臧延偉 章立峰 吳向東

1 概述

該淺埋暗挖城市隧道下穿房屋段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整條隧道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。隧道計(jì)算行車速度50km/h,隧道橫斷面凈寬:1.0 m(檢修道)+0.5 m(右側(cè)側(cè)向?qū)挾?+3.75 m×2(車行道)+0.5 m(左側(cè)側(cè)向?qū)挾?+1 m(檢修道)=10.5 m,隧道凈高5.0 m。洞挖寬度達(dá)13.4 m,高度10.4 m。隧道對鄰近建筑物及其他各種地基的影響是不可避免的[1]。隧道穿越既有樓房施工難度較大,在開挖、支護(hù)和襯砌施工過程中要嚴(yán)格控制地表和拱頂沉降特別是地表沉降,若控制不好造成樓房出現(xiàn)裂縫或下沉影響使用造成安全隱患,后果將不堪設(shè)想[2]。

2 工程地質(zhì)水文情況

隧道在K1+240～K1+295范圍內(nèi)下穿房屋。建筑物基礎(chǔ)均為擴(kuò)大獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深為1.5 m。根據(jù)工程地質(zhì)鉆探鉆孔揭露,主要分布的巖土層由上至下有:隧道上覆①素填土,洞身段主要穿越②火山巖殘積土、③砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化火山巖、④中風(fēng)化火山巖、⑤微風(fēng)化火山巖,基底下伏⑤微風(fēng)化火山巖。地質(zhì)埋深10.2 m以下為微風(fēng)化火山巖。

擬建場地地下水主要賦存于②殘積土中及賦存于強(qiáng)～中風(fēng)化巖體(③～④)中,主要接受大氣降水及場地外圍地下水側(cè)向補(bǔ)給,含水層屬弱透水、弱含水層?？辈炱陂g測得鉆孔中混合地下水水位為1.4 m～2.3 m。

3 下穿房屋段結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)以往的工程實(shí)踐,并結(jié)合隧道的平縱斷面設(shè)計(jì)圖(K1+240～K1+295)及綜合考慮地質(zhì)狀況,隧道下穿房屋段襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用復(fù)合式襯砌。為了控制房屋建筑沉降、降低房屋建筑的振動(dòng)速度(根據(jù)規(guī)程規(guī)范并考慮影響居民因素確定,不超過1.5cm/s),保障施工安全,隧道支護(hù)斷面參數(shù)見表1。隧道下穿房屋段主要措施設(shè)計(jì)如下。

表1 隧道結(jié)構(gòu)襯砌支護(hù)參數(shù)表

3.1 房屋地基加固措施

地面采用φ 108鋼花管,L=18 m,@0.8 m×0.8m,梅花形布置,與地面傾斜成30°,注漿加固房屋地基基礎(chǔ),兩側(cè)施作水泥封堵墻,防止水泥跑漿,并控制隧道開挖影響范圍。

3.2 隧道合理埋深的確定

考慮圍巖“上軟下硬”條件下,隧道開挖施工難度很大。該處隧道設(shè)計(jì)考慮隧道拱頂位于軟硬地層分界線1.5 m以下,隧道開挖爆破影響作用下,1.5 m厚微風(fēng)化火山巖對隧道結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用,同時(shí)對地面房屋的沉降、振動(dòng)起到控制作用。

3.3 隧道防排水設(shè)計(jì)

考慮下穿房屋處地下水位較高,該段隧道考慮采用全包防水,防止地下水位長期下降引起房屋不均勻沉降,影響房屋建筑結(jié)構(gòu)。

3.4 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)采用全斷面帷幕注漿止水,加固圍巖,封閉洞周圍巖的主要水流通道。2)采用超前大管棚超前預(yù)支護(hù),管棚采用φ 108×8mm無縫鋼管,管棚環(huán)向間距30cm,管棚內(nèi)注漿加固圍巖并增加管棚剛度。3)初期支護(hù)采用全封閉式30cm厚C25噴射混凝土,內(nèi)設(shè)雙層鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距15cm×15cm,并以Ⅰ22b工字鋼作為初期支護(hù)的加強(qiáng)措施,型鋼間距 50cm。洞周徑向設(shè)置4.0 m長φ 42×4mm系統(tǒng)小導(dǎo)管,按照環(huán)縱間距75cm×50cm梅花形布設(shè)。噴射混凝土施作完畢后,采用短管注漿填充初期支護(hù)背后空隙。4)采用雙層初期支護(hù),第二層初期支護(hù)為30cm厚C25鋼格柵噴射混凝土,保證拆撐施作二襯過程的圍巖穩(wěn)定,鋼格柵采用φ 28主筋,格柵拱排距50cm,與噴射混凝土內(nèi)型鋼間隔布置。二次襯砌采用60cm厚C30鋼筋混凝土,為提高二次襯砌的整體性及防水性能,嚴(yán)格要求整體模筑。

