崗石區(qū)間超小間距隧道施工技術(shù)摘要：以城市地鐵采用礦山法施工小間距隧道技術(shù)為研究目標(biāo)，分析了地鐵小間距隧道施工的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，總結(jié)了地鐵小間距隧道施工方法、技術(shù)思路和施工技術(shù)措施，介紹了廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程實(shí)例。認(rèn)為，地鐵小間距隧道施上應(yīng)采用綜合性技術(shù)和措施，提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和整體性，減少和控制兩條隧道開挖時的相互影響，合理地利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用關(guān)鍵詞：地鐵;隧道;施上:監(jiān)控量測0引言 現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[1]，兩條平行隧道的凈距不宜小于隧道外輪廓直徑，在設(shè)計(jì)階段，小間距隧道方案應(yīng)盡量避免。但是，由于線路周圍的既有建筑物基礎(chǔ)、既有構(gòu)筑物、既有隧道和其他條件約束，有時不可避免地采用小間距隧道方案。隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地鐵線路的增多，小(超小)間距隧道工程不斷出現(xiàn)[2-4]。 超小間距隧道施工，現(xiàn)行《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》沒有涉及，更無成熟的“工法”參照。因此，研究地鐵小間距隧道的施工技術(shù)成為急迫的任務(wù)。廣州市軌道交通三號線崗石區(qū)間隧道，兩洞之間凈距為0-195 mm，屬淺埋超小間距隧道工程。本文根據(jù)廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程實(shí)踐[[5]，分析了小間距隧道圍巖力學(xué)特征，以及地鐵小間距隧道的技術(shù)難點(diǎn)和對策，總結(jié)了地鐵小間距隧道的施工方法、施工工藝和技術(shù)措施。1小間距隧道圍巖力學(xué)特征 崗石區(qū)間超小間距隧道左右線均采用上下臺階法施工，左線隧道先掘。施工過程中的監(jiān)測結(jié)果表明，右線隧道開挖引起先掘的左線隧道圍巖應(yīng)力劇烈變化，隧道偏壓顯著。1. 1圍巖應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，施工中變化劇烈 監(jiān)測表明[2]，右線隧道開挖引起先掘的左線隧道圍巖應(yīng)力劇烈變化。左線隧道ZDKS+823斷面，由于右線上臺階開挖，兩隧道間土體從較大的拉應(yīng)力狀態(tài)快速增大為很大的拉應(yīng)力狀態(tài)，再快速下降成為較小的拉應(yīng)力，直至壓應(yīng)力。 右線隧道開挖引起兩隧道間圍巖內(nèi)存在拉應(yīng)力狀態(tài)。土體和風(fēng)化巖體的抗拉強(qiáng)度極低，拉應(yīng)力狀態(tài)的存在使隧道圍巖處于極為不利的應(yīng)力狀態(tài)。因此，施工中保證支護(hù)與圍巖密實(shí)接觸是十分重要的。 格柵鋼筋應(yīng)力和地表下沉等量測結(jié)果也與上述收斂、圍巖應(yīng)力量測結(jié)果相互印證。2偏壓顯著 超小間距隧道施工過程中隧道偏壓顯著，左線隧道ZDKS+823斷面，在右線隧道開挖后，靠右線拱腰圍巖應(yīng)力遠(yuǎn)小于另一側(cè)拱腰，見圖1、圖2e靠右線幫腳和底板存在較大的拉應(yīng)力，而另一側(cè)應(yīng)力很小，見圖2。
左線隧道ZDKS十810斷面，在右線隧道開挖后，靠右線拱腰圍巖應(yīng)力遠(yuǎn)小于另一側(cè)拱腰。靠右線幫腳處圍巖應(yīng)力持續(xù)增加，遠(yuǎn)大于另一側(cè)幫腳，形成顯著偏壓。隨著隧道開挖過程進(jìn)行，格柵鋼筋應(yīng)力和圍巖應(yīng)力變化明顯，分布復(fù)雜;特別是兩隧道之間的T型土體和相鄰的兩側(cè)初期支護(hù)應(yīng)力變化劇烈，狀態(tài)復(fù)雜。2崗石區(qū)間超小間距隧道施工2. 1施工難點(diǎn) 根據(jù)廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程和其他小間距隧道工程實(shí)踐[2-5]，地鐵小間距隧道施工必須妥善解決以下技術(shù)難點(diǎn):(1)先掘隧道對后掘隧道的偏壓影響; (2)后掘隧道對先掘隧道的擾動影響; (3)兩隧道中間T型土體在兩次開挖擾動情況下的穩(wěn)定; (4)兩條隧道先后開挖引起的地面沉降等圍巖變形控制; (5)軟弱巖土體問題:地鐵隧道一般處于上體或風(fēng)化巖體內(nèi)，強(qiáng)度低，性質(zhì)軟弱，易受水的影響; (6)淺埋問題:地鐵隧道一般埋深較淺，屬淺埋隧道。兩條隧道先后開挖，容易引起地面沉降量過大等問題。2. 2施工方法與技術(shù)措施 根據(jù)上述地鐵小間距隧道的圍巖變形特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)、施工中必須盡可能減少對圍巖的擾動，特別是對中間土(巖)體的擾動。