浏阳河隧道穿越地面建筑群施工技术

■ 罗田郎 郭跃

1 工程概况

浏阳河隧道浅埋穿越建筑群主要集中在浏阳河两岸一级阶地上，DIIK1568+468—+630段埋深为32.68~32.01 m，DIIK1569+080—547.5段埋深为24.62~15.99 m。主要地层自上而下依次为：第四纪人工填土厚2～5 m；粉砂土（局部为淤泥层）厚1～2 m；圆砾土厚2～4 m，该圆砾土为富水层，略具承压性，与浏阳河具水力联系；基岩为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，一般地面至基岩面为6～8 m。设计要求在穿越建筑群时地面沉降值控制在20 mm，并要求在施工中对建筑物及现场裂缝发育情况进行拍照，同时在洞内及地面设置量测点进行量测及分析。

2 综合施工技术措施

浏阳河隧道为武广高速铁路最长的双线隧道，也是我国钻爆法穿越河流的第一条隧道，同时也是以大断面穿越城市的地下隧道。如何保证地表建筑物的安全是本工程的难点之一。为保证隧道安全穿越地面建筑群，经过认真分析，主要采取了以下措施。

2.1 详细的施工地质调查，加强监控量测

调查地面构筑物分布及隧道中线的关系，测量了隧道上部建筑物基础的覆盖层厚度、隧道埋深情况。同时在隧道两侧布设地面沉降观测网（见图1），地表监测断面与洞内监测断面相对应，保证两观测断面在同一里程，以便掌握变形规律。

量测原则：观测断面超前隧道开挖掌子面进行，超前距离按太沙基理论计算而定，一般为20～30 m。

2.2 选择合理的施工方法

浏阳河隧道穿越建筑群段围岩为Ⅳ～Ⅴ级围岩，岩石为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，岩层近乎水平，中厚层状，节理发育一般，该类围岩受力以垂向为主，侧压力较少，岩石自立性较好。设计采用三台阶临时仰拱法，后经研究分析，改为二台阶法施工。主要原因：一是三台阶法上台阶矢跨较小，承受压力过分依靠拱脚部位，同时需要进行多次爆破开挖，对围岩产生多次振动影响，开挖中下台阶时易发生较大二次变形；二是三台阶法施工速度较慢，难以发挥机械化优势，也不利于支护快速闭合成环。施工实践证明上下台阶法是成功的，掌子面一直比较稳定，并能满足浏阳河隧道工期的要求。

2.3 严格管理，狠抓工序质量达标

浏阳河隧道下穿建筑群浅埋地段设计超前支护采用φ108 mm超前管棚套打φ42 mm超前小导管，初期支护采用Ⅰ20型工字钢，间距50 cm，喷C25钢纤维混凝土25 cm。深埋Ⅳ级围岩地段超前支护采用φ25 mm超前中空注浆锚杆，150 mm、φ22 mm格栅钢架，间距75 cm，网喷C25改性聚酯纤维混凝土，拱部22 cm、仰拱10 cm；深埋Ⅴ级围岩地段超前支护采用φ42 mm超前小导管，初期支护采用Ⅰ20型工字钢，间距60 cm。施工时严格按照设计要求的各项参数，施作超前支护、初期支护、打设系统锚杆。喷射混凝土采用搅拌站统一拌制，罐车运输，并采用湿喷工艺。超挖部分用喷射混凝土回填密实，并保证钢架背后喷射到位，使钢架与岩壁密贴。由于各项措施施作到位、工艺严格，仰拱及时施作闭合成环等种种措施均有效控制了洞内变形，也减少了地面沉降量。

2.4 优化钻爆设计，减少对地面建筑物的振动

由于地面建筑物主要为两层砖混结构的民居，大部基础薄弱或无基础，基础一有扰动，房屋极易产生不均匀沉降及开裂。为此，按照《爆破安全规程》要求，严格控制一次起爆药量。

《爆破安全规程》给出了一般砖房、非抗振的大型砌块建筑安全允许振速（见表1）。

为了验证理论计算能否满足隧道施工要求，并与实际相符，施工委托专业工程检测技术单位对隧道施工爆破振动进行监测，以评价隧道施工对地面建筑的影响。在垂直距离为39 m时，按1 cm/s高于安全标准的爆破振速进行计算，控制最大段位药量为5.797 kg，实际最大段位装量按6.0 kg控制，实测试结果为0.802 cm/s，频率为27 Hz，低于允许2.3～2.8 cm/s的标准，说明理论计算与实际测试结果吻合。

表1 爆破振动安全允许标准

虽然在施工中每次需要计算爆破源距建筑物的距离，计算最大段位控制装药量。需要增加雷管数量及段位，增加了爆破设计难度，但却保证了建筑物的安全。实际施工时只要根据安全允许振速的要求，对一次起爆同段位药量进行控制，施工爆破产生的振速对地表建筑的影响将在允许范围内。

3 施工效果分析

通过洞内及地表监控量测结果来看，拱顶下沉累计沉降值及水平收敛累计值均小于20 mm，地面沉降累计沉降值在竖井工区4～10 mm。井口部位出现沉降较大的主要是由竖井井身施工排水作用及地层颗粒的损失而引起。出口工区浅埋段地表累计沉降值最大达36 mm，大于设计20 mm的设计标准。造成地表沉降变形较大的主要原因是：（1）洞内量测均是在爆破后8～10 h内进行，即爆破完毕后到初期支护完成这段时间之后，这段时间内浅埋隧道已发生一定量的变形而未观测到；（2）上覆砂砾石富水含水层因开挖而引起地下水位下降或地层颗粒损失而造成地表沉降较大。

4 结束语

对于紧邻建筑物的浅埋暗挖大断面隧道施工，控制沉降是首要而又关键的问题。同时要控制爆破产生的振速在建筑物允许的安全速度内。施工中应坚持十八字方针：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。一方面通过采取分部开挖超前支护注浆加固的方法施工；另一方面加强监控量测、及时反馈，做到信息化施工，就能很好地解决此类问题。

[1]湖南中大建设工程监测技术有限公司. 隧道施工爆破震动检测报告[R]，2007

[2]吕波. 紧邻建筑物浅埋暗挖大断面隧道施工技术研究[J].铁道标准设计，2006

[3]GB 50299—1999 地下铁道工程施工及验收规范[S]

[4]GB 6722—2003 爆破安全规程[S]