关键词：地铁；盾构隧道；深基坑；隆起
Abstract：Inthispaper，deepexcavationengineeringaboveexistingshieldtunnelsofsubwaywasmodeledwithplanestrainFEM(FiniteElementMethod),anditsinfluencesonthedevelopmentofupliftdisplacementofshieldtunnelswereanalyzedstage-by-stage.Moreover,feasiblemeasurementspreventinguplift.ofunderlyingshieldtunnelswereproposed.Thisstudycouldbeavaluablereferenceforfurtherresearchandengineeringpractice.
Keywords:thesubway;Shieldtunnel;Deepfoundationpit;uplift
中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1、工程背景
随着城市轨道交通线网的逐渐密集，在既有隧道上方进行各种深基坑施工的情况逐渐增多，如上海[1][2]、南京[3]等地均有先例。从基坑与下卧隧道的走向关系来看，已有的工程实例中基坑纵向与隧道走向一般以较大的角度相交，从而相互影响的范围相对较小。本文以武汉地铁4号线二期越江区间汉阳岸隧道与上部风井设备层基坑为背景，针对隧道走向与基坑纵向一致且左右线盾构隧道均在基坑范围内的更不利情况作分析和探讨。图1为设备层基坑与隧道的平断面关系：
图1设备层基坑与隧道的平面关系
设备层基坑“左深右浅”，左端基坑深约9.9m；隧道高程则“左高右低”，二者的相对高差在西端最小约8.8m，已小于基坑深度的一倍，断面关系如图2所示。同时基坑与隧道走向相同，左右线均在基坑下方。尽管设计上已采用分隔桩分为三段施工、进行基底加固处理的措施，为深刻揭示设备层基坑开挖对下卧隧道隆起变形的影响规律等，本文选取设备层左端较深段的中部断面进行有限元分析，此处基坑底至隧道结构顶部的距离约8.8m。整体有限元模型如图3所示。
图2断面关系图3有限元平面应变模型
平面应变有限元模型尺寸为50m(水平)x40m(竖向)。
2、模型建立
2.1基本条件与假设
为了更符合工程一般工序，对分析模型做如下假设：
（1）不考虑隧道管片间的螺栓连接，认为管片为整体；研究目的不是分析管片的内力；
（2）基坑上部路面为汉阳风井的施工通道，考虑10kPa的路面荷载；围护桩及地基加固期间考虑10kPa施工荷载；设备层施工基坑开挖期间考虑两侧5m范围20kPa施工荷载；
（3）基坑提前降水，开挖前基坑内水位已位于基坑底以下1m；
（4）假设隧道管片采用C50混凝土；围护桩、砼支撑采用C30混凝土
（5）假设基底加固的水泥土28天无侧限抗压强度达到1MPa；
（6）假设设备层开挖前，隧道施工本身引起土体变形已经充分完成；
2.2、计算工况：
本次有限元分析按如下工序进行（1）生成初始应力和水位;（2）隧道施工；（3）施工围护桩;（4）施工基底加固（5）第一次开挖;（6）施工第一道混凝土撑;（7）第二次开挖;（8）安装第二道钢支撑;（9）第三次开挖到底。其中，设备层施工引起隧道隆起/下沉位移从第（3）个工况开始计，第（2）工况计算完成后位移置为零。
2.3、模型参数
本文采用Plaxis软件进行分析，土体采用更合理的硬化土体模型(Hardeningsoilmodel)[4,5]，以便考虑土体的非线性模量以及土体的卸荷再加载过程。表1为本次计算采用的土体参数：
表1土体Hardenningsoilmodel的参数
其中，压缩模量指100kPa固结压力下的参考压缩模量E50，一般勘察报告中有提供；Eoed为某个参考初始固结压力下主固结曲线的切线模量，一般为100kPa，故E50=Eoed；Eur为固结压缩试验中卸载后再压缩曲线的模量，按照Plaxis手册[4]中建议取Eur=3E50，m为模量随压力水平发展的指数函数的指数，取值范围0.5~1，一般软粘土取较大值，较硬的土取值接近0.5[4]。
杂填土的参数取值参考湖北省《基坑工程技术规程》(DB42/159-2012)附录B[5]以及详勘报告中的压缩模量及其他参数综合给出。
搅拌桩加固体的参数取值参考文献[5]的6.11.5节经验公式以及马军庆等[6]对大量的搅拌水泥土试验参数的回归分析得到水泥土的粘聚力c值与水泥土28天无侧限抗压强度qu存在如下经验关系：
Eq.(1)
变形模量E0与qu有如下近似关系：E0=142qu，这一关系在《基坑工程技术规程》中6.11.5节建议值之内（E0=（100~150）qu）。
马军庆等[6]对水泥土摩擦角进行整理发现，一般粘性土搅拌加固体摩擦角较砂性土的小，本工程加固体所在土层为4-1粉细砂，取37°，为安全起见，考虑加固体抗剪强度指标1.05（与基坑被动区抗压安全系数相同）的安全系数：
c=co/1.05=3.2/1.05*(1000)^(0.6)=192kPa，Eq.(2a)
=atan(tan(37)/1.05)=35°Eq.(2b)
加固体的压缩模量Es根据《基坑工程技术规程》及马军庆等[6]确定变形模量与无侧限抗压强度关系E0=140qu=140000kPa，取泊松比0.3，则：
=0.854E0=120000kPa=120MPaEq.(3)
其他土层的压缩模量参数由勘察报告提供。除了土体的参数之外，围护桩、支撑的参数如下所示：Φ800@1000的围护桩，根据抗弯刚度相等的等效处理，其参数如下表：
表2围护构件材料参数
其中钢支撑不能受拉，设置了一个很小的受拉强度。
3、计算分析结果
3.1各工况下变形
施工围护桩和地基加固后，土体及隧道整体下沉，最大沉降约21.7mm，发生在地表，其中隧道下沉约9.7mm。开挖到第一道撑后，整体仍下沉，但隧道下沉量较前一工况稍减小至8mm。开挖到第二道撑位置时，第一道撑轴力112kN/m，土体下沉量进一步减小,说明基坑开挖进一步导致坑内土体隆起，隧道位移已开始由下沉转为隆起，左侧隧道隆起约2.5mm，右侧约3.8mm。
开挖到基底后，基底呈明显隆起，隆起约34.4mm；左侧隧道隆起15mm，右侧隆起17mm。右侧隧道由于更靠近基坑中部，隆起量始终较左侧要大。为了更好控制隧道隆起位移。
图4第一次开挖后图5开挖到基底后竖向位移
3.2隧道沉降/隆起位移发展
计算中监测了如下部位的竖向位移：左右侧隧道的顶部，基底靠近中部的两点，基坑外2m，5m；得到各测点竖向位移发展如图6所示：
图6仅有地基加固时的沉降/隆起发展图7隧道内配重时的沉降/隆起发展
为进一步减小隆起，隧道内进行配重方案：第一次开挖时配重0.25倍隧道自重，约35kN/m，第二次开挖时配重0.5倍隧道自重，约70kN/m，得到图7所示竖向位移发展曲线：隆起量左侧隧道11mm，右侧隧道14mm。但是实际很难做到如此大的配重。
从土移云图可见，桩底附近坑外土体有绕过桩端抄坑内位移趋势，因此对加长钻孔桩至隧道中心标高的沉降/隆起进行了分析，发现隧道最终隆起量约为13.4mm(左)，15.8mm(右)。本文计算还发现，对坑外桩周土体加固也能够减小隆起量。
4、结论
据本文分析，可得到如下结论：
(1)基底加固是减小基底及下卧隧道隆起的最有效措施；
(2)隧道内配重能够减小隆起，但可行性不好；
(3)加长钻孔桩及加固坑外桩周土能减小隆起量；
(4)基坑或隧道走向布置应避免隧道在基底中心部位，此时对隧道隆起不利。
参考文献：
[1]叶耀东，王如路，刘海，运营地铁隧道上方基坑施工技术研究[J]建筑技术，2006.12
[2]刘小建，地铁隧道上方基坑卸荷回弹及控制的实验和探讨[J]地下工程与隧道，2008.2
[3]翁承显，张庆贺，孙统立，盾构隧道上方基坑工程施工难题与对策[J]建筑技术开发，2005.9
[4]Plaxis用户帮助文档
Abstract：Combinedwiththeconstructioncasesofpoint-peaktunnel，thispaperintroducesthekeycontrolpointsofshallow-buriedbiasvoltageconstructionindetailandsimplyintroducesthesituationoftheproject.Itanalyzestheerrorsoftheshallow-buriedbiasvoltageconstructionintheexitsectionofpoint-peaktunnelandprovidesthereferenceforconstructioncontrolofthesimilartunnel.
