隧道下穿地表建筑物施工技術分析

瞿雙全

（重慶曾家巖大橋建設管理有限公司，重慶 400000）

隧道工程建設數量不斷增多，在很多隧道施工中，需穿越既有建筑，這不可避免地會對周邊土體結構穩定性造成不良影響，破壞土體結構平衡狀態，并引發地層沉降變形。在隧道工程下穿地表建筑施工中，必須選擇適宜的加固施工技術，對地層、地面建筑沉降變形進行有效控制。為此，亟需對隧道下穿地表建筑物施工技術要點進行深入研究。

1 隧道開挖對既有建筑物的影響

在隧道工程暗挖施工中，如果下穿既有建筑工程，由于開挖施工可對上覆土體造成擾動作用及土體結構應力平衡易受到破壞，導致土體應力重新分布，土層發生位移，地面結構發生不均勻沉降甚至嚴重變形。對此，施工人員必須加強土體結構變形控制。土體結構變形受到很多因素影響，包括隧道工程埋深、開挖施工技術等。研究發現，在隧道工程下穿施工中，可適當增加隧道工程埋深，以減小對地上建筑工程的影響，需要注意，如果埋深過大，則工程造價較高，且施工技術難度較大。為此在隧道工程施工前，需全面勘察施工現場，并制訂科學合理的施工方案，以保證地表建筑結構穩定性。

2 下穿建筑物施工的五種主要技術

2.1 蓋挖法

（1）蓋挖順作法。在應用蓋挖順作法時，應首先在地表進行擋土結構施工；然后再向下開挖施工，并設置橫撐，直至達到設計標高；接著按照從下而上的施工順序進行主體結構和防水構造施工，并埋設管線路；最后拆除擋土結構外露部分，并恢復正常交通。

（2）蓋挖逆作法。在應用蓋挖逆作法時，應首先在地面向下施工，做基坑圍護結構以及中間樁柱。在基坑圍護結構施工中，可應用帷幕樁或地下連續墻；對于中間支撐，可采用主體結構中間立柱，這樣能夠有效節約施工成本。然后對表層土體進行開挖施工，直至達到主體結構頂板地面標高位置。對于沒有開挖的土體，可將其作為土模進行頂板澆筑施工。對于頂板結構，可設置橫撐，避免圍護結構變形，在回填土施工完成后，即可恢復正常交通。最后，后續施工可在頂板覆蓋以下進行，如果開挖面積較大，隧道沿線與建筑工程距離比較小，則采用蓋挖逆作法。

2.2 淺埋暗挖法

在隧道工程施工中應用淺埋暗挖法，對于隧道工程，需進行兩次支護施工。在第一次支護施工中，復合襯砌支護結構可有效承載基本作用力，在二次支護施工中，可對第一次支護進行有效防護，共同承載負荷作用，進而提高隧道工程結構穩定性和承載能力，避免發生地表不均勻沉降。需要注意，在應用淺埋暗挖法進行隧道工程施工時，對于初級支護，需按照從上而下的施工順序，這樣不僅能夠有效提升支護結構承載能力，同時還可降低圍巖結構所承受的荷載。

2.3 盾構法

我國隧道工程盾構施工技術發展迅速，應用范圍廣泛。盾構法在我國最早被應用于排水隧道工程施工中，隨著盾構技術的不斷發展，已被推廣應用于地鐵隧道施工中，不但施工方式快速便捷，而且安全性較高，不會對周邊環境造成不良影響。現如今，在我國地鐵隧道施工中，已推廣應用盾構施工技術。隨著盾構施工技術的快速發展，盾構機技術水平也不斷提高，常用盾構機類型有區間單圓、方形斷面盾構機、雙圓盾構機、復合式盾構機。在大直徑隧道、復雜地質隧道施工中，均可結合實際情況選擇適宜的盾構機。

2.4 新奧地利隧道施工方法

隧道工程新奧地利施工技術又稱新奧法，即錨噴構筑。在隧道工程施工中，新奧法也是比較常見的技術類型。在隧道工程施工中應用新奧法，對地面建筑的危害比較小，并且施工成本較低，施工方式快速便捷。不過，新奧法也有一定的弊端，即無法在有水的環境中施工，故施工前要求做好降水處理。在實際施工中，可采用分別開挖施工或全斷面開挖施工的方式，然后再進行錨噴支護施工。

2.5 鉆爆法

在堅硬巖石區隧道工程施工中，可應用鉆爆法。在山區以及巖石地帶隧道工程施工中，鉆爆法的應用比較常見。鉆爆法并非單一的施工技術，它可根據施工區域地質條件、水文條件等對開挖施工方式進行優化調整，根據開挖斷面形式選擇適宜的開挖施工技術，常用開挖方式有正、反臺階法，半、全斷面開挖法等。在實際施工中，對于爆破形式以及初期支護結構，均可根據施工條件進行優化調整。

3 工程概況

某城市地鐵沿線共有17座車站，在某區間隧道施工中，采用盾構施工技術，并且需下穿既有鋼構橋以及鐵路工程路基結構。在下穿鋼構橋施工中，穿越長度為16m，埋深為10.5m；在下穿鐵路工程路基結構施工中，穿越長度為33m，埋深為16m。