3.5 監(jiān)控量測

根據(jù)類似城市隧道工程經(jīng)驗(yàn),控制該區(qū)建筑物變形安全的主要指標(biāo)有:建筑物的沉降、不均勻沉降和開裂[3]。該工程實(shí)施需加強(qiáng)監(jiān)控量測工作,把施工過程中的動(dòng)態(tài)變化始終納入可控的管理體系之中,以便隨時(shí)采取補(bǔ)救措施,建立健全監(jiān)控量測預(yù)警制度,嚴(yán)格控制隧道上方建筑物及道路沉降量,確保隧道施工安全。制定各項(xiàng)安全指標(biāo)——預(yù)警值、報(bào)警值和控制值。

4 下穿房屋段施工方案設(shè)計(jì)

該段施工采用CRD工法分四塊開挖,輔以控制爆破措施,嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺,及時(shí)支護(hù),有效控制地表建筑物及路面的沉降,保障施工安全。通過爆破炮眼合理設(shè)計(jì),并在下穿房屋前反復(fù)試驗(yàn),針對地面振動(dòng)速度進(jìn)行量測,調(diào)整爆破參數(shù)控制地面振動(dòng)速度不超過1.5cm/s,不但可保證地面建筑物結(jié)構(gòu)安全,也可使得噪聲處于居民可接受的范圍,體現(xiàn)“以人為本”思想,確保工程順利進(jìn)行。

采用控制爆破設(shè)計(jì)降低爆破地震波的破壞作用,保證地面建筑物的安全,即減震控制爆破。爆破后可沿巖體的切割面(或稱爆裂面)應(yīng)具有一定的平整度[4]?？刂菩员茀?shù)擬定如下:孔深:掏槽眼及底板眼 L=1.0 m,周邊及掘進(jìn)眼 L=0.85 m;孔徑:d=42mm;掏槽方式:中空直眼掏槽,直眼淺孔爆破;周邊眼間距:a=35cm～40cm;輔助眼間距:a′=(1.1～1.8)W;光爆孔抵抗線:W=40cm～45cm,E=a/W=0.8～1.0;周邊眼線裝藥密度:q=150 g/m～200 g/m;裝藥結(jié)構(gòu):周邊眼采用φ 20藥卷不耦合裝藥;掏槽眼及掘進(jìn)眼采用φ 32藥卷連續(xù)裝藥;堵塞:采用黃泥堵塞,堵塞長度不小于30cm;起爆方法:非電毫秒差起爆。

初步控制性爆破方案見圖1,詳細(xì)參數(shù)將根據(jù)開挖前試驗(yàn)段地面振動(dòng)速度不超過1.5cm/s對應(yīng)的爆破參數(shù)調(diào)整。

5 結(jié)語

在圍巖“上軟下硬”復(fù)雜地質(zhì)條件下,城市淺埋暗挖隧道下穿房屋段施工難度大,本文提出以上切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,可為以后類似工程提供參考借鑒。

[1] 鐘慧民.地鐵隧洞下穿高層建筑施工技術(shù)[J].西部探礦工程,2007(2):78-79.

[2] 王新家.公路隧道從既有樓房下穿越施工技術(shù)[J].西部探礦工程,2006(2):45-46.

[3] 王新家.淺埋大跨隧道下穿建筑物時(shí)的變形控制標(biāo)準(zhǔn)[J].都市快軌交通,2008,21(6):127-128.

[4] 楊新江.下穿危房區(qū)和高樓群的淺埋隧道的控制爆破技術(shù)[J].鐵道建筑,2003(2):18-19.