劉 挺，徐學(xué)深

(1.寧波大榭開(kāi)發(fā)區(qū)宏利路橋工程有限公司，浙江寧波 315192;2.寧波順和路橋設(shè)計(jì)有限公司，浙江寧波 315105)

0 引言

沈家門海中洲隧道所處條件復(fù)雜，與一般隧道改建相比，具有周邊建筑物密集、存在未處理的塌腔體、埋深淺、跨度大及設(shè)計(jì)和施工控制要求高等顯著特點(diǎn)，如何在施工時(shí)保證隧道及周邊建筑物的安全成為改建設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

在隧道改建相關(guān)研究中:文獻(xiàn)［1］對(duì)既有隧道改建施工的安全風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策進(jìn)行了闡述，其中設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)防范及對(duì)策等相關(guān)內(nèi)容對(duì)海中洲隧道改建設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)性，但偏向于理論化，缺乏實(shí)用性;文獻(xiàn)［2］主要闡述了城市隧道改建的方案比選及施工安全控制，對(duì)海中洲隧道改建方案設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，但未涉及到改建隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);文獻(xiàn)［3］列舉了隧道擴(kuò)挖及改建施工中各種擴(kuò)挖工法，分別探討其適用條件、使用限制及優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)改建隧道的設(shè)計(jì)及施工具有一定的指導(dǎo)意義，但偏向于施工方面，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)方面的指導(dǎo)性;文獻(xiàn)［4－5］對(duì)大跨度隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)進(jìn)行了論述，對(duì)海中洲隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值，但新建隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于改建隧道的適用程度不明確，且隧道所處的周邊環(huán)境相差較大。

綜上可知，目前相關(guān)的文獻(xiàn)多從某個(gè)方面對(duì)隧道改建設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行研究，而對(duì)在復(fù)雜條件下城市隧道改建設(shè)計(jì)方面，缺乏較為系統(tǒng)的研究成果，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程。本文針對(duì)海中洲隧道所處的復(fù)雜條件，介紹城市隧道改建方案比選及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原隧道塌方地段處理和開(kāi)挖方案等方面所采取的技術(shù)措施。

1 工程概況

1.1 工程現(xiàn)狀

海中洲隧道是城區(qū)主干道東海路上的一座短隧道，原隧道于1986年9月竣工，全長(zhǎng)184.5 m，為雙向兩車道隧道，行車道機(jī)非混合通行，隧道東洞口平曲線半徑較小(35 m)。隧道凈高5 m，凈寬10 m，其中行車道2×3.5 m，兩側(cè)人行道2×1.5 m;東海路行車道寬13 m，其中機(jī)動(dòng)車道2×3.5 m，非機(jī)動(dòng)車道2×2.75 m，機(jī)非分隔帶2×0.25 m。隧道洞身兩側(cè)直墻為50 cm厚漿砌塊石，拱部為40 cm厚混凝土襯砌，洞口段為40 cm厚鋼筋混凝土襯砌。

受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)限制，又經(jīng)過(guò)20余a的運(yùn)營(yíng)，海中洲隧道洞內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和滲漏水等病害，且通過(guò)地質(zhì)勘察探明，原隧道東洞口曲線處存在縱向長(zhǎng)約7 m、橫向?qū)捈s9.8 m、高1.3 ～8.7 m 的塌腔體。隨著城區(qū)交通量的增長(zhǎng)，原隧道越來(lái)越不能適應(yīng)交通的需求，已成為東海路的交通瓶頸，且老隧道的病害還會(huì)給運(yùn)營(yíng)安全埋下隱患，急需對(duì)原隧道進(jìn)行改建。

1.2 地形、地貌情況

海中洲隧道位于沈家門地區(qū)中部，為低矮丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)地形北部高，南部及東西兩側(cè)低，低矮丘陵的山脊線呈近南北向延展，最高處海拔為49.3 m，最低處海拔為3.2 m，地形坡度為31°～33°，呈凸面坡形態(tài)。隧道頂部中軸線處高程為11.3～36.5 m。隧道頂部地面，其西部為沈家門人民醫(yī)院住宅區(qū)、實(shí)驗(yàn)樓及蓄水池，地形較平坦;其東側(cè)為零星分布的林區(qū)、墳?zāi)辜安说兀休^多人工開(kāi)挖形成的陡坎(高1～3 m)，地形高差變化較大。