同時，支護(hù)強(qiáng)度和剛度要大，支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性要強(qiáng)，以限制圍巖變形，保持圍巖自身強(qiáng)度和承載力，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時達(dá)到長期穩(wěn)定。而且，要減少和控制先掘和后掘隧道開挖時的相互影響?？傮w目標(biāo)是，合理利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用。 因此，地鐵小間距隧道施工中，采用單一的、單方面的或局部的方法、措施難以達(dá)到上述目標(biāo)和要求。而應(yīng)在施工方法、施工工藝、支護(hù)形式與參數(shù)、特殊施工方法的應(yīng)用等方面采用綜合性技術(shù)、措施，其要點(diǎn)如下: (1)施工方法主要采用臺階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法或兩者組合，并控制循環(huán)進(jìn)尺; (2)控制和減小開挖對圍巖的擾動; (3)左、右線隧道開挖面錯開一定距離; (4)提高支護(hù)的強(qiáng)度、剛度和整體性，控制圍巖變形; (5)兩隧道前方土體和兩隧道間T型土體預(yù)加固; (6)加強(qiáng)先掘隧道支護(hù)，及時施做先掘隧道的二次襯砌，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時達(dá)到長期穩(wěn)定; (7)及時施做仰拱，形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu); (8)監(jiān)控量測，信息化施工。2.3崗石區(qū)間超小間距隧道施工[5-7] 廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程，一次支護(hù)為噴錨網(wǎng)與格柵鋼架，二次襯砌為鋼筋混凝土，支護(hù)參數(shù)見表1。 施工中，采用了綜合性技術(shù)、措施，順利完成該隧道工程。綜合性技術(shù)、措施除表外，左右線均采用上、下臺階法，開挖進(jìn)尺0.5 m，人工和靜力破碎劑開挖;及時施做仰拱，形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu);左、右線隧道支護(hù)多道相互連接，強(qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和左右線隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系:左、右線兩隧道開挖面距離不小于25 m。3結(jié)語 根據(jù)崗石區(qū)間和其他小間距隧道工程經(jīng)驗(yàn)，采用綜合性技術(shù)、措施，通過提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和整體性，減少和控制左、右線隧道開挖時的相互影響，合理地利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用，可以安全、順利地完成小間距隧道工程。 地鐵小間距隧道是一類新的隧道工程問題，還經(jīng)常與淺埋、軟弱巖土體等問題交織在一起，施工難度大;處在城市環(huán)境中，對變形、沉降的要求又高。因此，通過具體工程的監(jiān)控量測和分析研究，深化對小間距隧道圍巖變形和應(yīng)力分布的認(rèn)識，制定小間距隧道施工技術(shù)細(xì)則，這方面還有大量的工作要做。參考文獻(xiàn):[1]北京城建設(shè)計(jì)研究總院.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:中國計(jì)劃出版社，,2003.[2]姚永勤，王明年.深圳地鐵單洞雙層隧道施工力學(xué)分析[J].工程力學(xué)，2003,(增刊):279-282[3]王啟耀.近距離雙線盾構(gòu)隧道施工相互影響的監(jiān)測與分析[J].地下空間，2003,23(1):49-51.[4]廣州市地下鐵道總公司，廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院.廣州地鐵二號線設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:科學(xué)出版社, 2005.[5]廣州市地下鐵道總公司，中鐵十九局集團(tuán)公司，同濟(jì)大學(xué).崗石區(qū)間超小間距隧道施工技術(shù)研究中間報(bào)告[R].廣州，2005.[6]浙江省交通設(shè)計(jì)院.公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，1990.[7]周青，楊新安，高艷靈等金川不良巖體分類及其巷道支護(hù)研究[J]遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，,2002,21(2):140-142.
