淺析復雜條件下暗挖異形隧道設計

劉洋，唐凱

（1.成都市市政工程設計研究院有限公司，成都 610000；2.成都市建筑設計研究院有限公司，成都 610095）

1 工程概況

青島地鐵3號線某通道地處京口路與書院路交會處，通道與書院路中防商街地下2層經通道相連。書院路中防商街地處書院路下，為明挖地下兩層既有結構，連接通道轉彎夾角為119°44′9″，為平頂直墻斷面，斷面寬度6.2 m，高6.78 m。

連接通道地面附近為李村商業中心，客流量極大，也是青島市交通最為密集的區域之一，周邊分布有蘇寧電器，五星電器等建（構）筑物；地下分布有書院路中防商街，蘇寧電器地下室以及地鐵李村站等；地下管線繁多，地面交通繁忙，周邊建（構）筑物密集，如圖1所示。

2 工程地質及水文地質

本站場區地層主要為第四系全新統人工填土、洪沖積層、上更新統洪沖積層組成，本車站的抗震設防烈度6度，抗浮水位按標高13.0 m，工程范圍內從上至下依次為素填土、粉質黏土、粗砂、粉質黏土、粗砂~礫砂、粉質黏土、中等風化花崗巖。通道穿越地層主要為粗砂、粉質黏土、粗砂~礫砂層。地質縱斷面圖如圖2所示。

3 工程難點

本工程周邊環境復雜，限制因素較多，主要影響因素有：

1）現場征地無果，連接通道采用暗挖法施工；

2）通道地處商業中心，連接通道上方書院路交通繁忙，客流量極大，沉降敏感；

3）通道東側緊貼既有車站，西側距蘇寧電器地下室接口僅約5 m，南側距中防商街接口最近不足4 m且與1號通道有60°15′51″夾角，通道結構平面布置困難，無法采用暗挖拱形斷面，暗挖通道內外側長度懸殊；

圖1 通道施工平面圖

圖2 地質縱斷面圖

4）通道穿越地層主要為含水砂層，地質條件差。

4 暗挖結構設計

淺埋暗挖施工時不可避免對周圍地層產生擾動引起地層變形，進而對建（構）筑物產生不利影響，導致其產生變形，甚至損壞，特別是本通道平面形式不規則，斷面形式為平頂直墻。為有效控制地層變形，減小對周邊環境的影響，確保工程施工安全，制定了針對性的措施[1-2]。

4.1 地面注漿加固

鑒于通道穿越地層主要為含水砂層，隧道施工前對通道平面開挖輪廓外擴3 m、地表以下2~14 m范圍內進行地面注漿加固。采用φ42 mm鋼花管，以1.2 m×1.1 m的間距菱形布置，保證孔的末端間距控制在1.2 m以內，壓力為0.5~1.0 MPa，單孔漿液擴散半徑為0.75 m，注水泥漿+水玻璃雙液漿；注漿孔全部注完后，在工作面鉆3~5個檢查孔并取巖芯，觀察漿液填充情況，巖芯成塊狀，漿液擴散飽滿均勻，檢查孔內無線狀流水，注漿加固體強度不小于1 MPa。當注漿效果不能滿足上述要求時，應進行補注漿，直到達到設計要求后方可進行開挖。

4.2 開挖工法及施工步序

本通道斷面分為4個導洞施工減小開挖跨度，外側上下導洞依次開挖完成，澆筑外側二襯混凝土，待達到強度后，方可進行內側導洞施工，導洞開挖步序如圖3所示，施工步序平面如圖4所示。

圖3 導洞開挖步序橫剖圖

4.3 超前支護措施

進洞前從明挖基坑方向向隧道頂部水平打設一排φ108 mm超前大管棚，環向間距300 mm，管棚長度應按端部距中防商街結構外墻400 mm漸變，為保證端部效果，平行于中防商街側墻方向斜向打設5根超前大管棚；管內注水泥砂漿，管棚平面布置如圖5所示。

圖4 施工步序平面圖

圖5 管棚平面布置圖

隧道邊墻隔榀鋼架沿開挖方向打設φ42 mm超前注漿小導管，豎向間距300 mm，單根長度3.0 m，壓注水泥漿，壓力為0.5~1.0 MPa。

4.4 增強初支支護強度和剛度

1）初期噴混凝土：C25混凝土全斷面支護。

2）工字鋼鋼架：外側導洞加密漸變設置，最大步距0.6 m，內側導洞隔榀設置，采用I25型工字鋼鋼架，鋼架平面布置如圖6所示。

圖6 鋼架平面布置圖

3）鋼筋網片：全環單層鋼筋網設置φ8 mm@200 mm×200 mm。

4）初支背后注漿：每斷面初支中預埋5根0.8 m長的φ32 mm注漿管，縱向間距2 m。

4.5 受力體系轉換

外側導洞開挖完成后，分段拆橫撐，分段澆筑導洞內二襯混凝土，并在頂板與底板間設鋼管垂直支撐，應與二襯模板同時架設；略加垂直直撐頂力，以頂緊密貼為原則；待內側導洞開挖澆筑完成，混凝土達到強度以后，方可拆除鋼管垂直支撐[3]，如圖7所示。

圖7 鋼管撐架設示意圖

4.6 監控量測

施工期間期間加強監控量測，加密監測點布置及監測頻率，建立風險報警制度，做到信息化施工；制定應急預案和報警機制，發現問題及時上報。

5 結語

針對青島地鐵3號線該暗挖連接通道平面結構形式異形，且對地面沉降敏感的淺埋暗挖平頂直墻隧道，提出一種通過斷面分塊施工、平面漸變法施工以及配合受力體系轉換的手段解決此類問題的思路[4]，解決了地質條件不利、城市管線遷改及占道調流施工等多項問題，現已順利竣工，投入運營。