城市軌道交通暗挖隧道下穿建筑物安全施工技術分析

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對于城市建筑物來說，在爆破震動的影響下，往往導致諸多安全隱患，尤其是老舊建筑，其抗震性能比較差。在修建地鐵隧道時，若要穿過這類建筑物，使用傳統的爆破法往往會造成結構開裂、傾斜、沉降，也會影響居民的生活等，同時，地表荷載較大時，無法保證隧道施工安全。為了保護地表建筑物，實現安全施工目標，需要合理應用超前支護，以此提升圍巖的自穩性，并且，利用機械開挖，防止地表建筑物遭到破壞。

1 工程概況

在某城市軌道交通工程中，下穿已建某建筑物，該擋墻建于2006 年，全長330 米，高23.5-25 米，采用漿砌片石砌筑而成。擋墻坡頂為小區居民樓，鋼混結構，獨立樁基礎，居民樓距擋墻水平距離為6-10 米，高邊坡片石擋墻存在多處脫落、松動、開裂、沉降、位移，存在較大的安全隱患。此段隧道洞身范圍之內的圍巖地質情況復雜，存在溶洞、溶槽及斷層的可能性。隧道開挖時如遇到上述地質情況，可能會造成隧道冒頂及坍塌。在穿越建筑物之前，施工單位、監理單位、建設單位相互配合，對建筑物相關情況進行調查發現一旦高擋墻出現滑坡、垮塌等安全事故，將會阻斷交通，損毀車輛、傷及行人、毀壞商業建筑，社會影響巨大。

2 地鐵隧道下穿建筑物相關的措施

2.1 施工監測

對于地下工程而言，不確定因素比較多，在隧道開挖的推進下，巖層應力也會發生相關的變化。在具體施工之前，一定要對所穿建筑進行全面分析，每道裂縫都要準確的記錄，還要拍照、編號等等，由于高擋墻高23.5-25 米，人工監測困難較大，因此采用傾斜儀和靜力水準儀對高擋墻沉降、傾斜進行自動化高頻監測，根據施工監測方案對，合理布置沉降、傾斜觀測點，采集初始值，做到信息化施工。在施工的過程中，針對隧道拱頂沉降、裂縫發展、變形需要重點觀測，全面收集相關數據，將其反饋給有關技術人員，根據數據分析結果進行指導，進而對開挖進尺、支護參數進行調整。

2.2 超前加固

該段圍巖等級為Ⅲ級，原支護類型為Ⅲ型，采用全斷面冷開工法。初支噴混凝土：全環70mm 厚C25 早強混凝土；系統錨桿：拱部采用25 中空錨桿，長度L=2.0m，錨桿間距1.2×1.5m（環x 縱），梅花型布置；鋼筋網：φ6 鋼筋，構成250×250mm 網格，拱部單層設置，鋼筋網應與錨桿尾端連接牢固；二次襯砌：全環300mm 厚C35 防水鋼筋混凝土，抗滲等級P12；仰拱填充：C20混凝土。無超前及拱架支護，一旦隧洞內出現較大貫通性溶洞、溶蝕發育，現的支護形式無法提供有效的支撐，直接影響高擋墻的安全[1]。鑒于上述情況，為確保隧道掘進的順利進行，保證高擋墻及周圍建筑物的安全，采取增加超前支護措施，增加φ42注漿小導管，長度為3.2m，壁厚4mm，環向間距0.4m，縱向間距2.0m，外插角7-12°。小導管打設完畢后，及時進行注水泥漿填充，注漿壓力控制在0.3-0.5MPa。

2.3 機械開挖

為了減少對圍巖以及建筑物的負面影響，可以使用非爆破開挖方法，為保證施工安全、質量及進度要求，隧道掌子面以及周邊輪廓面的開挖作業可以采用掘進機開挖方式，根據掌子面圍巖的具有發育情況合理鑿除，當掌子面達到開挖目標后，測量人員要進行復測，如果有局部欠挖情況，則使用小型挖掘[2]進行修邊。若掌子面圍巖十分完整時，在掌子面上可以使用潛孔鉆打洞，這樣既可以保證施工進度，也可以提升施工效率。通過全面統計隧道的施工進度，每日能夠實現一個施工循環目標，合理加快施工速度，在根本上滿足了施工現場的總體要求，預期的目標也能夠順利實現。

2.4 初期支護

在初期支護階段，對圍巖進行開挖時，自穩能力的保持時間比較短，當洞身被開挖后，需要及時進行支護，支護體系要與掌子面處于封閉狀態，初期支護和圍巖共同形成支護體系。主要支護內容：①系統錨桿安裝。為了達到錨桿角度的設計要求，需要將錨桿與隧道周邊輪廓保持90°，拱部鉆孔使用小型錨桿機，錨桿長度需要超過設計長度的95%，錨桿墊板要緊貼圍巖，完成錨桿安裝后進行注漿，然后安裝堵頭。若砂漿強度沒有達到設計要求的70%情況下，不可以懸掛重物，也不能隨意碰撞、敲擊。②安裝鋼筋網。在初期支護中，使用單層鋼筋網，其規格0.2m×x0.2m，圓鋼規格HPB300d8，鋼筋網片之間的搭接長度要大于20cm，鋼筋網片與錨桿的連接要盡量牢固，利用焊接方式進行搭接，提升支護體系的剛度。③鋼架安裝。在鋼架的初期支護階段使用工字鋼，鋼架進行分節集中制作，利用連接鋼板、M20 螺栓進行連接，將鋼架底腳落在圍巖上，隧底超挖過程中禁止鋼架懸空，在鋼架和圍巖之間，要使用混凝土墊塊填充間隙。安裝鋼架之后要采取有效保護措施，防止已支護的鋼架遭到損壞[3]。④噴射混凝土。使用C25 混凝土進行噴射，將厚度控制在260mm，當安裝鋼架之后，需要分段、分層進行混凝土噴射，否則，圍巖長時間暴露將會加重風化，強度也會下降，同時，還要及時清理洞內水分，減少圍巖的侵蝕。在隧道周邊圍巖和鋼架之間，需要采用混凝土噴射方式填補間隙，以此提升圍巖應力的傳遞效果。

3 結語

綜上所述，在城市軌道交通中中，對暗挖隧道進行施工時，隧道洞身機械開挖與超前加固措施的聯合應用可以在隧道下穿建筑物方面取得較滿意的效果，不需要進行爆破，也不需要建筑物拆遷，既可以保護地表建筑物，也可以使得施工過程中順利推進，降低了安全事故的發生概率。不僅如此，暗挖隧道也能節約工期成本，在規定工期內穿過建筑物，實現建設目標。