不停航跑道下超淺埋暗挖隧道初支和二襯施工技術

段英麗

(中鐵十六局集團 北京工程有限公司，北京 100018)

不停航跑道下超淺埋暗挖隧道初支和二襯施工技術

段英麗

(中鐵十六局集團 北京工程有限公司，北京 100018)

在機場主跑道不停航條件下修建超淺埋大斷面隧道在國內外尚屬首次。本文介紹了不停航跑道下超淺埋大斷面平頂直墻隧道初支、二襯以及沉降控制施工技術。工程實際表明，跑道沉降始終控制在容許范圍內，確保了飛機正常起降，為以后類似工程的施工提供了借鑒。

超淺埋隧道 大斷面暗挖 初支 二襯 施工 沉降

在飛機正常起降的跑道下，利用多導洞淺埋暗挖法修建大斷面平頂直墻隧道，尤其在初支與二襯受力轉換時，既要保證工程施工安全，又要確保沉降控制在跑道道面允許范圍內，不影響飛機正常起降。北京首都機場旅客捷運系統工程T3E-T2捷運聯絡線及汽車通道工程，采用化整為零，隨挖隨撐的施工方案，實現了超淺埋大斷面隧道暗挖過程中跑道沉降始終控制在容許范圍內。本文針對其初支、二襯及沉降控制施工技術進行分析，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

北京首都機場旅客捷運系統工程T3E-T2捷運聯絡線及汽車通道工程，隧道為直墻平頂隧道，高9.1 m，寬23.9 m。總長754 m，東西方向，與主跑道垂直。其中明挖段施工522 m，暗挖段施工232 m。暗挖段位于主跑道下，工程與跑道位置關系見圖1。

圖1 工程與跑道位置關系

2 工程技術特點及難點

1)工程環境特殊

該工程位于T2航站樓與T3航站樓之間，地處敏感的機場管控區域，為24 h不停航施工，且要從不停航的機場跑道下方穿過。

2)沉降控制要求嚴

該工程為超淺埋，最大埋深5.6 m，整個施工過程道面沉降不得超出30 mm，兩點相鄰高差需控制在1‰，其中管幕施工階段不得超出6 mm，暗挖階段不得超出18 mm，工后沉降不得超出6 mm。

3)施工風險度高

多導洞開挖主要問題為多次受力轉換，群洞效應引發的穩定風險大，群洞的開挖工況多、步序復雜、應力場不斷發生重分布，松弛區隨工況的變化而變化，位移多次重復疊加且具有不確定性，難以準確用數值模擬預控。

3 施工方案

開挖支護是以新奧法為指導“化整為零”的淺埋暗挖法，通過臨時中隔板(墻)將隧道掌子面分成10個小導洞分別開挖，充分發揮圍巖的自承能力，每個小導洞隨挖隨撐，及時形成單獨的支護體系。先開挖兩側邊洞及中洞，然后施做二襯結構;其后開挖跨中部位并施作二襯結構，施工過程中通過受力轉換確保了原初期支護的穩定性和安全。同時通過施工監測收集大量的位移、受力數據，并及時將數據加以分析、處理，對施工質量和結構安全做出綜合判斷，及時掌握跑道變形情況，有效控制地表沉降。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 隧道10個導洞斷面(見圖2)

圖2 暗挖斷面導洞布置(單位:mm)

4.2 總體工藝流程(見圖3)