关键词：偏压；变形；开裂；补强；施工技术
Keywords：biasvoltage；deformation；craze；reinforce；constructiontechnique
中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2016）04-0117-03
0引言
点峰隧道是中铁十四局管段60多公里施工线路上贯通的第一条大隧道，并且也是地质条件最复杂、开挖难度较大的隧道。隧道主要是以构造剥蚀低山为主，地形陡峭，沟谷切割深，多呈“V”字型分布，山上植被极为发育，山坡及谷地大部分的地段都被残坡积物覆盖。
在各种不利条件的影响中，其中偏压对于隧道施工潜在的威胁是最大的。偏压会导致隧道受力不平衡，轻则会造成隧道的拱圈变形，重则致使隧道的整体结构遭到破坏。因此保证偏压的正常施工具有非常重要的意义。
1工程概况
由中铁十四局负责承建的贵广铁路速度目标值为250km/h，是以客为主、兼顾货运的共线运行线路，其工程技术和运输组织目前在国内尚未有成熟经验。是我国一次建成的标准高、线路长的岩溶山区客货共线的快速区际铁路。
其中点峰隧道全长4390m，为双线隧道，隧道出口段位于南岭剥蚀丘陵区，场区以构造剥蚀低山为主。隧道出口段穿越F2、F3、F4断层，属大湾～启运～南水村区域性大断层的次级断层。点峰隧道的出口DK598+825～DK598+720段施作初期支护后，由于偏压导致发生大范围的初支变形及开裂，并且造成局部地段出现不同程度的侵限。此段初支变形控制、开裂补强、侵限处治本人都全程参与处理。在处理过程中获得较多的经验和教训，本文将对此施工案例做一个较为系统的总结。
2施工过程
2.1隧道开挖围岩及支护情况
点峰隧道出口DK598+825～DK598+720段最浅埋深45m，开挖揭示围岩为强-中风化花岗岩和强风化灰岩，受构造影响严重，岩体破碎，局部可发生掉块或小塌方，呈角（砾）碎（石）状构造，含水，无自稳能力，围岩实际判断为IV级。初期支护主要采用间距为100cm，I18格栅钢拱架的柔性支护、3.5m长砂浆锚杆、C25喷射混凝土。
2.2隧道初期支护开裂过程
在出口DK598+825～DK598+720段上台阶初期支护施工完成后，仅过15天初期支护表面开始出现细小裂纹，并逐渐扩大，裂纹以纵向为主，主要分布在线路右侧。在地表查看后发现洞顶地表有14m长裂缝，裂缝最大宽度3cm，随即暂停了隧道掌子面的开挖，加强对开裂处的监控量测。七天后四方代表现场勘查并现场确定处治方案，认为初支开裂不是由大范围的整体失稳引起的，仅确定在有开裂处采用6m长Φ42小导管注浆固结。在施工了径向注浆小导管后14天，监控量测数据显示此段顶拱仅下沉4cm，并无明显变形。
在DK598+825～DK598+760段下台阶开挖完毕后，初期支护再次发生不同程度的变形，裂缝明显变大，最大裂缝5mm，右侧格栅拱架连接处凸起，初期支护变形的范围扩大到DK598+760～DK598+720，再次暂停了隧道开挖施工。经四方代表现场再次查看，才初步认定DK598+825～DK598+720段已施工的初期支护受偏压影响变形。经过项目部与业主、设计多次沟通，设计单位认可了项目部提出的处理方案，项目部采用该方案并顺利通过该偏压隧道段。
2.3偏压处置方案
①地表处理与隧道内处理同步进行，地表采用30cm厚，C15混凝土硬化，进行大面积封闭，并沿隧道纵向设置多条排水沟，引导地表雨水，防止雨水下渗。
②洞内立即停止开挖，如图一在DK598+825～DK598+720段进行径向固结，在此段内设100cm×80cm，6m长Φ42注浆小导管，以提高围岩的承载力，阻止初支继续变形。
③施工过程中必须保证固结灌浆的质量，注浆浆液采用水灰比0.5：1净浆液，灌浆终孔压力和浆液扩散范围应同时满足设计要求。
④在注浆完成后，隧道不得急于开挖，监控量测数据显示，顶拱下沉，拱脚收敛趋于平缓稳定时，开始对DK598+825～DK598+780段进行二衬施工，衬砌混凝土强度提高一个等级，采用C30防水混凝土。
⑤对DK598+780～DK598+760段进行侵限处理。对侵限格栅钢架割除后，重新镶嵌I20钢支撑。侵限处理完毕后，立即进行此段的二衬施工，衬砌混凝土强度提高一个等级，采用C30混凝土。
⑥开挖DK598+760～DK598+720段下台阶时设置I20工字钢临时仰拱。下台阶支护完毕后，临时仰拱每5米作为一个小单位，分段拆除，一个小单位拆除后，如此拆除段监控量测的观测数据趋于稳定，方可拆除下一个小单元临时仰拱。
⑦在后期掌子面开挖中，将格栅钢架调整为I20钢支撑，间距80cm。并设100cm×80cm，6m长Φ42注浆小导管，预留沉降量由10cm调整至30cm。同时设置I20工字钢临时仰拱。
在后期施工过程中，严格按照方案执行施工，偏压情况得到了良好的控制。
3点峰隧道浅埋偏压施工中的工程技术失误的分析
3.1人为因素的失误
施工单位经验的欠缺是原因之一，施工单位作为隧道施工的前线单位，对施工过程中可能产生的偏压没有产生足够的警惕，穿越冲沟时，地表起伏较大，依然按原设计施工，对浅埋段偏压隧道没有足够的认识和施工经验，隧道发生偏压后，对已经发生的初期支护变形产的原因不能做出明确的判断，导致后期成本增加，工期延误。
点峰隧道设计人员没有考虑到由于隧道穿越冲沟时一侧可能发生的情况，在隧道工程地质条件描述时也没提出可能产生的偏压影响，更没有针对可能产生的偏压做出相应的加强支护的手段和施工措施。
3.2技术误判的失误
第一次初期支护发生变形后，在对变形原因的判断上有重大失误，没有将初期支护变形原因归于隧道受偏压的影响，采取的加强手段也仅仅是开裂补强。没有采取应对隧道受偏压影响的专项措施，导致二次较大的变形，进而产生大范围的侵限。直到二次变形发生后才将初期支护变形的原因归于偏压，才采取全断面大范围的注浆加固措施，虽然注浆加固后控制了偏压对隧道初期支护的破坏，但大范围的初期支护断面侵限已经发生，侵限处理过程极其缓慢，不仅延后施工进度，还造成了极大的经济损失。
3.3监控量测局限性的失误
对隧道初期支护变形原因判断的一个最重要的依据就是监控量测，但施工单位开展的监控量测工作主要是拱顶下沉和拱脚收敛，并没有对拱腰的变形进行观测，偏压对隧道的影响就没有在监控资料中有所反应，仅仅通过对拱顶下沉和拱脚收敛的数据分析，很难得出隧道受偏压的结论，直到隧道断面发生开裂后，才开始在开裂段落布设观察点，经过一段时间的观测，通过对初支断面的对比才得出隧道受偏压的结论。这样就暴露了拱顶下沉和拱脚收敛这两种监控量测手段的局限性，不能对隧道偏压进行准确的监测。这就需要增加监控量测的手段，比较有效的量测偏压的手段有钢支撑内力量测、围岩内部位移量测和喷射混凝土应力量测。点峰隧道后期增加钢支撑内力量测，同时增加了初支断面三角布点监控量测法，对后期监控量测资料综合分析和开挖施工都提供了非常有价值的参考数据。
4对浅埋偏压隧道设计施工的思考
偏压是由于地形不对称或者地质岩层因素，造成隧道结构两面荷载不对称所形成。偏压相对于不良地质、涌水等对隧道施工影响而言较为隐性，主要是对已施工的隧道初支有渐变的破坏作用，不易察觉，如果处治不及时不恰当就会造成隧道初支断面侵限，甚至会导致塌方事故。怎样及时地发现隧道偏压，采取怎样的有效手去控制隧道偏压对初支的破坏，是摆在广大隧道建设工作者面前的重要课题。
4.1对施工单位处理浅埋偏压隧道的建议
在隧道开挖施工前对偏压要有定性的预判，预判的手段主要有对隧道所处的地形地貌情况和开挖揭示出围岩情况进行分析。在施工前应组织人员对隧道地表浅埋段、地貌变化明显处进行查看，针对此处制定专项施工方案。在洞内开挖过程中，做好地质超前预报工作，根据围岩情况制定开挖及支护方案。
在隧道开挖过程中，根据围岩类别极及实际情况，多采用光面爆破技术，减少超挖量，尽量能达到围岩面、喷射混凝土、钢拱架完全密贴，使初期支护均匀受力减少应力集中。隧道开挖后应及时施作初期支护，防止围岩由于暴露过长而产生过大变形，从而导致围岩强度和自稳能力降低。根据这次处理隧道偏压的经验，初期支护在受偏压作用下开挖下台阶对围岩的二次扰动，会引起已施作的上断面初期支护急剧变形，为控制下断面开挖的影响，在后期施工过程中增设临时仰拱，同时下断面左右两侧交替开挖，增设锁脚锚杆，钢拱架的拱脚不得悬空。在初支施工过程中必须保证锚杆的有效长度和角度，拱架背后不能有空洞，提高喷射混凝土质量减少回弹量保证混凝土强度。
4.2对设计单位处理浅埋偏压隧道的建议
浅埋偏压隧道的支护尽量采用刚性支护，结合点峰隧道施工实例，浅埋偏压隧道采取柔性支护效果非常差。在设计中可将钢拱架环封闭，钢拱架可采用4单元或3单元避免分节过多，加强拱架间的连接，达到提高初期支护刚度的需要。在受偏压一侧锚杆可加长加密，打设施工完成后进行注浆处理，并且超前支护宜采用超前小导管预注浆，使水泥浆进入破碎岩层内部，待凝固后和岩层成为一体，增强围岩的整体性，能很好的起到控制偏压的作用。另外增加钢筋网和喷射混凝土厚度也是规避变形的有效手段。
浅埋偏压隧道的预留变形量还应适当的放大，浅埋偏压隧道受力复杂，前期施工中应预留足够大的预留变形量，以保证初期支护变形不侵限，点峰隧道后期将V级围岩的预留变形量调整至30cm，IV级围岩的预留变形量调整至20cm，对控制初期支护侵限起到了较好的效果。
5结语
点峰隧道出口口端位于滑坡体上，这属于典型的偏压、浅埋隧道。应该慎重选择施工方案，才能有效消除安全隐患，避免造成失误。本文以点峰隧道为依托，对点峰隧道浅埋偏压施工中失误的原因进行分析，得出了一些处理类似问题的经验，对于以后类似隧道的施工有着借鉴、指导意义，具有很大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]陈志良.超浅埋暗挖隧道施工技术研究[J].铁道标准设计，2004（10）.
