隧道小净距下穿公路隧道施工风险分析及控制措施

张 龙

(通号工程局集团有限公司太原分公司，山西 太原 030006)

1 工程情况

厦门地铁一号线诚毅广场至软件园区间施工时主要采用了浅埋暗挖方法，整项工程穿越了钟楼、软件园以及西亭隧道等三期高层建筑，经过了集美北大道以及沈海高速。海翔大道有效连接了岛外海沧、翔安四区以及同安，在厦门道路交通网中占据十分关键的地位，路线车道限速为80 km/h，采用了六车道的设计模式。西亭隧道由对称车道以及共同沟组成，采用了三跨钢筋的混凝土施工结构，高7.9 m，宽35.7 m，此隧道车流较大，且车速较快，尤其常通行重载车辆。四心圆马蹄形断面属于地铁浅埋暗挖隧道的主要设计结构，且其开挖尺寸为7.048 m×6.5 m，外层采用厚度为30 cm的C25级混凝土，内层采用厚度为35 cm的C40钢筋混凝土。地铁隧道下穿西亭隧道部位设置长为50 m的长管棚，且管棚之间设置长为6.5 m的小导管，初期支护时，地铁隧道与西亭隧道之间的净距离为2.4 m。

2 工程重难点问题

首先，地铁隧道与西亭隧道之间存在较近的距离，开挖期间很容易发生土体开裂以及移位等问题。地铁隧道与西亭隧道间的最小净距离为2.4 m，且其拱顶处存在较多积土，遇水很容易发生崩落问题。由此，工程难点在于有效控制残积土遇水崩解，以防隧道出现开裂问题。其次，隧道所处位置为富水地区，施工期间若没有重视防水工作会很容易引发涌水与流沙问题。工程重点在于开挖隧道期间有效控制地下水，以防出现涌水及流沙现象。再次，在管棚施工过程中很容易影响西亭隧道的底板，对此在海翔大道处进行支护工程时采用了超长管，但考虑两隧道之间较近的净距离，施工人员还应有效控制管棚的打设角度，有效提升防护效果，以确保管棚不超过西亭隧道底板处。最后是在控制地铁隧道洞内超前注浆压力方面存在问题，注浆过程中土体会很容易隆起，从而导致隧道开裂问题。对此，施工期间工作人员应做好注浆压力的控制工作，在保证支护效果的同时，避免西亭隧道受注浆压力影响。

3 地铁隧道下穿海翔大道风险分析

3.1 数值模拟边界条件

计算结构单元自重、施工期间降水以及诚毅广场站至软件园站区间矿山法隧道施工荷载，约束模型底部竖向及侧面的位移以及模拟周边环境的无限刚度体。

3.2 计算数值模拟

三维分析时应采用MIDAS-GTS计算软件，施工单元利用四面体以及六面体结构进行模拟，且海翔西亭隧道采用超载的荷载模式，具体模型见图1。施工地下水环境十分复杂，对此本次分析采用水土合算模式。

3.3 计算结果

完成隧道施工项目后，西亭隧道的最大位移量为8.48 mm，最大变形量为2.32 mm。

3.4 结果分析

通过上述西亭隧道最大位移量及最大变形量可知，西亭隧道主要在降水阶段发生变形问题，且根据《厦门轨道交通工程建设监控量测控制指标参考资料汇编》可知，工程沉降值在标准范围内。同时，通过计算模型可以发现，地铁隧道穿越西亭隧道的风险可以被有效控制，且降水阶段极易发生隧道变形问题，因此工程重点在于有效控制降水阶段的西亭隧道沉降问题。

