1、深圳沿海复杂地质条件矿山法浅埋暗挖隧道施工技术摘要：本文通过一号线续建工程土建 18 标（西乡站固戍站区间）工程施工，针对不同工程环境、不同地质条件，提出了各区段隧道施工技术要点及对策，较好地解决不良地质水文和复杂环境下浅埋暗挖隧道技术难题。本文对这种特殊地层施工过程中出现问题提出了分析及解决办法和建议，并通过施工实践证明方法和技术措施得当有效，对以后类似工程的设计和施工提供了借鉴。 关键词：沿海；复杂地质；矿山法；隧道；施工技术；对策 中图分类号：TU74 文献标识码：A 1、前言 近年来，因城市规模的逐步扩大，为缓解随之而来的地面交通压力，城市轨道交通工程被广泛推广。沿海城市因其周边环境及
2、工程水文、地质条件复杂，施工风险高，极易引发工程、环境安全问题及事故，也引起了相关设计及施工专家高度关注。同时，引发的社会维稳问题也日益凸显。 由于沿海区域地下水极为丰富，地面多采用抛石挤淤回填，地层松散，与海水水力联系紧密；地层中淤泥极易形成透镜体；区间线路设计不易避开软硬交替断面，采用矿山法及盾构法施工，设计及施工风险极高。区间隧道施工中如措施调整不及时，极易造成大范围坍塌，危及周边建筑、环境安全等。 为此，如何确保在沿海范围尤其是填海、围岩软硬不均等特殊复杂地层安全施工成为难点之一。本文对这种特殊地层施工过程中出现问题提出了分析及解决办法；同时，对部分未经实施过的处理方法提出自己建议，以
3、供参考。 2、工程概况及周边环境 2.1 工程概况 西乡站固戍站区间土建工程（一号线续建工程土建 18 标）位于深圳市宝安区西乡大道与建发采石场之间，线路自西乡站后沿新湖路敷设，于 CK32+350 处线路下穿碧海湾高尔夫球场，于 CK33+100 处出碧海湾高尔夫球场后沿宝安大道下行，止于 19 标盾构接收井。 西乡固戍区间隧道土建工程左、右线起讫里程为CK31+589.7CK33+660.25，每条隧道单线长 2070.55m；总长 4141.1m。原设计区间均为矿山法隧道。其中右线暗挖隧道（含盾构）615m、左线暗挖隧道（含盾构）528m 及明挖渡线段均处于新湖路下，属沿海填海地层。新湖
4、路段明挖渡线段至 1 号竖井间，因地质条件极差，周边建筑物多为摩擦桩等，为规避矿山法施工风险，将左右线部分区段矿山法隧道设计变更为盾构法施工，以确保施工安全。见图 1。 图 1 新湖路段暗挖隧道平面示意图 2.2 周边环境 明挖渡线段至 1#竖井区间隧道位于新湖路下方，新湖路两侧房屋密布，北侧有正雄电子、龙年电子有限公司等，南侧有深圳海湾中学、锦欣花园等。这些房屋大多修建于 2000 年前，房屋基础型式多为沉管灌注桩，属摩擦桩，该桩基对水土损失极为敏感。隧道开挖边线距离道路两侧房屋水平距离仅为 9.8523m。见表 1。 表 1 新湖路两侧建筑物基础与隧道位置关系一览表 由表 1 可知：本段暗
5、挖隧道两侧建筑物较多，且多为浅基础摩擦桩型式，矿山法隧道施工具有潜在危及周边建筑物或居民生命安全风险。 2.3 工程、水文地质及隧道设计情况 2.3.1 工程地质及水文地质：地质钻孔沿隧道两侧纵向 5075m。场地内分布大量不良地质土，主要有地表杂填碎石、块石层、软土层、饱和富水砂层、残积层及全风化层。新湖路下位抛填碎石、块石修建，属较不稳定土体，易造成局部坍塌，如果采用注浆法对地基土进行加固，水泥浆可能顺着碎石中的空隙流失，有可能造成地面隆起，对环境和工程都有一定影响。部分地段分布有海沉积及海冲积的软土，具有孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低等特点，具触变性、流变性和不均匀性，属不稳定土体，施工
6、中易产生侧向滑动和地面沉降，导致隧道侧壁的变形和失稳。 新湖路范围内地面以下 0.56m 回填层透水性强，渗透系数大，具有强或中等透水性，渗透系数分别为 K=200.0m/d、80.0m/d、60.0m/d。本区段地下水丰富，地下水补给充分。主要靠大气降水及透水层(砂层及块石层)与海水的连通补给。 本段含水层是砂层、残积层及基岩，砂层结构松散，自稳性差，围岩分级为级，施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。在施工过程中，随着地下水向洞身的涌入，砂土中细颗粒也随水流失，造成砂层结构更加松散，渗透性加强，地下水和细颗粒土流失加剧，花岗岩残积土和全风化花岗岩的透水性也相应加强。随着地下水的流失，土体失水
