地鐵淺埋暗挖重疊隧道施工技術(shù)
摘要：因地鐵主要在城市中修建，特殊地段會受地理條件限制，不得不采用重疊隧道形式。所謂重疊隧道，嚴格意義上指線路和隧道結(jié)構(gòu)在水平投影上完全重合，本篇將從開始水平平行漸變到重疊的過程統(tǒng)稱為重疊隧道。淺埋暗挖重疊隧道的重點是如何控制隧道施工安全，控制施工中的變形和沉降最小，兩條隧道施工的相互影響最小。
關(guān)鍵詞：地鐵，暗挖，重疊隧道，施工
1.工程概況
廣州地鐵某區(qū)間采用淺埋暗挖重疊隧道施工法，該區(qū)間位于城市主干道下，線路兩旁是密集住宅區(qū)及高架橋，受地面交通影響及地下空間制約，不得不采用淺埋暗挖重疊隧道施工法。該區(qū)間左線長824.582m，右線長815.45m。本區(qū)間由起點隧道平行漸變?yōu)樯舷轮丿B，其中約270m左右線隧道最小凈距僅為0.974～2.997m。由于該區(qū)間設(shè)置一軌排井兼豎井，豎井部分32m采用明挖法。
該區(qū)間隧道穿越地層主要為：〈7〉號棕紅色粉砂質(zhì)泥巖強風(fēng)化帶、〈8〉號棕紅色粉砂泥質(zhì)中風(fēng)化帶、〈9〉號棕紅色粉砂質(zhì)泥巖微風(fēng)化帶，局部地段拱頂位于〈5-2〉、〈6〉地層中。
2.淺埋暗挖重疊隧道施工技術(shù)
本文將重點介紹淺埋暗挖重疊隧道施工法的特點，一般暗挖隧道相同的技術(shù)不再詳細闡述。
2.1施工工藝流程
該重疊隧道按新奧法原則并結(jié)合暗挖隧道法組織施工，為保證重疊段隧道施工安全，經(jīng)分析確定必須先進行下洞開挖初期支護，并封閉成環(huán)50m后，再進行上洞施工，其施工工藝流程見圖1�！�
圖1重疊段隧道施工工藝流程圖
2.2施工豎井進洞方法
施工豎井兼軌排井開挖至右線隧道上臺階標高后停止開挖右線部分，繼續(xù)開挖左線部分至上臺階標高后停止開挖，對左右線間斜坡進行支護，掛Φ8@200×200鋼筋網(wǎng)，3.5m長Φ22@1000×1000砂漿錨桿，C20噴射混凝土，具體見圖2。
然后破壁開挖左線上臺階，待左線上臺階開挖初期支護一段后，繼續(xù)開挖軌排井至左線隧道底，施工素混凝土墊層并對左右線間斜坡進行支護，再次破壁開挖下臺階。左線隧道開挖初期支護100m后，開始開挖右線隧道上臺階，兩洞上臺階均施工5m后，繼續(xù)開挖軌排井至右線隨到底，再破除圍護樁開始開挖下臺階。
2.3光面爆破
采用臺階法開挖，上、下臺階均采用光面爆破技術(shù)，分段起爆。在下洞以及非重疊段施工時，掏槽區(qū)盡量靠近下部，以增加掏槽區(qū)的爆源距地表的距離；在重疊段施工時，上洞的掏槽區(qū)應(yīng)盡量靠近上部，以增加與下洞的距離。周邊光爆孔按設(shè)計間距布置，并在施工中根據(jù)爆破效果來調(diào)整炮孔間距、深度及裝藥量。
掏槽區(qū)最大段裝藥量要求控制在4.7kg以內(nèi)。其上下臺階爆破鉆爆設(shè)計圖如圖3所示。起爆雷管采用15段非電毫秒雷管，炸藥采用乳化炸藥。爆破網(wǎng)路為孔內(nèi)同段，孔外微差的非電微差起爆技術(shù)。導(dǎo)爆管一般跳段使用，使段間隔時間大于50ms，防止地振波相疊加而產(chǎn)生較大的地振動。