1.3 水文、地質(zhì)情況

工作區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。地表無(wú)水庫(kù)等較大的水體和井、泉出露，也無(wú)常年性地表逕流，大氣降水呈短暫性地表逕流，基巖裂隙富水性差。原塌方處頂部為坡積、洪積層，厚0.5～5.8 m(一般為1 m 左右)，含砂礫黏土。圍巖以強(qiáng)風(fēng)化及中等風(fēng)化凝灰?guī)r為主，裂隙發(fā)育，并有強(qiáng)風(fēng)化鉀長(zhǎng)花崗巖脈穿插，巖石破碎，穩(wěn)定性較差。海中洲隧道地質(zhì)縱斷面見(jiàn)圖1。

圖1 海中洲隧道地質(zhì)縱斷面Fig.1 Geological profile of Haizhongzhou tunnel

2 隧道改建難點(diǎn)和要求

2.1 隧道改建難點(diǎn)

1)隧道周邊建筑物密集。隧道西洞口明洞頂正上方有1幢5層磚混結(jié)構(gòu)的住宅樓;隧道正上方地表為沈家門醫(yī)院，有1幢7層和1幢3層的樓房。隧道改建前西洞口情況見(jiàn)圖2。

2)原隧道有塌方未處理。東洞口曲線處曾發(fā)生塌方，但未產(chǎn)生冒頂。限于當(dāng)時(shí)技術(shù)和資金上的制約，塌方未處理。

3)隧道埋深淺。隧道洞頂最大高程為36.5 m，最大埋深約29.5 m，整座隧道都屬于淺埋。

圖2 海中洲隧道改建前西洞口情況Fig.2 West portal of Haizhongzhou tunnel before rehabilitation

4)隧道跨度大。為盡可能與相接道路順接，海中洲隧道凈寬為16 m，最大開(kāi)挖跨度達(dá)到19.4 m，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大。

5)設(shè)計(jì)和施工控制要求高。隧道改建既要保證自身施工安全，又要保證周邊建筑物的安全，必須在設(shè)計(jì)階段提出明確的技術(shù)指標(biāo)，以便控制施工中的變形及沉降。

2.2 隧道改建要求

1)改變機(jī)動(dòng)車單向通行現(xiàn)狀，解決東海路交通瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)便捷、快速的交通網(wǎng)絡(luò)。

2)實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車分道行駛，提高道路通行能力，消除混合交通安全隱患。

3)保證隧道主體工程及周圍相關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)安全，消除原隧道塌腔體的安全隱患。

3 改建方案

3.1 主輔洞方案

原隧道經(jīng)過(guò)加固改建后成為僅供汽車行駛的主洞，行車道寬度保持2×3.5 m不變，行車道兩側(cè)設(shè)置2×1.2 m的路緣帶，以提高行車的安全性;再在兩側(cè)各增設(shè)1個(gè)與主洞呈小凈距布設(shè)的輔洞，輔洞凈寬3.5 m，凈高3 m，僅供非機(jī)動(dòng)車和行人通行。主輔洞方案見(jiàn)圖3。

圖3 主輔洞方案示意圖(單位:cm)Fig.3 Rehabilitation option:main tunnel tube and assistant tunnel tubes(cm)

該方案右側(cè)輔洞東洞口與5層樓房沖突，需將該樓房拆除;右側(cè)輔洞西洞口位于7層房屋的底層，雖不需要拆除該房屋，但需對(duì)底層房屋的柱子進(jìn)行加固;原隧道加固改建時(shí)需封閉交通。

3.2 擴(kuò)洞方案

原隧道經(jīng)過(guò)擴(kuò)挖，由凈寬10 m改建成凈寬16 m，改建后隧道兩側(cè)各增設(shè)2.75 m的非機(jī)動(dòng)車道和1.5 m的人行道。機(jī)非車道由防撞護(hù)欄進(jìn)行隔離，非機(jī)動(dòng)車道與人行道由高起的步道進(jìn)行自然分離。擴(kuò)洞方案見(jiàn)圖4。