7、固结，引起地面沉降，危及路面、既有建筑物和管线管道的安全。 2.3.2 隧道设计情况 （1）新湖路段暗挖隧道开挖方法及主要支护参数如下： 隧道开挖采用矿山法开挖，上台阶中间预留核心土环形开挖，采用人工为主，反铲配合；下台阶采用反铲开挖为主，人工配合。见表 2 和图 2。 表 2 暗挖隧道支护参数及施工方法表 图 2A-1 型衬砌断面图 3、各区段隧道施工技术要点及对策 3.1 明挖渡线段与西乡站相接三段隧道施工（A3 断面衬砌） 3.1.1 地质条件 隧道埋深约 10m,顶部上 1m 为粉细砂层，富含水；地下水位 1m，废弃管线（雨污水）较多，隧道上台阶为花岗岩残积土，下台阶多为中粗砂、粉细砂
8、层。施工过程中出现问题：（1）下台阶侧墙经常在开挖过程中出现涌水、涌砂；（2）初支完成后约 10 天后均出现整体沉降情况，最大 30cm；同时引发侧墙向隧道内收敛、开裂，最大 20cm。 （3）其中右线隧道（38.4m）开挖工作面前方发生一次较大坍方，贯通地面。 3.1.2 技术分析 （1）侧墙以下地质条件差，多为中粗砂、粉细砂，透水性较好，无注浆加固、内支撑等辅助措施；（2）虽然初支已封闭成环，但拱部承载过大，隧底无加固措施，初支格栅强度、刚度不足。 （3）对隧道上部管线调查不细致，未经处理，成为隧道施工安全隐患。 3.1.3 技术对策 （1）鉴于隧道拱部水头较高，隧道开挖后，部分地下水沿拱
9、部流至侧墙，造成侧墙承压较大，对于地下水采用排结合方式处理（即排水堵砂） 。在隧道初支封闭成环后，及时对初支背后回填注浆。另抢险人员、材料准备充分。 （2）对于初支变形过大处理办法：为保证隧道二衬衬砌厚度，需托换侵限初支结构。初支背后注浆加固型钢钢架托换旧格栅拱架。及时施做增设内撑（仰拱及竖撑）及二衬及防水初支及二衬间补注浆加固。即逐榀拆除格栅钢架并架设型钢钢架，初支封闭后及时安装内支撑，防止侧墙收敛;初支每封闭一段（5m） ，防水及二衬及时跟进一段，采用型钢钢架+组合钢模作为二衬模板支架体系，循环跟进。二衬完成一段，砼强度在 80%后才可进行初支及二衬间注浆回填。 后期预防办法:在隧道两侧
10、2 米范围内地面采用搅拌桩预加固处理；隧道周边全断面采用水泥-水玻璃双液浆加固；格栅钢架改为型钢钢架 （3）对影响隧道施工范围的地下管线重新详细调查，对于废旧管线开挖后采用石粉碴+水泥拌合后回填密实；正使用的管线（尤其是雨、污水、燃气等）必须采取加固措施保护后，方能开挖隧道。 3.2 右线隧道（明挖渡线段1 号竖井，A1、A2 衬砌断面） 3.2.1 地质条件 先后出现过三次较大涌砂突泥，最大一次近 2000m3,引发地面沉陷，形成直径 512m、深 5m 左右漏斗形深坑；其中一次位于盐田路新湖路路口，影响地面交通一天。后期地层加固处理一个月。经现场勘查，涌砂突泥从上台阶前方位置突破，已经开挖
11、及初支结构未受影响。 3.2.2 技术分析 水文及工程地质：本段前期由于填海筑路采用抛石挤淤，孔隙较大，海水补给充分；隧道埋深 1214m，隧道顶以上 25m 为残积土，上台阶多为花岗岩全、强以及局部少量中风化岩；下台阶多为中、微风化岩。隧道顶局部赋存淤泥质填充透镜体（水囊状夹泥砂） ；地面下最深达 9 米为直径 2060cm 不等回填块石。雨污水管线因年久失修及填海原因，渗漏水较严重。 3.2.3 技术对策 隧道施工，因上台阶局部侵入花岗岩强中风化，隧道内上台阶采用爆破法施工（松动爆破） 。下台阶光爆法施工。尽管隧道上台阶初支外采用超强小导管注浆加固，经加固后发现（水泥和双液浆都采用过） ，
12、多为散状淤泥和双液浆浆脉（水泥浆）混合物，极易滑移；此种方法在淤泥质透镜体内固结效果不佳，双液浆不能有效固结淤泥；每循环上、下台阶采用爆破施工，难免因爆破反复扰动隧道周围已加固地层，围岩几乎不具有自稳能力。 施工主要对策： 1）采用引排法处理。 （1） 、针对这种特殊沿海地层，超前地质探测及预报较为关键；后期每循环均在隧道上、下台阶打设 6m 长探孔各 3 个，可作为超前小导管孔使用；二是作为前方不良地质的检查口；三是在遇到不良地层时作为回填加固注浆孔。 （2）对于在打设到透镜体（隧道内呈现泥浆状）涌入隧道时，立即启动应急抢险措施，撤出工作面人员和主要设备确保人员设备、安全；加强排水、排淤工作
