淺談地鐵暗挖區間下穿廣深高速公路施工控制技術

劉欣

摘 要：廣州地鐵13號線溫涌路站—24#中間風井區間下穿廣深高速公路，地質條件復雜。針對高速公路和地質特點，采取了相應施工控制技術，在安全和進度方面取得了良好的效果。

關鍵詞：地鐵工程；暗挖區間；下穿廣深高速公路；施工控制技術

1 工程概況

該暗挖區間斜穿廣深高速公路段位于廣州地鐵13號線首期工程土建7標溫涌路站～24#中間風井區間礦山法隧道施工段。該區間左線長為966.52m，右線長為971.99m，下穿廣深高速，以半徑R=800m的曲線下穿建構筑物群后拐到交通繁忙的新塘大道西延線上。區間為高6.576m，寬6.2m，五心圓組成的馬蹄形斷面，左右線間距14.2m，左右下穿長度約共190m，右線開挖邊線距離廣深高速公路0#臺樁中線最近處為1.55m，高速公路樁為樁徑1m的人工挖孔端承樁，樁端進入承載微風化巖中。斜穿段頂部距廣深高速橋臺底不足11m，由于該段穿越為地質巖層向斜的谷地，巖層復雜，隧道頂部和上部主要為全風化和強風化花崗巖層、上部多處存在粉砂層，中部為中風化花崗巖巖層，底部為微風化花崗巖層。地下水類型主要為基巖裂隙水，較豐富，并具微承壓性。

2 施工重難點分析

（1）隧道區間下穿廣深高速，廣深高速橋交通量較大，廣深高速下方處于巖層向斜的谷地，圍巖復雜，以全風化、強風化和中風化為主，左、右線斜穿長度長，樁基距離隧道邊最近距離為1.55m，對地層擾動和變形控制要求高，這是隧道施工的主要難點。

（2）區間沿山腳施工，地質層存在大量裂隙，水系較為豐富，施工過程中由于控制不當，極易發生水體流失，造成上方建筑物沉降，對滲漏水的控制要求較高。

（3）施工工區要求緊，為保證工程按期完成，方法組織多工作面平行作業，隧道施工作業面及工序倒換多，各工序互相影響大，需既保證安全又滿足進度要求，對開挖方法選擇和實施要求高。

3 主要施工控制技術

3.1 超前地質探測

（1）廣深高速樁基物探。通過第三方檢測單位物探鉆孔檢測的方法，確定廣深高速樁基的長度和位置，以此判斷廣深高速樁基與隧道的具體位置關系，為隧道下穿廣深高速的方案選擇提供判斷的準確依據。

（2）超前地質探測。采用地質雷達進行超前地質預報，通過無線電波檢測探測介質分布和對不可見目標體或探測界面進行掃描，以確定其內部結構形態或位置，每次對掌子面前方30米范圍內的地質進行預測。

（3）超前地質鉆孔。采用鉆孔取芯機對前方巖體進行鉆探，通過鉆桿扭距、鉆進速度和壓力、及芯樣等判斷前方巖體的特性，充分掌握前方地質體的特點和地質信息參數，通過相應的施工方法的調整，并且在孔口可以進行有害氣體的監測，主要用于超前10m的預報。

（4）地質描素。地質素描是根據巖體節理產狀確定不穩定塊體出露位置。掌子面爆破后對圍巖穩定狀態、巖層產狀、節理裂隙發育程度（產狀、間距、長度、充填物、數量）、水量和水質情況、不良氣體濃度等進行記錄。同時定期對地表水位進行監測記錄，及時了解隧道施工對地表水的影響，確定施工控制措施。

3.2 超前支護

（1）前進式注漿加固。首先在掌子面施做20cm厚噴射混凝土的止漿墻。在止漿墻上開孔安裝孔徑108mm孔口管，采用水平地質鉆機成孔，在孔口管內分段向前鉆注施工。每一循環進尺一般控制在3～5m，成孔后退出鉆桿，安裝法蘭盤及注漿管進行注漿。漿液采用水泥-水玻璃1：1雙液漿，水玻璃波美度為40，和水1；1稀釋混合后凝固時間控制在20s，具體配比根據現場試驗決定，穩壓達到2Mpa時可以停止注漿轉其他孔。待漿液凝固后拆除法蘭盤，再進行鉆孔，如此循環，直到鉆進和注漿深度達到設計要求。根據鉆機鉆進能力，每次掌子面注漿長度可達20米.

（2）超前小導管注漿。開挖前對初期支護拱部120°范圍預埋外徑42mm，長度分別為3.5m熱軋無縫鋼花進行超前小導管注漿，管壁四周鉆8mm壓漿孔，尾部有0.5m不設注漿孔。漿液采用水泥漿-水玻璃1：1的雙液漿，壓力控制在0.8MPa內，注漿采用鉆一孔注一孔，跳孔注漿方式，根據現場的地質條件和注漿壓力及注漿泵排漿量的變化調整注漿壓力、注漿漿液及注漿量，確保注漿達到最好的效果。

3.3 開挖支護

3.3.1 環形臺階法施工

（1）當上部地質主要為全風化、強風化時，先依次對稱采用機械破碎進行上部環形土方開挖，開挖進尺控制在1～1.5m，待拱頂支護完成穩定后，按臺階法施工方法進行施工。

（2）當上部地質主要為中風化時，采用機械破除周邊，挖除的部分作為臨空面，再進行爆破時有減小振速的作用。爆破后掌子面堆積的渣土留中間部分暫不外運，作為對前方圍巖的反壓支撐，同時也作為支護安裝的施工平臺，待初支完成后下輪炮眼鉆孔前在進行外運。

3.3.2 爆破控制技術

（1）爆破方案采取上下臺階法爆破和上臺階環形松動爆破的施工方案。

（2）施工中為保證特殊地段施工安全，采用短進尺光面微差弱拋爆破技術，確保地層穩定，振速符合設計及規范要求。

（3）進行爆破作業時，采用微量、多孔、多次、多段爆破法。減少每次齊發爆破藥量，減輕爆破對圍巖的擾動及對支護結構的不利影響，同時也減輕對周邊建（構）筑物的震動破壞，滿足《爆破安全規程》對振速的控制要求。根據主爆破體的爆破情況和巖石的性質更準確選擇爆破參數，從而提高爆破效果，達到高效掘進的目的。

（4）爆破設計的控制重難點是對振速的控制，由于廣深高速橋樁距離過近，對爆破振速的控制要求十分高，前期作業時現有的雷管段位級別（1-15）在孔內無論如何布置，上臺階掌子面爆破的分段數量都不能滿足振速控制的要求。之后經過積極研究，以在孔外同時設置連接管，增設孔外延遲的方法，增加爆破的段位，大幅度降低爆破振速，滿足對振速的控制要求。

4 控制成效

廣州13號線土建7標段暗挖區間穿越廣深高速段左右線共計190米，先后共用時77天，振速最大2.0cm/s，橋臺累計最大沉降13mm，完全滿足規范、設計和業主方的對安全、質量和進度的要求，得到了各方的肯定。

5 結束語

保證暗挖隧道在復雜地層中下穿重要構筑物的安全和進度，需要通過掌子面前方地層的預探、圍巖的超前支護、有效的開挖支護方案等多方面手段相互配合、動態控制。

參考文獻：

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