隧道小凈距下穿公路隧道施工風險分析及控制措施

張 龍

(通號工程局集團有限公司太原分公司，山西 太原 030006)

1 工程情況

廈門地鐵一號線誠毅廣場至軟件園區間施工時主要采用了淺埋暗挖方法，整項工程穿越了鐘樓、軟件園以及西亭隧道等三期高層建筑，經過了集美北大道以及沈海高速。海翔大道有效連接了島外海滄、翔安四區以及同安，在廈門道路交通網中占據十分關鍵的地位，路線車道限速為80 km/h，采用了六車道的設計模式。西亭隧道由對稱車道以及共同溝組成，采用了三跨鋼筋的混凝土施工結構，高7.9 m，寬35.7 m，此隧道車流較大，且車速較快，尤其常通行重載車輛。四心圓馬蹄形斷面屬于地鐵淺埋暗挖隧道的主要設計結構，且其開挖尺寸為7.048 m×6.5 m，外層采用厚度為30 cm的C25級混凝土，內層采用厚度為35 cm的C40鋼筋混凝土。地鐵隧道下穿西亭隧道部位設置長為50 m的長管棚，且管棚之間設置長為6.5 m的小導管，初期支護時，地鐵隧道與西亭隧道之間的凈距離為2.4 m。

2 工程重難點問題

首先，地鐵隧道與西亭隧道之間存在較近的距離，開挖期間很容易發生土體開裂以及移位等問題。地鐵隧道與西亭隧道間的最小凈距離為2.4 m，且其拱頂處存在較多積土，遇水很容易發生崩落問題。由此，工程難點在于有效控制殘積土遇水崩解，以防隧道出現開裂問題。其次，隧道所處位置為富水地區，施工期間若沒有重視防水工作會很容易引發涌水與流沙問題。工程重點在于開挖隧道期間有效控制地下水，以防出現涌水及流沙現象。再次，在管棚施工過程中很容易影響西亭隧道的底板，對此在海翔大道處進行支護工程時采用了超長管，但考慮兩隧道之間較近的凈距離，施工人員還應有效控制管棚的打設角度，有效提升防護效果，以確保管棚不超過西亭隧道底板處。最后是在控制地鐵隧道洞內超前注漿壓力方面存在問題，注漿過程中土體會很容易隆起，從而導致隧道開裂問題。對此，施工期間工作人員應做好注漿壓力的控制工作，在保證支護效果的同時，避免西亭隧道受注漿壓力影響。

3 地鐵隧道下穿海翔大道風險分析

3.1 數值模擬邊界條件

計算結構單元自重、施工期間降水以及誠毅廣場站至軟件園站區間礦山法隧道施工荷載，約束模型底部豎向及側面的位移以及模擬周邊環境的無限剛度體。

3.2 計算數值模擬

三維分析時應采用MIDAS-GTS計算軟件，施工單元利用四面體以及六面體結構進行模擬，且海翔西亭隧道采用超載的荷載模式，具體模型見圖1。施工地下水環境十分復雜，對此本次分析采用水土合算模式。

3.3 計算結果

完成隧道施工項目后，西亭隧道的最大位移量為8.48 mm，最大變形量為2.32 mm。

3.4 結果分析

通過上述西亭隧道最大位移量及最大變形量可知，西亭隧道主要在降水階段發生變形問題，且根據《廈門軌道交通工程建設監控量測控制指標參考資料匯編》可知，工程沉降值在標準范圍內。同時，通過計算模型可以發現，地鐵隧道穿越西亭隧道的風險可以被有效控制，且降水階段極易發生隧道變形問題，因此工程重點在于有效控制降水階段的西亭隧道沉降問題。

