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中铁二局第六工程有限公司 610000）
摘要 地铁施工下穿城市建筑结构物，保证建筑结构安全和地铁区间结构安全是地铁施工的前提，针对深圳地铁四号线某隧道，超浅埋、地质条件差、建筑物与隧道超小间距等特点，在施工过程中采用后退式注浆加固建筑基础，配合大管棚注浆和超前小导管注浆等超前支护，采用人工配合机械非爆破开挖，在整个施工过程中加强量测，保证了施工的安全顺利进行。
关键词 地铁施工 后退式注浆 超前支护 非爆破开挖
1引言
随着中国各大城市地铁建设速度的加快以及地下空间开发力度的加大，地铁工程近距离穿越城市建筑的情况将逐渐增多，在复杂地质环境下隧道施工必须确保建筑的绝对安全，而且必须做到施工期间不扰民，因此，安全保障措施必须要绝对可靠，这对施工技术也提出了更高的要求[1]。此类工程比较复杂，技术难度很大，依据浅埋暗挖法的基本原理进行相关研究，实现技术创新，为今后这类工程提供服务。
2 工程概况[2]
深圳地铁4号线某隧道地原属构造剥蚀丘包地貌，覆土厚度约为6米、埋深浅、主要岩层为松散松散回填土、砂质泥岩（强风化岩心呈碎块状，风化裂隙发育），地面呈台阶状，台阶高1～11m，为直立挡墙。基岩内裂隙发育程度较发育，岩体呈块状结构。隧道K0+8.078～K0+14.284上方为条石挡墙，且挡墙又为一栋6层砖混结构建筑基础，隧道拱顶与建筑基础离最小间距仅0.97m。拱顶上方全为松散回填土，围岩开挖后极不稳定，“拱部效应”无法形成，极易引起坍塌。隧道纵向方向为条石挡墙和高填方公路，高填方公路下方埋设一根600mm直径给水管、一根300mm直径PVC排水管。存在因隧道施工导致回填土沉降过大，引发建筑地基沉降变形、发生倾覆，高填方公路挡墙失稳，给水管、排水管出现爆管等安全隐患，对工程施工安全造成很大的不利因素。
3 施工方案选定
根据本段的工程特点及现场施工条件，爆破施工会造成拱顶地面下沉以及对隧道上方建筑及管线产生不利影响，建筑地基基础为松散回填土条石基础，隧道施工对上方建筑条石基础稳定存在严重影响。经过专家多次论证施工方案确定为：
（1）采用后退式注浆加固建筑房屋基础，防止建筑建筑基础向以开挖面滑动或发生不均匀沉降；
（2）采用φ108大管棚、φ42超前小导管进行超前注浆防护，提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；
（3）采用非爆破开挖隧道掌子面，减弱隧道施工影响；
（4）加强隧道施工监控量测，以监测信息指导施工，确保施工安全。
4 施工技术及措施
采用后退式双液浆加固建筑物地基，打设大管棚、超前小导管超前支护，隧道下穿建筑物开挖支护严格按照浅埋暗挖法“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则进行施工[3]，根据监控量测数据实时调整开挖进尺、支护参数，确保地面建筑结构不受影响和隧道施工安全。
4.1地表注浆
由于隧道埋深浅，覆跨比小，岩层主要为松散回填土，洞室开挖后自稳时间很短，为确保洞室安全和隧道上方建筑物的安全。为改善建筑回填土段围岩的物理力学性质，增强土体承载强度和增大土体弹性模量，防止施工隧道施工引起地表下沉导致建筑基础承载不均，引起建筑结构不均匀沉降、变形、裂缝、甚至倾倒等情况，采用XY-100地质钻机配合RG130注浆机该建筑基础回填土范围进行地表注浆加固。
布孔：梅花型布置，孔深根据每个位置回填土深度确定。
钻机定位：定位准确，钻头点位误差≤20mm。钻杆垂直度误差≤1度。
钻孔：钻孔过程中密切观察钻进尺度及溢水出水情况，出现涌水时，立即停钻，先行注浆止水，再分析原因。确认止水效果后，方可继续钻孔。钻孔时严格控制外插角，严禁出现窜孔、塌孔现象。
后退式双液浆配合比：
A液：水：水玻璃=1：1 PH=7.5
B液：水：超细水泥：XPM外加剂=1：1：0.0495
注浆量控制在15～20L/min，特殊情况可以进行适当调整；将喷入材料施加压力，可以实现水平渗透效果。阶梯进行回抽喷射，以10～15cm或20～50cm为一区间。注浆压力一定要严格控制在3～4MPa。当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时应采取措施确保浆量满足设计要求。
