净距离下穿建（构）筑物施工技术研究

侯世锋

（中交二公局铁路工程有限公司，西安 710065）

1 工程概况

乌鲁木齐轨道交通1号线工程土建施工04合同段，南门站～北门站暗挖区间设计起讫里程为DK4+180.456～DK4+965.139，总长784.683m，区间左右线间距13～16.2m，隧道埋深16～19.2m。综合考虑本段区间长度、线路情况、工程地质及场地、工筹等，本区间隧道采用暗挖矿山法施工。区间结构覆土埋深较市政管线深，采用矿山法施工能有效避让沿线的地下管线，施工期间不用对地下管线进行改移。但受区间正线开挖施工的影响，周边地层会有少量沉降，施工前需要调查清楚区间沿线的地下管线情况，针对不同种类的管线采取相应的保护措施，加强施工监测。在YDK4+579.571位置设置一处施工竖井、横通道兼联络通道，其中岩层强度70MPa。施工中鉴于岩层强度较高，先后采取了布鲁克机器人开挖、二氧化碳爆破技术，替代传统的炸药爆破技术后，显著减少了爆破飞石和烟尘对安全和环境的影响，同时保证了工期的按时完成。

2 竖井施工

2.1 竖井施工流程

竖井采用倒挂井壁法施工，施工流程为：施工准备→测量放线→锁口圈开挖、浇筑→龙门架安装→超前加固→井身土石方开挖→钢格栅架立、连接筋、网片焊接→湿喷混凝土→回填注浆→下一循环→竖井封底。

2.2 锁口圈施工

竖井锁口圈梁尺寸为3m高（地面以上0.5m）、2m宽，混凝土等级为C30，保护层厚度50mm。测量放出控制线，定出锁口圈的开挖轮廓线。土方开挖采用机械开挖，开挖到设计高程以上200mm后，人工捡底、修边，基底按设计要求夯实，保证成型质量及地基承载力符合要求，同时预埋竖井初支竖向连接筋，且锚入圈梁长度≥36D（D为圈梁受力钢筋直径）[1]。锁口圈施工前施做100mm厚C20细石混凝土垫层，24h后开始绑扎圈梁钢筋，圈梁的钢筋在钢筋加工场进行，然后运至现场绑扎并及时预埋注浆管及钢板（竖井楼梯用）。龙门架基础随圈梁同步施工。圈梁钢筋安装完成经监理检查合格后，支立圈梁模板，模板采用竹胶板，满堂脚手架支撑体系，混凝土采用C30商品混凝土浇筑，振捣棒振捣。

3 施工技术

采用布鲁克机器人进行隧道施工。该机器人可以360°“自由旋转”、无线遥控操控，相较于传统的挖掘机施工，具有安全、环保、高效的特点。其每小时可以完成5～10m3的岩体破除，施工效率相比传统挖掘机大幅度提高，而且其工作臂采用三节臂，可以轻松地完成360°正向、反向的掏、挖等作业。需注意的是，其设备高温后需降温方可继续操作。

由测量人员根据测量结果用油漆标明欠挖位置及范围。对于小范围的欠挖，不建议采用二氧化碳爆破技术，因其爆破的成本高，损耗大，需要人工进行处理欠挖，采用人工打钎及用电锤打孔联合进行处理；对于大范围的欠挖，采用电锤打孔，用塑料导爆管、雷管或少量乳化炸药进行爆破处理，后用小车出渣。

3.1 监控量测

为给隧道施工创设安全环境，需安排专员做好监测工作，明确地面与上方的沉降情况。不仅于此，隧道周边的既有建筑以及各类地下管线都要得到全面监测，不可出现沉降变形等问题。在获得监测结果后，技术人员以此为基础评定工程情况，调节参数并做出合理优化，形成安全的施工环境。

3.2 在暗挖隧道临近区间采取加撑保护措施

浅埋大断面暗挖隧道施工环境更为复杂，在盾构穿越该区间时应足够安全。基于此，施工人员有必要为隧道采取支护措施，可设置型钢支撑，要求各支撑间隔1m，采用I20工字钢。待盾构顺利穿过后，即可将型钢支撑拆除。值得注意的是，在设置型钢支撑时需要格外注重接头钢板，其设置位置应足够合理，且要利用膨胀螺栓实现与模筑轮的稳固连接。若工程中存在永久中隔墙，可充分利用其中的预留孔，将其作为中间支撑点。

二氧化碳气体爆破装置是现阶段应用较为广泛的矿用低温爆破设备，其突出特点在于爆破时不产生明火，可从源头上切断火源，确保施工作业的安全性，可消除爆破产生的不良影响，控制现场温度。

