子謙山隧道穿越淺埋段施工技術要求

鄒志斌

（中鐵二十四局集團新余工程有限公司，江西 新余 338000）

1 工程概況

1.1 工程概況

子謙山隧道工程全長3820m，隧道進出口施工里程為：DK156+869～DK160+689。洞身最大埋深約312.5m，最小埋深約5m。

子謙山隧道斜井穿越淺埋段為DK159+240～+350，其中地表房屋位于 DK159+250～+280,雙線鐵道隧道跨度達15.2m，隧道拱頂距地表約為20m，位于隧道上方“靈山寺”始建于上世紀八十年代，為磚混結構樓，其基礎是漿砌整條毛石基礎，埋深1.5m)，分為住宿樓、寺廟主殿與護林房三棟，均為單層民房。由于該寺廟屬縣級文件保護單位，需要原址保留，因此將其作為重點保護對象。

在“靈山寺”前方，在一條寬五米的小溪流，是整個戴公山匯水至釬山水庫的河道，與隧道洞頂正交穿過，溪流內常年不斷流，現又正值開春時節，雨水豐沛，導致溪流內水流量較大，給穿越淺埋段增加了施工難度。

1.2 地質地質及水文地質特征

子謙山隧道斜井淺埋段DK159+250～+280最大埋深在20米左右，圍巖為S1g泥質頁巖、粉砂質頁巖、S2f粉砂巖、粉砂質泥巖、頁巖，巖體破碎，地下水主要為構造裂隙水，預測最大涌水量1116m3/d，為強富水區。

2 工程難點

在穿越隧道淺埋段，主要是在“靈山寺”底下施工時，隧道施工引起的地表及房屋沉降是一個動態的過程。如果最終沉降與差異沉降超出控制標準，“靈山寺”房屋可能造成功能性破壞。因此，要求在隧道施工過程中，除了在隧道開挖施工過程中采取合理的支護措施與方法控制地表沉降外，還要通過地表及房屋的加固，確保地表的“零沉降”，保證房屋結構與地層結構有足夠的承載能力，并通過地表與房屋結構的沉降監測，達到保護“靈山寺”房屋結構的安全。

3 穿越“靈山寺”淺埋段施工的加固方案與技術措施

1)進行管線調查及改移，保護地下管線;2)進行地表房屋基底地層注漿加固，使房屋基礎改良成類似閥板的持力層；3)將“靈山寺”房屋結構進行整體性補強加固；4)利用物探手段將前方地質情況做出判斷；5)進行穿越“靈山寺”房屋段隧道預加固全斷面注漿及超前預支護施作；6)采用控制爆破施工技術盡量減少對地面房屋的擾動；7)嚴密監測地表及房屋的沉降情況，并根據沉降情況隨時調整施工進度與支護措施。

4 施工方法與步驟

4.1 施工準備與管線調查

仔細調查施工現場的地表管線，防止因給排水管線破裂滲水需軟化圍巖，導致房屋基礎失穩。根據制定的加固方案與技術措施，逐條進行現場的技術準備。

4.2 地表房屋基底加固

根據高速鐵路設計規范，本段隧道屬于淺埋隧道，隧道施工可能導致地表房屋的沉降，因此，為了保護房屋安全，必須采取有效手段限制地表房屋沉降。根據工程經驗，房屋受工程影響需破壞的主要指標為房屋的不均勻沉降與房屋的傾斜破壞。因毛石基礎作為“靈山寺”房屋基礎抵抗不均勻沉降的能力有限，且房屋已經歷的時間比較久。

4.2.1 注漿原理及步驟

為了保證隧道開挖時的地層損失不影響地表房屋，在隧道開挖的同時有必要對地層損失進行回填補充，對于地表個別沉降較大的地方還需進行一定 范圍的抬升。“靈山寺”房屋地面注漿加固方案總體分為基底地層加固和隧道開挖時期動態跟蹤注漿，動態跟蹤注漿分為補償注漿和抬升注漿。

4.2.1.1 第1階段對“靈山寺”房屋基礎注漿加固

為了提高房屋地基的承載力，將原毛條石基礎改良成類似的筏基礎，提高基礎抗變形能力。首先在房屋基礎周邊注漿形成止漿帷幕體，防止在基礎地層加固過程中注漿流失，止漿帷幕注漿孔位平面布置圖見附件圖2所示。止漿帷幕采用袖閥管注漿施工工藝進行施工，距離房屋四周邊緣4.5m施作2排垂直注漿孔作為止漿墻，注漿孔采用梅花形布置，間距0.75m×0.5m，深15m，止漿墻長120m，房屋四周止漿墻相連形成封閉區。