圖3 初支、二襯轉換施工工藝流程

4.3 施工操作要點

4.3.1 邊洞初支破除、二襯結構施工

1)破除1、2號洞臨時中隔板，注意只破除臨時中隔板混凝土，保留工字鋼，以防發生洞體收斂。

2)從隧道中部開始朝東西兩工作井退做邊洞下部二襯結構，見圖4。

圖4 邊洞下部二襯施工

3)邊洞下部混凝土施工完畢后，開始割除邊洞臨時中隔板工字鋼，施工采用跳倉法，每倉8 m，割除一倉工字鋼立即進行二襯施工，嚴禁超割。

4)工字鋼割除完畢后，立即進行剩余邊洞二襯施工，施工使用跳倉退做法，每倉8 m，見圖5。

圖5 邊洞上部二襯施工

4.3.2 中洞初支破除、二襯結構施工

1)破除中洞3、4號洞室臨時中隔板混凝土。

2)施工中洞3、4號洞室底板二襯混凝土。

3)施工中洞3、4號洞室中墻混凝土，將中隔壁工字鋼澆筑在混凝土中墻內(圖6)。

圖6 中洞中墻二襯施工

4)施工中洞3、4號洞室頂板二襯混凝土，見圖7。

圖7 中洞頂板二襯施工

4.3.3 跨中頂板初支破除、二襯結構施工

1)破除5號洞室臨時中隔板。

2)跳倉退做跨中5號洞室頂板二襯，見圖8。

4.3.4 跨中底板初支破除、二襯結構施工

1)割除中洞3、4號洞室內臨時中隔板工字鋼。

2)破除洞內所有剩余臨時中隔板、隔墻，見圖9。

圖8 跨中5號洞室二襯施工

圖9 跨中6號洞室二襯施工

5 沉降監測與控制

5.1 拱頂下沉監測

根據暗挖隧道導洞施工進度，布設拱頂下沉監測點。監測點布設間距為6 m，本工程暗挖隧道采用10導洞開挖法，拱頂下沉測點布設在上導洞內。共需布設拱頂下沉測點200個。然后以洞口臨時水準基點為基準，每日對洞內拱頂下沉監測點進行復測。鑿除中隔墻時，拱頂下降預警值累計為 16 mm，變化速率＜2 mm/d。

5.2 隧道圍護結構變形監測

隧道圍護結構變形采用收斂儀測量。因隧道開挖采用10導洞法，根據開挖特點和變形預測，選擇兩側邊導洞和中間導洞布設收斂測點。鑿除中隔板時，墻身收斂預警值為30 mm，即B值(導洞寬度)的0.6%。

沉降觀測及收斂觀測的監測頻率相同，見表1。

表1 監測頻率

6 關鍵工序降低沉降的保證措施

為降低沉降，主要采用以下三種措施，根據沉降的不同程度依次遞增采用。

1)加強跑道下土體注漿。

2)拆除邊洞臨時中隔板后增設側墻勁頂支撐，見圖10。

圖10 側墻勁頂支撐(單位:mm)

3)拆除中隔墻是引起頂板沉降較大的工序，為盡量降低沉降，在保持原有二襯與初支間間隙注漿工藝的同時，增加頂板勁頂支撐，勁頂支撐主要采用預埋千斤頂方式，見圖11。

圖11 中墻頂板勁頂支撐

7 結束語

2013年4月該工程的主體結構232 m全部貫通。在初支與二襯受力轉換時，沉降控制始終在跑道道面允許范圍內，完全滿足不停航條件。最大沉降控制在10 mm以內，平均沉降2 mm，最大沉降約為跑道道面暗挖階段沉降控制值18 mm的1/2，效果極其顯著。

［1］李永瓏．南京地鐵小凈距隧道施工力學及工序優化研究［J］．鐵道建筑，2012(1):54-58．

［2］李新樂，竇慧娟，王海濤．淺埋暗挖隧道下穿既有鐵路和涵洞施工技術方案研究［J］．鐵道建筑，2012(7):47-50．

［3］劉建國．富水復雜地質淺埋暗挖隧道修建技術［M］．北京:人民交通出版社，2012．

［4］王夢恕．地下工程淺埋暗挖技術通論［M］．合肥:安徽教育出版社，2004．

［5］蔡勝華．注漿法［M］．北京:水利水電出版社，2006．

U455．4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．01．12

1003-1995(2014)01-0040-03

2013-08-20;

2013-10-16

段英麗(1969— )，女，陜西臨潼人，高級工程師，碩士。

(責任審編 孟慶伶)