地铁浅埋暗挖重叠隧道施工技术
摘要：因地铁主要在城市中修建，特殊地段会受地理条件限制，不得不采用重叠隧道形式。所谓重叠隧道，严格意义上指线路和隧道结构在水平投影上完全重合，本篇将从开始水平平行渐变到重叠的过程统称为重叠隧道。浅埋暗挖重叠隧道的重点是如何控制隧道施工安全，控制施工中的变形和沉降最小，两条隧道施工的相互影响最小。
关键词：地铁，暗挖，重叠隧道，施工
1.工程概况
广州地铁某区间采用浅埋暗挖重叠隧道施工法，该区间位于城市主干道下，线路两旁是密集住宅区及高架桥，受地面交通影响及地下空间制约，不得不采用浅埋暗挖重叠隧道施工法。该区间左线长824.582m，右线长815.45m。本区间由起点隧道平行渐变为上下重叠，其中约270m左右线隧道最小净距仅为0.974～2.997m。由于该区间设置一轨排井兼竖井，竖井部分32m采用明挖法。
该区间隧道穿越地层主要为：〈7〉号棕红色粉砂质泥岩强风化带、〈8〉号棕红色粉砂泥质中风化带、〈9〉号棕红色粉砂质泥岩微风化带，局部地段拱顶位于〈5-2〉、〈6〉地层中。
2.浅埋暗挖重叠隧道施工技术
本文将重点介绍浅埋暗挖重叠隧道施工法的特点，一般暗挖隧道相同的技术不再详细阐述。
2.1施工工艺流程
该重叠隧道按新奥法原则并结合暗挖隧道法组织施工，为保证重叠段隧道施工安全，经分析确定必须先进行下洞开挖初期支护，并封闭成环50m后，再进行上洞施工，其施工工艺流程见图1。
图1重叠段隧道施工工艺流程图
2.2施工竖井进洞方法
施工竖井兼轨排井开挖至右线隧道上台阶标高后停止开挖右线部分，继续开挖左线部分至上台阶标高后停止开挖，对左右线间斜坡进行支护，挂Φ8@200×200钢筋网，3.5m长Φ22@1000×1000砂浆锚杆，C20喷射混凝土，具体见图2。
然后破壁开挖左线上台阶，待左线上台阶开挖初期支护一段后，继续开挖轨排井至左线隧道底，施工素混凝土垫层并对左右线间斜坡进行支护，再次破壁开挖下台阶。左线隧道开挖初期支护100m后，开始开挖右线隧道上台阶，两洞上台阶均施工5m后，继续开挖轨排井至右线随到底，再破除围护桩开始开挖下台阶。
2.3光面爆破
采用台阶法开挖，上、下台阶均采用光面爆破技术，分段起爆。在下洞以及非重叠段施工时，掏槽区尽量靠近下部，以增加掏槽区的爆源距地表的距离；在重叠段施工时，上洞的掏槽区应尽量靠近上部，以增加与下洞的距离。周边光爆孔按设计间距布置，并在施工中根据爆破效果来调整炮孔间距、深度及装药量。
掏槽区最大段装药量要求控制在4.7kg以内。其上下台阶爆破钻爆设计图如图3所示。起爆雷管采用15段非电毫秒雷管，炸药采用乳化炸药。爆破网路为孔内同段，孔外微差的非电微差起爆技术。导爆管一般跳段使用，使段间隔时间大于50ms，防止地振波相叠加而产生较大的地振动。
为了控制振速及保证成形质量，上下断面均采用光面爆破。周边眼孔装药采用间隔不耦合装药，装药结构见图4所示。
2.4重叠隧道开挖施工方法
本区间隧道主要穿越地层为Ⅲ级和Ⅳ级围岩，大部分采用上、下断面的正台阶爆破开挖。
1、下洞施工
上台阶开挖高度为3.25m，下台阶开挖高度为3.52m，台阶法施工施工步骤见表1。
2、上洞施工
上洞隧道也主要采用台阶法进行开挖，考虑两重叠隧道净距较小，上洞荷载对下洞影响，且减少上洞爆破对下洞已完初期支护的影响，对上洞隧道采用拖槽法开挖，而且重叠段施工爆破影响的重点就在上洞隧道上台阶的开挖控制。本隧道采用控制爆破技术，将掏槽区尽量靠近断面顶部。掏槽所在区域（①区）每循环进尺0.6~1.2m左右，架立上台阶格栅钢架，然后下台阶每次进尺2榀格栅钢架间距。其中②区是预留的保护层土体，将其开挖后进行下台阶格栅钢架架立。
2.5隧道超前支护、初期支护
重叠段隧道采用Φ42小导管或Φ22锚杆超前支护、锚、网喷混凝土+钢格栅联合初期支护。