4 施工控制措施

4.1 監控量測

在地鐵隧道的沉降水施工過程中，為了保證安全有效施工，地表沉降值應確保控制在20 mm以下，且位移最大速率及平均速率也應保持在1 mm以下。對此應由以下幾個階段做好施工監測工作，一是在地鐵隧道開挖前，應在西亭隧道內部底板以及側墻處增加監測點，進行24 h監控，以便獲得降水階段西亭隧道的累計沉降值，計算沉降速率及差異值，完成數據分析。二是在地鐵隧道開挖階段，應同時進行開挖與降水施工，除了應做好西亭隧道監測工作外，還應有效監測地鐵隧道的地表沉降、降水量以及拱頂沉降等數據，做好保護措施。

4.2 施工降水

西亭隧道底板位于砂層部位，且其凈寬為35.7 m，為了確保安全有效施工，工作人員應有效控制隧道的地下水。對此，在隧道開挖前降水階段應做好以下幾方面工作：首先應做好降水設計與施工工作，施工單位選擇專業性強且經驗豐富的勘察隊伍設計西亭隧道兩側的降水值。一方面應做好地層中砂層水位的泄壓工作，另一方面則有效疏干風化巖中的縫隙水，以防殘積土遇水發生崩解問題。其次在開挖隧道之前應做好降水工作，水位在低于底板1 m時才可以開挖。對此，施工企業應在開挖前5天完成地下水的抽排工作。最后應有效控制降水產生的不均勻沉降問題，在西亭隧道兩側各設置2排降水井，且有效擴大降水漏斗范圍，杜絕西亭隧道發生不均勻沉降問題。同時，在施工期間還應做好反濾層的調整工作，有效利用大井大泵控制降水井出砂率。

4.3 打設管棚

西亭隧道采用了長管棚，加大了打設難度且很容易打透西亭隧道底板，且長管棚會在砂層中成孔困難，施工期間極易出現涌水及流沙問題。對此，西亭隧道應采用短管棚方案，并進行兩次打設，第一次管棚打設長度為20 m，第二次管棚打設長度為30 m。

4.4 地鐵隧道支護措施

首先應進行WSS注漿控制，利用WSS注漿工藝將壓力控制在1.5 MPa～2.5 MPa范圍；注漿擴散半徑控制在1 m左右，以有效避免流沙涌水問題，避免西亭隧道底板隆起。其次應進行超前地質預報，且期間采用鉆探與地質雷達相結合的方法，以有效提高探測精確度。地質雷達每次的探測長度為20 m～25 m，探測時應先判別隧道的地質異常情況，若無異常再進行下一個地質鉆孔的打設。最后應根據短進尺、快封閉的原則完成隧道開挖施工，且施工期間嚴格控制格柵間距，在安裝完成上臺階格柵后及時架設臨時仰拱，將上臺階封閉成環。為了杜絕隧道下沉問題，在安裝上臺階格柵鋼架時應在起拱接板處增墊50 cm的長方木，增加受力面積，確保順利施工。

4.5 應急措施

一方面，施工人員在開挖地鐵隧道時應做好緊急演練工作，現場演練開挖施工期間極易出現的涌水、涌泥、坍塌等情況，且期間針對性的指出應急措施，及時整改技術措施不足之處。另一方面，地鐵隧道在通過西亭隧道前，施工單位與設計單位、產權單位應充分溝通交流，提前溝通施工期間可能存在的問題，并制定可行的交通疏散方案，找出最佳的解決方法，以便及時解決疏導交通問題。

5 結語

通過實際案例分析可知，淺埋暗挖隧道下穿公路隧道施工期間應注意以下幾個方面:

1)施工前應充分了解建筑物的結構形式以及地質水文條件等信息，判斷設計圖紙的合理性，并針對發現的問題及時進行動態調整。2)在隧道施工期間應做好監控工作，通過檢測數據及時調整支護措施。3)施工企業應充分重視淺埋暗挖隧道降水作用，有效降低地下水位，以便更好的解決土體崩解問題。4)通過施工技術及數據模擬等方法，企業利用40 d時間成功完成下穿西亭隧道項目，且施工后西亭隧道結構沒有出現開裂以及背后空洞等問題，淺埋暗挖隧道順利通過了西亭隧道。

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