注浆孔位总体采取跳排隔孔布置。同排中间间隔一孔，每排之间中间隔开一排注浆，最后采取相同方法返回注浆至结束。每孔注浆完毕后，对注浆孔进行密封；对喷浆后地面实行封密，恢复原状。注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定围岩的流量及渗透系数，不合格的需进行补充注浆。检查孔的数目约为总注浆孔数的5～10%，布孔的重点检查部位是地质条件不好的地段及注浆质量较差或有疑问的部位。钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标，据此能对注浆效果做出比较确切的评价：样品的密度、结石的性质、浆液充填率及剩余孔隙率；依据试验规范标准对不合格点进行补注。
4.2 大管棚
隧道采用大管棚超前支护，起到加固建筑基础和超前支护隧道结构的作用。大管棚采用外径φ108mm、长33m、壁厚6mm的热扎无缝钢管，管棚前端呈尖锥状，尾部焊接φ10mm加强箍，管壁周围钻2排φ20mm注浆孔。环向间距0.5m，拱部135°范围布置，采用一台YG50型钻机成孔，每钻完一个孔后，随即将管棚钢管由机械沿隧道周边以1°外插角顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时长节和短节管节交替使用，管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密，以防注浆冒出，然后再进行下一孔的施工。采用RG130注浆机进行注浆，水泥浆水灰比1：1，水泥浆配合比、注浆量等参数可根据现场注浆情况适当调整。管棚封堵设进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔继续注浆，每孔注浆量一般20～30L/min，注浆压力控制在3～4MPa。达到设计注浆量或注浆压力后，稳定10分钟以上即可停止注浆。 4.3 超前小导管
超前小导管采用φ42热轧无缝钢管，壁厚4mm、长5m，前端加工成尖锥状，尾部焊一圈φ6mm加强筋。除尾部1m外，管壁四周钻φ10mm的压浆孔。环向间距0.5m，外插脚10°～15°，每3.5m施工一循环。采用TA288型气腿式凿岩机（风钻）钻孔，孔深应适当超深。钢管插入时，手持风钻先钻孔，再用去掉回转爪的风钻将钻杆换成特殊钎尾，用冲击的办法将导管贯入孔中。在小导管的尾部用胶泥麻筋缠箍成楔形，钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。钢管尾端外露足够长度，并与格栅钢架焊接在一起。超前小导管采用水泥浆液注浆加固，水泥浆参数、注浆施工方法同大管棚注浆。
4.4 非爆破开挖
后退式地表注浆加固、大管棚、超前小导管施工结束后，即可进行正常的隧道施工。隧道开挖采用正台阶法施工，上下台阶错开2.5～3m，每循环进尺严格控制在0.25～0.5m。开挖方式采用人工配合机械开挖，在使用机械开挖后，机械退出掌子面，然后挖掘机开始扒碴，出碴结束后马上进行凿顶清邦及初喷混凝土施工，然后再人工使用手持风镐对铣挖机未开挖到位的部位进行处理。待初期支护结构安装、复喷混凝土工作完成后进行下一循环的掘进施工。
5 监控量测
在暗挖施工过程中，对建筑物进行变形监测，在建筑物四周布置沉降建筑物安全。隧道开挖过程中对拱顶、拱腰布置观测点，见图6。建筑物监控量测点中最大变形点的位移时间曲线见图7、图8。由这些曲线可以看出，经过地表注浆加固以及大管棚、小导管超前支护后，建筑沉降量很小，完全在确定的参数值范围内，符合规范要求。另外，在隧道施工中做好地面沉降、拱顶沉降、收敛、隆起等监控工作。图9是隧道内监测的拱顶下沉典型点处的位移时间曲线，图10是隧道内监测的收敛典型点处的位移时间曲线，暗挖施工隧道内的监测结果（沉降累计最大值5·6mm）。完全满足设计及相关规范要求，浅埋暗挖法穿越建筑物隧道施工是安全成功的，达到了预期的土体抗滑保护效果。
6 总结
深圳地铁4号线某隧道采用浅埋暗挖法施工小间距下穿城市建筑的成功实例，以及在施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字方针进行施工，都是地铁高风险、高难度、高技术含量的成功所在 在适当选择注浆加固、大管棚与小导管超前支护、人工配合机械非爆破开挖等工程措施，隧道穿越建筑获得显著效果，建筑的沉降和变形满足规范及设计要求。可为以后类似城市隧道施工提供一定借鉴作用。
参考文献：
[1]李宏建.北京地铁暗挖区间隧道地表沉降控制方案研究[J].山西建筑，2006，02.
[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论.合肥：安徽教版社，2004.
