关于地铁浅埋暗挖施工技术的研究

赵夫同

摘要：根据地铁施工工程的具体项目，详细讨论了降水与止水帷幕施工、浅埋暗挖地铁下穿天桥施工及既有与新建地铁小间距爆破的方案和关键技术。

关键词：地铁施工技术，浅埋暗挖，爆破

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一、浅埋地铁下穿天桥施工

1.施工方案的确定

根据某市地下铁道某段工程地质情况及要求，研究分析后认为，要保证人行天桥的结构安全与地铁施工安全及大道马路的正常交通可采取的地表加固方案有四种：(1)旋喷桩帷幕止水与洞内大管棚支护方案。在桥墩基础周围打设置600的旋喷桩，桩径为60cm，深入隧道底以下1~2m，桩间距为50cm，形成止水的幕墙，使桥墩基础下土体不会因为失水而产生较大压缩变形，并且隧道内需用大管棚加强支护施工。(2)钢管桩托梁支承方案。在隧道两侧各打设300mm微型钢管灌注桩3 根，在桩顶设钢筋混凝土托梁形成刚性支撑，托梁与桥墩柱锚固连接，从而将桥墩荷载由钢管桩传到隧道外的地基中，并且天桥前后适当加强各5m支护。(3)抬高支座法。在桥墩两边搭设型钢钢架上安装千斤顶或是在桥墩支座顶安装，当发现差异沉降达到了20mm时，就要顶升千斤顶，在支座处塞入钢板使梁体恢复原位。(4)地表跟踪注浆及洞内大管棚支护方案。当发现不均匀沉降量比较大，例如桥墩差异沉降达到20mm时，或是有下沉趋势时，在地面进行跟踪注浆加固并停止洞内开挖。在基础有所抬高或是地基整体承载力提高以后再进行洞内施工，并且隧道内需采用大管棚加强支护施工。

2.钢管桩托换施工技术

天桥基础托换采用微型嵌岩钢管灌注桩，并结合托梁行成刚性结构，让大部分桥墩荷载在隧道暗挖前转移到钢管桩上，进而传递到受暗挖隧道影响较小的土体中，并通过预压稳压封桩技术对人行天桥桥墩基础进行加固，事先完成托梁和钢管托换桩的变形，从而保证人行天桥的安全。采用微型钢管灌注桩基础与托梁对原基础进行托换处理。在隧道两侧各打设300mm 微型钢管灌注桩3 根，设计单桩承载力692kN，桩入中风化岩2m。在桩顶设钢筋混凝土托梁并且托梁和桥墩柱锚固连接，从而形成刚性支撑，将桥墩荷载由钢管桩传到隧道外的地基中。

二、降水与止水帷幕施工

为了保证洞内施工质量与安全，隧道穿越富水地层时我们采用地表降水和止水帷幕相结合的施工方案，尽量在无水或是至少是少水的环境下施工。

1.地表降水方案设计与实施

在无水或是少量水条件下，区间隧道部分的地段穿越自稳能力及承载力较好的全风化花岗岩与砾质粘性土地层，而在有水或是施工扰动的作用下，上作面承载力或是自稳能力下降，易液化，上覆砂层地段甚至会出现流泥流砂现象，从而引起地表大范围的沉降，影响施工质量、进度与安全。根据以往的施工经验，在大面积的地面降水前，先布设了四口降水试验井在一号竖井前后，经抽水试验，孔径、井深、地下水位的变化等都能够满足施工要求。

2.降水与止水帷幕施工效果

（1）降水井效果分析。从地表沉降曲线上来看，地表沉降的影响因素包括几个方面:降水引起的地层失水固结，开挖过程中土体随水流失，降水过程中整体下沉及隧道开挖导致应力重分配引起的地层位移及隧道结构在地层等。两个最重要的影响因素是地表降水和隧道开挖，且两者之间相互的影响。在水位降到开挖面以下后，开挖循环的时间减小了，做好地表降水可减小隧道开挖引起的地表沉降，地表沉降就会得到有效控制。在富水软弱地层施工中的浅埋地铁暗挖隧道，地下水的处理对工程的施工质量、安全、进度都起着至关重要的作用。从本标段施工情况看提高了工程进度，砂层段与降水井的旋喷桩止水帷幕措施达到了预计的效果。