关键词：铁路隧道；交叉跨越；MIDAS-GTS；有限元数值计算
中图分类号：U451文献标识码：A文章编号：1009-2374（2011）36-0104-02
针对铁路隧道上下交叉跨越施工技术可行性的研究，本文以丹大铁路草莓沟2号隧道下穿沈丹客运专线锦江山隧道工程为例，主要对上方隧道较下方隧道先行方案进行数值模拟分析，通过分析计算结果对该方案的可行性和风险进行阐述。
一、交叉跨越施工技术方案概况
（一）隧道概况
锦江山隧道穿越辽东低山区，全长4605m，为单洞双线隧道，隧道最大埋深128m，洞身最小埋深18m。工程地质特征为：混合岩，弱风化，岩体较破碎，呈碎石状结构；围岩分级为Ⅲ级。设计采用Ⅲ型复合式衬砌，台阶法施工。
草莓沟2号隧道全长4262m；为单洞双线隧道，隧道洞身最大埋深125m，最小埋深21m。工程地质特征为：混合岩，弱风化，节理发育，岩体呈块状，围岩分级为Ⅱ级。设计采用Ⅲ级钢筋混凝土衬砌，台阶法施工。
锦江山隧道上跨草莓沟2号隧道处影响段长80m，与草莓沟2隧道结构间净覆土约16.5m。轨面高差26.97m，平面交角约81°。
（二）交叉跨越施工方案
1．锦江山隧道交叉段方案。
（1）加强初期支护，全环架立格栅钢架，加大预留变形量，支护参数见下表：
（2）交叉影响段为防止结构变形，引起衬砌开裂，所以此段落先不施做二次衬砌，待草莓沟2号隧道施工通过后，再施工二衬。
2．草莓沟2号隧道交叉段方案。加强初期支护，全环架立格栅钢架，间距1.5m，拱部采用双层超前小导管注浆预加固，小导管参数：直径φ50，壁厚4mm，L-3.5m，1.5m/环，三台阶临时仰拱法施工，衬砌支护参数见下表：
表2草莓沟2号隧道衬砌支护参数表
二、技术方案数值模拟分析
（一）模型及计算结果分析
1．结构计算模型
约束条件：顶面为自由面，其它各面约束法向方向位移。
2．施工过程分析步骤及结果。
第1步：初始地应力平衡阶段土移及应力
云图。
（二）计算结果及建议
1．受有限元软件MIDAS-GTS三维建模局限，围岩模型无法考虑岩石裂隙、破碎、风化等因素影响，计算结果为理想围岩状态下的参考数值。
2．初始应力平衡阶段，岩土体最大位移为0.79mm，地面位移约为0.21mm，误差满足工程分析要求。
3．草莓沟2号隧道开挖至锦江山隧道正下方时，既有锦江山隧道结构的最大位移量为3.69mm；此时既有锦江山隧道衬砌结构的最大主应力达到1.54MPa。草莓沟2号隧道开挖完毕，既有锦江山隧道结构的最大位移量为3.41mm；此时既有锦江山隧道衬砌结构的最大主应力达到1.55MPa。
由以上分析可见，草莓沟2号隧道开挖对沈丹客专锦江山隧道的位移及应力影响均在可控范围内。
（三）施工风险控制措施
1．锦江山隧道施工下穿段时，应严格控制光面爆破参数，尽量减小对围岩的扰动，控制围岩变形。
2．草莓沟2号隧道施工下穿段时，严格控制开挖进尺，并且必须加强对锦江山隧道的沉降变形监测，严格控制其变形。同时洞内加强监测，确保安全。
3．草莓沟2号隧道施工下穿段时，必须采用控制爆破，爆破对锦江山隧道结构的最大振动速度不大于10cm/s，严禁放大炮，以减小对锦江山隧道的影响。
关键词：小净距浅埋富水一次模筑控制措施
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0061-03
在国家西部大开发战略政策的驱动下，我国西部公路、铁路、高铁等交通基础设施建设持续蓬勃发展。我国西部以山地、盆地为主的地形特点，决定了施工设计中较大的隧道比例，研究适用于西部黄土地区隧道的施工工法，特别是研究湿陷性黄土隧道施工方法显得尤为重要。该文通过对湿陷性黄土地区隧道地质特点的分析研究，总结出了一套在小净距湿陷性黄土隧道施工过程中的施工工艺及质量控制要点，有效地解决了因隧道浅埋而造成的地表开裂及地表沉降量过大等问题。
1工程概况
1.1设计概况
柳泉3#隧道右线起讫里程ZK46+790～ZK47+853，全长1063m，为分离式长隧道。全线采用双向四车道高速公路技术标准，设计时速80km/h，隧道设计净空10.25m×5m，隧道围岩全部为V级，坡度为下坡。出口为小净距隧道，隧道埋深约50m，全部为湿陷性黄土，土质不均匀，具有水平层理，围岩稳定性差，该土层隧道开挖后极不稳定，容易发生坍塌、掉块等问题，造成初期支护变形侵限，严重影响到工程质量、安全、工期及成本。
1.2水文地质
隧址区属于黄河高阶地及黄土梁，场地内地层在钻孔深度内自上而下分为三大层组：第四系冲洪积层、第四系风积层、白垩系砂岩夹泥岩。隧址区松散岩类孔隙水主要赋存与第四系中更新统冲洪积卵砾石中，隧址区卵砾石厚度大，透水性及富水性均较好。由于隧址区一侧临河，基岩裂隙水排泄条件较好，基岩中不易大量赋存，多富集于岩土界面，对隧道围岩的稳定影响较大。
2工程施工难点
（1）隧址区围岩均为V级围岩，全部为湿陷性黄土，垂直节理发育、结构松散、含水量大，局部穿越砂层，围岩软弱，基底承载力差，施工难度在于如何提高基底承载力，防止隧道局部或整体沉降。
（2）隧道富水，隧道下台阶掘进至ZK47+530处，起拱线以下的边墙开挖后渗水明显，随暴露时间愈长渗流逐渐加大，流水流泥现象愈加明显。边墙模筑砼施工完成后施工缝处有明显渗水。仰拱基底也是湿陷性黄土，含水量在20%左右，下挖3m左右土体含有少量的卵石，仰拱下5～6m深有卵石持力层，出口在仰拱及下边墙开挖后有明显的流水现象，如何解决好隧道的防排水问题及保证施工质量安全是施工的主要课题。
（3）隧道出口段隧道埋深浅约50m左右，结构扁平，受力条件差，应控制变形，防止一次模筑及地表构造沉降开裂。
（4）按公路隧道设计规范（JTGD70-2004）表4.3.2要求，V级围岩对应分离式独立双洞间净距小于3.5B（B为隧道开挖断面的宽度）为小净距隧道；按公路隧道设计细则（JTG/TD70-2010）表13.5.3要求，V级围岩岩体为软岩的分离式独立双洞间净距小于45m为小净距。通过分析计算可以得出柳泉3#隧道小净距起始段落为出口420m，施工过程中应采用何种工艺保证小净距隧道的施工安全。
3施工工法选择
根据隧道的地址条件和施工难点，采用3台阶法进行开挖，一次模筑初期支护衬砌工法进行施工。一次模筑初期支护衬砌工法是根据黄土地层的地质特点，总结过去黄土隧道锚喷初期支护衬砌设计与施工的经验教训，针对黄土地层提出的一种有效解决方案。根据运营多年的实践效果分析，一次模筑衬砌初期支护工法从施工安全、支护有效性、结构稳定、防排水效果，综合比较是针对黄土地层隧道修建特点的一种可靠工法。
4应对措施
4.1隧道渗水施工措施
柳泉3#隧道渗水主要有两种方式：一种以湿陷性黄土隧道含水量大，土体开挖后随暴露时间越长，土w含水量增大，局部有流水流泥的现象为主要的渗水现象；另一种为砂卵层中存在基岩裂隙水，卵石层中富水，在仰拱开挖后有大量的水流出。针对以上两种不同现象的渗水问题，项目采用了不同的方式进行施工，有效地保证了现场的施工安全及实体质量。
对于湿陷性黄土含水量大而产生的渗水现象，通过3台阶法的施工工艺，加强锁脚的刚度及长度，控制沉降量，有效地保证了隧道的施工安全。在土体开挖完成后采用透水土工布进行铺设，防止因土体泛碱而导致防排水系统的堵塞，并及时进行施做8cm喷射混凝土，有效地保证土体的稳定性，同时在进行一次模筑混凝土浇筑过程中每1m预留泄水孔，及时将渗水进行引排。在进行二次衬砌施工前，对渗水部位铺设环向排水盲管，采用TMF7×3.5环向排水管加密布置，将渗水引排至纵向排水管中，同时加强防水板的安装质量，项目安质部牵头，对每版防水层的焊缝及搭接进行检验，合格后方可进行下道工序，有效地保证了隧道施工的质量与安全。
对于仰拱开挖后存在基岩裂隙水的现象，项目采用井点降水的方式进行施工，在洞口不影响施工的区域设置若干水井，水井的深度低于隧道仰拱的开挖深度，采用大功率水泵不间断地进行抽水作业，在出水点降至仰拱开挖面以后在进行仰拱作业，在仰拱开挖完成后及时采用喷射混凝土对基底进行封闭，防止渗水，同时铺设防水板，保证仰拱不渗水，提高施工质量。
[关键词]高瓦斯特长隧道；施工安全
中图分类号：U455.1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）29-0091-01
引言
我国的煤炭、石油、天然气资源丰富，分布范围广，无论在铁路、公路、水利水电建设中，隧道工程越来越多地需要穿越煤系地层。在工程建设中，煤系地层中瓦斯隧道的案例很多，如所有的煤矿洞室都是典型的瓦斯隧道（或工区）；铁路工程领域有贵昆铁路的岩脚寨隧道、兰渝铁路的肖家梁隧道和四方山隧道、南昆铁路的天生桥隧道和家竹箐隧道、内昆铁路的朱嘎隧道、水柏铁路发耳隧道等；公路工程领域有广邻高速的华塞山隧道、万开高速的南山隧道和铁锋山隧道；水电工程领域有紫坪铺2号导流隧洞、溪洛渡电站大路梁子隧道等。
四川成德南高速公路龙泉山高瓦斯特长隧道为分离式小净距双车道高速公路特长隧道，隧道双洞全长7151延米。隧道工程于2010年3月1日开工，2013年9月18日双洞贯通，历时930天，工期提前三个多月（原计划工期年底贯通），工程项目受控，安全状况稳定，无人员死亡事故发生。
1龙泉山高瓦斯特长隧道工程概况
龙泉山高瓦斯特长隧道位于成都市金堂县境内，隧址区位于新华夏系一级沉降带～四川盆地西部边缘，为构造剥蚀低山地貌区，海拔高程489.25～882.00m，隧道最大埋深约330m。地质构造属龙泉山背斜南东翼，岩层产状105～130°∠8～10°，区内基岩节理裂隙主要为砂岩中的构造裂隙以及沿层面发育的节理。隧址区出露和揭露地层为耕植土（Q4pd），第四系松散堆积层（Q）及侏罗系上统蓬莱组（J3p）。