超前注浆小导管在格栅钢架安装好，喷混凝土完成后施作，为了对下一循环开挖起支撑和加固围岩作用。本重叠隧道超前支护主要采用Ф42超前注浆小导管，L=3.5m，拱部120°范围内环向间距30cm，纵向间距根据岩层状况进行施工有2.4m，2.0m，1.5m。超前小导管用Ф42钢管加工成长3.5m，前端加工成尖锥状。除尾部1m外，沿管壁间隔100~200mm四周钻Φ8mm的压浆孔（梅花型布置），孔径6~8mm。为避免超前注浆小导管对钢架架立的影响，超前注浆小导管位置应考虑适当外放。钻孔后，将超前小导管打入并加设止浆塞。注浆顺序由下向上，按配合比1:1单液水泥浆进行注浆（地下水较丰富时，加入水玻璃，进行双浆液注浆）。注浆采用注浆泵压注，注浆压力为0.3~0.5MPa。
2.6隧道临时加强支护施工
为确保重叠隧道开挖初期支护阶段的稳定，暗挖隧道在下洞架立了临时钢架（见图5），以抵抗上洞隧道施工时的荷载及爆破震动。临时钢架间距与初期支护格栅钢架间距一致。并根据监测情况，决定是否加密临时钢支撑。
必须对下洞在上洞隧道掌子面前、后50m范围内的临时钢架架设完成后，方可进行上洞隧道的施工。临时钢支撑在加工场加工，洞内拼装。利用脚手架即将支撑拱部钢架安设于设计位置，然后连接两侧支撑，并将支撑底部连接板焊接在初期支护格栅内侧2根主筋上，底部除与初期支护格栅焊接牢靠外，可根据现场情况适当回填砂石，增加底部的稳定性。直撑与拱部型钢钢架连接板处用螺栓连接牢固。型钢之间用纵向连接筋连接牢固，环向间距1000mm，内外交错布置，形成整体。架立后，检查拱部型钢钢架是否与初期支护密贴，未密贴处采用木楔卡紧。
2.7回填注浆
为保证隧道掌子面的稳定和隧道施工的安全，以及控制地层变形和两隧道夹持段的围岩的软化，隧道应及时进行回填注浆，特别对重叠隧道，净距较小，在后建上洞隧道的爆破震动影响下，先建的下洞初期支护和围岩可能出现一定松动，回填注浆显得尤为重要。重叠隧道施工回填注浆除了初支背后的回填注浆和二次衬砌背后回填注浆外，还有一个很重要的注浆部分是两隧道之间的夹岩注浆。在净距小于2m时，需要对两隧道初支间采取对拉锚杆或锚管措施，同时还需向夹岩采取注浆加固措施。
2.8重叠段二次衬砌施工技术
重叠段下洞二衬施工必须距离上洞初支后30m，上洞二衬必须距离下洞二衬后30m，该区间二次衬砌采用9m轨行模板整体衬砌台车（见图6）施工，混凝土采用泵送入模。
1、台车定位：在仰拱达到设计强度后，在洞内走行轨行式模板台车，同时进行隧道净空测量，放出中线及控制标高点。首先进行走行轨道定位，铺好轨道后，再行走台车，台车行走采用手控电动式，台车到位后，首先将后端升至上一组衬砌顶，一般搭接10cm，之后将衬砌端头拱顶升至设计标高，左右调到中心位置，顶模固定后，调整边模宽度，根据中心线调整至设计宽度，固定边模，定位完成。
2、台车支撑体系：台车的顶模、边模均采用液压缸伸缩，以适用直线和曲线不同断面。为保证台车面板和内支撑系统的强度和刚度，台车面板采用厚度为8mm的钢板，台车顶模纵梁及行走纵梁上设置活动钢支撑。
3、台车灌注口：台车上设置纵向三组、环向五个共15个灌注窗口。拱顶的三个灌注口设置灌注管以便于和混凝土输送管连接，其余灌注口采用活动盖板，可灵活打开或关闭，既可作灌注口又可作振捣口和观察口使用。所有灌注口和台车连接处作加强处理，和台车的接缝严密。区间隧道模板台车侧视图见图7。
3.总结
在浅埋暗挖隧道法施工中，采用先施工下洞、后施工上洞的顺序进行施工，开挖采用上、下台阶法施工，采用光面爆破。上下重叠隧道工作面合理间距应不小于50m。左右线上下重叠隧道施工时，先采用台阶法对下洞隧道开挖初支，待下洞开挖初支封闭成环完成50m并达到设计强度后，再施工临时型钢钢架对下洞进行加固，并保证上洞掌子面位置处，下洞前后50m范围内必须已完成临时钢支撑架设，才能开挖上洞上台阶（与下洞开挖掌子面保持50m的安全距离），然后再施工上洞下台阶。初期支护采用超前小导管注浆，初支背后采用回填注浆，两隧道之间夹岩也要进行注浆加固。二衬施工时，上洞开挖初支必须满足超前下洞二衬施工30m左右，下洞二衬必须满足超前上洞二衬施工30m左右。
通过对隧道受力和变形状况的监测，结果表明拱顶下沉、水平收敛均未超过4mm，围岩压力也很小，由隧道开挖引起的应力重分布大部分由围岩自承，结构受力较小，隧道及其支护体系处于较高的安全程度。
参考文献：
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