摘要 地铁施工下穿城市建筑结构物，保证建筑结构安全和地铁区间结构安全是地铁施工的前提，针对深圳地铁四号线某隧道，超浅埋、地质条件差、建筑物与隧道超小间距等特点，在施工过程中采用后退式注浆加固建筑基础，配合大管棚注浆和超前小导管注浆等超前支护，采用人工配合机械非爆破开挖，在整个施工过程中加强量测，保证了施工的安全顺利进行。
关键词 地铁施工 后退式注浆 超前支护 非爆破开挖
1引言
随着中国各大城市地铁建设速度的加快以及地下空间开发力度的加大，地铁工程近距离穿越城市建筑的情况将逐渐增多，在复杂地质环境下隧道施工必须确保建筑的绝对安全，而且必须做到施工期间不扰民，因此，安全保障措施必须要绝对可靠，这对施工技术也提出了更高的要求[1]。此类工程比较复杂，技术难度很大，依据浅埋暗挖法的基本原理进行相关研究，实现技术创新，为今后这类工程提供服务。
2 工程概况[2]
深圳地铁4号线某隧道地原属构造剥蚀丘包地貌，覆土厚度约为6米、埋深浅、主要岩层为松散松散回填土、砂质泥岩（强风化岩心呈碎块状，风化裂隙发育），地面呈台阶状，台阶高1～11m，为直立挡墙。基岩内裂隙发育程度较发育，岩体呈块状结构。隧道K0+8.078～K0+14.284上方为条石挡墙，且挡墙又为一栋6层砖混结构建筑基础，隧道拱顶与建筑基础离最小间距仅0.97m。拱顶上方全为松散回填土，围岩开挖后极不稳定，“拱部效应”无法形成，极易引起坍塌。隧道纵向方向为条石挡墙和高填方公路，高填方公路下方埋设一根600mm直径给水管、一根300mm直径PVC排水管。存在因隧道施工导致回填土沉降过大，引发建筑地基沉降变形、发生倾覆，高填方公路挡墙失稳，给水管、排水管出现爆管等安全隐患，对工程施工安全造成很大的不利因素。
3 施工方案选定
根据本段的工程特点及现场施工条件，爆破施工会造成拱顶地面下沉以及对隧道上方建筑及管线产生不利影响，建筑地基基础为松散回填土条石基础，隧道施工对上方建筑条石基础稳定存在严重影响。经过专家多次论证施工方案确定为：
（1）采用后退式注浆加固建筑房屋基础，防止建筑建筑基础向以开挖面滑动或发生不均匀沉降；
（2）采用φ108大管棚、φ42超前小导管进行超前注浆防护，提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；
（3）采用非爆破开挖隧道掌子面，减弱隧道施工影响；
（4）加强隧道施工监控量测，以监测信息指导施工，确保施工安全。
4 施工技术及措施
采用后退式双液浆加固建筑物地基，打设大管棚、超前小导管超前支护，隧道下穿建筑物开挖支护严格按照浅埋暗挖法“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则进行施工[3]，根据监控量测数据实时调整开挖进尺、支护参数，确保地面建筑结构不受影响和隧道施工安全。
4.1地表注浆
由于隧道埋深浅，覆跨比小，岩层主要为松散回填土，洞室开挖后自稳时间很短，为确保洞室安全和隧道上方建筑物的安全。为改善建筑回填土段围岩的物理力学性质，增强土体承载强度和增大土体弹性模量，防止施工隧道施工引起地表下沉导致建筑基础承载不均，引起建筑结构不均匀沉降、变形、裂缝、甚至倾倒等情况，采用XY-100地质钻机配合RG130注浆机该建筑基础回填土范围进行地表注浆加固。
布孔：梅花型布置，孔深根据每个位置回填土深度确定。
钻机定位：定位准确，钻头点位误差≤20mm。钻杆垂直度误差≤1度。
钻孔：钻孔过程中密切观察钻进尺度及溢水出水情况，出现涌水时，立即停钻，先行注浆止水，再分析原因。确认止水效果后，方可继续钻孔。钻孔时严格控制外插角，严禁出现窜孔、塌孔现象。
后退式双液浆配合比：
A液：水：水玻璃=1：1 PH=7.5
B液：水：超细水泥：XPM外加剂=1：1：0.0495
注浆量控制在15～20L/min，特殊情况可以进行适当调整；将喷入材料施加压力，可以实现水平渗透效果。阶梯进行回抽喷射，以10～15cm或20～50cm为一区间。注浆压力一定要严格控制在3～4MPa。当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时应采取措施确保浆量满足设计要求。