3.3 左线盾构掘进控制

盾构持续推进，若与先行大断面浅埋暗挖隧道之间处于较小间距时，有必要通过合理的措施控制整体质量，具体有：（1）为避免盾构停机现象，施工人员在前期应全面检查盾构机，针对存在的问题及时维护；（2）合理优化盾构施工参数，尽可能降低对土体的扰动影响；（3）严格控制土舱压力；（4）合理调节盾构姿态，主要控制姿态变动的频率与范围，通过此方式降低对土体的不良影响；（5）同步注浆施工中，所用浆液的质量与数量需足够合理，且建筑产生的各个空隙都要得到有效填充，将土体变形控制在工程许可范围内；（6）设置注浆孔，随后完成注浆管的预埋作业，在此环节施工时需考虑到周边施工环境。

竖井部分施工较为特殊，需要提前完成大断面施工作业，考虑到竖井开挖面较大的特点，基于全断面开挖的方式需投入大量设备，同时，各类石碴均都采用的是设备提升的方式，将会耗费大量的成本，无论在工程效率还是成本上都相对欠佳。对此，选择小导洞开挖方式，从而得到直径为3.8m的开挖断面。此方式的特点在于：有效控制一次开挖工程量，相较于常规方法而言设备投入减少约1/3，显著提升了施工效率，能够在短时间内完成小导洞开挖作业[2]。扩挖作业遵循的是由上而下的原则，在确保设备与人员效率的同时，还可提升洞内排水效果，且经过扩挖后得到的石碴能够快速运输到洞外指定区域，有效节约成本，无论在质量、安全还是成本等方面效果都更为良好。

3.4 地表沉降

经技术人员监测后，得到地表沉降变动曲线。通过对其进行分析得知，采用先盾构后暗挖的方法施工，两洞之间的沉降更为明显，而基于先暗挖后盾构的方法展开施工作业，在中间区域的沉降则相对微弱一些。在先行隧道贯通的影响下，致使后行隧道与上方行车道间距逐步缩小，同时在其侧方也存在隧道施工作业。因此，要严格控制后行隧道施工作业，最大程度地降低对环境的扰动影响。从结构断面规模来看，右洞部分明显超过左洞。不仅于此，右线盾构施工中极容易对周边环境造成不良影响，这一现象将明显超过左线。相比之下，盾构施工虽然会对环境造成干扰，但程度较为微弱，而暗挖施工则更为明显。对此，综合考虑扰动与风险因素，需合理优化施工顺序，科学施工右线暗挖隧道，在此基础上再进入左线盾构隧道施工作业中，且要适当延长两部分的施工间隔时间。

如图1所示为暗挖隧道先行、盾构隧道后行造成的地表沉降曲线图。基于对图1的分析得知，暗挖隧道先行施工中，地表沉降最大约24.25m，同时形成明显沉降槽，宽度约40m。而在盾构隧道后行施工中，引发地表沉降的最大值约23mm，并且会形成宽度约34mm的沉降槽。

施工中，待双线通过后，此过程中地表最大沉降约30mm。分析图中所给曲线，双洞之间的区域出现沉降槽呈明显“U”形，形成的横向距离约50m。由于设置有盾构隧道通道，从而带来更为明显的地表沉降现象，相较于原状态而言，增幅达到了25%。

图1 暗挖隧道先行、盾构隧道后行造成的地表沉降曲线图

3.5 中间土体应力

关于小净距隧道的施工作业，中间土体是重要的影响因素，该部分的稳定性将直接影响到施工的整体安全。暗挖隧道通过时，将会对暗挖隧道一侧土体造成严重影响，最大应力由原本的241.16kPa急剧提升至645.46kPa，增幅达到了170%。而在盾构隧道通过时，虽然存在土体最大应力增长现象，但幅度相对较小，持续施工且最终通过后，方会出现明显的增幅。作为盾构隧道一侧土体，其在不同的施工环节对应的最大主应力存在明显区别，暗挖隧道通过时仅呈现出微弱增长的趋势，而盾构隧道通过时出现的增幅将明显提升，原本仅为248.43kPa，这一阶段急剧上升到316.66kPa，增幅达到了27.4%。基于上述分析得知，暗挖隧道一侧易出现稳定性不足的现象，因此施工人员需要高度注重这一问题。

4 结语

综上所述，在实际施工中需高度注重暗挖隧道一侧，确保其具有足够稳定性。具体来说，施工人员应当全面监测地表与临近结构物的状态，明确其沉降情况，采取加撑保护等措施，提升暗挖隧道施工稳定性，为双线隧道施工创设足够安全的环境。