城市轨道交通暗挖隧道下穿建筑物安全施工技术分析

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对于城市建筑物来说，在爆破震动的影响下，往往导致诸多安全隐患，尤其是老旧建筑，其抗震性能比较差。在修建地铁隧道时，若要穿过这类建筑物，使用传统的爆破法往往会造成结构开裂、倾斜、沉降，也会影响居民的生活等，同时，地表荷载较大时，无法保证隧道施工安全。为了保护地表建筑物，实现安全施工目标，需要合理应用超前支护，以此提升围岩的自稳性，并且，利用机械开挖，防止地表建筑物遭到破坏。

1 工程概况

在某城市轨道交通工程中，下穿已建某建筑物，该挡墙建于2006 年，全长330 米，高23.5-25 米，采用浆砌片石砌筑而成。挡墙坡顶为小区居民楼，钢混结构，独立桩基础，居民楼距挡墙水平距离为6-10 米，高边坡片石挡墙存在多处脱落、松动、开裂、沉降、位移，存在较大的安全隐患。此段隧道洞身范围之内的围岩地质情况复杂，存在溶洞、溶槽及断层的可能性。隧道开挖时如遇到上述地质情况，可能会造成隧道冒顶及坍塌。在穿越建筑物之前，施工单位、监理单位、建设单位相互配合，对建筑物相关情况进行调查发现一旦高挡墙出现滑坡、垮塌等安全事故，将会阻断交通，损毁车辆、伤及行人、毁坏商业建筑，社会影响巨大。

2 地铁隧道下穿建筑物相关的措施

2.1 施工监测

对于地下工程而言，不确定因素比较多，在隧道开挖的推进下，岩层应力也会发生相关的变化。在具体施工之前，一定要对所穿建筑进行全面分析，每道裂缝都要准确的记录，还要拍照、编号等等，由于高挡墙高23.5-25 米，人工监测困难较大，因此采用倾斜仪和静力水准仪对高挡墙沉降、倾斜进行自动化高频监测，根据施工监测方案对，合理布置沉降、倾斜观测点，采集初始值，做到信息化施工。在施工的过程中，针对隧道拱顶沉降、裂缝发展、变形需要重点观测，全面收集相关数据，将其反馈给有关技术人员，根据数据分析结果进行指导，进而对开挖进尺、支护参数进行调整。

2.2 超前加固

该段围岩等级为Ⅲ级，原支护类型为Ⅲ型，采用全断面冷开工法。初支喷混凝土：全环70mm 厚C25 早强混凝土；系统锚杆：拱部采用25 中空锚杆，长度L=2.0m，锚杆间距1.2×1.5m（环x 纵），梅花型布置；钢筋网：φ6 钢筋，构成250×250mm 网格，拱部单层设置，钢筋网应与锚杆尾端连接牢固；二次衬砌：全环300mm 厚C35 防水钢筋混凝土，抗渗等级P12；仰拱填充：C20混凝土。无超前及拱架支护，一旦隧洞内出现较大贯通性溶洞、溶蚀发育，现的支护形式无法提供有效的支撑，直接影响高挡墙的安全[1]。鉴于上述情况，为确保隧道掘进的顺利进行，保证高挡墙及周围建筑物的安全，采取增加超前支护措施，增加φ42注浆小导管，长度为3.2m，壁厚4mm，环向间距0.4m，纵向间距2.0m，外插角7-12°。小导管打设完毕后，及时进行注水泥浆填充，注浆压力控制在0.3-0.5MPa。

2.3 机械开挖

为了减少对围岩以及建筑物的负面影响，可以使用非爆破开挖方法，为保证施工安全、质量及进度要求，隧道掌子面以及周边轮廓面的开挖作业可以采用掘进机开挖方式，根据掌子面围岩的具有发育情况合理凿除，当掌子面达到开挖目标后，测量人员要进行复测，如果有局部欠挖情况，则使用小型挖掘[2]进行修边。若掌子面围岩十分完整时，在掌子面上可以使用潜孔钻打洞，这样既可以保证施工进度，也可以提升施工效率。通过全面统计隧道的施工进度，每日能够实现一个施工循环目标，合理加快施工速度，在根本上满足了施工现场的总体要求，预期的目标也能够顺利实现。

2.4 初期支护

在初期支护阶段，对围岩进行开挖时，自稳能力的保持时间比较短，当洞身被开挖后，需要及时进行支护，支护体系要与掌子面处于封闭状态，初期支护和围岩共同形成支护体系。主要支护内容：①系统锚杆安装。为了达到锚杆角度的设计要求，需要将锚杆与隧道周边轮廓保持90°，拱部钻孔使用小型锚杆机，锚杆长度需要超过设计长度的95%，锚杆垫板要紧贴围岩，完成锚杆安装后进行注浆，然后安装堵头。若砂浆强度没有达到设计要求的70%情况下，不可以悬挂重物，也不能随意碰撞、敲击。②安装钢筋网。在初期支护中，使用单层钢筋网，其规格0.2m×x0.2m，圆钢规格HPB300d8，钢筋网片之间的搭接长度要大于20cm，钢筋网片与锚杆的连接要尽量牢固，利用焊接方式进行搭接，提升支护体系的刚度。③钢架安装。在钢架的初期支护阶段使用工字钢，钢架进行分节集中制作，利用连接钢板、M20 螺栓进行连接，将钢架底脚落在围岩上，隧底超挖过程中禁止钢架悬空，在钢架和围岩之间，要使用混凝土垫块填充间隙。安装钢架之后要采取有效保护措施，防止已支护的钢架遭到损坏[3]。④喷射混凝土。使用C25 混凝土进行喷射，将厚度控制在260mm，当安装钢架之后，需要分段、分层进行混凝土喷射，否则，围岩长时间暴露将会加重风化，强度也会下降，同时，还要及时清理洞内水分，减少围岩的侵蚀。在隧道周边围岩和钢架之间，需要采用混凝土喷射方式填补间隙，以此提升围岩应力的传递效果。

3 结语

综上所述，在城市轨道交通中中，对暗挖隧道进行施工时，隧道洞身机械开挖与超前加固措施的联合应用可以在隧道下穿建筑物方面取得较满意的效果，不需要进行爆破，也不需要建筑物拆迁，既可以保护地表建筑物，也可以使得施工过程中顺利推进，降低了安全事故的发生概率。不仅如此，暗挖隧道也能节约工期成本，在规定工期内穿过建筑物，实现建设目标。