浅析复杂条件下暗挖异形隧道设计
2023-03-12刘洋唐凯
刘洋，唐凯
（1.成都市市政工程设计研究院有限公司，成都 610000；2.成都市建筑设计研究院有限公司，成都 610095）
1 工程概况
青岛地铁3号线某通道地处京口路与书院路交会处，通道与书院路中防商街地下2层经通道相连。书院路中防商街地处书院路下，为明挖地下两层既有结构，连接通道转弯夹角为119°44′9″，为平顶直墙断面，断面宽度6.2 m，高6.78 m。
连接通道地面附近为李村商业中心，客流量极大，也是青岛市交通最为密集的区域之一，周边分布有苏宁电器，五星电器等建（构）筑物；地下分布有书院路中防商街，苏宁电器地下室以及地铁李村站等；地下管线繁多，地面交通繁忙，周边建（构）筑物密集，如图1所示。
2 工程地质及水文地质
本站场区地层主要为第四系全新统人工填土、洪冲积层、上更新统洪冲积层组成，本车站的抗震设防烈度6度，抗浮水位按标高13.0 m，工程范围内从上至下依次为素填土、粉质黏土、粗砂、粉质黏土、粗砂~砾砂、粉质黏土、中等风化花岗岩。通道穿越地层主要为粗砂、粉质黏土、粗砂~砾砂层。地质纵断面图如图2所示。
3 工程难点
本工程周边环境复杂，限制因素较多，主要影响因素有：
1）现场征地无果，连接通道采用暗挖法施工；
2）通道地处商业中心，连接通道上方书院路交通繁忙，客流量极大，沉降敏感；
3）通道东侧紧贴既有车站，西侧距苏宁电器地下室接口仅约5 m，南侧距中防商街接口最近不足4 m且与1号通道有60°15′51″夹角，通道结构平面布置困难，无法采用暗挖拱形断面，暗挖通道内外侧长度悬殊；
图1 通道施工平面图
图2 地质纵断面图
4）通道穿越地层主要为含水砂层，地质条件差。
4 暗挖结构设计
浅埋暗挖施工时不可避免对周围地层产生扰动引起地层变形，进而对建（构）筑物产生不利影响，导致其产生变形，甚至损坏，特别是本通道平面形式不规则，断面形式为平顶直墙。为有效控制地层变形，减小对周边环境的影响，确保工程施工安全，制定了针对性的措施[1-2]。
4.1 地面注浆加固
鉴于通道穿越地层主要为含水砂层，隧道施工前对通道平面开挖轮廓外扩3 m、地表以下2~14 m范围内进行地面注浆加固。采用φ42 mm钢花管，以1.2 m×1.1 m的间距菱形布置，保证孔的末端间距控制在1.2 m以内，压力为0.5~1.0 MPa，单孔浆液扩散半径为0.75 m，注水泥浆+水玻璃双液浆；注浆孔全部注完后，在工作面钻3~5个检查孔并取岩芯，观察浆液填充情况，岩芯成块状，浆液扩散饱满均匀，检查孔内无线状流水，注浆加固体强度不小于1 MPa。当注浆效果不能满足上述要求时，应进行补注浆，直到达到设计要求后方可进行开挖。
4.2 开挖工法及施工步序
本通道断面分为4个导洞施工减小开挖跨度，外侧上下导洞依次开挖完成，浇筑外侧二衬混凝土，待达到强度后，方可进行内侧导洞施工，导洞开挖步序如图3所示，施工步序平面如图4所示。
图3 导洞开挖步序横剖图
4.3 超前支护措施
进洞前从明挖基坑方向向隧道顶部水平打设一排φ108 mm超前大管棚，环向间距300 mm，管棚长度应按端部距中防商街结构外墙400 mm渐变，为保证端部效果，平行于中防商街侧墙方向斜向打设5根超前大管棚；管内注水泥砂浆，管棚平面布置如图5所示。
图4 施工步序平面图
图5 管棚平面布置图
隧道边墙隔榀钢架沿开挖方向打设φ42 mm超前注浆小导管，竖向间距300 mm，单根长度3.0 m，压注水泥浆，压力为0.5~1.0 MPa。
4.4 增强初支支护强度和刚度
1）初期喷混凝土：C25混凝土全断面支护。
2）工字钢钢架：外侧导洞加密渐变设置，最大步距0.6 m，内侧导洞隔榀设置，采用I25型工字钢钢架，钢架平面布置如图6所示。
图6 钢架平面布置图
3）钢筋网片：全环单层钢筋网设置φ8 mm@200 mm×200 mm。
4）初支背后注浆：每断面初支中预埋5根0.8 m长的φ32 mm注浆管，纵向间距2 m。
4.5 受力体系转换
外侧导洞开挖完成后，分段拆横撑，分段浇筑导洞内二衬混凝土，并在顶板与底板间设钢管垂直支撑，应与二衬模板同时架设；略加垂直直撑顶力，以顶紧密贴为原则；待内侧导洞开挖浇筑完成，混凝土达到强度以后，方可拆除钢管垂直支撑[3]，如图7所示。
图7 钢管撑架设示意图
4.6 监控量测
施工期间期间加强监控量测，加密监测点布置及监测频率，建立风险报警制度，做到信息化施工；制定应急预案和报警机制，发现问题及时上报。
5 结语
针对青岛地铁3号线该暗挖连接通道平面结构形式异形，且对地面沉降敏感的浅埋暗挖平顶直墙隧道，提出一种通过断面分块施工、平面渐变法施工以及配合受力体系转换的手段解决此类问题的思路[4]，解决了地质条件不利、城市管线迁改及占道调流施工等多项问题，现已顺利竣工，投入运营。
