南京南站机场线矿山法隧道超近距离下穿宁芜铁路隧道安全技术管理

蒋荣光

江苏建科工程咨询有限公司 江苏 南京 210008

正文：

1、工程概况

宁高轨道交通南京南站至胜太路站区间,南站北广场西侧建宁芜货线：左线与宁芜货线交叉为180.72米、右线与宁芜货线交叉段落里程为126.63米。左线与宁芜货线平面夹角约为7°，右线与宁芜货线平面夹角约为10°，该线段围岩主要为中风化泥质粉砂岩，局部夹有强风化泥质粉砂岩。其中左线隧道芜货线隧道底板最小净距约为1.7m，右线与宁芜货线隧道底板最小净距约为4.0m。

2、工程安全难点分析：

2.1 本工程的考虑到线路规划的原因，在下穿时与既有的宁芜货运铁路地下箱涵隧道形成7-10°的平行交叉，而且长度较长。

2.2 地铁隧道左线与宁芜货线隧道底板最小净距约为1.7m，右线与宁芜货线隧道底板最小净距约为4.0m，在下穿过程中主要采用人工配合机械开挖，确保围岩的稳定的是关键。

2.3 宁芜货线两侧采用钻孔灌注桩作为围护结构，其中有36根直径1.2m桩需要在隧道施工中进行破除。

2.4 宁芜货线两侧回填后，部分地下富含水，在开挖过程中，较少水土流失是确保隧道掌子面的稳定和减少水土的流失是关键。

3、技术方案准备工作

3.1 技术方案的准备阶段，设计方面从施工期间工况出发，通过有限元方法、隧道力学数值方法数值计算判断，既有宁芜货线隧道的最大沉降允许值为12mm，满足沉降要求的设计施工参数是关键。

3.2 现场模拟计算按照三种工况进行：一是隧道初次支护一次性通过方式实施；二是隧道结构与初次支护按照8米一循环段，三是考虑8米一段的循环段塌方的工况下，对设计和施工方案进行了优化。

3.3 为了让初期支护即时受力，施工优化了地铁隧道初支护强度等级提高到C25，将原钢筋格栅钢架调整为I22b型钢拱架，间距50cm。

3.4 为减少后期地铁隧道上浮对货物隧道结构的影响，隧道结构厚度进行了加厚处理，同时在隧道设计中设置了抗浮锚杆结构。

4、既有线的保护原则分析

4.1 混凝土结构裂缝发展宽度不得大于0.2mm，并不得形成贯通裂缝。

4.2 隧道结构由于地铁施工引起的沉降不得大于12mm，隧道的竖向及平面曲率半径大于15000m。

4.3 地铁施工爆破产生的震动隧道引起的峰值速度≤2.5cm/秒。

4.4 施工过程中，注浆施工等情况下引起的附加荷载应不大于20Kpa。

4.5 采取措施确保地铁隧道完工后，确保工后沉降对既有线不造成影响。

5、现场采用的具体技术措施落实

5.1 在截除围护桩时严禁采用爆破，采用机械和人工凿除的方式实施。隧道开挖，采用雷达预探测加长探孔方式判定前方的围岩和地下水情况。

5.2 围岩较差时和地下水丰富时，及时封闭掌子面，采用开挖前的预先加固注浆处理。

5.3 隧道开挖时，掌子面坡度全程控制在70°-75°，掌子面预留核心土，人工掏槽开挖安装上导的型钢钢架，初支下导及时封闭。

5.4 洞内开挖主要采用机械开挖，后期根据现场围岩的埋深和多次监测结果，现场采用控制松动弱爆破方式实施。每爆必测方式实施，将既有线隧道内监测控制峰值控制在速度≤2.5cm/s，控制装孔数量和用药量。

5.5 二衬结构的局部提前实施的预案：在既有线沉降值或应力超标，报警无法消除的情况下，及时进行局部的二衬结构的实施。

5.6 防止宁芜货线结构变形，现场采用实时监测，以便对设计和施工进行动态调整。采用施工方检测、第三方监测和委托的监测单位多方实施监测。

5.7 在初支完善后，现场再进行一次初支背后的补浆处理。在二衬结构完善后，除二衬背后注浆和基底以外，再进行从既有隧道内引孔到底板底，并进行加固注浆，通过监测，注浆压力控制在0.5MPa左右。注浆过程进行监测位移、裂缝观察、应力监测。

6、结论与分析

6.1 整个施工过程，对可能造成既有铁路线的三种破坏模式数值分析；既有线围护桩基的破除方式、隧道开挖及爆破方案调整；施工后的既有线加固，下穿既有线的关键技术及过程中的监控量测系统的实时控制，确保了本段地铁矿山法隧道施工安全高效完成。工后一年后通过铁路专家鉴定，一致认定安全有效，对既有隧道结构没有造成影响。

6.2 在地铁矿山法隧道开挖过程中，坚持短距离开挖，初支及时封闭成环（3-6m），跟进初支背后注浆（10-15m），有效控制的既有线的沉降。过程中爆破震动控制在2.5cm/s以下，对既有线影响较小。

6.3 现场采用留核心土方式-掌子面及时封闭-超前探孔-及时注浆-弱爆破-掏槽加密型钢支撑-及时封闭成环-二衬背后注浆-既有线加固注浆，确保了开挖期间围岩的稳定和隧道安全。

6.4 根据围岩情况和与既有线隧道底部的距离，实时进行爆破参数的调整，左右线对打间距控制在30米左右的安全距离，实时进行监测调整，从而保证了在既有线安全的前提下推进。

7、技术工作展望

7.1 此类工程从工程风险的角度出发，涉及到单位较多，各个单位分工配合，采用系统工程的相关理论，对工程中各种风险因素赋予权重，为工程初期的风险对策起到关键性的作用。

7.2 通过信息技术综合判断，及时调整规避风险的技术和施工参数，进行动态化管理，是确保类似工程安全技术有序实施的关键。