巖溶發育區地鐵隧道下穿重要建構筑物施工技術

楊秀才

摘 要：貴陽是典型的喀斯特地貌，地下巖溶十分發達，地下水也非常豐富，而地鐵暗挖隧道下穿巖溶發育的火車站站房、火車站站場等重要建構筑物，施工工序極為復雜，難度極大。文章重點就貴陽地鐵暗挖隧道下穿貴陽火車站站房和站場的施工技術進行了分析。

關鍵詞：巖溶發育區;地鐵暗挖隧道;重要建構筑物

中圖分類號：U455.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）04-0010-03

0 引言

城市地鐵暗挖隧道施工是比較復雜和系統化的，如何在貴陽這種典型的喀斯特地貌，地下巖溶十分發達，地下水也非常豐富的情況下，進行下穿火車站站房、火車站站場等重要建構筑物的施工思考與探究，從而不斷地調整與優化施工技術，最終確保地鐵暗挖隧道施工和建構筑物的安全。

1 工程概況

貴陽地鐵火車站站～沙沖路站區間隧道為雙洞單線隧道，與火車站站房呈70度夾角交叉，左、右線路均下穿火車站站房及鐵路股道，下穿段范圍里程長約183 m，其中下穿站房段長約55 m，下穿車站股道段線路長約128 m。

下穿站房段隧道拱頂埋深為16 m，左右線間距約16 m。站房樁基距離隧道較近的共有39根，樁徑1000～1600 mm，部分樁基位于隧道拱頂正上方，平面距隧道中線0～8 m，豎向離拱頂最近距離2.2～6 m不等。如圖1、圖2所示。

下穿站場鐵路段（10股道5個站臺）拱頂埋深為16.4～22.5 m，鐵路既有線無道渣，下部為整體道板。

1.1 工程地質

火車站站房及站場地質情況如下：

從上至下為雜填土、塊石層、硬塑紅粘土、白云巖，分述如下：

雜填土及塊石層由回填的粘土及少量碎塊石和生活垃圾組成，結構較松散;硬塑性紅粘土（Q4dl+el）：呈透鏡狀或似層狀分布，厚度不均，于塊石回填層之下，上覆于基巖土質較均勻，致密-塊狀結構，收縮后侵水膨脹，不能恢復到原位，厚1～6 m;白云巖：淺灰色、灰白色中厚層狀，節理裂隙較發育，巖體較破碎，其中少部分巖芯的表面存在少量蜂窩狀溶孔，其在節理及晶洞上大多展現出閉合的狀態，少數張開狀節理是方解石細脈膠結，有著良好的膠結程度，膠結程度良好，屬Ⅳ級圍巖。

1.2 水文地質

場地附近無地表水系，經鉆探揭示各鉆孔地下水較發育，地下水水位較深，靜止水位標高為1 053 m。

1.3 不良地質及特殊地質

巖溶：根據鉆孔揭示，鉆探巖溶率為18.1%。

2 施工工藝技術

2.1 下穿段設計參數

下穿站房段和站場股道段均采用復合式襯砌斷面。主要支護參數如下。

2.1.1 站房部份支護措施

下穿站房段隧道拱部180°范圍采用一環φ159壁厚為10 mm的大管棚注漿超前預支護，管棚內設置418鋼筋籠，采用跟管鉆進技術，管體填充率達97%以上并在施工后對管棚質量進行檢測。拱部采用壁厚4 mm，L=3.5mφ42小導管跟蹤注漿。噴混凝土采用36 cm厚C30混凝土，全環設置。系統錨桿拱部采用L=3.5mφ32注漿錨管（壁厚3 mm），外插角60°;邊墻采用L=3mφ22砂漿錨桿，錨桿間距：1×0.7 m（環×縱），梅花形布置。鋼筋網采用φ6鋼筋，10 cm×10 cm網格，全環雙層設置; 型鋼鋼架采用I28b，按縱向間距0.35 m/榀全環設置。

2.1.2 站場部份支護措施

拱部120°范圍采用φ76中管棚（長度8 m、搭接長度3 m）注漿超前支護，（壁厚4.5 mm）;拱部采用壁厚4.0 mm，L=3.5mφ42小導管跟蹤注漿。噴射混凝土采用28cm厚 C25，全環設置。系統錨桿拱部采用L=3.5mφ32注漿錨管（壁厚3 mm），外插角60°;鋼筋網為φ6鋼筋，10×10 cm網格，全環雙層設置。型鋼鋼架采用I20b，按縱向間距0.5 m/榀全環設置。

2.1.3 二次襯砌

二次襯砌主要針對站房和站場進行施工：其中在站房部分選用了65 cm厚C35的防水鋼筋混凝土，抗滲等級為P10;站場采用50 cm厚C35防水鋼筋混凝土，其抗滲等級為P10;仰供填充采用C20混凝土。站場每延米主筋采用10根? ?20HRB400鋼筋，縱向鋼筋為152根? ?12 HRB400鋼筋，箍筋為380根HPB300鋼筋。