左線隧道ZDKS十810斷面，在右線隧道開挖后，靠右線拱腰圍巖應(yīng)力遠(yuǎn)小于另一側(cè)拱腰。靠右線幫腳處圍巖應(yīng)力持續(xù)增加，遠(yuǎn)大于另一側(cè)幫腳，形成顯著偏壓。隨著隧道開挖過程進(jìn)行，格柵鋼筋應(yīng)力和圍巖應(yīng)力變化明顯，分布復(fù)雜;特別是兩隧道之間的T型土體和相鄰的兩側(cè)初期支護(hù)應(yīng)力變化劇烈，狀態(tài)復(fù)雜。2崗石區(qū)間超小間距隧道施工2. 1施工難點(diǎn) 根據(jù)廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程和其他小間距隧道工程實(shí)踐[2-5]，地鐵小間距隧道施工必須妥善解決以下技術(shù)難點(diǎn):(1)先掘隧道對后掘隧道的偏壓影響; (2)后掘隧道對先掘隧道的擾動影響; (3)兩隧道中間T型土體在兩次開挖擾動情況下的穩(wěn)定; (4)兩條隧道先后開挖引起的地面沉降等圍巖變形控制; (5)軟弱巖土體問題:地鐵隧道一般處于上體或風(fēng)化巖體內(nèi)，強(qiáng)度低，性質(zhì)軟弱，易受水的影響; (6)淺埋問題:地鐵隧道一般埋深較淺，屬淺埋隧道。兩條隧道先后開挖，容易引起地面沉降量過大等問題。2. 2施工方法與技術(shù)措施 根據(jù)上述地鐵小間距隧道的圍巖變形特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)、施工中必須盡可能減少對圍巖的擾動，特別是對中間土(巖)體的擾動。同時，支護(hù)強(qiáng)度和剛度要大，支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性要強(qiáng)，以限制圍巖變形，保持圍巖自身強(qiáng)度和承載力，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時達(dá)到長期穩(wěn)定。而且，要減少和控制先掘和后掘隧道開挖時的相互影響?？傮w目標(biāo)是，合理利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用。 因此，地鐵小間距隧道施工中，采用單一的、單方面的或局部的方法、措施難以達(dá)到上述目標(biāo)和要求。而應(yīng)在施工方法、施工工藝、支護(hù)形式與參數(shù)、特殊施工方法的應(yīng)用等方面采用綜合性技術(shù)、措施，其要點(diǎn)如下: (1)施工方法主要采用臺階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法或兩者組合，并控制循環(huán)進(jìn)尺; (2)控制和減小開挖對圍巖的擾動; (3)左、右線隧道開挖面錯開一定距離; (4)提高支護(hù)的強(qiáng)度、剛度和整體性，控制圍巖變形; (5)兩隧道前方土體和兩隧道間T型土體預(yù)加固; (6)加強(qiáng)先掘隧道支護(hù)，及時施做先掘隧道的二次襯砌，促使圍巖一支護(hù)系統(tǒng)及時達(dá)到長期穩(wěn)定; (7)及時施做仰拱，形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu); (8)監(jiān)控量測，信息化施工。2.3崗石區(qū)間超小間距隧道施工[5-7] 廣州地鐵三號線崗石區(qū)間超小間距隧道工程，一次支護(hù)為噴錨網(wǎng)與格柵鋼架，二次襯砌為鋼筋混凝土，支護(hù)參數(shù)見表1。 施工中，采用了綜合性技術(shù)、措施，順利完成該隧道工程。綜合性技術(shù)、措施除表外，左右線均采用上、下臺階法，開挖進(jìn)尺0.5 m，人工和靜力破碎劑開挖;及時施做仰拱，形成封閉支護(hù)結(jié)構(gòu);左、右線隧道支護(hù)多道相互連接，強(qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和左右線隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系:左、右線兩隧道開挖面距離不小于25 m。3結(jié)語 根據(jù)崗石區(qū)間和其他小間距隧道工程經(jīng)驗(yàn)，采用綜合性技術(shù)、措施，通過提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和整體性，減少和控制左、右線隧道開挖時的相互影響，合理地利用圍巖自承能力，保證圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用，可以安全、順利地完成小間距隧道工程。 地鐵小間距隧道是一類新的隧道工程問題，還經(jīng)常與淺埋、軟弱巖土體等問題交織在一起，施工難度大;處在城市環(huán)境中，對變形、沉降的要求又高。因此，通過具體工程的監(jiān)控量測和分析研究，深化對小間距隧道圍巖變形和應(yīng)力分布的認(rèn)識，制定小間距隧道施工技術(shù)細(xì)則，這方面還有大量的工作要做。參考文獻(xiàn):[1]北京城建設(shè)計(jì)研究總院.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:中國計(jì)劃出版社，,2003.[2]姚永勤，王明年.深圳地鐵單洞雙層隧道施工力學(xué)分析[J].工程力學(xué)，2003,(增刊):279-282[3]王啟耀.近距離雙線盾構(gòu)隧道施工相互影響的監(jiān)測與分析[J].地下空間，2003,23(1):49-51.[4]廣州市地下鐵道總公司，廣州市地下鐵道設(shè)計(jì)研究院.廣州地鐵二號線設(shè)計(jì)總結(jié)[M].北京:科學(xué)出版社, 2005.[5]廣州市地下鐵道總公司，中鐵十九局集團(tuán)公司，同濟(jì)大學(xué).崗石區(qū)間超小間距隧道施工技術(shù)研究中間報(bào)告[R].廣州，2005.[6]浙江省交通設(shè)計(jì)院.公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，1990.[7]周青，楊新安，高艷靈等金川不良巖體分類及其巷道支護(hù)研究[J]遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，,2002,21(2):140-142.