隧道主要不良地质情况有地下水的腐蚀性、砂岩段涌突水、瓦斯等，隧道穿越地层为近水平的软弱泥岩和砂岩。路线所经区域对应地震基本烈度为Ⅶ度。
隧址区存在非伴煤瓦斯，其瓦斯出现地点、涌出量、瓦斯压力不确定，造成施工技术选择与配套、施工设施投入、施工安全技术管理难度很大。
泥岩水平岩层的构造裂隙、节理发育，易掉块、坍塌，开挖前，一般地质手段很难准确预报。
龙泉山高瓦斯特长隧道施工重点是如何选择施工工艺和安全技术管理，确保高瓦斯隧道施工安全，突破制约施工进度的瓶颈。其施工难点主要表现为：该项目由于条件局限，没有设置斜井。
2龙泉山高瓦斯特长隧道施工安全措施
2.1加强通风
采用双风管压入式与巷道式相结合的通风模式，架设2条10KV专线确保隧道施工通风用电，每个洞口配备2×110kw的轴流式通风机向洞内供风，备用1套2×110kw的轴流式通风机和备用2台400KW发电机，保证24小时不间断供风，二衬施工时采用局部局扇供风。采用抗静电、阻燃的风管，同时设专人管理，定期维护通风系统，及时修补破损的风管，确保掌子面风速和风量。
2.2超前地质预报
采用地质雷达扫描，预测前方地质病害情况，提前做好地质防范工作，严格按照设计要求施工5个超前探孔，每个探孔长度60m，搭接长度10m，探测前方瓦斯、地质情况，科学指导施工。
2.3加强瓦斯监测
建立完善的瓦斯监控体系及管理制度，瓦斯检测采用人工检测和探头自动监测相结合，瓦斯及有毒有害气体自动检测系统由专人监视和维护，瓦斯探头24小时连续监测结果面向全体施工人员实时公布，以提高施工人员的防范意识。配备足额的专职瓦检人员，瓦斯人工检测实行三班制，瓦检员每小时巡视一次，重点检测掌子面、二衬台车、仰拱、隧道回风、横通道、加宽段、防水板背后、拱顶坍方等容易积聚瓦斯地方；人工检测瓦斯浓度与自动化监测系统瓦斯浓度相互印证，降低设备故障带来的数据失真风险。
瓦斯浓度执行强制性管理：隧道安装了瓦电闭锁装置，洞内任何地方瓦斯浓度一旦超过0.5%，隧道施工用电自动关闭，立即停工且人员全部撤出。
安装视频远程自动监控系统。采用视频远程自动监控洞内的施工安全状况，及时摸清、排查瓦斯隧道施工安全隐患，并配以跟踪、检测、监控和预警等，变事故（事件）处理为事故（事件）预防，发现隐患，及时排除，把事故（事件）消灭在萌芽状态。
2.4动火管理
严格动火管理，减少动火作业，掌子面拱架焊接改为螺栓联接，防水板搭接采用冷粘等施工工艺。特殊情况下确需动火作业时，严格执行动火申报制度，如果隧道内从事电焊、气焊和喷灯焊接作业时，每次必须制定安全措施，配置必要的消防材料。动火作业时，瓦检员检测洞内瓦斯浓度是否小于0.5%，并在检查证明作业地点附近20米范围内隧道顶部、防水板背后等无瓦斯积存，报监理工程师批准后方可进行作业，作业完成后由安全员检查确认无残火、并做好记录后方可结束作业。
所有进洞施工的内燃设备与电器设备必须进行防爆改装。电缆采用铠装铜芯电缆或不延燃橡套铜芯电缆，使用防爆型接线盒，瓦电闭锁装置。
严格执行洞口检查制度，所有进、出洞人员均要登记，严禁穿化纤衣服者、打火机、手机等带入洞内，通过安检后方可进洞。严禁非防爆施工设备进洞，配备防爆电瓶车、自行车供进洞人员使用。
2.5加强支护
针对隧道围岩构造裂隙、节理发育，隧道拱顶易掉块、坍塌等特点，加强隧道支护，格栅拱架改为工字钢，采用超前小导管、超前锚杆进行预支护，预防拱顶坍塌，力度将安全隐患减到最小。
2.6短进尺
对于隧道围岩较为破碎段落，为确保隧道施工安全，按2天3循环作业严格控制隧道进尺，每循环控制在2.0米至2.5米之间。隧道开挖、衬砌必须坚持“三检制度”，做到“开挖不塌方，回填密实；衬砌厚度符合设计，不侵限、不漏水”。仰拱距掌子面距离不超过60米，二衬距掌子面距离不超过80米。
2.7弱爆破
采用煤矿专用毫秒电雷管及煤矿许用炸药爆破，严格控制炮眼间距及炸药的用量，爆破作业严格执行“一炮三检制”及“三人联锁放炮制”规定，较好地控制了超挖和欠挖问题。
2.8重视应急预案的执行
为搞好云顶山1号高瓦斯特长隧道施工安全，项目制定了业主、设计、监理、施工和外委单位（简称“五方”）“五方”联动方案，并先后与成都市矿山救援大队彭山中队、金堂县人民医院、金堂县消防大队等签订有关协议，共同组建应急救援队伍，进行瓦斯及有毒有害气体演练（见图17）。不断完善各项应急预案、合理储备消防器材、照明矿灯、自救器等应急物资。同时，洞内设置了避灾洞室，洞外修建了环形应急通道等。
3结语
龙泉山高瓦斯特长隧道系非伴煤瓦斯隧道，瓦斯具有出现地点、涌出量、瓦斯压力三个不确定特点，施工安全风险极大。为此，成德南公司高度重视高瓦斯隧道施工安全，始终以全过程实施“保通风、强预报、勤监测、不动火、强支护、短进尺、弱爆破、重预案”等八项安全保障措施，确保了龙泉山高瓦斯特长隧道施工安全。
参考文献
[1]刘志刚，凌宏亿等.隧道隧洞超前地质预报[M].北京：人民交通出版社，2011
【关键词】初支防水；防水板防水；混凝土防水；排水系统
1工程概况
祁连山隧道位于青海省门源回族自治县及甘肃山丹县，工点区域为祁连山中高山区，平均海拔为3500～4345m，最高海拔为4345m,洞身地表起伏较大。隧道进口位于硫磺沟，隧道出口位于小平羌沟，起止里程DK335+660～DK345+150,全长9490m。隧道全线除进出口段埋深较小外，其余段落隧道埋深较大，最大埋深达823m。隧道洞身除进、出口端分别位于R-8000、R-7000的曲线上外，其余均位于直线上；洞内纵坡为20‰单面下坡。隧道经过地段地形复杂，线路经过地段为无人区，车辆无法到达，交通极其困难。
2复合式衬砌的防排水
根据本隧道特点，防排水采用以排水为主，防排相结合，综合处理。采用防、截、堵、排相结合，现成完整的防排水系统，使隧道防水可靠，排水畅通，保证运营期隧道内不渗不漏，基本干燥。
本隧道复合式衬砌采用无纺布加防水板防水，环向采用φ50mmHDPE打孔波纹管，墙脚纵向排水管采用φ80mmHDPE打孔波纹管，横向采用φ100mmPVC管等排水，环向施工缝处设置中埋橡胶止水带+背贴止水带，纵向水平施工缝处设置中埋钢边橡胶止水带+背贴止水带。隧道洞内全长设中心排水管，以横向PVC管连通双壁HDPE打孔波纹管和中心排水管，引水至洞外。隧道洞内设置双侧排水边沟。
3祁连山隧道的防水技术
3.1初期支护的防水
祁连山隧道进洞到230米后，出现了大量的涌水，涌水对隧道开挖后围岩的自稳能力及衬砌防排水施工工艺有很大的影响。提高初期支护的防水能力可降低二次衬砌混凝土防水难度,弥补模筑衬砌防水的不足。
3.1.1小导管环向注浆的防水
在有大量涌水的地段,对监控量测数据进行分析后，提出工程变更，增加超前小导管，以环向超前小导管压注水泥浆液,起到封堵裂隙、固结破碎岩石、隔离水源、堵塞出水点的作用,从而减少洞内涌水量。通过在DK344+920-DK344+820段,压注水泥浆液,阻止了了大量的涌水，提高洞内施工作业的安全以及洞内大量的积水，取得了良好的效果。
3.1.2喷射混凝土的防水
喷射混凝土防水主要优点在于混凝土紧贴开挖面可形成密贴围岩的防水隔离层,能消除地下水沿开挖轮廓的转移。因此,喷射混凝土的防水作用应予以充分重视。为增加喷射混凝土的防水能力,在喷射混凝土中加入适量的防水剂。同时对于线状或渗流出水点在喷射混凝土前用无纺布包裹φ50mmHDPE波纹管将水引至墙脚,通过洞内排水系统进行引排。
3.2防水板、无纺布
虽然小导管注浆和喷混凝土能起到一定的防水作用,但仅依靠初期支护的防水措施仍不能满足隧道防水的要求,作为隧道防水的重要环节,防水层及防水系统十分关键,必须施作好防水隔离层及衬砌背后环向、纵向排水盲管,以形成综合排水系统。
3.2.1复合式防水板
防水板采用EVA复合式防水板，防水板良好的延展性、可粘合性及低温柔韧性使其在大模板泵送混凝土的施工中实现隧道防水“贴壁”隔离的效果。防水卷材技术指标如下表：
防水板技术指标表
3.2.2防水板、无纺布施工工艺
（1）锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5毫米切断后，用塑料帽处理；有凸出的管道时，切断、铆平后用砂浆抹灰；
（2）补喷混凝土使其表面平整圆顺，凹处量不超过±5厘米；
（3）铺设防水板时，应先拱后墙，现在拱顶正确标出隧道纵向中线，再使防水板的横向中心线与标定线重合，将拱部与塑料圆垫片热熔焊接好后，向两侧下垂铺设，边铺边焊。
（4）铺设防水板时，采用手动专用熔接器热熔在衬垫上，二者粘结剥离强度不得小于防水板的抗拉强度。防水板之间采用双缝熔接器热熔焊接，搭接部位不得小于150mm，且粘接剥离强度不得小于母体拉伸强度的80%。
（5）防水板之间粘接结合部位采用真空加压检测，压力达到0.25Mpa压力时停止加压，保持15分钟，压力下降不得大于10。
（6）防水板焊缝不应有漏焊、假焊现象。施工中如发现防水板有破损，应及时对破损部位进行补焊，补丁应剪成圆角行，不得有三角、四边形等尖角存在，补丁边缘距破损边缘的距离不得小于7cm，补丁应满焊，不得有翘边空鼓部位。
（7）在进行衬砌钢筋施工时，应注意钢筋端头刺破防水板，钢筋焊接时，应在防水板和钢筋间设置石棉遮挡板，避免火花烤焦或烧破防水板。浇筑二次衬砌混凝土时，严禁振捣棒触及防水板。
（8）防水板铺设要超前衬砌施工2个衬砌施工循环，防水板接缝处与混凝土施工缝处要错开不小于50cm的距离。
3.3二次衬砌混凝土的防水
凝混土衬砌是隧道防水的最后一道防线，祁连山隧道混凝土衬砌的厚度设计不小于40cm，衬砌混凝土设计抗渗等级不低于P12。混凝土在施工中振捣充分，不出现漏浆和走模等意外情况。