在“靈山寺”房屋四周各施作3排注漿孔對房屋基底進行注漿加固。房屋四周3排注漿孔距房屋邊緣分別為3，3.5，4m，同排注漿孔中心間距為1.5m。注漿孔呈梅花形布置，為了使房屋基底地層得到充分加固，3排注漿孔由內到外與水平面的夾角分別為30°，45°，60°，孔深分別為 11，13，15m。基底注漿孔沿止漿墻內部布設，共計408個注漿孔，如下圖所示。

4.2.1.2 第2階段隧道穿越中房屋補償注漿

工后跟蹤補償注漿布孔及參數一致，注漿順序按“自沉降最大處開始，至較小處結束;沉降量大的地方多注漿，沉降量小的地方少注漿;多次反復進行，控制流量、壓力;采用多臺設備對稱施工”的原則進行。

4.2.2 控制方法及結束標準

止漿墻和房屋基底加固注漿結束標準按照定壓、定量結合的雙重控制標準。當注漿壓力達到設計注漿壓力且持續1min或注漿量達到設計注漿量的1～1.5倍時，即可結束單孔注漿。

4.3 對“靈山寺”房屋結構進行整體補強加固

由于“靈山寺”始建于上世紀八十年代，經過風吹雨淋，房屋結構整體穩定性較差，必須進行整體補強加固，補強加固采取鋼筋網水泥砂漿面層加固墻體及裂縫注漿處理加固。

4.3.1 鋼筋網水泥砂漿面層加固墻體

4.3.1.1 砂漿面層優先采用噴射法施工，若限于條件無法噴射法時，亦可采用手工分層抹制，第一層要求揉勻刮糙，第二層壓實，第三層抹平。水泥砂漿強度等級為M10，鋼筋網片與墻面空隙不小于5mm，采用短鋼筋或砼墊塊架起鋼筋網片保證距離，面層厚度不小于35mm；對有裂縫的墻應先進行重力注漿處理。

4.3.1.2 鋼筋網四周應與樓板梁柱或墻體連接，可采用錨固拉結筋等連接方法。當鋼筋網的橫向鋼筋遇有門窗洞口時，應將洞口兩側的橫向鋼筋閉合，橫筋在外。

4.3.1.3 鋼筋網砂漿面層應深入地下，埋深不小于500mm。

4.3.1.4 磚墻原墻抹灰應清除干凈，用鐵絲刷除去浮灰，并用水沖洗干凈，以確保面層與基層可靠連接。鋼筋網與墻體的固定，雙面加固時采用S形φ6鋼筋以鉆孔穿墻對拉，間距為800mm，呈梅花狀布置；單面加固時采用L形φ6構造。

4.3.1.5 錨固鋼筋以鑿洞填M10水泥砂漿錨固，孔洞尺寸為60mm*60mm，深150mm，間距為600mm呈梅花狀交錯排列。

4.3.1.6 墻體裂縫采用壓力灌注樹脂砂漿或M10微膨脹聚合物水泥砂漿（108膠）。

4.3.1.7 在圈梁部分的鋼筋網應采用打入水泥釘固定。

4.3.1.8 水泥砂漿面層應在環境溫度5攝氏度以上進行施工，并認真做好養護。室內墻面抹灰后，要將門窗關閉，以免通風過強造成表面干裂。水泥砂漿終凝后，室內強體面層應每天澆水3至6次。

4.3.1.9 加固面層應無空鼓、干縮裂縫及露筋現象。

4.3.2 裂縫注漿加固

4.3.2.1 基層處理，先用金剛石磨光機沿裂縫方向打磨10cm寬的平整帶，以確定裂縫的走向及長度，然后用無油空氣壓縮機將表面的灰塵及油污清除干凈，應用清水沿縫澆灌，以清除縫中灰塵，然后再用電吹風沿縫吹，以此干燥縫中的水份，并風干48小時以上。

4.3.2.2 確定注膠口，一般按20cm～30cm距離設置一個注膠口，注膠口的位置盡量設置在裂縫較寬的開口較暢通的部位，并在板下設置2～3個注膠口，以此觀察注膠的情況，貼上膠帶預留。

