王炳東　于秀山

摘要：徐州市軌道交通3號線銅山副中心站-銅山新區(qū)站區(qū)間為礦山法暗挖區(qū)間，工程地質條件復雜，下穿既有鐵路、商業(yè)樓、住宅小區(qū)、河流，施工風險較大。本文結合此段區(qū)間成功下穿河流的施工經驗，論述了城市地鐵暗挖區(qū)間下穿河流安全施工技術。

Abstract：? The section of Tongshan Sub-center Station-Tongshan New District of Xuzhou Metro Line 3 is the mining excavation interval. The engineering geological conditions are complex， it underpasses the existing railways， commercial buildings， residential quarters and rivers， so the construction risks are high. This paper combines the construction experience of this section to successfully underpass the river， and discusses the safety construction technology of the urban excavation interval underpass the river.

關鍵詞：地鐵;暗挖區(qū)間;下穿河流;超前地質預報;安全施工

Key words： subway;excavation section;underpass river;advanced geological prediction;safe construction

中圖分類號：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0173-03

1? 項目概況

1.1 區(qū)間概況

銅山副中心站-銅山新區(qū)站（以下簡稱銅-銅區(qū)間）區(qū)間隧道為單洞單線馬蹄形斷面，礦山法施工。支護體系為網噴+格柵鋼架聯(lián)合受力體系。地下區(qū)間隧道襯砌由初期支護、防水層、二次襯砌構成復合式襯砌。隧道凈空尺寸為5650mm×5300（高×寬）mm。初期支護由超前小導管注漿、格柵鋼架、砂漿錨桿、C25網噴混凝土組成。被下穿河流為玉泉河，屬徐州市泄洪河，人工河，河寬約25m，現(xiàn)狀河流深約為2.3m左右，為人工河，河底無鋪砌，河水受降雨影響較大，降雨時水位明顯上升，河底高程26.98m～30.78m，現(xiàn)狀水位約31.28m。

1.2 區(qū)間與河道位置關系

銅-銅區(qū)間為單線單洞隧道，兩左右洞間距14.5m，正交通過現(xiàn)狀玉泉河。隧道頂部與玉泉河河床凈距13m。

1.3 工程地質概況

根據(jù)地質鉆探揭露及工程地質調查情況，銅-銅區(qū)間下穿玉泉河段隧道地層從上往下依次為雜填土、②3a-4黏土、⑤3a-4黏土、{11}2-3灰?guī)r、{11}2-3溶洞、{11}2a-3泥灰?guī)r。地質鉆孔取芯顯示河床至隧道頂部雜填土厚約2m，黏土層厚約3.6m，灰?guī)r層厚約8.4m。隧道處于中風化灰?guī)r地層，頂部巖溶發(fā)育，可能會有頂部坍塌、涌水突水風險。

下穿玉泉河場區(qū)整體分布1層碳酸鹽巖裂隙巖溶水。根據(jù)現(xiàn)場勘察期間量測的穩(wěn)定地下水位標高22.36～31.18m。根據(jù)地勘資料顯示各地層滲透系數(shù)及滲透性如表1。

2? 暗挖下穿通過風險源識別

①隧道下穿玉泉河時處強、中風化灰?guī)r地層，拱頂與河床凈距約13m。下穿過程中可能會由于爆破振動引起拱頂坍塌、冒頂。

②隧道處于巖溶發(fā)育地層，巖溶填充物多為黏土，可能與玉泉河存在水力通道。當施工至巖溶地段時會有涌水、突泥風險。

③隧道下穿玉泉河段埋深較小，爆破施工時可能會造成河床裂縫、隧道拱頂坍塌、冒頂引發(fā)涌水、突水事故。

④銅～銅區(qū)間隧道斷面較小，工作面機械設備調轉空間較小，在施工過程中容易發(fā)生機械傷人事件。

3? 隧道下穿風險防范措施

3.1 超前地質預報

①利用TSP超前地質預報系統(tǒng)進行長距離圍巖探測，初步對隧道圍巖進行長距離預報。臨近下穿前應用地質雷達詳細探測掌子面前方20m范圍圍巖及地下水儲存情況，探明巖溶位置。并進行超前地質鉆孔進一步探測前方地下水情況，對超前地質預報、超前探孔等預報手段所取得的資料進行綜合分析與評判，以確保施工安全。

②進行超前地質鉆探。由于隧道區(qū)域為中風化灰?guī)r地層，巖溶較為發(fā)育，裂隙水發(fā)育，在施工中易發(fā)生透水、涌水事故，所以對于超前地質預報顯示存在巖溶的區(qū)域，采用潛孔鉆打設超前探孔，進一步確定巖溶位置、巖溶區(qū)域大小以及巖溶填充物，同時起到超前泄水效果。根據(jù)超前鉆探情況提前采取加固措施。

3.2 超前預注漿

若超前地質預報及超前地質探孔探明掌子面前方巖溶裂隙較多，存水量較為豐富，可以考慮采用全斷面超前預注漿的方式進行加固止水。

本次下穿超前預注漿長度為30m，注漿范圍為隧道開挖輪廓線以外3m范圍，注漿孔擴散半徑2m。每一循環(huán)注漿長度為15m，開挖12m，并保留3m范圍作為止?jié){巖盤，第一循環(huán)采用3.0m厚C20砼止?jié){墻。

