房屋下浅覆土暗挖隧道施工技术探讨

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摘要：广州市轨道交通五号线文冲站及折返线土建工程中原石化南一街6号房屋段设计为两层双跨明挖结构，由于房子没有按计划拆除，为确保广州市轨道交通五号线的整体工期，只好将房屋下明挖结构变更为两条暗挖隧道连接已做好的两端结构，通过采用液压锤开挖、注浆大管棚超前预支护等合适的处理方法，顺利施工完成，本文简要总结房屋下浅覆土暗挖隧道的施工技术。

关键词：房屋；浅覆土暗挖隧道；液压锤开挖；施工技术

中图分类号：U45文献标识码： A

一、工程概况

（一）工程位置及范围

原石化南一街6号房屋位于广州市轨道交通五号线文冲站站位的中间，车站设计为两层双跨明挖结构，由于6号房屋没有按计划拆除，为确保广州市轨道交通五号线的整体工期，将该段变更设计为增加两排封堵钻孔桩，将车站原明挖结构划分为两个明挖结构和一段暗挖结构，其中站台层局部采用暗挖隧道将两端明挖结构连接，站厅层采用明挖管廊将两端明挖结构连接，暗挖隧道为两个单线隧道，隧道净距为683mm（如图1所示）。

图1暗挖隧道平面位置图

（二）工程地质

暗挖隧道埋深约为8m，隧道主要位于混合花岗岩中风化带中，岩质较好，强度≤30MPa，承载能力较强，稳定性较好。局部拱顶穿过混合花岗岩强风化带。左线隧道穿过5m左右的构造破碎带（如图2、3所示）。

图2右侧洞室地质纵断面图图3左侧洞室地质纵断面图

（三）设计概况

暗挖隧道断面以马蹄形隧道建筑限界为基础，左线隧道内净空尺寸为7750mm，净高8143mm，右线隧道内净空尺寸为7750mm，净高7943mm。

初期支护采用型钢钢架、砂浆锚杆、钢筋网、C25S6喷射混凝土组成，并辅以小导管注浆、Φ108大管棚，超前锚杆等超前支护措施。二次衬砌采用C30S10钢筋混凝土，隧道防水等级为Ⅰ级，在初期支护和二次衬砌之间设置柔性全包防水层，并配合衬砌背后注浆防水（如图4所示）。

图4 暗挖隧道横断面图

二、施工方案的确定

先在房屋基础下预埋注浆管，隧道施工由东向西单头掘进，先挖房屋下方的南线，再挖北线。根据隧道断面设计、地质及水文地质情况，采用台阶法开挖。隧道初期支护采用锚、喷、网联合支护体系，工作面开挖完成后及时喷射C25早强砼封闭。隧道二次衬砌采用组合钢模板+工字钢拱架+钢管支架立模，输送泵泵送混凝土入模，采用插入式捣固棒进行振捣。

三、房屋下浅覆土暗挖隧道施工技术

（一）房屋的保护方法

由于6号房建筑年代比较久远，因为基础资料缺乏，并且部分基础座落于山坡上，所以采用的是基础下预埋注浆管注浆对房屋进行加固。采用φ1200人工挖孔桩作为基础，中间采用联系梁（1200*1000）进行连接，地面采用φ600厚钢筋砼墙。墙脚做好排水措施后，墙后进行土方回填、夯实，挂网喷砼。隧道上方采用单排大管棚，辅以超前小导管跟踪注浆，洞内加固均采用砂浆锚杆、钢筋网、喷射砼和工字钢钢架加强支护，并进行初支及二衬背后跟踪注浆等措施。

（二）围护结构施工及土石方开挖

首先根据设计图纸在YDK31+743.098、YDK31+772.098两处进行堵头桩施工。堵头桩采用冲孔施工，采用C30水下砼进行灌注。堵头桩施工完后进行桩顶冠梁施工。土方开挖采用机械进行分台阶接力开式挖，钢支撑随开挖的进行而架设。

（三）大管棚以及超前小导管施工

由于暗挖右线隧道在6号房屋下穿过，左线隧道上方需要进行明挖管廊的施工，为保证房屋安全，开挖前采用大管棚+超前小导管注浆施工对隧道上方房屋进行保护。

1、大管棚施工

大管棚设计参数为：钢管直径108mm，壁厚6mm，长30.4m，采用无缝钢管，管棚之间用丝扣连接，丝扣螺纹段长大于150mm，连接钢管采用长40mm、直径121mm、壁厚8mm的钢管；相邻两根钢管的接头要错开，其错开长度不小于1m；除钢管尾部2m不钻花孔作为止浆段外，其余部位在管壁按150mm间距梅花型布置钻直径10mm的注浆孔；为提高钢管的强度及刚度，在管内设4根φ16螺纹钢筋组成的钢筋笼；管内压注1:0.6~1:1水泥浆，注浆压力控制在0.6～1.5MPa。大管棚环向间距400mm，上仰角1°，大管棚施工顺序为从高孔位到低孔位隔孔施工。

2、超前小导管

① 钻孔：用YT-28钻机沿开挖轮廓线钻孔，外插角度7°左右，孔深3.5m。

② 安设注浆管：将经过加工的注浆管置入孔内，并对孔口做止浆处理。

③ 浆液配置：按施工配合比在搅拌桶内加入需要的水和水泥进行搅拌。

④ 注浆：将注浆管按要求安好，开动注浆机，先进行注水试验，检查管路是否堵塞或漏浆，确认管路连接没问题后，进行正式注浆。

由于两隧道中间的夹层仅有683mm，因此在先开挖隧道的隧道靠岩柱侧的边墙开挖支护施工预埋注浆花管，当先开挖隧道初期支护成环达到一定长度后就对隧道夹岩柱体进行注浆加固。