該方案西洞口開(kāi)挖輪廓線與5層樓房基礎(chǔ)基本持平，需將該樓房及左側(cè)周邊房屋拆除;原隧道改建時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間封閉交通;改建時(shí)可適當(dāng)調(diào)整原隧道軸線位置，增大隧道內(nèi)的曲線半徑，以改善通視和通風(fēng)條件，同時(shí)可以徹底消除原隧道塌腔體安全隱患。

圖4 擴(kuò)洞方案示意圖Fig.4 Rehabilitation option:Cross-section enlarging

3.3 方案比選

2種改建方案綜合比較見(jiàn)表1。從表1可以看出，2種方案各具優(yōu)缺點(diǎn)，都可以實(shí)施。通過(guò)對(duì)各種因素進(jìn)行綜合比較，擴(kuò)洞方案更具優(yōu)勢(shì)，推薦作為本工程的實(shí)施方案。

4 設(shè)計(jì)中采用的技術(shù)措施

4.1 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬計(jì)算

4.1.1 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

海中洲隧道凈寬為16 m，最大開(kāi)挖跨度達(dá)到19.4 m(介于3車道和4車道之間)，屬于較大跨度隧道，且隧道條件復(fù)雜，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大。隧道襯砌結(jié)構(gòu)按照新奧法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)海中洲隧道的實(shí)際情況，襯砌結(jié)構(gòu)在類似跨度工程類比［4－6］的基礎(chǔ)上采用了較為強(qiáng)大的支護(hù)參數(shù)，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面。

1)復(fù)合式襯砌各支護(hù)形式強(qiáng)強(qiáng)組合。由于隧道跨度大、埋深淺、對(duì)開(kāi)挖后圍巖的變形及地表的沉降要求嚴(yán)，對(duì)各支護(hù)形式進(jìn)行了強(qiáng)強(qiáng)組合。初期支護(hù)錨桿與鋼架相間布置，充分發(fā)揮各自作用，除S3型外，均設(shè)置2層鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)支護(hù)的整體性，鋼架均選用剛度較大的工字鋼架，在支護(hù)完成早期即能支承荷載，以便有效控制圍巖變形及地表沉降;二次襯砌均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2)超前支護(hù)設(shè)置強(qiáng)大。由于老隧道存在脫空等病害，拆除老隧道襯砌及擴(kuò)挖時(shí)易發(fā)生掉塊或坍塌，對(duì)超前支護(hù)進(jìn)行了加強(qiáng)。特別是洞口加強(qiáng)段，超前支護(hù)除采用長(zhǎng)管棚外，還增加了環(huán)向注漿小導(dǎo)管，以防止長(zhǎng)管棚與開(kāi)挖輪廓線之間的圍巖出現(xiàn)掉塊或因掉塊而引發(fā)進(jìn)一步坍塌。隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 改建方案綜合比較表Table 1 Comparison and contrast between two rehabilitation options

表2 隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表Table 2 Parameters of composite lining

4.1.2 數(shù)值模擬計(jì)算

設(shè)計(jì)中采用有限元軟件Ansys，建立了二維有限元數(shù)值模型，在水平方向取距離擴(kuò)建隧道45 m，在豎直方向向下取30 m，向上取至地表(即30 m)。圍巖和襯砌的物理力學(xué)參數(shù)如表3所示。按如下假定進(jìn)行數(shù)值計(jì)算:圍巖為均質(zhì)且各向同性的連續(xù)介質(zhì);結(jié)構(gòu)受力只考慮自重應(yīng)力場(chǎng);邊界條件除上部為自由邊界以外，底面和兩側(cè)面均為法向約束邊界。

表3 圍巖和襯砌的物理力學(xué)參數(shù)Table 3 Physical and mechanical parameters of surrounding rocks and lining

根據(jù)計(jì)算分析的需要和實(shí)際的施工工況，選取了新建(工況1)、中間擴(kuò)挖(工況2)及外側(cè)擴(kuò)挖(工況3)分別進(jìn)行模擬，隧道施工采用三臺(tái)階法。通過(guò)數(shù)值模擬，可得出如下結(jié)論:

1)圍巖應(yīng)力。各個(gè)施工步驟中的圍巖應(yīng)力，工況2和工況3均比工況1大。

2)塑性區(qū)分布。在上、中臺(tái)階開(kāi)挖后，3種工況均在新支護(hù)兩側(cè)腳即將開(kāi)挖的中部土體位置出現(xiàn)塑性區(qū)，工況2較工況1數(shù)值和區(qū)域都稍大，工況3塑性區(qū)呈現(xiàn)左右不對(duì)稱分布;下臺(tái)階開(kāi)挖后，僅有工況2在拱腳處有一定區(qū)域的塑性區(qū)，且數(shù)值較小。

3)圍巖變形。開(kāi)挖面拱頂位置的總沉降量，工況1為56.23 mm，工況 2 為 56.68 mm，工況 3 為 56.43 mm。3種工況下的隧道施工造成圍巖豎向的位移變形整體變化趨勢(shì)相似，變化量也相差不大。工況1和工況2洞內(nèi)收斂變化趨勢(shì)相似，工況1左右均為1.465 mm;工況2左右均為1.846 mm;由于工況3存在圍巖偏壓現(xiàn)象，洞內(nèi)收斂左右側(cè)區(qū)別較大，左側(cè)為1.87 mm，右側(cè)為0.97 mm。

4)支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力(見(jiàn)表4)。支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的應(yīng)力均在安全抗壓強(qiáng)度范圍內(nèi)，二次襯砌分擔(dān)了一定的圍巖壓力，但主要還是作為結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。

表4 支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力Table 4 Stress of supporting structure

4.2 原隧道塌方地段處理方案設(shè)計(jì)

原隧道施工年代較早，竣工資料簡(jiǎn)單，無(wú)塌方情況的施工記錄。在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)勘察揭示，K0+224～+231段為原隧道塌方區(qū)，形成沿隧道縱向長(zhǎng)約7 m，橫向?qū)捈s9.8m的空洞，塌腔體高1.3～8.7 m，塌腔體體積約360 m3。該段圍巖為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，節(jié)理發(fā)育，巖層走向與隧道走向成近90°交角，有滑層，層間夾泥。原襯砌拱背上堆積原塌方渣體約50 m3。塌方區(qū)空腔頂?shù)乇砀采w層厚度不一，最厚處約20 m，最薄處約8 m，為強(qiáng)風(fēng)化的土夾碎石。

由于海中洲隧道周邊建筑物密集，埋深淺，新老隧道橫斷面在原塌方地段處于交叉的不利位置，塌方處理制約因素多，原隧道塌方處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果［7］。為順利通過(guò)塌方體，處理方案設(shè)計(jì)確定了安全、可靠、不留后患、經(jīng)濟(jì)、快速施工的總體原則，采用了地表注漿錨桿加固、塌腔處理和塌腔回填等綜合整治措施。隧道塌方處理橫斷面示意圖如圖5所示，具體處理措施主要有4點(diǎn)。

圖5 隧道塌方處理橫斷面示意圖Fig.5 Tunnel collapse treatment

1)為減少施工擾動(dòng)引起新的坍塌，開(kāi)挖前需先對(duì)地表進(jìn)行加固，首先考慮采用地表注漿對(duì)地層進(jìn)行加固，但在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)效果不佳，后改為地表注漿錨桿加固，并采用噴射混凝土封閉地表，以減少地表水下滲進(jìn)入塌腔體。

2)采用人工風(fēng)鎬作業(yè)，短進(jìn)尺拆除老隧道襯砌，初期支護(hù)保持緊跟，當(dāng)有進(jìn)入塌腔體的空間時(shí)，即對(duì)塌腔體進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)支護(hù)加固;加固完成后施作隧道上半斷面初期支護(hù);塌腔體與初期支護(hù)間采用豎向支撐連接，形成共同受力，再對(duì)塌腔體復(fù)噴混凝土，初期支護(hù)外表面澆筑護(hù)拱;由于隧道跨度大，為減少初期支護(hù)早期的受力，在初期支護(hù)未封閉成環(huán)前，設(shè)置臨時(shí)工字鋼支撐。

3)隧道改建將東洞口的曲線半徑由35m調(diào)整為110m，新、老隧道之間在橫斷面上是交叉關(guān)系，兩者存在空腔，在塌腔體加固完成后，對(duì)新老隧道之間空腔進(jìn)行回填。