4 施工控制措施

4.1 监控量测

在地铁隧道的沉降水施工过程中，为了保证安全有效施工，地表沉降值应确保控制在20 mm以下，且位移最大速率及平均速率也应保持在1 mm以下。对此应由以下几个阶段做好施工监测工作，一是在地铁隧道开挖前，应在西亭隧道内部底板以及侧墙处增加监测点，进行24 h监控，以便获得降水阶段西亭隧道的累计沉降值，计算沉降速率及差异值，完成数据分析。二是在地铁隧道开挖阶段，应同时进行开挖与降水施工，除了应做好西亭隧道监测工作外，还应有效监测地铁隧道的地表沉降、降水量以及拱顶沉降等数据，做好保护措施。

4.2 施工降水

西亭隧道底板位于砂层部位，且其净宽为35.7 m，为了确保安全有效施工，工作人员应有效控制隧道的地下水。对此，在隧道开挖前降水阶段应做好以下几方面工作：首先应做好降水设计与施工工作，施工单位选择专业性强且经验丰富的勘察队伍设计西亭隧道两侧的降水值。一方面应做好地层中砂层水位的泄压工作，另一方面则有效疏干风化岩中的缝隙水，以防残积土遇水发生崩解问题。其次在开挖隧道之前应做好降水工作，水位在低于底板1 m时才可以开挖。对此，施工企业应在开挖前5天完成地下水的抽排工作。最后应有效控制降水产生的不均匀沉降问题，在西亭隧道两侧各设置2排降水井，且有效扩大降水漏斗范围，杜绝西亭隧道发生不均匀沉降问题。同时，在施工期间还应做好反滤层的调整工作，有效利用大井大泵控制降水井出砂率。

4.3 打设管棚

西亭隧道采用了长管棚，加大了打设难度且很容易打透西亭隧道底板，且长管棚会在砂层中成孔困难，施工期间极易出现涌水及流沙问题。对此，西亭隧道应采用短管棚方案，并进行两次打设，第一次管棚打设长度为20 m，第二次管棚打设长度为30 m。

4.4 地铁隧道支护措施

首先应进行WSS注浆控制，利用WSS注浆工艺将压力控制在1.5 MPa～2.5 MPa范围；注浆扩散半径控制在1 m左右，以有效避免流沙涌水问题，避免西亭隧道底板隆起。其次应进行超前地质预报，且期间采用钻探与地质雷达相结合的方法，以有效提高探测精确度。地质雷达每次的探测长度为20 m～25 m，探测时应先判别隧道的地质异常情况，若无异常再进行下一个地质钻孔的打设。最后应根据短进尺、快封闭的原则完成隧道开挖施工，且施工期间严格控制格栅间距，在安装完成上台阶格栅后及时架设临时仰拱，将上台阶封闭成环。为了杜绝隧道下沉问题，在安装上台阶格栅钢架时应在起拱接板处增垫50 cm的长方木，增加受力面积，确保顺利施工。

4.5 应急措施

一方面，施工人员在开挖地铁隧道时应做好紧急演练工作，现场演练开挖施工期间极易出现的涌水、涌泥、坍塌等情况，且期间针对性的指出应急措施，及时整改技术措施不足之处。另一方面，地铁隧道在通过西亭隧道前，施工单位与设计单位、产权单位应充分沟通交流，提前沟通施工期间可能存在的问题，并制定可行的交通疏散方案，找出最佳的解决方法，以便及时解决疏导交通问题。

5 结语

通过实际案例分析可知，浅埋暗挖隧道下穿公路隧道施工期间应注意以下几个方面:

1)施工前应充分了解建筑物的结构形式以及地质水文条件等信息，判断设计图纸的合理性，并针对发现的问题及时进行动态调整。2)在隧道施工期间应做好监控工作，通过检测数据及时调整支护措施。3)施工企业应充分重视浅埋暗挖隧道降水作用，有效降低地下水位，以便更好的解决土体崩解问题。4)通过施工技术及数据模拟等方法，企业利用40 d时间成功完成下穿西亭隧道项目，且施工后西亭隧道结构没有出现开裂以及背后空洞等问题，浅埋暗挖隧道顺利通过了西亭隧道。

参考文献:

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