地鐵隧道施工對既有城市道路的影響研究

徐杰

摘要：地鐵隧道施工大多建設在人流密集的城區，地面地區大多是縱橫交錯的城市道路，而地下施工容易造成原有的地質結構平衡狀態被破壞。其中最容易引發土層空間上的地層受損或者是發生形變，這會導致地上道路的路基等結構產生較大的影響，最突出的表現就是路面的沉降或者是塌陷。

關鍵詞：地鐵隧道施工;既有城市道路;影響

引言

道路塌陷事故的客觀原因在于施工地段的工程地質較為復雜，可控性不高，但是對于這些客觀因素仍有控制的措施和方法。在施工前對隧道開挖可能造成的地層形變和沉降規律進行研究，總結和分析出其影響的機理，并且采取相應的措施進行監管和控制，就能大幅降低事故發生概率。

一、新施工隧道工程概況

以某城市為例，該城市地鐵隧道使用的是單洞雙線隧道施工方式，以此減少新建隧道施工對兩側原有的建筑物地基的影響。其施工斷面呈現為馬蹄形，凈空斷面面積為55平方米。橫斷面與現有的城市道路呈現垂直相交關系。香蕉段的隧道埋深為18～27米之間。既有道路的總寬度為80米，其標準為雙向8車道，中央隔離帶寬為4米，路兩邊同時配置有非機動車輔道和人行道。新施工隧道在既有城市道路的中心線正下方處。其破裂角暫定為45度，以此角度可以推斷出現有道路受新建施工影響程度和范圍。并且能夠對二者之間的位置關系加以明確和判定。施工單位為了進一步明晰在隧道實施地下穿層施工，施工的方式以及隧道的埋深等工程指標，對現有城市道路的影響程度，可合理利用flac3D，有限差分軟件，以此建立3d模型，并根據模型計算出相關的指標數值。橫斷面模型（如圖一所示）。

而后針對現有常見的三種施工方法以及對應的埋深開展數值模擬研究。通過數字建模，綜合研判，系統分析等方式得到：在使用三段6步法時，新建隧道的作業對既有城市道路下方的巖土結構形變影響較小，對路基的沉降塌陷破壞也最小。而三臺階法的效果排名第二。若運用全斷面的開挖施工，對巖石結構的沖擊和路基路面沉降影響是最大的。同時發現隧道的埋深越深，對當前路面下的新建隧道破壞則越小。在50米的埋深時，同時為新建隧道口徑的8倍時，隧道施工會造成路面沉降的作用距離只有30毫米左右。而在新建隧道施工中，周邊環境會受到影響。當埋深達到當新建隧道口徑的兩倍，這時與新建隧道距離越遠，受到影響就越小。

二、減小地鐵隧道施工對既有城市道路負面影響的舉措

（一）認真有效做好施工前期各項準備工作

一是要對地鐵施工中的送風問題進行有效地解決。施工技術員需要把壓縮機裝配至于隧道的進出口位置，并且保障風機的正常運行，從而能夠讓施工中新鮮的空氣及時地送入，這樣可以更好地保障施工速率。二是要在地鐵施工中強化防塵保護。地鐵隧道施工在進行爆破作業時運用的是濕式鑿巖的技術。要控制好粉塵濃度，就需要在孔底進行壓力水的上傳，引入壓入式通風形式后，三臺流風機同時進行作業，并且要對開挖面層和順風口的間距控制到位，一般在15米以內。三是要合理實施隧道施工排水工作。這項程序能夠管控好施工產生的廢氣，液體，并對開挖樁中滲出的地下水進行轉移處理。在上坡時要有進出口到進口，這一距離的水平傾斜度應該確保在1.5%以內。在順坡施工和立坡施工時都要分別在進出口方位的排水處理進行充分的結合。四是要有效的做好地鐵隧道施工中的電力保障。需要施工人員在隧道進出口位置加裝合適的變壓器，這樣就能對輸配電設備進行有效地利用。充分運用周邊電網資源，并且對漏電保護開關如空氣閘刀進行全方位的覆蓋，以此確保施工電力安全。五是在施工中要在進出口位置的排水處理作業中加強隧道施工的排水工作。要對積水坑的位置進行慎審的選擇，全面將減少積水對施工安全造成的不利影響。

（二）對隧道的開挖深度進行合理安排

隧道開挖的深度是影響隧道施工時既有道路沉降或塌陷的關鍵性要素之一。在施工作業中，施工人員需要嚴格遵照行業施工標準規范，在充分的勘察測量以及征求設計監理等單位的意見之后。施工人員不僅要對隧道施工挖掘的深度進行精準的測評和判斷，還應當結合施工場地的地質特征以及挖掘尺寸的大小，進行妥善的有序處置。也可以在此過程中不斷地借鑒和學習國內外先進的好的做法經驗。在對開挖尺度確認之后，還要做好項目施工隊伍的培訓教育工作。所以在地鐵隧道施工中，施工人員一方面需要嚴格遵循挖到尺寸的科學依據，還要對內質特點和挖掘尺寸進行分析研判，進而確定合理的區間值。這樣就能讓地表變化在隧道新建施工中得到有效的人為管控。這對于施工單位來說能夠大幅加快隧道施工速度。在經驗交流的學習中才能廣開言路，集思廣益，形成更多維護保障地鐵隧道施工安全與穩定的舉措。

（三）對工藝進行有針對性的改良優化

在施工隧道作業時，施工人員可運用深層注漿、超前注漿等方式來施工。混凝土壓注是按一定比例進行，此時沙土的屬性也發生了較大變化。所以在施工隧道作業中，施工人員多采用深層和超前兩種注漿方式。只要掌握了適宜的壓注比例，就可以大幅的減少泥漿質量不合格的問題。這種注漿的方法也可以讓本土的特性得到改良，對于增強地表層應力的發展有一定的協助作用。此時能夠對地表變形的長度或者速率進行有效地控制，以達到地鐵隧道對現有道路產生的影響特征得到徹底性的改變。

（四）政府出面協調解決隧道施工中的坑面問題

確保新建隧道在施工作業中有路面管制或者是路面塌陷不通的情況，也能在其沿線進行設點監測，對路面情況進行掌握。操作法是在路上鋪設三個監測斷面，其中間的監測斷面要和計算分析的斷面一一對應。此外兩個監測斷面與中間的監測相隔10米，每個斷面沿道路橫向距離兩米左右就有一個沉降監測裝置。該裝置使用鉆孔，其孔徑為10厘米，孔深為1.4米。

（五）合理使用鋼筋混凝土

在鉆孔結束時，可將孔底澆筑的混凝土增設配套鋼筋，直接打入到混凝土中。之后，需要將底罐的孔中噴射進混凝土，同時將鋼筋加入混凝土結構中，用鋼筋外套PVC墻。最后一步是將細沙把壁孔和混凝土之間的縫隙做好密封。

三、結束語

總之，設計、施工單位要利用有關技術手段，分析在隧道施工時對既有城市道路的影響，并采取有效的應對措施，包括前期勘察準備、開挖角度、基坑支護、防沉降等。

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