凈距離下穿建（構）筑物施工技術研究

侯世鋒

（中交二公局鐵路工程有限公司，西安 710065）

1 工程概況

烏魯木齊軌道交通1號線工程土建施工04合同段，南門站～北門站暗挖區間設計起訖里程為DK4+180.456～DK4+965.139，總長784.683m，區間左右線間距13～16.2m，隧道埋深16～19.2m。綜合考慮本段區間長度、線路情況、工程地質及場地、工籌等，本區間隧道采用暗挖礦山法施工。區間結構覆土埋深較市政管線深，采用礦山法施工能有效避讓沿線的地下管線，施工期間不用對地下管線進行改移。但受區間正線開挖施工的影響，周邊地層會有少量沉降，施工前需要調查清楚區間沿線的地下管線情況，針對不同種類的管線采取相應的保護措施，加強施工監測。在YDK4+579.571位置設置一處施工豎井、橫通道兼聯絡通道，其中巖層強度70MPa。施工中鑒于巖層強度較高，先后采取了布魯克機器人開挖、二氧化碳爆破技術，替代傳統的炸藥爆破技術后，顯著減少了爆破飛石和煙塵對安全和環境的影響，同時保證了工期的按時完成。

2 豎井施工

2.1 豎井施工流程

豎井采用倒掛井壁法施工，施工流程為：施工準備→測量放線→鎖口圈開挖、澆筑→龍門架安裝→超前加固→井身土石方開挖→鋼格柵架立、連接筋、網片焊接→濕噴混凝土→回填注漿→下一循環→豎井封底。

2.2 鎖口圈施工

豎井鎖口圈梁尺寸為3m高（地面以上0.5m）、2m寬，混凝土等級為C30，保護層厚度50mm。測量放出控制線，定出鎖口圈的開挖輪廓線。土方開挖采用機械開挖，開挖到設計高程以上200mm后，人工撿底、修邊，基底按設計要求夯實，保證成型質量及地基承載力符合要求，同時預埋豎井初支豎向連接筋，且錨入圈梁長度≥36D（D為圈梁受力鋼筋直徑）[1]。鎖口圈施工前施做100mm厚C20細石混凝土墊層，24h后開始綁扎圈梁鋼筋，圈梁的鋼筋在鋼筋加工場進行，然后運至現場綁扎并及時預埋注漿管及鋼板（豎井樓梯用）。龍門架基礎隨圈梁同步施工。圈梁鋼筋安裝完成經監理檢查合格后，支立圈梁模板，模板采用竹膠板，滿堂腳手架支撐體系，混凝土采用C30商品混凝土澆筑，振搗棒振搗。

3 施工技術

采用布魯克機器人進行隧道施工。該機器人可以360°“自由旋轉”、無線遙控操控，相較于傳統的挖掘機施工，具有安全、環保、高效的特點。其每小時可以完成5～10m3的巖體破除，施工效率相比傳統挖掘機大幅度提高，而且其工作臂采用三節臂，可以輕松地完成360°正向、反向的掏、挖等作業。需注意的是，其設備高溫后需降溫方可繼續操作。

由測量人員根據測量結果用油漆標明欠挖位置及范圍。對于小范圍的欠挖，不建議采用二氧化碳爆破技術，因其爆破的成本高，損耗大，需要人工進行處理欠挖，采用人工打釬及用電錘打孔聯合進行處理；對于大范圍的欠挖，采用電錘打孔，用塑料導爆管、雷管或少量乳化炸藥進行爆破處理，后用小車出渣。

3.1 監控量測

為給隧道施工創設安全環境，需安排專員做好監測工作，明確地面與上方的沉降情況。不僅于此，隧道周邊的既有建筑以及各類地下管線都要得到全面監測，不可出現沉降變形等問題。在獲得監測結果后，技術人員以此為基礎評定工程情況，調節參數并做出合理優化，形成安全的施工環境。

3.2 在暗挖隧道臨近區間采取加撐保護措施

淺埋大斷面暗挖隧道施工環境更為復雜，在盾構穿越該區間時應足夠安全?；诖?，施工人員有必要為隧道采取支護措施，可設置型鋼支撐，要求各支撐間隔1m，采用I20工字鋼。待盾構順利穿過后，即可將型鋼支撐拆除。值得注意的是，在設置型鋼支撐時需要格外注重接頭鋼板，其設置位置應足夠合理，且要利用膨脹螺栓實現與模筑輪的穩固連接。若工程中存在永久中隔墻，可充分利用其中的預留孔，將其作為中間支撐點。

二氧化碳氣體爆破裝置是現階段應用較為廣泛的礦用低溫爆破設備，其突出特點在于爆破時不產生明火，可從源頭上切斷火源，確保施工作業的安全性，可消除爆破產生的不良影響，控制現場溫度。