為了控制振速及保證成形質(zhì)量，上下斷面均采用光面爆破。周邊眼孔裝藥采用間隔不耦合裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)見圖4所示。
2.4重疊隧道開挖施工方法
本區(qū)間隧道主要穿越地層為Ⅲ級和Ⅳ級圍巖，大部分采用上、下斷面的正臺階爆破開挖。
1、下洞施工
上臺階開挖高度為3.25m，下臺階開挖高度為3.52m，臺階法施工施工步驟見表1。
2、上洞施工
上洞隧道也主要采用臺階法進行開挖，考慮兩重疊隧道凈距較小，上洞荷載對下洞影響，且減少上洞爆破對下洞已完初期支護的影響，對上洞隧道采用拖槽法開挖，而且重疊段施工爆破影響的重點就在上洞隧道上臺階的開挖控制。本隧道采用控制爆破技術(shù)，將掏槽區(qū)盡量靠近斷面頂部。掏槽所在區(qū)域（①區(qū)）每循環(huán)進尺0.6~1.2m左右，架立上臺階格柵鋼架，然后下臺階每次進尺2榀格柵鋼架間距。其中②區(qū)是預(yù)留的保護層土體，將其開挖后進行下臺階格柵鋼架架立。
2.5隧道超前支護、初期支護
重疊段隧道采用Φ42小導(dǎo)管或Φ22錨桿超前支護、錨、網(wǎng)噴混凝土+鋼格柵聯(lián)合初期支護。
超前注漿小導(dǎo)管在格柵鋼架安裝好，噴混凝土完成后施作，為了對下一循環(huán)開挖起支撐和加固圍巖作用。本重疊隧道超前支護主要采用Ф42超前注漿小導(dǎo)管，L=3.5m，拱部120°范圍內(nèi)環(huán)向間距30cm，縱向間距根據(jù)巖層狀況進行施工有2.4m，2.0m，1.5m。超前小導(dǎo)管用Ф42鋼管加工成長3.5m，前端加工成尖錐狀。除尾部1m外，沿管壁間隔100~200mm四周鉆Φ8mm的壓漿孔（梅花型布置），孔徑6~8mm。為避免超前注漿小導(dǎo)管對鋼架架立的影響，超前注漿小導(dǎo)管位置應(yīng)考慮適當(dāng)外放。鉆孔后，將超前小導(dǎo)管打入并加設(shè)止?jié){塞。注漿順序由下向上，按配合比1:1單液水泥漿進行注漿（地下水較豐富時，加入水玻璃，進行雙漿液注漿）。注漿采用注漿泵壓注，注漿壓力為0.3~0.5MPa�！�
2.6隧道臨時加強支護施工
為確保重疊隧道開挖初期支護階段的穩(wěn)定，暗挖隧道在下洞架立了臨時鋼架（見圖5），以抵抗上洞隧道施工時的荷載及爆破震動。臨時鋼架間距與初期支護格柵鋼架間距一致。并根據(jù)監(jiān)測情況，決定是否加密臨時鋼支撐。
必須對下洞在上洞隧道掌子面前、后50m范圍內(nèi)的臨時鋼架架設(shè)完成后，方可進行上洞隧道的施工。臨時鋼支撐在加工場加工，洞內(nèi)拼裝。利用腳手架即將支撐拱部鋼架安設(shè)于設(shè)計位置，然后連接兩側(cè)支撐，并將支撐底部連接板焊接在初期支護格柵內(nèi)側(cè)2根主筋上，底部除與初期支護格柵焊接牢靠外，可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)回填砂石，增加底部的穩(wěn)定性。直撐與拱部型鋼鋼架連接板處用螺栓連接牢固。型鋼之間用縱向連接筋連接牢固，環(huán)向間距1000mm，內(nèi)外交錯布置，形成整體。架立后，檢查拱部型鋼鋼架是否與初期支護密貼，未密貼處采用木楔卡緊。