在該隧道工程施工中，采用盾構施工技術。在掘進施工中，首先需應用整環管片作為支護，對于管片，可拼裝形成3個標準塊A；然后再安裝2塊鄰接塊B；最后再進行楔形塊K安裝。在完成整環管片拼裝施工后，在盾尾密封刷中，可采用密封油脂進行填塞處理，以避免盾尾密封刷被磨損，管片可向往盾尾后推出1200mm，然后及時完成同步注漿施工。

4 隧道下穿地表建筑物施工方案

4.1 下穿前主要措施

（1）設備保養及檢修。為了保證隧道工程盾構施工的連續進行，在施工前，需對盾構機以及配套機械設備進行全面細致的檢查和維護管理。尤其應注意，需重點檢查盾構機螺旋機系統、同步注漿系統、二次注漿設備、行走系統等，如果發現構件損壞，則應及時更換，并在潤滑部位涂抹潤滑油。另外，需做好注漿管道的清洗疏通工作，以避免在盾構穿越過程中發生堵塞。（2）試驗段試掘進。在隧道工程下穿施工中，為了有效控制下穿段掘進參數，應詳細勘察施工現場埋深條件、地層結構，并制定掘進施工控制參數，從而為后續施工提供參考。（3）監控量測準備。在地表建筑地面和立柱上設置監測點，并提前一周進行監測，確定初始值，再制定預警值。（4）應急準備。由于在隧道工程下穿施工中存在很多風險因素，因此應根據施工現場實際情況確定危險源。在實際施工中，需根據危險源辨識結構制訂應急預案，準備所需救援設備。

4.2 穿越時盾構掘進施工控制要點

在盾構下穿施工中，土倉壓力、推進速度、注漿量、注漿壓力、總推力、出土量等均會對周邊土層結構穩定性產生較大影響。為此，在盾構掘進施工中，應對各項施工參數進行有效控制，結合實際情況進行優化調整。（1）土倉壓力。對于頂部土壓，可根據隧道工程埋深，適當提高20～30kPa，并保證均勻性，波動范圍應控制在5kPa以下。施工現場工程師應根據每一環隧道埋設確定土壓值，并及時與主司機進行溝通交流，對施工參數進行適當調整。在管片拼裝施工中，需在土倉中堆滿渣土，與埋設相比，土壓應提升40kPa。（2）刀盤轉速。對于刀盤轉速，必須加強調解控制，如果刀盤轉速過快，則會對地層造成擾動作用。刀盤轉速應控制為1.4～1.5r/min。（3）刀盤扭矩。刀盤扭矩控制在5000～6000kPa，如果刀盤扭矩大于6500kPa，則應及時發出報警，由技術人員對施工現場進行勘查，調整施工參數，然后再進行掘進施工，避免在糊刀盤、堵倉等因素的影響下造成扭矩增加。另外，還應注意，在掘進施工中，需密切關注扭矩。（4）總推力。不能盲目增加總推力，應綜合考慮刀盤扭矩、盾尾鉸接確定總推力大小，在該工程施工中，總推力需控制在1500t以下。（5）掘進速度。在盾構下穿施工中，必須嚴格控制掘進速度，避免掘進速度波動較大，如果速度過快，則會造成土壓增加，同時還容易出現注漿欠飽滿問題；如果掘進速度比較慢，則對于地層的擾動時間比較長。在掘進施工中，應有效控制掘進速度，一般可控制在50～60mm/min，使其盡量降低對地層結構的擾動作用。

4.3 格柵架立及噴砼

由于在隧道工程爆破施工后，圍巖應力可快速釋放，因此在隧道工程開挖完成后，應及時架設格柵，并確保與圍巖結構緊密貼合。如果圍巖平整度比較差，則可采用C20墊塊塞緊格柵以及圍巖間隙，以此保證格柵的受力性能。另外，格柵拱腳應落在堅硬圍巖上，如果拱腳圍巖破碎，則可在拱腳以下安裝鋼板，增加受力面積。混凝土噴射厚度為35cm，在格柵安裝完成后，可采用分次噴射施工方式。

4.4 初支背后注漿

初支成環后，即可進行背后注漿施工。漿液可采用32.5R以上的水泥進行拌和，漿液水灰比應控制在1∶0.5～1∶0.8，并逐漸增加注漿壓力，終壓應控制在0.8MPa以下。在注漿施工中，需組織專業技術人員對注漿施工現場進行監控管理，如果初支表面出現異常，則應及時做好記錄。

4.5 監控量測

在擴挖施工前，將隧道工程軸線作為中線，每5m作為監測斷面。同時，還需在地面設置方格狀監測網，對沉降量進行密切監測，如果沉降量過大，則應適當增加監測頻率，并及時報告給施工管理人員，對施工現場進行優化調整。

5 結束語

綜上所述，文章主要結合實例對隧道工程下穿地表建筑施工技術要點進行了詳細探究。在隧道工程施工中，如果需穿越地表建筑，則在土體開挖施工時會對建筑結構造成擾動作用。為此，需結合實際情況選擇適宜的下穿施工方式，避免地表建筑發生彎曲變形、傾斜變形、水平變形等，進而確保隧道工程施工的順利進行。