注浆孔位总体采取跳排隔孔布置。同排中间间隔一孔，每排之间中间隔开一排注浆，最后采取相同方法返回注浆至结束。每孔注浆完毕后，对注浆孔进行密封；对喷浆后地面实行封密，恢复原状。注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定围岩的流量及渗透系数，不合格的需进行补充注浆。检查孔的数目约为总注浆孔数的5～10%，布孔的重点检查部位是地质条件不好的地段及注浆质量较差或有疑问的部位。钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标，据此能对注浆效果做出比较确切的评价：样品的密度、结石的性质、浆液充填率及剩余孔隙率；依据试验规范标准对不合格点进行补注。
4.2 大管棚
隧道采用大管棚超前支护，起到加固建筑基础和超前支护隧道结构的作用。大管棚采用外径φ108mm、长33m、壁厚6mm的热扎无缝钢管，管棚前端呈尖锥状，尾部焊接φ10mm加强箍，管壁周围钻2排φ20mm注浆孔。环向间距0.5m，拱部135°范围布置，采用一台YG50型钻机成孔，每钻完一个孔后，随即将管棚钢管由机械沿隧道周边以1°外插角顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时长节和短节管节交替使用，管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密，以防注浆冒出，然后再进行下一孔的施工。采用RG130注浆机进行注浆，水泥浆水灰比1：1，水泥浆配合比、注浆量等参数可根据现场注浆情况适当调整。管棚封堵设进浆孔和排气孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔继续注浆，每孔注浆量一般20～30L/min，注浆压力控制在3～4MPa。达到设计注浆量或注浆压力后，稳定10分钟以上即可停止注浆。 4.3 超前小导管
超前小导管采用φ42热轧无缝钢管，壁厚4mm、长5m，前端加工成尖锥状，尾部焊一圈φ6mm加强筋。除尾部1m外，管壁四周钻φ10mm的压浆孔。环向间距0.5m，外插脚10°～15°，每3.5m施工一循环。采用TA288型气腿式凿岩机（风钻）钻孔，孔深应适当超深。钢管插入时，手持风钻先钻孔，再用去掉回转爪的风钻将钻杆换成特殊钎尾，用冲击的办法将导管贯入孔中。在小导管的尾部用胶泥麻筋缠箍成楔形，钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。钢管顶进时，注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。钢管尾端外露足够长度，并与格栅钢架焊接在一起。超前小导管采用水泥浆液注浆加固，水泥浆参数、注浆施工方法同大管棚注浆。
4.4 非爆破开挖
后退式地表注浆加固、大管棚、超前小导管施工结束后，即可进行正常的隧道施工。隧道开挖采用正台阶法施工，上下台阶错开2.5～3m，每循环进尺严格控制在0.25～0.5m。开挖方式采用人工配合机械开挖，在使用机械开挖后，机械退出掌子面，然后挖掘机开始扒碴，出碴结束后马上进行凿顶清邦及初喷混凝土施工，然后再人工使用手持风镐对铣挖机未开挖到位的部位进行处理。待初期支护结构安装、复喷混凝土工作完成后进行下一循环的掘进施工。
5 监控量测
在暗挖施工过程中，对建筑物进行变形监测，在建筑物四周布置沉降建筑物安全。隧道开挖过程中对拱顶、拱腰布置观测点，见图6。建筑物监控量测点中最大变形点的位移时间曲线见图7、图8。由这些曲线可以看出，经过地表注浆加固以及大管棚、小导管超前支护后，建筑沉降量很小，完全在确定的参数值范围内，符合规范要求。另外，在隧道施工中做好地面沉降、拱顶沉降、收敛、隆起等监控工作。图9是隧道内监测的拱顶下沉典型点处的位移时间曲线，图10是隧道内监测的收敛典型点处的位移时间曲线，暗挖施工隧道内的监测结果（沉降累计最大值5·6mm）。完全满足设计及相关规范要求，浅埋暗挖法穿越建筑物隧道施工是安全成功的，达到了预期的土体抗滑保护效果。
6 总结
深圳地铁4号线某隧道采用浅埋暗挖法施工小间距下穿城市建筑的成功实例，以及在施工中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字方针进行施工，都是地铁高风险、高难度、高技术含量的成功所在 在适当选择注浆加固、大管棚与小导管超前支护、人工配合机械非爆破开挖等工程措施，隧道穿越建筑获得显著效果，建筑的沉降和变形满足规范及设计要求。可为以后类似城市隧道施工提供一定借鉴作用。
参考文献：
[1]李宏建.北京地铁暗挖区间隧道地表沉降控制方案研究[J].山西建筑，2006，02.
[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论.合肥：安徽教版社，2004.