造成的管線破壞。擺噴孔布置間距1m,各噴射體之間形成120°夾角連接。擺噴墻采用三重管高壓定噴,噴射角度120°,噴嘴作25°往復(fù)擺動(dòng),噴射墻體厚度約200mm,各噴射固結(jié)體之間豎向交叉搭接10cm～20cm,形成連續(xù)封閉的止水墻體。

　　2)地表旋噴樁和鋼花管樁加固土體。根據(jù)進(jìn)洞前的開(kāi)挖表明,該段的圍巖自穩(wěn)能力差,透水力強(qiáng),施工期間又正值南方多雨季節(jié),地表徑流量大,滲透量大,地層軟弱,對(duì)圍巖土體起到較強(qiáng)的軟化作用,極易形成坍塌涌流甚至冒頂?shù)膼毫雍蠊?針對(duì)此種情況采用地表旋噴樁和鋼花管樁注漿加固開(kāi)挖土體。其施工工藝:在地表設(shè)置旋噴樁固結(jié)隧道輪廓線部位的砂層,在旋噴樁樁徑1m,旋噴范圍為自隧道輪廓線外4m到隧道拱頂下1.5m,避開(kāi)管線加固區(qū),沿隧道開(kāi)挖輪廓線兩側(cè)各設(shè)兩排間距700mm的旋噴樁,樁長(zhǎng)到隧道仰反拱下1m;在隧道輪廓線內(nèi)設(shè)間距縱900mm橫900mm的旋噴樁,梅花形布置,每縱向3m向下打設(shè)4根,在左右導(dǎo)洞的兩根深度伸到仰拱下1m,在中導(dǎo)洞的兩根深度伸到臨時(shí)仰拱下1m。由于本區(qū)間隧道A斷面橫穿整個(gè)元崗特大橋,地表被元崗特大橋所占據(jù),無(wú)法進(jìn)行旋噴樁加固。因此,決定在元崗橋下的隧道上方進(jìn)行地表鋼化注漿處理�？撞捎玫刭|(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔,安設(shè)42注漿導(dǎo)管進(jìn)行注漿,孔深在隧道兩側(cè)導(dǎo)洞深入仰拱下1m,中導(dǎo)洞深入臨時(shí)仰拱下1m;鋼花管尾端做成尖狀;除上部5m外均鉆花孔,花孔間距10cm,直徑5mm,呈梅花形布置。注漿前先用高壓水或稀的液漿疏通注漿通道,再壓注水泥漿進(jìn)行固結(jié)。

　　3)元崗特大橋基礎(chǔ)托換。本隧道貫穿條形橋基下部,隧道拱部為砂層、淤泥質(zhì)土層,當(dāng)隧道開(kāi)挖到該橋基時(shí),由于土層應(yīng)力變化將影響到橋基,造成大橋出現(xiàn)沉降,甚至出現(xiàn)隧道塌方, 大橋塌陷的安全事故。綜上確定采用樁基托換工法,經(jīng)過(guò)力系轉(zhuǎn)換,將條基受力通過(guò)托換梁傳遞到樁基上,形成新的大橋支承體系。托換結(jié)構(gòu)體系主要分為永久托換結(jié)構(gòu)和臨時(shí)托換結(jié)構(gòu)。永久托換結(jié)構(gòu)采用地下兩條托換主梁(TL1-2000×3000mm)、6條托換次梁(TL2-2200×1500mm)、6根樁基承載結(jié)構(gòu)。托換樁為沖孔灌注樁,托換樁樁徑有1.8m,1.5m,1.2m三種,樁邊離暗挖隧道毛洞邊0.5m,樁深43m～49m不等。臨時(shí)托換結(jié)構(gòu)共設(shè)24根臨時(shí)支柱(600mm×500mm),2根一組共12組,每組臨時(shí)支柱設(shè)一根臨時(shí)轉(zhuǎn)換托梁(500mm×1000mm),每根臨時(shí)轉(zhuǎn)換托梁上設(shè)1臺(tái)250t千斤頂和2處(600mm×500mm)鋼支墊。

　　通過(guò)臨時(shí)轉(zhuǎn)換托梁上的若干個(gè)千斤頂將橋主梁協(xié)調(diào)頂起,轉(zhuǎn)換放到鋼支墊上,使原橋柱卸載,臨時(shí)托換結(jié)構(gòu)承載,形成臨時(shí)支承體系。通過(guò)24處鋼支墊將梁上荷載轉(zhuǎn)換到托換主梁上,將橋墩柱同條基切斷,鑿除橋墩柱下部混凝土1.5m,使之露出鋼筋并與托換次梁鋼筋聯(lián)合綁扎,重新澆筑混凝土形成新的支承體系,待托換次梁強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后,千斤頂聯(lián)合協(xié)調(diào)復(fù)頂,落梁至墩柱上,拆除臨時(shí)結(jié)構(gòu)整個(gè)托換結(jié)束。

　　5、監(jiān)控量測(cè)

　　5.1 監(jiān)測(cè)目的

　　由于此處開(kāi)挖斷面變大、建筑物現(xiàn)狀差,因此,監(jiān)控量測(cè)及信息反饋是本次施工的關(guān)鍵和必備技術(shù),做到當(dāng)天采集量測(cè)數(shù)據(jù),當(dāng)天數(shù)據(jù)分析,及時(shí)反饋指導(dǎo)第二天的施工。施工期間準(zhǔn)確掌握地表、元崗橋、隧道的沉降和收斂情況,及時(shí)調(diào)整地表及洞內(nèi)支護(hù)參數(shù),保證地表建筑物和隧道施工的安全。

　　5.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

　　監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要以地表建筑物、地表沉降為主,洞內(nèi)量測(cè)為輔。過(guò)廣汕公路和元崗特大橋段隧道共進(jìn)行了地表下沉、特大橋樁基礎(chǔ)沉降、隧道拱頂下沉、隧道凈空收斂、初支護(hù)混凝土應(yīng)變力等五項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)沉降槽監(jiān)測(cè)圖,隧道開(kāi)挖影響地表沉降范圍距離開(kāi)挖中線10m左右,受隧道開(kāi)挖影響最大的一般是中線位置。地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿隧道開(kāi)挖中心線周邊布設(shè),沿開(kāi)挖方向每隔3m～5m布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn),間距5.0m。同時(shí)在元崗特大橋橋墩上布設(shè)傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

　　5.3 監(jiān)測(cè)管理

　　因該段區(qū)間隧道的特殊性,對(duì)監(jiān)測(cè)累計(jì)沉降值(最終沉降值)進(jìn)行階段性分解,即根據(jù)地表及建筑物沉降布點(diǎn)和洞內(nèi)布點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),結(jié)合注漿檢查效果,如發(fā)現(xiàn)地表沉降量超出設(shè)計(jì)階段限制值時(shí),實(shí)施跟蹤動(dòng)態(tài)注漿。

　　6、結(jié)語(yǔ)

　　淺埋暗挖礦山法隧道通過(guò)擺噴墻止水帷幕、旋噴和鋼花管樁地表加固、以及對(duì)元崗特大橋做臨時(shí)加固和基礎(chǔ)托換處理等一系列施工技術(shù)措施,使特殊條件下淺埋暗挖隧道,施工技術(shù)更加豐富、成熟,保證施工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]關(guān)寶樹(shù).隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社,2003.29-30.