4)由于塌腔體頂?shù)乇砀采w層薄，地面建筑物密集，同時(shí)考慮運(yùn)營(yíng)過(guò)程中隧道的耐久性和結(jié)構(gòu)安全等因素，在初期支護(hù)仰拱封閉后分多次對(duì)塌腔體進(jìn)行回填，保證塌腔體回填密實(shí)。

4.3 開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)

海中洲隧道跨度大、條件復(fù)雜，且新老隧道橫斷面在部分位置存在交叉，開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)難度較大。在設(shè)計(jì)開(kāi)挖方案時(shí)，充分考慮了老隧道拱部為混凝土襯砌的實(shí)際情況，開(kāi)挖施工時(shí)將其作為護(hù)拱，對(duì)施工作業(yè)人員可起到防護(hù)作用。具體開(kāi)挖方案為:新隧道開(kāi)挖利用已有隧道作為導(dǎo)洞，分3個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖及支護(hù)，先采用人工風(fēng)鎬作業(yè)，短進(jìn)尺拆除上臺(tái)階老隧道襯砌;再進(jìn)行上臺(tái)階擴(kuò)挖部分開(kāi)挖及支護(hù)，S5+、S4、S3型開(kāi)挖進(jìn)尺分別不超過(guò) 0.5，1，1.25 m。施工中應(yīng)保持初期支護(hù)緊跟，初期支護(hù)與老隧道襯砌之間的距離控制在50 cm左右(萬(wàn)一發(fā)生塌方，可減少塌渣落入隧道內(nèi))，以提高施工作業(yè)安全性。上臺(tái)階開(kāi)挖及支護(hù)長(zhǎng)度達(dá)到3～5 m時(shí)，進(jìn)行中臺(tái)階開(kāi)挖及支護(hù)，同樣方法完成下臺(tái)階開(kāi)挖及支護(hù)，最終形成新隧道支護(hù)體系。

設(shè)計(jì)中，按照與實(shí)際隧道1∶30的比例制作了模型，模型容重、內(nèi)摩擦角、泊松比及應(yīng)變相似比為1，彈性模量、黏聚力、應(yīng)力及強(qiáng)度相似比為30。模擬試驗(yàn)選取了新建(工況1)、中間擴(kuò)挖(工況2)及外側(cè)擴(kuò)挖(工況3)3個(gè)工況，每個(gè)工況的施工步驟分為3個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)均采用三臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)。工況2試驗(yàn)?zāi)Ｐ图澳M情況見(jiàn)圖6。

通過(guò)模擬試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，可得出如下結(jié)論:

1)圍巖應(yīng)力。隧道施工中，拱頂?shù)膰鷰r應(yīng)力變化最大。如工況1在上臺(tái)階開(kāi)挖前后拱頂壓應(yīng)力由15.1 kPa下降到2.3 kPa，而擴(kuò)挖隧道由于多了舊襯砌拆除步驟，應(yīng)力下降趨勢(shì)更為平緩;擴(kuò)挖隧道由于土體開(kāi)挖，掌子面后方圍巖出現(xiàn)較大臨空面，圍巖整體對(duì)掌子面縱向產(chǎn)生一定的荷載作用;工況3舊襯砌越靠近新襯砌，舊襯砌拆除對(duì)圍巖應(yīng)力變化影響越大。

圖6 中間擴(kuò)挖隧道試驗(yàn)?zāi)Ｐ图澳M情況Fig.6 Model of tunnel cross-section enlarging

2)支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力。隨著施工的進(jìn)行，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力從拱頂向拱肩及拱腰傳遞，并呈增大趨勢(shì)，直至襯砌封閉成環(huán)。如工況1拱肩位置襯砌最大應(yīng)力為255 kPa，拱腰位置最大應(yīng)力為300 kPa;舊襯砌能起到一定的支護(hù)作用，能在一定程度上抑制圍巖變形，減輕掌子面縱向的圍巖壓力，故擴(kuò)挖隧道襯砌受到的壓應(yīng)力比工況1小。

3)圍巖變形。擴(kuò)建隧道施工過(guò)程中，拱頂、兩側(cè)拱肩及兩側(cè)邊墻圍巖變形較大。如工況2在下臺(tái)階開(kāi)挖后拱頂沉降量為1.8×10－5m。

