复杂周边环境下浅埋超大断面隧道施工技术

李 沛 东

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)

对于复杂周边环境下的浅埋超大断面隧道工程施工，施工单位不仅要考虑复杂环境给工程施工带来的各种影响，还要考虑如何应用有效的施工技术保证施工质量，确保隧道工程的顺利施工，并提高隧道工程施工效率。尤其是大多数隧道工程基本是在城市范围内，只有采用合理的隧道施工技术才能保护周边建筑物，减少施工给周边环境带来的影响。

1 工程介绍

在具体应用隧道施工技术时，一定要了解工程概况、水文地质、周边环境。这样才能科学设计隧道，合理选择施工技术，从而保证隧道设计质量。

1.1 概况

其中包括隧道全长、地层厚度、隧道断面等。需要注意的是应完全掌握隧道断面的开挖宽度、开挖高度、开挖面积等数据资料。本文主要以某城市轻轨工程中的某一站隧道建设为例。其中隧道全长为190 m，隧道横跨四个高度的断面。另外，其开挖宽度约(22±0.3)m，开挖高度约(20.3±0.4)m。隧道结构为直墙拱形断面、复合式衬砌结构。

1.2 水文地质

更好地了解水文地质条件，有利于科学选择支护技术，且更能保证地表不会塌陷，影响到工程施工质量。该工程的地质环境比较复杂。其中地层最上层主要是夹杂砂质粘土的普通土，下层为基岩，呈厚层状，且质地非常坚硬。另外，隧道范围内的地下水量较少，且只有上层含有少量滞水。

1.3 周边环境

该车站隧道建设部分原为步行街。其沿线两侧有酒店、电影院、百货大楼等多个高层建筑。其中百货大楼还属于超高层建筑，与工程开挖的边界距离约为12 m。距离工程最近的酒店，其地下室边界与开挖边界距离仅4.5 m。另外，车站隧道穿过20条防空洞。防空洞的高度为2.5 m，横纵跨度为4 m左右。且距离车站洞室中线在0 m～18 m范围内，对隧道工程的施工影响非常大。

2 隧道施工技术

2.1 隧道开挖支护技术

从上述描述中能够了解到该车站的围岩条件较好，利于大断面开挖施工。但即便如此，其周边环境非常复杂。在开挖时，施工单位必须要考虑如何保证围岩的稳定，减少不良施工环境对隧道工程施工的影响。这也就意味着，施工单位应选择合理的开挖方法。结合工程实际，施工单位选择了双侧壁导坑分部开挖及侧壁三台阶开挖技术。所谓三台阶开挖技术，是指按照以弧形导坑开挖留核心土的工作模式，将断面分为上中下三个台阶七个开挖面，然后平行推进。其主要施工流程是：先进行上部弧形导坑的环型开挖，并做好拱部支护。而后，在中下台阶的开挖中要左右错开，并做好墙部支护。最后，进行核心土隧道底部的开挖，并做好隧道底部的支护。另外，在该施工过程中，所有的初期支护多是以新奥法施工原理为基础，结合喷锚网格栅支撑结构。

2.2 微震爆破技术

考虑到隧道工程的周边环境比较复杂，施工单位可采用合适的爆破技术，尽量控制爆破规模，削弱爆破震动强度。这样才能保证大断面开挖技术，并提高工程施工效率。

依据该车站隧道的工程概况，应将爆破对周边建筑物的振动波速控制在(1.8±0.2)cm/s。也就是将爆破噪声、爆破强度控制安全范围内。对此，施工单位可参考行业标准、国家法规。但是在控制其爆破强度时，还应当保证其爆破效果，为后续隧道断面的施工奠定基础。另外，依据工程实际，施工单位采用了以光面爆破技术为基础的威震爆破技术。但需注意在实际应用中还应做好爆破参数的设计、减震措施的使用。首先，在爆破参数设计方面，可依据公式计算其单段爆破药量。同时，还应当采用工程类比法进行参数合理或者依据现场试爆破进行参数调整，直至爆破参数合适。其次，还需采用有效的减震措施。比如采用隔孔装药的方式，并针对不同的施工部位采用合适的爆破方式。譬如在断面底部采用松动爆破方式。

2.3 防空洞的处理技术

防空洞对隧道的施工影响非常大。施工单位应采取有效的处理技术，解决防空洞与隧道的重叠、交叉问题，保证工程质量。

需要注意的是在隧道开挖施工前，应提前进行防空洞的处理。若是两者并未贯穿，则可采用锚喷支护技术进行防空洞的加固，并进行混凝土的回填，使其与周边围岩、支护结构共同承载负荷。若是贯穿情况，则可将两者的交叉处进行支护。支护方法可仍采用锚喷支护。随后，再进行隧道的导坑开挖与支护，以便将防空洞支护与隧道的支护连成一体。最后，再进行防空洞支护部分的混凝土回填。但在这一过程中，施工单位应当合理控制其围岩深度、锚杆长度、间距。

2.4 全面衬砌技术

超大断面的施工面积非常大，混凝土的用量也非常大。对此，施工单位可采用分部分的衬砌方法，满足隧道超大断面的施工需求。但为了保证工程质量，提升支护结构的防水能力，施工单位还可采用全断面衬砌技术。实践证明，全断面衬砌技术不仅能保证断面施工质量，而且还能解决大体积混凝土灌注问题。

首先，施工单位可尝试应用全断面衬砌台车。这种施工车的液压系统压力、竖向油缸行程等运行参数能满足施工条件。而且其整体强度、稳定性较好。其次，全断面衬砌施工技术要点包括：

1)宜将混凝土灌注速度控制在(4.4±0.9)m3/h，以保证台车的混凝土浇筑质量。2)在施工中，需对台车进行变形监测，确认其变形量在允许范围内。3)在浇灌、捣固时，可按照上下分层、左右对称的方式进行操作。这样更能保证混凝土灌注质量。4)及时做好混凝土的养护。通常可采用水雾养护方式。同时，应尽量确认混凝土的强度能达到2.5 MPa。

2.5 围岩与支护变形及受力的监测技术

首先，开挖引起的位移问题。比如隧道的初期支护位移。一般可设置拱顶下沉测点、水平收敛测线，进行隧道围岩、支护结构的变形。虽然隧道变形对开挖施工的影响非常大，但是其变形在掌子面通过后的半个月左右就会逐渐趋于稳定。又如对于地表沉降问题，可沿车站中轴线纵向设置观测点，其观测点间距可控制10 m左右。同时，考虑到开挖也会造成地面沉降，还可沿在其横向上设置观测点，并将其间距控制在5 m左右。如果其地表沉降监测值为零，则表明开挖没有引起地表沉降。其次，在初期支护受力监测方面。主要是对锚杆应力、格栅拱应力、喷层应力、临时钢支撑应力等应力的监测，其测点布置需结合实际情况。譬如其对于格栅拱应力，应对称设置监测点。

综上所述，隧道工程的施工应考虑复杂的周边环境，并结合浅埋超大断面的施工特点，采用合适的隧道施工方法。但最重要的是应当依据工程实际，科学选择支护技术、爆破技术、监测技术等施工技术。只有这样才能保证隧道工程的施工质量，提升隧道工程的安全性、稳定性。