全斷面超前預注漿一方面能夠對下穿段圍巖進行加固，防止施工期間掌子面圍巖出現(xiàn)失穩(wěn)、坍塌、冒頂?shù)惹闆r，另一方面能夠填充裂隙，在隧道開挖輪廓線外圍形成止水帷幕，截斷玉泉河河床與隧道間的水力通道，能夠有效的起到止水效果，防止隧道開挖過程中出現(xiàn)滲水、涌水險情。同時，超前注漿能夠對前方巖溶進行填充加固，起到洞內注漿加固巖溶的效果。

注漿完成后，在開挖輪廓線范圍內打設檢查孔，檢測注漿效果，每循環(huán)設檢查孔5個，其中拱部2個，左右邊墻各1個，底部1個，檢查孔直徑？準110mm，長度約13m，平均出水量<0.2L/min，也可采用任一孔出水量<5L/min;壓水檢查，在1MPa壓力下，吸水量<2L/min;加固體抗壓強度不小于3MPa，滿足上述條件，則認為注漿達到效果，注漿達到效果后方可進行開挖。

3.3 弱爆破、短進尺、強支護

3.3.1 減少爆破振動

下穿玉泉河時總結Ⅳ級圍巖正常段爆破參數(shù)，以“弱爆破，短進尺”為原則，找出最佳爆破參數(shù)，提高爆破效率，了解爆破對周圍環(huán)境的爆破影響情況和范圍，掌握爆破質點振動衰減規(guī)律，預報振動量級。通過實際監(jiān)測，控制爆破規(guī)模，降低爆破振動效應，以確保開挖周邊圍巖穩(wěn)定和爆區(qū)周圍被保護構筑物的安全。

爆破時控制爆破震速不超過1.5cm/s，必要時采用人工配合小型機械的開挖方式進行，減小對周邊圍巖的擾動，防止圍巖失穩(wěn)，發(fā)生險情。

3.3.2 短進尺、強支護

對于下穿河流段采取縮短循環(huán)進尺，加強圍巖支護的方式安全通過?？s短循環(huán)進尺有以下優(yōu)點：①采用短進尺施工，能夠有效減少炸藥用量，減小爆破振動對周邊圍巖的擾動，減少圍巖失穩(wěn)坍塌的風險;②采用短進尺施工能夠減少圍巖臨空暴露的長度，增強圍巖的自穩(wěn)能力，增加施工安全系數(shù);③短循環(huán)進尺，縮短每循環(huán)施工時間，使開挖面盡快封閉成環(huán)，減少圍巖暴露時間，確保施工安全;④對于巖溶地段，縮短循環(huán)進尺可以減少溶洞填充物坍塌的風險，能夠有充足的時間對其進行加固處理。本次下穿玉泉河，縮短循環(huán)進尺至每循環(huán)0.5m，格柵鋼架加密至0.5m一道，同時掌子面拱頂120°范圍內增加超前注漿小導管。在施工過程中，嚴格按照加強后的施工工藝參數(shù)進行，安全穩(wěn)步的下穿通過河道。

3.4 巖溶處理

根據(jù)溶洞的位置及類型分別采取不同的處理措施。

①對于超前探測發(fā)現(xiàn)位于隧道掌子面開挖范圍內拱頂?shù)娜芏矗紫仍陂_挖前采用超前注漿的方式進行處理。待掌子面開挖至溶洞處后，視溶洞填充物情況而定決定是否徑向注漿。若填充物充滿溶洞，且為硬塑狀，無流水，可不進行徑向注漿;若溶洞填充物有明顯滲流，或者為半填充溶洞則須采用徑向注漿的方式再次經行加固處理。注漿漿液根據(jù)隧道內滲水情況選擇水泥單液漿或者水泥-水玻璃雙液漿或者化學漿液。②對于超前探測發(fā)現(xiàn)的位于隧道開挖范圍內的邊墻位置、仰拱部位的半充填和無充填型溶洞，待掌子面開挖至溶洞處后直接采用素混凝土回填或采用徑向注漿加固。

3.5 加強監(jiān)控量測

由于下穿段地質條件復雜，礦山法施工必定會對隧道周邊圍巖和地表環(huán)境產生擾動。因此，在施工過程中對圍巖及周邊環(huán)境進行全面、科學的監(jiān)測能夠確保施工安全。

隧道支護體系及周邊環(huán)境在受力狀態(tài)發(fā)生改變后通常會有一定的位移、變形。這種位移、變形會慢慢穩(wěn)定并趨向于零。當監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，就代表可能會發(fā)生突發(fā)情況，施工人員可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷采取相應的措施。因此，在施工過程中，通常依據(jù)觀測結果來驗證施工方案的正確性，調整施工參數(shù)，必要時采取措施。

同時通過對地表河堤、河水水位的監(jiān)測，能夠及時有效的了解河堤、水位的變化情況，提前預判，提前采取措施，防止情況進一步惡化，保證施工安全。

3.6 施工組織措施

①制定詳細的安全應急預案，配置齊全的應急物資，確保突發(fā)情況時能夠進行及時有效的應急處置。②在下穿河流施工之前，做好各項施工資源的儲備，合理安排施工工序，快速、穩(wěn)步通過下穿段。③為了防止產生連鎖效應，必須在單洞完全通過下穿段之后再進行另外一個洞的下穿施工。

4? 結束語

結合徐州市城市軌道交通3號線銅山副中心站-銅山新區(qū)站區(qū)間隧道安全通過下穿玉泉河段施工經驗，總結如下：以事前預防，事中控制為原則，通過超前地質預報，提前預判圍巖及地下水情況。再結合地質情況采取全斷面注漿、巖溶填充物注漿、以“弱爆破、短進尺、強支護”為原則、加強監(jiān)控量測等措施，能夠保證地鐵暗挖區(qū)間下穿河流安全施工。

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