針對(duì)模擬試驗(yàn)得出的結(jié)論及海中洲隧道的復(fù)雜條件，且考慮到隧道開(kāi)挖斷面大，初期支護(hù)封閉成環(huán)時(shí)間間隔長(zhǎng)，設(shè)計(jì)要求在分臺(tái)階開(kāi)挖及支護(hù)后設(shè)置臨時(shí)工字鋼支撐(見(jiàn)圖7)。臨時(shí)支撐應(yīng)確保落地，以實(shí)現(xiàn)初期支護(hù)盡快閉合成環(huán)，進(jìn)一步提高初期支護(hù)早期承載能力，抑制圍巖的過(guò)度變形。

圖7 臨時(shí)工字鋼支撐設(shè)計(jì)示意圖Fig.7 Temporary bracing by I-shaped steel

4.4 監(jiān)控量測(cè)

海中洲隧道周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集，埋深淺，除選用常規(guī)的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目外，設(shè)計(jì)中有針對(duì)性地增加了建筑物沉降、建筑物傾斜及巖體爆破地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度3個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)方案見(jiàn)表5。樁基礎(chǔ)建筑物沉降允許值要求不大于10 mm，天然地基建筑物沉降允許值要求不大于30 mm［8－9］;砌體承重結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的局部?jī)A斜要求不大于2 mm，多層和高層建筑物基礎(chǔ)的傾斜要求不大于 4 mm［8］;爆破振動(dòng)速度不大于1 cm/s［10］。

表5 海中洲隧道施工監(jiān)測(cè)方案Table 5 Monitoring program of Haizhongzhou tunnel

5 實(shí)施效果

針對(duì)海中洲隧道所處的復(fù)雜條件，改建設(shè)計(jì)階段采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，并在施工階段強(qiáng)化動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，隧道施工進(jìn)展順利。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如天然地基建筑物的最大沉降量為18.3 mm，多層和高層建筑物基礎(chǔ)的最大傾斜為3.4 mm，最大爆破振動(dòng)速度為0.92 cm/s。

經(jīng)過(guò)近10個(gè)月的施工，隧道于2007年9月1日建成通車，既實(shí)現(xiàn)了隧道施工質(zhì)量、安全無(wú)事故，又未對(duì)周邊建筑物結(jié)構(gòu)安全造成影響。2011年9月，隧道順利通過(guò)竣工驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

6 結(jié)論及討論

1)海中洲隧道改建方案設(shè)計(jì)需綜合考慮使用功能、交通安全、施工安全、施工難度、工程投資、工期和對(duì)環(huán)境影響等因素。經(jīng)過(guò)2種方案的詳細(xì)比較，擴(kuò)洞方案更具優(yōu)勢(shì)，可作為實(shí)施方案。

2)海中洲隧道采用了較為強(qiáng)大的襯砌支護(hù)參數(shù)，對(duì)抑制圍巖的過(guò)度變形和地表的異常沉降作用明顯，通過(guò)有限元軟件驗(yàn)證表明襯砌參數(shù)滿足要求，可以保證施工及周邊建筑物的安全，但支護(hù)參數(shù)的科學(xué)性及經(jīng)濟(jì)性還有待于通過(guò)更多類似工程來(lái)驗(yàn)證。

3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，海中洲隧道原塌方地段處理采用先地表加固后塌腔體加固、塌腔體支護(hù)和永久支護(hù)共同受力的方式，加固完成后分多次進(jìn)行塌腔體回填，僅用25 d就順利完成，處理方案安全、適用。

4)通過(guò)模擬試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，海中洲隧道開(kāi)挖方案采用老隧道作為導(dǎo)洞，充分利用舊襯砌的支護(hù)作用，開(kāi)挖及支護(hù)施工在舊襯砌掩護(hù)下分三臺(tái)階進(jìn)行，保持初期支護(hù)緊跟，并設(shè)置臨時(shí)支撐，可保證施工安全，對(duì)擴(kuò)洞開(kāi)挖及支護(hù)施工有較好的適用性。

5)海中洲隧道周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集，改建設(shè)計(jì)對(duì)爆破振動(dòng)速度、建筑物沉降及建筑物傾斜等指標(biāo)提出了明確的要求，施工單位應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)制定實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)。

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