2.7回填注漿
為保證隧道掌子面的穩(wěn)定和隧道施工的安全，以及控制地層變形和兩隧道夾持段的圍巖的軟化，隧道應(yīng)及時進行回填注漿，特別對重疊隧道，凈距較小，在后建上洞隧道的爆破震動影響下，先建的下洞初期支護和圍巖可能出現(xiàn)一定松動，回填注漿顯得尤為重要。重疊隧道施工回填注漿除了初支背后的回填注漿和二次襯砌背后回填注漿外，還有一個很重要的注漿部分是兩隧道之間的夾巖注漿。在凈距小于2m時，需要對兩隧道初支間采取對拉錨桿或錨管措施，同時還需向夾巖采取注漿加固措施。
2.8重疊段二次襯砌施工技術(shù)
重疊段下洞二襯施工必須距離上洞初支后30m，上洞二襯必須距離下洞二襯后30m，該區(qū)間二次襯砌采用9m軌行模板整體襯砌臺車（見圖6）施工，混凝土采用泵送入模。
1、臺車定位：在仰拱達到設(shè)計強度后，在洞內(nèi)走行軌行式模板臺車，同時進行隧道凈空測量，放出中線及控制標高點。首先進行走行軌道定位，鋪好軌道后，再行走臺車，臺車行走采用手控電動式，臺車到位后，首先將后端升至上一組襯砌頂，一般搭接10cm，之后將襯砌端頭拱頂升至設(shè)計標高，左右調(diào)到中心位置，頂模固定后，調(diào)整邊模寬度，根據(jù)中心線調(diào)整至設(shè)計寬度，固定邊模，定位完成。
2、臺車支撐體系：臺車的頂模、邊模均采用液壓缸伸縮，以適用直線和曲線不同斷面。為保證臺車面板和內(nèi)支撐系統(tǒng)的強度和剛度，臺車面板采用厚度為8mm的鋼板，臺車頂模縱梁及行走縱梁上設(shè)置活動鋼支撐。
3、臺車灌注口：臺車上設(shè)置縱向三組、環(huán)向五個共15個灌注窗口。拱頂?shù)娜齻�灌注口設(shè)置灌注管以便于和混凝土輸送管連接，其余灌注口采用活動蓋板，可靈活打開或關(guān)閉，既可作灌注口又可作振搗口和觀察口使用。所有灌注口和臺車連接處作加強處理，和臺車的接縫嚴密。區(qū)間隧道模板臺車側(cè)視圖見圖7。
3.總結(jié)
在淺埋暗挖隧道法施工中，采用先施工下洞、后施工上洞的順序進行施工，開挖采用上、下臺階法施工，采用光面爆破。上下重疊隧道工作面合理間距應(yīng)不小于50m。左右線上下重疊隧道施工時，先采用臺階法對下洞隧道開挖初支，待下洞開挖初支封閉成環(huán)完成50m并達到設(shè)計強度后，再施工臨時型鋼鋼架對下洞進行加固，并保證上洞掌子面位置處，下洞前后50m范圍內(nèi)必須已完成臨時鋼支撐架設(shè)，才能開挖上洞上臺階（與下洞開挖掌子面保持50m的安全距離），然后再施工上洞下臺階。初期支護采用超前小導(dǎo)管注漿，初支背后采用回填注漿，兩隧道之間夾巖也要進行注漿加固。二襯施工時，上洞開挖初支必須滿足超前下洞二襯施工30m左右，下洞二襯必須滿足超前上洞二襯施工30m左右。
通過對隧道受力和變形狀況的監(jiān)測，結(jié)果表明拱頂下沉、水平收斂均未超過4mm，圍巖壓力也很小，由隧道開挖引起的應(yīng)力重分布大部分由圍巖自承，結(jié)構(gòu)受力較小，隧道及其支護體系處于較高的安全程度。
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