防水层、土工布铺设图
3.4施工缝的处理
施工缝是整个衬砌防水的薄弱环节,因此施工缝必须全断面设置。本隧道在施工缝处设置双层止水带，具体是纵向施工缝设置橡胶被贴止水带+钢边中埋止水带，环向施工缝设置橡胶背贴止水带+橡胶中埋止水带其施工工艺如下：
环向中埋止水带安设工艺：
3.4.1沿衬砌设计轮廓线环形间隔0.3米在挡头板上钻一φ12钢筋孔，将加工成型的φ10钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿入内侧卡紧止水带之半，另一半止水带平结在挡头板上；
3.4.2待模筑混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲φ10钢筋卡套上止水带，模筑下一循环混凝士。
4祁连山隧道的排水技术
4.1环向排水管采用φ50mmHDPE打孔波纹管正常段每6.0m设置一道，局部水量大时可酌情增加。
4.2纵向排水盲管全隧道埋设采用φ80mmHDPE打孔波纹管，纵向坡度与隧道相同，横向引水管设置采用φ100mmPVC管间距30m设置一道引入中心排水管，横坡不小于2%，施工时应采取措施对其进行防护，防止施工时引起横向引水管破损。
祁连山隧道防排水示意图
5隧道洞口排水
隧道洞口边仰坡上方根据地形条件设截水沟，引到地表水至路基边沟或洞门外侧自然沟谷，以此现成完善的洞内外防排水系统。
6结束语
要做好隧道的防排水，必须从隧道施工过程的每一道工序做起，超前小导管预注浆堵水、喷射混凝土防水、防水板铺设、二次衬砌混凝土防水、排水设施等每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响，施工中的一点疏忽就可能造成渗漏水隐患。因此，每道工序的施工质量都要达到设计预期的效果，才能使隧道防排水工程质量有保证。
参考文献
[1]中铁第一勘察设计院.兰州至乌鲁木齐第二双线施工图.2010.08
【关键词】盾构隧道；下穿越；既有隧道
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
一、引言
随着城市地下轨道交通的发展，下穿既有线路的情况时有发生。由于新线穿越既有线不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降，而地铁运营又对既有线的轨道变形有非常严格的控制标准，依据《地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》，运营隧道结构水平和沉降最大位移应
二、盾构施工概念
TBM（TunnelBoringMachine）施工法，即全断面隧道掘进机隧道施工法，是靠旋转并推进刀盘，通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成型的隧道施工方法。自问世以几十年以来，以其高效、安全、环保等优点，已被广泛用在水利交通采矿等领域。TBM法施工在国内外已取得了很大的成功，但失败的实例也越来越多地被报道。目前对TBM展开的研究多集中在刀具、施工预测及施工技术等方面。在隧道方案选择，特别是长大隧道施工采用常规或是TBM法施工的选择上，还是建立在一般的比较上，没有完整的选择方法。隧道工程往往涉及资金投入大、工期长、相关因素多，如何选择合理的施工方案尤为重要。盾构施工法是使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法。盾构施工法是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。
三、盾构下穿引起上覆隧道沉降理论分析
盾构在推进时，有一定的超挖土量，在地层与管片间会留有空隙，虽有同步注浆，但水泥浆强度的升高需要一定的时间，且土层中有大量的孔隙，很难保证注浆的质量，这会引起地层应力释放，因此四周土体会挤向隧道，继而引起上覆地层沉陷。同时由于隧道的“长条”结构表现出一定的柔性，地层的沉陷会带动既有隧道结构发生位移和变形。到目前已经有些学者和专家根据实际工程提出了相应的理论和经验公式来计算地下工程施工引起的沉降，Peck等学者提出的沉降槽理论和公式，虽然可以初步计算地面沉降大小，但是不能计算出不同深度处的沉降。一方面，由于各地地层及地下水对盾构施工期间影响的差异性及施工技术的不均衡性；另一方面由于结构效应，上覆既有隧道不管在纵向还是横向上，都有一定的刚度，一般比其所在地层的大[1]。因此很难用统一的理论和公式准确地计算出盾构下穿时引起的既有隧道的位移。
四、盾构施工三维有限元模拟方法
盾构近距离下穿既有隧道问题是盾构、土体和既有隧道三者共同作用的问题。三维有限元法由于能够比较好地模拟隧道掘进过程及掘进过程产生的三维效应，如盾尾注浆、隧道开挖面土体的扰动等，而被广泛运用于盾构隧道施工对环境影响的模拟中。
对于新建隧道盾构施工过程的动态模拟，用改变单元材料的方法来反映盾构的向前推进，被开挖的单元用刚度极小的单元代替，而对应于盾壳、管片及注浆材料的位置分别将单元刚度用钢、管片和浆液的刚度替换。为计算简便，可假定盾构机每步推进3m(2倍管片宽度)。
盾构掘进过程数值模拟的关键是刀盘、盾壳和盾尾这三部分与土体间的相互作用关系的模拟。对于盾尾注浆，在盾构施工中当衬砌脱离盾尾后，在隧道开挖壁面和衬砌外环将形成一环形间隙，若忽略注浆及其压力的作用，土体将向这一间隙移动并产生较大位移。同时，注浆时浆液填充空隙并向土体内渗人，随后逐渐硬结，若不考虑注浆材料的硬化，而用等代层模拟也会使沉降值偏离实际。由于盾尾注浆这一交互作用将形成土与水泥浆的混合体，因此可将注浆体用弹性模型模拟。采用注浆材料的变刚度等效法来模拟注浆材料的硬化，初始弹性模量取为2.07MPa，浆液凝固后，采用提高材料的力学参数进行模拟，硬化后的弹性模量为1GPa。由于注浆体是由液态逐渐硬化成固态，但液态浆体难以模拟，故采用等效均布力来模拟盾尾同步注浆，其值为0.2MPa。下为模拟盾构推进示意图。
图1模拟盾构推进示意图
采用三维有限元软件MIDAS／GTS对新建隧道盾构穿越施工进行三维有限元模拟。研究表明地下隧道开挖后的应力应变，仅在隧道周围距离隧道中心点3～5倍隧道开挖直径的范围内存在实际影响，从而确定模型沿新建隧道纵向长130m，宽120m，高35m，共7810个单元，47402个节点。边界条件：模型两侧边界限制水平方向位移；底部限制竖直方向位移；地表为自由表面(为简化计算，地表面模拟为水平面)，下部新建隧道正交下穿上部既有隧道。
土体采用莫尔一库仑模型，土层参数见表1。盾壳与管片所对应的单元均采用弹性模型，其中管片力学参数按《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)选取，考虑到管片衬砌结构是通过螺栓将单个管片连接在一起的整体结构，具有横观各向同性性质，采用均质体等效管片衬砌时，需乘以刚度折减系数0．8，折减后的管片材料参数见表1。
图2为新建隧道盾构下穿施工后既有隧道的沉降曲线，可以看出：新建隧道盾构下穿引起的既有隧道沉降计算值与实测值具有较好的一致性。沉降曲线符合正态分布且具有“双峰”特征，即衬砌最大下沉发生位置不在对称面处。这是由于当既有隧道与新建隧道间的相对距离(2．275m)小于两新建隧道中心间的水平距离(13m)时，新建隧道左、右线施工产生的影响相互叠加所致。同时，既有隧道发生不均匀水平位移[2]。数据分析可参考图3。
图2既有隧道沉降曲线
图3既有隧道水平位移曲线
五、交叉隧道盾构施工参数与交叉角度对既有隧道的沉降影响
隧道开挖施工引起地层的位移可能会引起附近建筑物或其他各类结构的变形，甚至造成灾害。运用三维有限元方法，采用变刚度等效法来模拟注浆材料的硬化，同时采用等效均布注浆压力来模拟盾尾同步注浆，分析了不同的盾构顶进力、盾尾注浆、千斤顶推力等施工参数以及不同的隧道交叉角度下，交叉隧道盾构施工对既有隧道沉降的影响。结果表明如下：
新、旧隧道间的相互作用受隧道施工参数等因素的影响。既有隧道的沉降值随着盾构顶进力增大而减小。当顶进力为100kPa-400kPa时，既有隧道的沉降量变化不大；而当顶进力为500kPa时，既有隧道沉降出现突变且沉降值显著减小。具体分析见图4、图5。
图4既有隧道沉降与盾构顶进力的关系
图5既有隧道最大沉降随盾构顶进力变化曲线
2、注浆压力和注浆材料的硬化对既有隧道沉降产生直接影响。既有隧道的沉降随着注浆层参数的增大而减小，不考虑注浆时既有隧道沉降值最大，考虑注浆体硬化和注浆压力时次之，而用均质等代层模拟注浆体时的沉降值最小。详见图6。
图6既有隧道沉降与盾尾注浆的关系
3、千斤顶推力的变化将对既有隧道沉降产生影响，当新建隧道盾构叩头推进时既有隧道的沉降值最大，曲线推进次之，抬头推进最小，且三者均大于正常推进时引起的既有隧道沉降值。详见图7。
图7既有隧道沉降与千斤顶推力的关系
4、当交叉角度小于90。时，新建隧道盾构下穿施工引起的既有隧道沉降曲线的对称轴将偏离对称面一定距离，且交叉角度越小，偏离量越大。同时，既有隧道沉降值随着交叉角度的减小而增大[3]。详见图8。
图8既有隧道沉降与隧道交叉角度的关系
六、结束语
本次试验对相邻线路盾构施工对既有隧道的影响进行了研究，主要采用三维有限元模拟方法等分析了交叉隧道盾构施工参数与交叉角度对既有隧道的沉降影响，得到了一定的结论，为今后相邻线路盾构施工提供了一定的理论依据。
参考文献
[1]胡军,杨小平,刘庭金.盾构下穿施工对既有隧道影响的数值模拟分析.铁道建筑.