（2）高压旋喷桩止水帷幕效果分析。一是止水帷幕对洞内施工的作用。旋喷桩止水帷幕的强度达到一定的要求后在帷幕内地表降水，并且把水位降低到地铁隧道底板下0. 5m。然后保证隧道掌子面在无水或少水状态下开挖，从而进行隧道的开挖支护。二是高压旋喷桩成桩及强度检验。对部分旋喷桩进行开挖检验，桩体结构均匀完好，桩与桩之间搭接咬合紧密，垂直度符合要求，就会起到很好的阻断地下水渗流的效果。三是止水帷幕对周边环境的保护作用。沉降的产生主要由降水引起的土体固结压缩、隧道开挖造成的地层损失及对周围土体的扰动所致。地表沉降值虽然超过了常规上的30mm，但和同类地层条件下的其他标段隧道施工引起的地表沉降相比，沉降控制的效果还是较理想的。

3.抬高梁体施工技术

施工证明，抬高梁体是一种操作方便快捷有效的方法。在监测发现差异沉降超过20mm 时，顶升千斤顶然后在支座处塞入钢板，使梁体恢复原位。首先在距梁底1. 5m 处搭设操作平台进行操作平台搭设，平台宽1. 0m，采用42 钢管脚手架搭设，周围设防护网。然后把千斤顶固定在支座上，千斤顶的轴线与支座的轴线重合来确保力的竖向传递。梁千斤顶顶升时为了避免因集中受力损坏梁体通过钢板将力分散传给梁体。在隧道开挖、降水施工中，墩柱的沉降是一个动态的过程，从而使梁体顶升分几次完成。支座加高采用5mm，10 mm，15mm及2 0 mm厚的钢板。

三、既有与新建地铁小间距爆破控制

1.爆破方法

为了更好的使右线既有隧道结构不被破坏，经过反复研究，上断面采用毫秒微差爆破法，预留光爆层爆破方案。毫秒爆破原理是以毫秒雷管按一定的顺序严格起爆炸药包组，使爆破前后階段的时间间隔极短，以毫秒计。爆破产生的岩石破坏作用力可相互叠加，使岩石极易被炸碎同时前后段爆破传递到围岩内部的冲击波又可以相互干扰抵消，使冲击波对围岩的震动破坏作用大为减弱。采用毫秒雷管进行控制爆破，同段炮眼的装药量应小于最大单段的允序装药量，上断面预留0. 8m厚的光爆层，确定段间隔时间为75~100ms。为减少底板爆破时产生的震动强度与底板眼同段起爆共同作用的装药量，我们将底板眼分成两段分别起爆。

2.施工控制

在每个爆破循环钻孔前，均应进行隧道炮眼位置测量，确定炮眼位置，特别是周边孔和底板孔的孔口位置。钻周边孔时，孔口布置在距开挖边缘20cm左右处，炮眼底要朝隧道轮廓线方向斜。在装药前首先对炮眼参数进行检查，测量炮眼倾斜度、位置及炮眼深度，然后用高压气管通入眼底，利用压气将眼内岩碴和水分吹出对炮眼进行清碴和排水。装药时一定要按照预先计算的装药量严格装填。起爆药包放在眼底第二药包位置，雷管聚能穴指向眼口，装药采用反向起爆。在放入起爆药包后要接着放入一、二个普通药卷，用炮棍轻轻压紧，不能猛力去捣实。炮泥用砂子和粘土混合配制而成，混合均匀后成直径小于炮眼直径的炮泥段，重量比为3:1再加20%的水，堵塞时用炮棍适当捣实。导爆管应均匀包裹在电雷管的四周，从各炮眼引出的导爆管用电上胶布捆绑在电雷管上，每发电雷管引爆的导爆管数量不超过12根。考虑到隧道内潮湿的环境，导爆管的非雷管端应密封。隧道内爆破时所有人员均应撤离到200m 以外的安全点，起爆人员应在落实警戒情况后在安全地点起爆。

四、结语

随着我国经济的飞速发展及地区城市化进程的加快，近几年城市地铁工程的建设与发展也进入了上升时期。本文根据地铁施工工程的具体项目，详细讨论了降水与止水帷幕施工、浅埋暗挖地铁下穿天桥施工及既有与新建地铁小间距爆破的方案和关键技术。

参考文献：

[1]刘一彪.建筑工程静压钢管桩托换施工技术应用[J].中外建筑,2008(05)

[2]张战胜,许红伟.堵水帷幕施工的几种方法解析[J].西部探矿工程,2006(11)

[3]谭佳.地铁浅埋暗挖施工技术分析[J]. 城市建设与商业网点, 2009(16)