13、，及时清理涌入隧道内泥砂，保证工作面道路畅通，为下一步工作面施工创造条件；（3）洞内外采用不同措施。洞内措施：等泥砂停止流动后，洞内进行掌子面封闭，主要措施采用型钢钢架+连接钢筋+网喷 C20 早强砼。封闭体与原初支应连接牢固。然后进行工作面后方 10m 隧道周边采用双液浆加固；再进行工作面前方上方加固、回填。洞外措施：判断有无管线断裂，请管线单位拆迁管线后再进行下一步回填施工。回填采用石粉碴+水泥，主要是保证坍跨松散体下一步能进行注浆加固处理，回填至地面后采用地表压力注浆加固松散体（有块石回填处可采用潜孔钻引孔） ，确保再次开挖时上部地层稳定。2）工法变更。区间隧道地质和环境较复杂地段由矿山
14、法改为盾构法施工。对于隧道处于软硬岩段，可利用地下深孔爆破技术予以提前处理，再进行盾构掘进施工，以确保环境及隧道安全。从已经实施效果看，具较高实施性、科学性。 4、结论与体会 1）设计方面：在沿海地层及环境较为复杂情况下，区间设计采用盾构法和矿山法均比较困难。宜综合、谨慎考虑设计线路地质环境条件。隧道在调坡可能性不大情况下，尽量优选盾构法施工。在车站位置相对固定后，隧道不可避免穿越的软硬岩界面段尽可能短，并做好前期地质详勘，完善相关措施。 2）对沿海抛石挤淤形成的水囊状（夹泥沙）人为地质构造应引起高度重视。其在隧道周围可能引起隧道坍塌、地面沉陷等灾害，甚至更严重危及周边环境及生命安全。在本案例
15、中采用超前探孔引排法是不得已措施，其施做条件是：在隧道施工区域内处于无建筑物、地下管线少相对简单等，做好应急措施后才能实施。在以后施工时，宜在此复杂地段进行详细补勘，准确找到水囊状位置，为确保地面建筑物管线等安全，采用置换法抽排水囊中泥沙，以规避城市施工较大安全风险。 3）在填海复杂地层、周边环境采用爆破施工应慎重。主要问题：（1）隧道安全。反复扰动原状地层及已经加固处理地层，易引发突发安全事故。故应加强应急抢险准备工作；同时，充分利用信息化监测技术，加强弱爆破技术参数的调整和现场的落实，责任到人。 （2）环境安全。爆破震速控制严格执行城市爆破安全规程避免附近楼房开裂、倾斜等意外发生。 4）在
16、暗挖隧道开挖支护阶段应充分利用监测和测量技术的符合性，检查隧道变形情况，及时做好加强隧道支护强度相关措施，适时调整施工方案，确保隧道安全。 参考文献： 1孙国华、唐双林、朱泽兵.重庆轻轨佛大区间隧道及大坪车站施工技术.地下空间,2003,(06) 2邓青平. 重庆临江门车站隧道施工技术综述.隧道建设.2004,(04) 3吴耀宗. 重叠隧道施工次序数值分析研究.知识经济.2009,(11) 4王霆,刘维宁. 地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究J. 岩石力学与工程学报, 2007,(09) 5 朱泽兵，张永兴.特大断面车站隧道爆破开挖对地表建筑物的影响.重庆大学学报.2010,32(2)
17、 6骆建军,王梦恕. 浅埋地铁施工地表沉降监测分析J. 地下工程与隧道, 2006,(01) 7 杨哲峰,黄常波. 北京地铁王府井站西南风道暗挖工程系统监控量测技术J. 探矿工程(岩土钻掘工程), 2004,(02) 8赵东平,王明年. 浅埋暗挖地铁重叠隧道近接分区J. 中国铁道科学, 2007,(06) 9 吴健强. 地铁单洞双层重叠隧道合理施工方法研究J. 铁道建筑, 2009,(05) 10 李德才,扈森. 深圳地铁重叠隧道设计与施工技术要点J. 现代隧道技术, 2006,(04) 11北京城建设计研究总院.GB50157-2003 地铁设计规范【S】.北京：中国计划出版社，2003 12 刘钊，余才高，周振强。地铁工程设计与施工【M】 。北京：人民交通出版社，2004 作者简介：朱成杰，男，出生年月:1970 年 5 月 2 日，江苏人，1997年毕业于辽宁工程技术大学，本科，高级工程师，主要从事隧道施工技术管理工作。工作单位：中铁隧道集团三处工作岗位：项目副经理