4.3.2.3 封閉裂縫，采用YJ-快干型封縫膠，沿裂縫表面涂刮，留上注入口。

4.3.2.4 安設塑料底座，揭去注入口的膠帶，封縫膠將底座粘于注入口上。

4.3.2.5 安設壓力灌漿器，把裝有樹脂的壓力灌漿器旋緊于底座上。

4.3.2.6 以0.2～0.4MPa壓力對裂縫進行壓力注膠并觀察注入狀態。如樹脂不足可補充再繼續注入。

4.3.2.7 注入完閉，待注入速度降低確認不再進膠情況下，可拆除灌漿器，用堵頭將底座堵死。

4.3.2.8 樹脂固化后敲掉底座及堵頭，清理表面封縫膠。

4.4 利用物探手段將前方地質情況做出判斷。

超前地質預報作為隧道施工中的一項工序，其作業是利用物探手段判斷隧道掌子面前方圍巖級別和穩定性，巖性變化和不良地質的范圍、規模、性質，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災害地質的發生概率，提出施工預防措施及支護類型。在本段淺埋段施工中，按照“先預測評判，再調整措施，后進行開挖”的作業流程組織施工，采用彈性波反射法、地質雷達及超前鉆探等綜合手段進行預報與判斷，根據探測的結果指導施工，及時調整施工進度、支護類型與超前預支護方法。

4.5 進行穿越“靈山寺”房屋段隧道施工方法

根據設計的地質勘察資料，本段圍巖為S1g泥質頁巖、粉砂質頁巖、S2f粉砂巖、粉砂質泥巖、頁巖，巖體破碎，地下水主要為構造裂隙水，預測最大涌水量1116m3/d，為強富水區。圍巖穩定性很差，遇水容易軟化，地表又有溪流橫向渡過，故需采取全斷面超前預注漿方式，對該段地層進行加固堵水改良，封閉洞身周圍主要水流通道，以防止隧道在開挖過程中，因地層沉降過大或圍巖遇水失穩危及地表建筑物安全。

采用全斷面注漿加固里程為DK159+250～+280，注漿段縱向長度為30m，為確保一次性通過“靈山寺”房屋，全斷面注漿加固范圍為開挖工作面及隧道輪廓線外8m。全斷面超前預注漿施工圖如圖所示。

通過地表房屋基礎加固后，房屋的承載能力和抵抗不均勻沉降能力都有一定的提高，但隧道施工過程中控制圍巖的坍塌和大變形也是保證房屋結構安全的必要條件，特別在各部臺階開挖轉換過程中，初支的沉降量比較大。

因此，為了控制變形，必須加強施工過程中初期支護剛度，改善結構的受力性能。鑒于此，設計圖紙上采用施工工法為三臺階臨時仰拱法，超前預支護措施為雙層小導管支護，確保控制其沉降量，且仰拱緊跟，及時施作二襯，以確保地表房屋的絕對安全。

4.6 采用控制爆破技術施工減小對地表房屋的擾動

DK159+250～+280 段穿越“靈山寺”淺埋段，地表房屋為磚石建筑物，處代久遠，為了確保房屋不因為爆破的振動對房屋的結構造成破壞，需控制爆破振速。因此，在本段施工時，采用控制爆破技術進行施工，確保爆破產生的振動到達地面的房屋質點安全振動速度為 3cm／s。

5 施工監控量測

為保證隧道的順利進行和地面結構物的安全，需要對地表沉降、“靈山寺”結構物基礎沉降及時監測。測點布置在基礎周邊，每2～5m布設一個測點。在隧道地表橫向間距為2～5m布設地表沉降監測點，縱向每5m設一個監測斷面。在洞內布設凈空變化測點和拱頂下沉測縱向每5m這一個監測斷面。及時按規范要求頻率進行數據監測，并根據監測數據指導施工。

結語

在子謙山隧道穿越淺埋段的施工中，安全有效的控制了地表沉降，保證了地表寺廟的房屋結構安全，確保了施工安全，淺埋段得以順利通過，在施工質量、安全方面都得到了保證。

[1] 隧道建設.2008年第4卷.

[2] 鐵道建筑.2010年第8期.

[3] 公路交通技術.2010年第1期.