曲奥隧道是在建临合高速公路的一座小净距隧道，双洞中轴线间距为20.3m，隧道净空为10.25*5m，中间岩柱净宽为8～12m，洞内单向纵坡，进出口均采用端墙式洞门，属于典型的双线、双洞、小净距隧道。地质勘察资料表明，隧址区属峡谷山地地貌单元，洞口段为崩坡积碎石土，体积较大，基岩为三叠系板岩夹砂岩，局部为砂岩、板岩互层，节理、板理发育为切层剪节理，其将板岩、砂岩切割成大小不等菱形块，造成围岩破碎，洞线走向与岩层走向小角度相交，不利于围岩稳定。本文将以该隧道成功施工经验为例，介绍浅埋、偏压小净距隧道洞口段穿越松散堆积体的施工过程，全面分析其施工工艺流程，提出其关键工序、施工方法、技术难点和重点。
1.洞口段半明半暗偏压段套拱施工
洞口开挖遵循早进洞”原则，减少洞口仰坡扰动，维持仰拱边坡稳定，及时以上至下施作防护，严禁高边坡暴露，提早施作排水系统，保持边坡稳定。
曲奥隧道洞口段施工采用偏压挡墙加套拱预支护的支护方式，隧道进洞前先清除浅埋段地表植被及地表土。对浅埋段部分地表土体进行清除的顺序为隧道浅埋段与暗洞交界处向洞口端逐段清除，清除后及时进行坡面喷锚防护；然后施作偏压挡墙，偏压挡墙与套拱同步施工，分两步，先施工基础、墙身、耳墙，然后施工套拱，一次分段施工至洞口端墙式洞门处，套拱一端与山体基岩采用R27自进式中空注浆锚杆连接，另一端坐落在偏压挡墙耳墙的根部位置。
偏压挡墙及套拱施作完后毕后，立即对偏压挡墙外侧采取回填土并压实的方式，来稳定挡墙内外侧压力，防止山体偏压严重造成已施工的偏压挡墙倾覆或者开裂，产生巨大安全隐患。
超前大管棚支护需跟进施工，导向墙采用100cm厚C25砼，预埋Ф127mm壁厚4mm导向管，管棚采用Ф108mm壁厚6mm热轧无缝钢管分段制作为套管施工，机械连接方式，套在锚固钻机钻杆上随偏心钻头与冲击器的顶入同时顶入管棚套管。管棚注浆采用分段注浆方式，长管棚钢管环向间隔一根注浆，浆液采用水灰比1：1水泥浆。
具体施工过程：根据松散堆积体的地质情况和40m长管棚的技术要求，管棚钻进采取套管跟进施工技术，选用性能优良的锚固钻机配合专用偏心钻头成孔工艺，套管与钻头通过管靴连接，施工超前管棚至设计深度后，稍微回转钻机，使偏心钻头偏心处回位，缓慢退出钻杆及冲击器，管棚逐根施工完毕。管棚注浆设备采用双液浆机，在孔口处设置止浆阀。注浆压力为0.5-1.0MPa，终压力为2.0MPa。从两边向中间注浆，当每孔压力逐步升高到设计终压并继续注浆15min以上，浆液注入量已达到计算值的80%以上，或全段所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注情况时，可以结束注浆。
2.洞身开挖及施工顺序
2.1小净距隧道V级围岩施工开挖顺序
通过现场调查及地勘设计说明，曲奥隧道存在偏压且围岩破碎，隧道右线靠山体外侧，埋深较浅，地质较差，施工考虑优先开挖隧道右洞，及时施工初期支护，仰拱及二衬闭合成环后再开挖隧道左洞施工。
小净距隧道V级围岩地质较差，洞身开挖施工必须在超前支护（设计采用Ф42mm壁厚4mm的热轧无缝钢管加工而成的超前小导管做超前支护）施工完毕后，才能进行洞身开挖施工。
洞身开挖施工过程中，应严格按照短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤测量”的原则，根据隧道围岩情况，上台阶采用环形开挖预留弧形核心土。开挖上台阶优先选用人工配合机械开挖，局部配合小药卷爆破的方式进行开挖，不能进行人工开挖的地段采取光面微震爆破的方式进行短距离开挖，一次开挖距离不得超过1榀钢拱架构件的设计距离，左右幅禁止同时进行爆破作业，并且爆破开挖时钻进的掏槽眼应远离中加岩墙外150倍药包半径。采用微震爆破，控制先行洞爆破时最大临界震动速度v≤5cm/s，且施工过程中减少对两洞之间的中加岩柱的扰动。
小净距隧道V级围岩先行洞与后行洞掌子面距离应控制在20m-60m，禁止<20m。预留弧形核心土的长度不小于3m，一般控制在3～5m，上台阶至下台阶工作面距离5～10m。上台阶及时施工初期支护相关的支护构件及加固措施和中加岩加固锚杆，确保施工安全。
2.2小净距隧道Ⅳ级围岩施工开挖顺序
曲奥隧道Ⅳ围岩采取上下台阶法开挖，但是后行洞XSIV围岩上台阶开挖依然采取环向预留核心土的方式循环掘进，下台阶落后于上台阶5～10m，上下台阶的初期支护施作必须紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在30～70m。下台阶的开挖优先开挖临近中加岩柱的一侧，然后进行下台阶初期支护，及时补打中加岩加强锚杆，确保中加岩柱的稳定。
3.确保小净距隧道中加岩柱的稳定
洞口施工时，两隧道中间岩柱坡口处原地面土体必须保留，以支档坡面，保持自然坡的稳定。
3.1中加岩柱注浆小导管
洞内施工过程中，采取中加岩柱注浆小导管进行预加固，小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长5～6m的热轧无缝钢管加工而成，小导管15cm间隔梅花形布设8mm的注浆孔，并预留50cm的止浆段，小导管环向间距35～40cm，纵向间距150cm，外插角45°左右倾斜向隧道开挖方向，尾端支撑于钢架之上，注浆浆液扩散半径一般按75～100cm控制。
3.2中加岩柱锚杆支护
洞身开挖后，中加岩柱地段增设中加岩加强锚杆，加强锚杆采用R25自进式中空注浆锚杆，锚杆长度4.5m，间距0.75m*1m，每环6根，自起拱线开始向上梅花形布设，锚杆垂直于岩面。锚杆注浆浆液水灰比0.43～0.5，强度不小于M20。
4.初期支护
根据新奥法施工的核心内容要求，小净距隧道初期支护采取架立I20型钢，锚、网、喷联合支护的方式。初喷紧跟开挖面并封闭开挖面，避免围岩长时间暴露风化，防止围岩短期内松弛出现塌方危险。喷射砼分层复喷至设计厚度厚度，且喷射混凝土强度必须达到8.0MPa以上才能进行掌子面的开挖施工。上下台阶初期支护应及时与初支仰拱、二衬仰拱闭合成环，确保施工安全。
5.结束语
曲奥隧道施工过程中避免了地表注浆，减少防护工程数量，同时确保了隧道施工过程中的施工安全和结构安全。总结有下面几点体会：
（1）浅埋、偏压小净距隧道施工的核心是如何确保偏压段内外压力平衡，施工需围绕抗偏压的核心来确定施工方案；
（2）对于隧道穿越堆积体而言，隧道施工应注意环保，尽可能零扰动”进洞施工，避免大开挖”施工，半明半暗抗压设计理念便是为了确保隧道洞口围岩稳定；
关键词：盾构施工；小间距隧道；盾构接收
中图分类号：U455文献标识码：A
0前言
城市轨道交通线路的选定受限于工程环境，由于受到特殊地质及地形条件、线路线型、建（构）筑物桩基、工程造价和车站结构形式等诸多因素的限制，并行隧道左右线间距不能保证达到相邻隧道施工相互扰动范围之外，成为小净距隧道。
《地铁设计规范》GB50157―2013［1］第11.1.12条规定：盾构法施工区间的并行隧道间的净距，不宜小于隧道外轮廓直径。当不能满足上述要求时，应结合隧道所处的工程地质、水文地质和环境条件、隧道间的相互关系、隧道孔径、施工方法等具体条件及隧道施工的先后次序，分析并行隧道的相互影响。
如何控制盾构隧道小净距施工时所引起的地层位移和对已建盾构隧道结构的影响，以确保并行隧道的安全，对于我国轨道交通建设和城市地下空间开发利用，具有十分重要的指导意义。
1工程概况
红树湾站～深湾站盾构区间线路出深湾站后，沿白石四路东行，最小平曲线半径R=650m，最小平曲线长度为171.856m。区间左线起讫里程ZCK1+111.669～ZCK1+503.450，长391.781m；区间右线起讫里程YCK1+111.601～YCK1+503.450，长391.849m。区间地面高程一般在4.0～5.0m之间，隧道埋深为16m~17.5m，隧道覆土厚度约10m~11.5m。区间中间设联络通道兼废水泵房一座。
区间以线间距13.6m出深湾站，最后以线间距7.613m到达红树湾站，其中隧道净距小于4m的约15m，为小间距隧道掘进。红树湾接收井隧道净距为1.62m，如图1所示。
图1接收井隧道平面图
2工程重难点
两隧道在盾构接收井间距为1.62m，小于并行隧道规定的净距（隧道外廓直径），属于小间距隧道。小间距隧道盾构施工本身难度不小，同时还需完成盾构接收工作，这是本段隧道工程的施工难点。右线盾构到达接收时，将对隧道之间的土体产生扰动，进而影响左线隧道。为了增强隧道间土体的抗压、抗剪能力，控制管片的变形、隧道的偏移等，须对左线隧道及盾构到达区进行加固。
3小间距接收施工措施
3.1端头加固
红树湾站接收端头采用双管旋喷桩进行加固，端头旋喷桩加固范围为4m全盾构范围+6m拱顶加固至淤泥层下2m范围。端头加固完成后，须进行取芯送检。根据检验报告得知加固效果符合设计要求。同时结合红深左线接收时，现场实际工况，加固效果良好，满足盾构接收条件。后附端头加固示意图、芯样图。
图2红树湾站到达端端头加固平面图
图3加固后钻孔取芯照片
3.2素砼隔离桩
因接收时为小间距隧道施工，故在端头加固基础上，在端头隧道净距小于4m范围加设φ800@900钻孔C30素砼隔离桩，用刚性材料将左、右线强制隔离，减少盾构接收时对已完隧道的扰动，确保隧道施工安全。隔离桩按照施工图纸要求施做完成。隔离桩桩位图见下图4。
图4隔离桩桩位图
3.3临时支撑钢架