3、锚杆施工

管棚施工完成后，在右线隧道进、出洞的掌子面以及左线隧道出洞掌子面的围护桩设置一定数量的锚杆，以控制围护桩的变形，改善围护桩的受力，保证基坑安全。

在每条围护桩距离开挖面以下1m内安设2根Φ22砂浆锚杆，L=4.5m，再以下范围每隔2m设置一根，锚杆与围护桩之间采用垫板连接。

（四）暗挖隧道开挖施工

1、台阶法开挖

采用台阶法施工，台阶长度约3m，上、下台阶循环进尺严格控制为0.5～1.0m。液压锤安装调试好后，先进行下台阶的开挖，再进行上台阶的开挖。下台阶开挖完成后，采用液压锤及其车载的挖掘机将下台阶开挖出来的石碴大至整平，上台阶开挖时，液压锤车载的挖掘机摆放至下台阶整平的石碴位置，利用挖掘机的长臂跨过台阶对上台阶进行开挖。上、下台阶开挖时均由下至上，在岩层软弱或节理发育的地方先掏槽增加开挖的临空面，再逐渐扩挖至开挖轮廓线。开挖时，液压锤镐钎应垂直需要破碎的岩层，镐钎落点间距为0.3m，每点单次最大开挖深度为0.7m。当开挖至轮廓线边沿时应轻锤慢打，避免超挖。开挖后视掌子面稳定和围岩地质情况，必要时采用喷混凝土封闭掌子面和台阶底部。

2、隧道液压锤开挖

（1）液压锤的选用

选择液压锤一般要考虑以下几个方面的问题：

隧道的尺寸：隧道的断面尺寸，工程机械大臂作业时能伸展到隧道开挖断面的顶部和每个角落；隧道上、下开挖断面之间台阶的长度，工程机械在下台阶能通过大臂作业到上台阶开挖断面的顶部和每个角落。

液压锤的重量：在工程机械大臂完全伸展开时，液压锤的重量不致造成机械倾翻。

能充分发挥工程机械对液压锤的使用功效。

液压系统参数选配：选定液压锤时，一定要使液压锤的流量要求与挖掘机备用阀的输出流量相符。

液压锤的车载结构选择：

液压锤目前有3种最常见的外观设计，分别是三角式、夹板式和箱式（也叫静音型）。

箱式液压锤的优点在于工作时能够对锤体提供更好的保护、噪音低、减少对载体的振动，同时也解决了壳体松动的问题，故条件允许时尽量选用箱式。

（2）液压锤的施工要点

防止溢流阀损坏要做到：一是在主换向阀处加设过载阀（可选用与动臂或铲斗工作阀所配的同型号的过载阀），其调定压力应比溢流阀大2-3MPa，可以有效地减少系统的冲击，同时保证溢流阀损坏时系统压力不致过高；二是将工作油路的回油管路接至冷却器前，保证工作回油及时冷却；三是当主泵流量超过液压锤最大流量的2倍时，在主换向阀前安装分流阀，以减轻溢流阀的负荷，防止因大量供油经溢流阀造成的过热；

液压锤油管的进出口处必须加装高压截止阀，以利于工作系统参数的调整和维修保养；

液压锤安装后应检查液压系统有无渗漏；检查车载挖掘机油位,水位,仪表,并经试运转,确认正常后方允许进入作业状态；

（五）初期支护施工

暗挖隧道初期支护采用砂浆锚杆、工字钢架、钢筋网、锚喷初期支护，在每步开挖后及时进行，主要有初喷、打设锚杆、安装钢架、挂网、喷射混凝土等工序。

1、初喷混凝土

初喷作为封闭工作面、防止风化，一般喷层厚度不小于4cm，在开挖、通风找顶之后及时进行。初喷混凝土前对所有的开裂、破碎、崩解的破损岩石应进行处理。

2、系统锚杆施工

锚杆类型为Φ22砂浆锚杆，采用风机钻孔，钻孔时确保孔口岩面整平，使岩面与钻孔方向垂直。安装锚杆时对不平整的岩面用垫板调整，使托板可以密贴岩面。锚杆采用菱型布置于边墙部位，间距为0.5*0.8m。锚杆与格栅对应设置，其尾端与钢架焊接牢固。

3、 钢拱架、钢筋网施工

钢拱架安装时，认真定位，不偏、不斜，节与节之间连接紧密，无缝隙，上下左右偏差≯±5cm。钢架倾斜＜2°，拱架标高不准时不得用土回填，而应设钢板调整。为保证钢筋整体受力，施工时，采用纵向Φ22连接筋将每榀钢架连成一体。 格栅钢架拱脚打锁脚锚管，并与拱脚主筋焊牢。

4、 喷射混凝土施工

隧道开挖成形后，立即进行初喷混凝土5cm厚，封闭围岩，钢拱架钢筋网安设好后复喷混凝土至设计厚度，喷射混凝土强度为C25。采用法喷混凝土。

结束语

本工程隧道浅埋段暗挖施工，采用液压锤进行开挖，有效减小了对上部房屋的影响，施工效率高，对建筑物和围岩挠动小，洞室成形好，超挖少，变形可控，较近建（构）筑物可在正常使用的情况下施工；施工机械设备及施工辅助措施较简单，施工机械通用性好，操作简单、灵活；还可缩短工期、减少人员设备的投入，因此该施作方法是可行的。

作者简介：卢春林，出生于1977年2月，广东始兴人，工程师，长期从事土木工程，工程技术工作。