3.3 左線盾構掘進控制

盾構持續推進，若與先行大斷面淺埋暗挖隧道之間處于較小間距時，有必要通過合理的措施控制整體質量，具體有：（1）為避免盾構停機現象，施工人員在前期應全面檢查盾構機，針對存在的問題及時維護；（2）合理優化盾構施工參數，盡可能降低對土體的擾動影響；（3）嚴格控制土艙壓力；（4）合理調節盾構姿態，主要控制姿態變動的頻率與范圍，通過此方式降低對土體的不良影響；（5）同步注漿施工中，所用漿液的質量與數量需足夠合理，且建筑產生的各個空隙都要得到有效填充，將土體變形控制在工程許可范圍內；（6）設置注漿孔，隨后完成注漿管的預埋作業，在此環節施工時需考慮到周邊施工環境。

豎井部分施工較為特殊，需要提前完成大斷面施工作業，考慮到豎井開挖面較大的特點，基于全斷面開挖的方式需投入大量設備，同時，各類石碴均都采用的是設備提升的方式，將會耗費大量的成本，無論在工程效率還是成本上都相對欠佳。對此，選擇小導洞開挖方式，從而得到直徑為3.8m的開挖斷面。此方式的特點在于：有效控制一次開挖工程量，相較于常規方法而言設備投入減少約1/3，顯著提升了施工效率，能夠在短時間內完成小導洞開挖作業[2]。擴挖作業遵循的是由上而下的原則，在確保設備與人員效率的同時，還可提升洞內排水效果，且經過擴挖后得到的石碴能夠快速運輸到洞外指定區域，有效節約成本，無論在質量、安全還是成本等方面效果都更為良好。

3.4 地表沉降

經技術人員監測后，得到地表沉降變動曲線。通過對其進行分析得知，采用先盾構后暗挖的方法施工，兩洞之間的沉降更為明顯，而基于先暗挖后盾構的方法展開施工作業，在中間區域的沉降則相對微弱一些。在先行隧道貫通的影響下，致使后行隧道與上方行車道間距逐步縮小，同時在其側方也存在隧道施工作業。因此，要嚴格控制后行隧道施工作業，最大程度地降低對環境的擾動影響。從結構斷面規模來看，右洞部分明顯超過左洞。不僅于此，右線盾構施工中極容易對周邊環境造成不良影響，這一現象將明顯超過左線。相比之下，盾構施工雖然會對環境造成干擾，但程度較為微弱，而暗挖施工則更為明顯。對此，綜合考慮擾動與風險因素，需合理優化施工順序，科學施工右線暗挖隧道，在此基礎上再進入左線盾構隧道施工作業中，且要適當延長兩部分的施工間隔時間。

如圖1所示為暗挖隧道先行、盾構隧道后行造成的地表沉降曲線圖?；趯D1的分析得知，暗挖隧道先行施工中，地表沉降最大約24.25m，同時形成明顯沉降槽，寬度約40m。而在盾構隧道后行施工中，引發地表沉降的最大值約23mm，并且會形成寬度約34mm的沉降槽。

施工中，待雙線通過后，此過程中地表最大沉降約30mm。分析圖中所給曲線，雙洞之間的區域出現沉降槽呈明顯“U”形，形成的橫向距離約50m。由于設置有盾構隧道通道，從而帶來更為明顯的地表沉降現象，相較于原狀態而言，增幅達到了25%。

圖1 暗挖隧道先行、盾構隧道后行造成的地表沉降曲線圖

3.5 中間土體應力

關于小凈距隧道的施工作業，中間土體是重要的影響因素，該部分的穩定性將直接影響到施工的整體安全。暗挖隧道通過時，將會對暗挖隧道一側土體造成嚴重影響，最大應力由原本的241.16kPa急劇提升至645.46kPa，增幅達到了170%。而在盾構隧道通過時，雖然存在土體最大應力增長現象，但幅度相對較小，持續施工且最終通過后，方會出現明顯的增幅。作為盾構隧道一側土體，其在不同的施工環節對應的最大主應力存在明顯區別，暗挖隧道通過時僅呈現出微弱增長的趨勢，而盾構隧道通過時出現的增幅將明顯提升，原本僅為248.43kPa，這一階段急劇上升到316.66kPa，增幅達到了27.4%?；谏鲜龇治龅弥?，暗挖隧道一側易出現穩定性不足的現象，因此施工人員需要高度注重這一問題。

4 結語

綜上所述，在實際施工中需高度注重暗挖隧道一側，確保其具有足夠穩定性。具體來說，施工人員應當全面監測地表與臨近結構物的狀態，明確其沉降情況，采取加撐保護等措施，提升暗挖隧道施工穩定性，為雙線隧道施工創設足夠安全的環境。