根据我部以往小间距隧道施工工程经验，在端头加固和隔离桩两项措施基础上，我部为确保小间距隧道施工的顺利进行，借鉴联络通道施工时，在开挖面左右两环管片架设临时支撑钢架，减少对成型隧道的扰动和变形的构造措施，在红深右线隧道接收时，左线洞口5环加设3道临时支撑钢架，使管片均匀受力，减少右线接收时对左线成型隧道的扰动，减少隧道变形，确保隧道安全。临时支撑钢架示意见下图5、图6。钢支撑完成后若与管片存在间隙用木楔楔紧。确保临时钢支架均匀受力。
图5临时钢支架剖面图
图6钢支架加设俯视图
3.4管片背后二次注浆
在红深左线接收完成后我部安排注浆班组，对洞门和洞门后15环管片进行了2次注浆加固封闭，确保管片背后建筑空隙填充密实，减少右线接收时对成型隧道的扰动。
4小间距接收技术措施
4.1推进参数控制
（1）放慢推进速度
推进速度在距离接收15m左右时控制在20～40mm/min（主要是减少扰动，较少变形）；当盾构距离接收井5m左右时推进速度控制在5～10mm/min；在磨地连墙的过程中，推进速度控制在5mm/min以内。
（2）同步注浆控制
在穿越小间距隧道施工段，须加强同步注浆管理，以提高隧道的前期、后期稳定性。根据地面、成型隧道沉降变形情况，拟每环的压浆量为建筑空隙的200%～250%，即每推进一环同步注浆量为3.3～4.2m3，注浆压力应控制在0.3MPa左右。
（3）盾构姿态控制
在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。盾构姿态变化不可过大，每环检查管片的超前量。推进时不急纠、不猛纠，确保盾尾间隙。
4.2刀盘正面土体改良
盾构在小间距隧道段推进时，为确保盾构正常出土，必要时可在盾构的刀盘正面压注膨润土或泡沫剂来改善开挖面土体的和易性，从而降低刀盘扭矩，保证盾构穿越时有均衡的推进速度，同时改良土仓内土体，有助于加固体碎块从螺旋机内顺利排出。加膨润土或泡沫剂时必须严格控制量和压力，避免土体在过多膨润土或泡沫剂量和较高的压力下形成定向贯通的介质裂缝，从而造成渗水通道，严重影响隧道的安全状况。
4.3盾构穿越小间距隧道后的工作
盾构接收后，必须对该区域段隧道进行二次补压浆。通过二次补压浆使隧道与加固区域的间隙得到及时补充，进一步确保地面沉降得到控制，尽早稳定成型隧道。
4.4施工监测
盾构穿越小间距隧道期间，监测是极其重要的一项工作。隧道轴线、地表沉降的测量工作必须严密控制。
（1）隧道轴线测量
盾构穿越桩基时，隧道轴线控制仍然是质量控制的重中之重，因此对隧道轴线的测量必须严格控制。盾构穿越小间距隧道区域时，刀盘将切削加固土体，刀盘正面受力不均，容易引起盾构推进轴线发生偏差，因此必须严格进行隧道轴线测量的施工步骤。同时根据实际穿越情况，提高盾构姿态测量频率，从而根据测量资料有效制定相应措施，确保盾构轴线与设计轴线相符。
（2）地表沉降监测
建立完善的监测网，对端头地表沉降，左线成型隧道偏移量进行实时监测，右线接收期间，除对右线洞门，结构侧墙进行实时监测外，对左线成型隧道偏移量也进行实时监控测量，现场接收指挥及时掌握地表沉降、洞门变形、隧道偏移等信息，准确下达掘进指令，及时进行跟踪注浆或补充注浆。
5结语
在隧道小间距施工及盾构接收段内，通过采取上述措施，保证了设计要求的各项技术指标，对左线隧道起到了很好的加固作用，保障了左线隧道及建筑群的安全。
基于以上对现场工作、施工相关措施的介绍，通过实践的检验，可以得出以下结论：
（1）在隧道小间距盾构接收的情况下分别对左线隧道及盾构到达区采取加固措施是必要的。
（2）通过对该段隧道轴线、地表沉降的监测和现场情况证明，采取加固措施后隧道的各项指标均能满足设计和实际的需要。
（3）从深圳地铁9号线9101标段深湾站到红树湾站区间的成功经验来看，只要措施合理，小间距并行隧道的盾构接收是可行的，能够为类似隧道的设计和施工提供可靠的依据。
关键词：隧道底板富水溶洞处治技术
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
本文以宜万铁路客运专线作为背景，结合施工过程中遇到的特殊溶洞性地质状况，并结合水文状况进行充分分析，阐述富水溶洞隧道底板浇筑的施工方案，探析溶洞隧道中岩体不稳定，以及流水侵蚀作用下对于隧道的底板保护工作。
一、富水溶洞地质灾害给隧道建设工程带来的危害
富水溶洞系统常见于西南地区，是一种隧道建设以及公路建设过程中比较常见的地质灾害之一，就目前国际山体隧道施工部门所掌握的资料而言，由于富水溶洞造成的地表侵蚀以及岩体松动等问题，已经给隧道施工以及矿山开采造成了不可估量的损失。就我国西南地区铁路及公路隧道施工而言，所有贯通线路中就有溶洞特征山体60万平方公里。因此，富水溶洞的隧道底板建筑技术一直都是国内甚至世界都难以攻克的课题。由于地域特征的特殊性，富水溶洞给隧洞施工带来了严重的威胁，我国西南地区目前已经建成的隧道中，几乎有一半以上都发生过富水溶洞地质灾害，所有隧道基本都不同程度地遭受过溶洞坍塌、加压造成的破坏，如已经建成的宜昌至重庆万州客运专线，通过大巴山脉的过程中，就有多处地点不同程度发生过由于溶洞腐蚀情况导致的隧道底板浇筑不稳等风险。
根据我国地质部门的相关统计，溶洞地貌在西南地区隧道施工中遇到的几率高达61%，其中水平轴线溶洞达到53%，其中又有36%的溶洞体接近垂直体特征，对于垂直体溶洞，由于受地势和引力的影响，水流的冲击效果表现得更加显著，且岩体出现水溶性特征已经能够分布于地表，目前施工部门的解决方法大多是通过提前勘测来规避与富水溶洞岩体的直接接触，这一方法也有效地防止了溶洞对于隧道工程的破坏，对于近地表的水平溶洞，溶洞尺寸比较大，横截面波及范围广，如果隧道施工路径与溶洞地表横截面有所接触，会导致地表结构不稳定，隧道顶部和底部受流水腐蚀严重，隧道内部岩体受到巨大压强的冲击而引起的隧道变形等，对工程建设产生巨大危害。
二、富水溶洞地区隧道浇筑工程防治措施
隧道的施工从勘测到开工的过程中，应该重点留意附近的岩体与水文特征，及时获取隧道通过的岩层状态是否处于稳定，隧道在施工过程中产生的振动、地质改造是否会对已有的岩层造成破坏。
根据隧道开工之前对于水文情况收集的数据报告进行分析，结合现有的地质勘测资料，我们可以对常见的溶洞结构建立一个模型：
图1富水溶洞地质水文示意图
如图所示，岩层中水流属于高压强形态，对于岩层造成的冲击力也比较大。为保证施工安全，保持该地段岩体结构的稳定性，可以采取截断水流的方法，在施工范围内建立加固体系，增加岩层的抗变形能力，并且采用填充岩体缝隙的方法，将水流与岩体进行强行隔离，另外在隧道底部开挖排水轮郭线，并建立隧道主体超前刚性支撑体系，保证隧道岩体支撑的稳定性。其中排水轮郭线可以对岩体内部的水流进行减压处理，被排出的水一定要及时通过引流渠道远离隧道主体，减少水流产生的压强对于周围岩层造成的刚性冲击。施工过程中应采用全断面超前预注浆封堵水利通道，并在浆体附近建立刚性防护体系，以加强隧道抗压能力，降低内外压强不均对隧道造成的挤压变形。
图2溶洞内部挤压分担实验
三、隧道富水溶洞岩层加固处理
隧道在施工过程中由于内部结构的变化和受力影响，对于隧道顶部，底板的结构会有一定的破坏，可能造成隧道坍塌事故的发生，因此，隧道施工的过程中还要特别注意富水岩层对于隧道山体的影响。
隧道施工过程中，隧道自身岩层与隔水带的厚度会减小，如果开挖力度过大会导致支持层出现裂痕，顶部岩层由于受重力的影响和隔水层水压的挤压作用容易出现岩体下垂的情况，同时溶洞外侧岩体也会由于内部结构的位移而可能出现断裂或是膨胀挤压。此时，施工方应当注意降低岩层受压强度，防止岩层压力过大而出现的断裂甚至坍塌。
富水溶洞周边可能出现的富水饱和现象，隧道施工的过程中势必会改变岩层下的水文条件，由于隧道处于中空形态，也很容易导致溶洞周围岩体向内部弯折的现象，再加上溶洞内碳酸气体的大量存在，随流的腐蚀性作用明显增强，原本坚固的岩石隔水层可能因为水流的腐蚀和压力出现破裂，使隧道结构支持能力降低。施工方应当注对隧道内的气体进行适当的稀释和通风，岩层隔水带应该使用混凝土进行加固，必要情况下可以使用钢体隧道支架对周围岩体进行扩张和托举。
四、富水溶洞隧道施工的相关问题探究
富水溶洞隧道的建设一直是处理岩层与流水稳定性的工程，而溶洞的富水状态也一直是威胁隧道施工的主要安全问题之一。由于隧道施工对于山体内部构造的改造，致使岩层受力状态出现改变，如何解决好这一问题，也是隧道底板岩层稳固的先决条件。在此基础上，隧道溶洞的支撑也可以使用特殊的人工工程梁来实现，工程梁可以保证支撑的受力区间有一个设定的弹性范围，这个范围可以是岩体抗压能力的标准重量，也可以是隧道底板厚度抗压区间的安全系数，对于隧道的开挖或者爆破产生的影响，工程梁的弹性区间可以做一个很好的缓冲，对岩体强度的弱化也能够也能起到一定的补充作用。
图3岩体固定受力挤压长常数
本文针对富水溶洞在隧道建设工程造成的影响进行分析，根据影响隧道稳定性的不同条件进行逐一阐明，通过对相关信息的采集，分别对水文条件影响以及岩体结构影响进行力学模型分析，根据隧道底板厚度和工程受力最小系数来提供隧道施工安全的理论依据。由于受力系数与底板厚度的恒量差需要精确计算，本文的研究还需进一步改善。
参考文献：
[1]宋战平,李宁,邓良胜.岩溶隧道岩层垮塌机理及隧道底板最小厚度分析[A].第15届全国结构工程学术会议论文集[C].2006.