2.2 施工現場信息化管理措施

項目經理部設置信息管理中心，組建計算機辦公局域網，設置視頻會議室，配備相應的終端硬件設備，在此基礎上強化開展對于施工位置的監視工作[1]。與此同時，信息管理系統能夠全面詳細地針對現場施工的各種信息數據進行搜集、整理并向建設單位、監理及項目部各類管理人員傳送并存儲，并同步及時將監測結果反饋給現場和設計，調整施工方案或設計參數，指導施工。如圖3所示。

3 下穿火車站站房及站場施工工藝流程及施工方法

3.1 超前支護

3.1.1 超前大管棚

下穿站房段左隧ZDK26+145～+200、右隧YDK26+149～+204設計采用大管棚進行超前支護，左右線各設一環，長度為55 m，左右線大管棚均選用全液壓驅動動力頭式鉆機由站房端小里程向大里程打設。大管棚環向管距為35 cm，傾角外插0°～1°，管棚連接采用鋼管連接，鋼管外徑180 mm，壁厚10 mm，長度400 mm。

注漿采用分段后退式注漿。

3.1.2 超前中管棚

下穿站場段左隧ZDK26+208～+355、右隧YDK26+212～+338采用中管棚進行超前支護。中管棚長度均為8 m，管棚段搭接不小于3 m，外插角5°～7°，管棚與小導管搭接長度不小于5 m。中管棚材料采用φ76熱軋無縫鋼管，壁厚4.5 mm。

3.1.3 超前小導管補強

在大管棚及中管棚地段均設超前小導管補強，按設計要求布設，管壁四周鉆Ф6～8 mm注漿孔，在間距的設置上應控制為20 cm，并采用梅花型布置，在配合比方面應當嚴格執行設計圖中的相關要求，并保障注漿壓力維持在0.5～1.0 MPa之間[2]。

3.2 隧道開挖

非爆破開挖上臺階①部，施作①部初期支護;在完成①部初期支護5 m后暫停①部開挖，噴5 cm厚C25混凝土封閉掌子面。如圖4所示。

非爆破開挖上臺階②部，施作②部初期支護;在完成②部初期支護5 m后暫停②部開挖，噴5 cm厚C25混凝土封閉掌子面。

非爆破開挖仰拱并及時鋪設防水層，灌筑③部仰拱與邊墻混凝土。

灌筑仰拱填充④部至設計高度。

施作拱墻防水層，一次性澆筑⑤部拱墻混凝土;

待二襯混凝土強度達到設計強度的80%后，重復工序（1）～（6）進行下一襯砌循環施工。

3.3 初期支護

3.3.1 初支背后回填注漿

管布設間距：注漿管直徑φ42，間距1 m×1 m，L=0.8 m，對初支背后全周注漿。每開挖2 m，就及時進行初支背后的注漿，注漿壓力控制在0.5 MPa。施工過程中根據既有線監測沉降情況，進行多次注漿。注漿順序：仰拱→側墻→拱頂，漿液選用普通水泥。

3.3.2 初支背后補償注漿

根據既有線結構沉降及區間結構沉降監測情況，當沉降值及沉降速率接近預警值或者在防水板鋪設及二襯施工前應對初期支護有滲漏水地段時，及時進行補償注漿。布置φ42注漿花管，管長0.8 m，注漿管間距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，注漿采用水泥漿注漿參數可根據現場水量和圍巖條件進行適當調整。

3.4 襯砌施工

隧道下穿火車站站房段二次襯砌循環長度按5 m控制（當下穿站房段初支支護達到一個二次襯砌長度時，必須停止掌子面開挖，及時澆筑二襯混凝土）;下穿站場段二次襯砌應及時跟進，并按距掌子面的距離不得大于30 m控制[3]。隧道拱墻二次襯砌采用泵送混凝土，一次性灌注，在強度達到70%后進行二襯邊墻部份背后壓密注漿，在強度達到設計強度后，進行拱頂回填灌漿。

4 巖溶處理

通過超前鉆探準確判定巖溶分布的規模、填充物的類型，地下水情況等有針對性地制定專項處理方案：

洞穴型、管道型巖溶：回填C20砼并補充注漿回填處理。

充填型巖溶：注漿加固+大（小）管棚進行處理。

過水型巖溶：設管引排維持既有通道方案處治后回填C20砼。

對巖溶水處理：注漿堵水。

溶洞處理完成采用鉆孔驗證，達到設計要求后方可進行后序工序施工。

5 結語

通過超前鉆探準確判定巖溶情況先行處理，結合地表、洞內監控量測數據分析，采用“一步一回頭”的施工方案，順利地完成了貴陽地鐵下穿貴陽火車站站房及站場的施工任務，實現了零沉降零安全風險的目標，為巖溶發育區地鐵隧道下穿重要建構筑物施工提供了寶貴經驗，可以在其它類似工程施工中提供技術推廣。

參考文獻

[1] 馬曉磊，張云毅，穆巖松，等.盾構下穿建筑物區域HDD結合跨孔CT巖溶探測技術[J].工程建設與設計，2019（3）：146-148.

[2] 張云毅，李江靈，穆巖松，等.巖溶破碎帶盾構下穿建筑物沉降分析及控制[J].施工技術，2019，48（3）：80-83+93.

[3] 謝建波.地鐵礦山法隧道下穿地表建筑物的影響分析[J].鐵道建筑技術，2019（z2）：156-159.