【关键词】软弱围岩；小净距；中间岩柱；施工技术
1引言
近年来，工程建设领域的环保问题受到各级政府部门的日益重视，道路建设特别是高速公路项目越来越多的采用隧道方案，但山区高速公路上、下行隧道的选线往往受地形限制,使得两相邻隧道的最小净间距不能满足设计规范的要求。在此情况下,近年来普遍选用单线双洞连拱的隧道结构形式。由于连拱隧道的工程造价、施工难度、施工周期均比双线双洞隧道大得多,为此,在工程实践中衍生出一种新的结构形式——小净距隧道。小净距隧道双洞的中间岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间,一般小于1.5倍隧道开挖断面的宽度。国内小净距隧道的建设历史不长，其理论研究远落后于工程实践，尤其是在各种复杂地质条件下施工方法还处于研究发展阶段，因此对小净距隧道特别是在软弱围岩段的施工技术进行深入研究具有重要意义。
2工程概况
某隧道为济南－广州高速公路安徽段重要工程，地处大别山腹地，山区地形起伏剧烈，所经区域属淮河水系。隧址地貌属褶断侵蚀低山，海拔200.8－330.4m，相对高差约130m，山顶浑圆，山势较缓，地表植被发育；进口段地形坡角25°－35°，出口段地形坡角20°－30°；山脊走向北北西，隧道轴线与山脊近正交，穿过山脊高程最大为310m。隧道穿越F3断层，断层破碎带内节理裂隙明显，进出洞口冲沟较发育，地下水集中，围岩稳定性极差，出口端边仰坡坡面垂直度较大，山体左侧偏压。
隧道为左右分离式小净距单向行车隧道，净距小（左右线净距最小仅为6m），地质条件差，施工难度较大。
3设计说明
该隧道进口设计为削竹式洞门，出口为端墙式洞门，洞口段围岩较为软弱破碎，隧道明洞采用明挖法施工，偏压段设计采用大管棚预支护措施，Ⅴ级、Ⅳ级围岩采用单侧壁导坑、对拉预应力锚杆施工，III级围岩采用超前导坑法，风钻钻眼，光面爆破，复合式衬砌。该隧道施工工艺较为复杂、工序繁多且施工干扰大；针对该隧道施工安全要求高、施工难度大等特点，采取施工动态设计对隧道初期支护及衬砌进行修正,在施工方面通过采取控制爆破、监控量测等措施,以保证施工后既有隧道安全和线路运营畅通。
【关键词】深基坑；浅埋隧道；设计与施工
NanjingRailwayStationNorthSquaresubwayundergroundgarageacrosstheshallowtunnelexcavationandconstructiontechniquesdesignedtoexploresuggestions
GongXi-wei1，GengYe-kuan2
（1.NanjingUrbanConstructionProjectConstructionManagementCo.，Ltd.NanjingJiangsu210000；
2.JiangsuEastChinaEngineeringCo.，LtdNanjingJiangsu210000）
【Abstract】Inthispaper，theNanjingRailwayStationNorthSquaresubwayundergroundgarageacrosstheshallowtunnelexcavation，forexample，throughdesign，constructionprocessmonitoringandcontrol，numericalsimulationofdeepfoundationShallowCrosssubwaytunneldesignandconstructiontechniqueswerestudywastoinvestigate，madeasimilardesignandconstructionproposals.
【Keywords】Designandconstruction；Deepexcavation；Shallowtunnel
1.工程概况
（1）南京火车站北广场及市政配套工程是沪宁城际铁路北站房的配套项目，利用沪宁城际铁路、京沪高速铁路建设的契机，通过项目的建设，实现铁路、地铁、公交、长途汽车等交通方式的无缝对接、立体换乘，该工程对进一步完善城北地区路网结构、增强南京站交通枢纽功能，改善南京火车站北侧片区环境，提升南京市城市品位，打造南京都市圈具有重要意义（见图1、见图2）。
图1南京火车站北广场地下车库与地铁位置关系平面图
图2南京火车站北广场地下车库与地铁位置关系剖面图
（2）南京火车站北广场地下车库工程基坑面积约24500m2，位于南京火车站站房北侧，基坑中部下方为运营中的南京地铁一号线区间隧道，基坑沿隧道方向长度为67m，隧道上方基坑开挖深度约7m，基坑底距隧道顶最小距离仅为3.4m，为典型的深基坑跨地铁浅埋隧道施工案例（图1和图2）。
2.方案设计
2.1地质条件。
（1）按土层揭露先后顺序，场区内主要地层有：杂填土、素填土、粉质粘土（可塑～硬塑）、残积土（可塑～硬塑）、闪长岩（强风化～微风化）、角砾状灰岩（强风化～中风化）。
（2）场地地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。勘探期间测得初见水位埋深为1.6～2.0m，稳定水位埋深1.4～1.8m；据区域水文地质资料，该地区潜水水位年变幅在1.0～1.5m左右。最高抗浮水位可按埋深0.5m考虑。
2.2结构主体设计。
南京火车站北广场地下车库设计为地下两层，其中与一号线隧道交叉区域为地下一层。负一层底板顶标高+9.7m，板厚0.8m，负二层底板顶标高+5.4m，板厚1.0m，垫层厚0.2m。工程采用筏板基础，设抗浮锚杆。
2.3基坑支护设计。
北广场地下车库基坑面积约20000m2，周长约726m，场地自然地面标高+14.0～+30.5m，基坑底标高+4.2m、+8.7m。开挖深度5.5～26.3m。其中，一层地下室区域基坑面积约5000m2，周长325m，南侧开挖深度6.3m，北侧为永久边坡，开挖深度为21.3m。地下一层基坑支护主要设计方案如下：
（1）南侧采用一级自然放坡，坡比为1：1。
（2）北侧高边坡段采用1300@1900（1500@2000）灌注桩+四层预应力锚索进行永久支护，支护桩顶外侧采用一级放坡土钉墙，支护桩内侧与地下车库基坑交界处采用二级自然放坡进行临时支护。
（3）东西侧与两层地下室衔接处采用1000@1500钻孔灌注进行支护。
（4）基坑内地下水采用集水坑+排水沟明排。
图3封闭结构示意图
3.施工控制
在基坑开挖施工过程中，采取适当的施工工艺和控制措施，能够有效地控制基坑开挖引起的各种不利影响。本工程主要采取了以下措施：
3.1施工过程控制措施。
（1）地铁隧道上方支护桩采用人工挖孔成桩工艺，并采取跳桩施工方法，避免支护结构施工期间对隧道地基土的扰动。
（2）土方开挖按“先南侧后北侧、先浅后深”原则控制，即先开挖南半部分区域再开挖北半部分区域，先开挖一层地下室区域再开挖两层地下室区域；在隧道两侧开挖前，应先施工隧道顶部主体结构底板，并与两侧支护桩锚接形成封闭结构（图3），以减小开挖两层地下室期间可能产生的地铁隧道的侧向变形。
（3）开挖过程充分考虑时空效应规律：遵循分区、分块、分层、对称、平衡的原则。
（4）基坑开挖期间，减少基坑暴露时间，严禁超挖，将基坑开挖造成的周围设施的变形控制在允许的范围内，地下室垫层、底板和顶板控制在最短时间内完成。
（5）施工过程中，加强对基坑支护结构及周边环境的监测，根据监测数据反馈情况信息化指导施工，及时调整土方开挖顺序，避免对隧道等周边环境产生较大影响。
3.2施工应急预案。
现场严格按照通过专家评审的方案实施，实施过程中加强监测，如隧道变形超报警值，立即启动应急预案，主要应急措施如下：
（1）如土方正在开挖，地下室底板未浇筑，则立即进行土方回填，待变形稳定后，制定补强方案，调整施工工序。
（2）如主体结构已施工，则在主体结构上部采用土袋或钢材进行堆载反压，或采取蓄水反压措施。
4.地铁隧道监测结果
（1）在本项目监测过程中，地铁隧道沉降及水平位移是重点监测对象。负一层地下车库边线对应的地铁南京站至红山站区间隧道左、右线内每10米各布设1个沉降监测点，该范围沿线外延每20米布设1个沉降监测点，区间隧道左、右线各布设13个水平位移监测点。
（2）为有效指导现场施工，项目实施前，编制了详细的基坑工程及地铁隧道监测方案，并对基坑及隧道进行了系统的监测。监测期间，左线隧道最大隆起量为7.5mm，最大水平位移为2.1mm，右线隧道最大隆起量为8.6mm，最大水平位移为2.2mm，满足“地铁隧道位移不超过10mm”的限值要求，验证了地铁隧道设计、施工专项保护措施的合理性。
图4覆土厚度与隧道直径关系示意图
5.有限元模型分析验证
本项目结合工程地质条件、周边环境和实测数据，建立了以基坑边线向外平面范围7倍开挖深度（约45m），地面至隧道底部向下4倍开挖深度（约26m）范围的ANSYS有限元模型，通过与最终监测数据的对比分析，模型计算的位移结果与实测值结果变化趋势总体一致，最大误差在20%以内，该模型可视为合理、可靠。
在此基础上，通过有限元计算，进一步分析了不同工况和不同因素对基坑开挖后地铁隧道变形的影响，以便为类似工程提供指导借鉴：
5.1覆土厚度的影响。
（1）保持开挖深度不变，随着覆土厚度的增加，隧道的隆起量逐渐减小，坑底的隆起量逐渐增大，但变化幅度均有减小趋势（图4）。
（2）根据计算结果，当隧道上方覆土厚度小于1D（D为隧道直径）时，基坑开挖对隧道隆起量有较大的影响，隧道位移变形超过5.5mm，可视为“强影响区”。而当隧道上方覆土厚度大于1D时，隧道隆起量小于5.0mm，可视为“弱影响区”。
5.2开挖顺序的影响。
（1）在其他条件不变的前提下，通过对不同开挖顺序条件下的基坑开挖对隧道的影响规律进行了分析。
（2）根据计算结果，顺序开挖引起的隧道隆起量比间隔开挖大1mm左右，说明间隔开挖对下卧隧道的影响相对较小，可应用于实际工程中。
5.3开挖尺寸的影响。
（1）改变基坑开挖的尺寸大小，分析用不同的尺寸大小开挖相同的基坑对下卧隧道的隆起量影响。
（2）根据计算结果，随着开挖尺寸的减小，下卧隧道竖向位移也逐渐减小，但是速率逐渐下降，分2D（隧道直径）开挖和1.5D开挖时，对隧道的影响差异已在5%以内。因此，分块开挖能有效控制隧道竖向位移，但过小的开挖尺寸并不经济，宜控制在2倍隧道直径。
5.4地基加固范围影响。
（1）在其他条件不变的前提下，通过对不同水平地基加固范围条件下的基坑开挖对隧道的影响规律进行了分析。
（2）计算结果表明，增加隧道上方地层平面的加固范围，隧道隆起量有减小趋势，但影响较小。而随着加固范围的增加，可以有效的改变基坑开挖范围内坑底的隆起量。分析其原因主要在于，本项目基坑底部与隧道之间主要地层地质条件较好，地基加固对土体强度提高贡献不大。
5.5地质条件的影响。
（1）在其他条件不变的前提下，对不同地质条件下基坑开挖对隧道的影响规律进行了分析。
（2）计算结果表明，当改变隧道底到地面的土体模量时，坑底和隧道隆起量有显著变化。随着土体模量的增加，坑底和隧道隆起量均有减小。
6.结论
本文结合南京火车站北广场地下项目，在工程实践基础上，利用实际监测数据和数值分析手段，系统地分析了深基坑跨越条件下的浅埋隧道变形的各种影响因素，并提出相关设计与施工建议，为类似项目提供借鉴。得出结论如下：
（1）设计时，在满足结构使用功能的前提下，隧道上方覆土厚度宜控制在一倍隧道直径以上。
（2）根据地质条件，选择合理的加固方法及参数，可采用预埋注浆管等方式，根据开挖监测情况确定是否需注浆加固。
（3）在地铁上跨基坑开挖过程中，应沿地铁纵向分条带开挖，本工程地质条件下，以2倍隧道直径为条带进行分步隔仓开挖。