摘 要：国家交通建设和社会发展过程中，对于基础设施的建设是发展任务中重要的一部分，而为了将横向扩建变为纵向建设，部分基础设施已经将建设的范围向地下方向发展，这就导致隧道工程成为施工领域中的重要部分，针对当前的隧道施工情况，施工技术要求较高，必须要保证施工期间的安全与质量，才能够完善和满足工程的整体安全性能。城市中有很多建筑物对震动特别敏感，比如抗震性能比较差的老旧建筑、存放精密仪器设备的生产车间、要求环境完全密封的生物化学实验室、住宅楼层等。地铁隧道下穿这类建筑物时如果采用传统的施工方法会存在很多不利影响，比如结构物开裂、沉降、倾斜、设备损坏、扰民等，并且在地表荷载较大的情况下，隧道施工安全也不易保障。采用机械法进行隧道开挖配合合理超前支护措施可以有效地解决这一问题，既能保护地表建筑物，地铁隧道施工安全性也有了极大保障。超前支护可以增加围岩的自稳性，机械开挖可以避免对地表建筑物的严重破坏。地铁隧道施工过程中，不可避免地要下穿地表建筑物，如何保护地表建筑物、确保隧道施工安全、还当地市民一个安静的环境，将结合具体施工案例介绍地铁隧道下穿建筑物时采取的各种措施，希望能对类似工程提供可借鉴之处。
关键词：城市；轨道交通；暗挖隧道；下穿；建筑物；安全；施工技术
1 工程概况
某市地铁轨道交通停车场右线区间里程段YCK0+300-YCK0+354，下穿已建制药生产车间砖房及检测中心三层楼房，砖混结构，基础为桩基。本段隧道洞身范围内围岩均为砂质泥岩，中风化，单轴抗压强度12.2MPa，隧道拱顶距建筑桩基竖向高度约为4.55m~6.1m，小于一倍洞跨，桩底围岩为砂岩，洞室施工造成桩基扰动，存在在围岩及桩基失稳的风险，地下水成串珠状，开挖过程中围岩易出现沿裂隙掉块现象。
施工前，项目部在监理单位、施工监测单位、街道办、药友制药厂以及建设单位的配合下，对该栋建筑进行了详细的入户调查。该栋楼房因年代已久，外部存在很多裂缝，楼房一层为生产车间，二层为办公区，三层为药品检验试验区，内部有大量精密仪器设备，并且要求室内完全密封满足无菌环境的要求；楼房旁边有一座大型地下沉淀池，沉淀池为砖砌结构，抗震性能极差。为保证药厂工作人员、建筑物及内部设备不受施工干扰、避免沉淀池内有害药物出现泄漏的情况，该段隧道采用T76L自进管棚和Φ42小导管进行超前注浆加固，洞身开挖采用一大一小两台破碎锤进行机械开挖。
2 地铁隧道下穿建筑物采取的措施
2.1 施工监测
地下工程施工本身就有很大的不确定性，隧道开挖必然会造成岩层应力变化。施工前，必须完成对该栋建筑已经产生的每道裂缝的发展情况进行详细的统计，并且编号、拍照、现场张贴裂缝标签贴纸，之后按照施工监测方案完成沉降观测点、倾斜观测点的布置和初始值采集[1]。施工过程中加强隧道拱顶沉降、净空收敛、建筑物裂缝发展以及建筑物变形的观测，及时分析数据，并及时反馈到施工现场指导施工，现场应及时根据数据分析结果调整开挖进尺和支护参数。
2.2 超前加固
该段隧道采用双层超前支护(T76L自进式管棚+超前小导管)的方式进行隧道围岩预加固，从而改善工程地质条件，而有益于隧道洞室稳定、减小地表沉降和建筑物变形。
T76L自进式管棚（见图1管棚构造图）外径为74.5mm，壁厚9.5mm，单根长度15m，每环25根，环向间距为0.4m，纵向间距11m，搭接长度为4m，管棚外插角为10°，管棚钻头直径为115mm。自进式管棚内采用M10水泥砂浆充填，注浆压力0.5MPa~1.0MPa，以增强管棚强度。管棚按设计位置施工，施工时运用测斜仪测量钻孔偏移度，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地质记录；为了保证T76L自进式管棚的支护效果，尽量减小管棚外插角，可在型钢钢架腹板上开孔以穿管棚，管棚尾部应与钢架焊接[2]。单根管棚由3个4m长管节及1个3m长关节组成，采用管棚专用连接套连接，安装时相邻管棚接头相互错开1m。
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图1管棚构造图
第二层超前支护采用Φ42×3.5超前小导管，单根长度4.5m，环向间距0.4m，纵向间距1.5m，小导管外插角45°。超前小导管管口段1m钢管不开孔，其余部分按照15cm间距交错设置注浆孔，孔径6mm，注浆采用普通硅酸盐单液浆，水灰比1：1，注浆压力0.5MPa~1.0MPa，注浆终压可适当加大，超前小导管采用无缝钢管。
2.3机械开挖
采用非爆破开挖，避免了对桩底围岩、建筑物和沉淀池造成的扰动。考虑到洞内作业空间较小，隧道掌子面和周边轮廓面分别采用一大一小两台破碎锤进行开挖。155型破碎锤根据掌子面围岩节理发育情况进行凿除，单循环进尺为2.0m；掌子面开挖到位后，测量队及时进行超欠挖复测，大型破碎锤无法凿除的部位采用40型破碎锤进行修边，如遇掌子面围岩特别完整的情况，可以采用潜孔钻在掌子面上钻一排或多排孔洞形成凌空面[3]。这样使用大型破碎锤可以保证施工进度，小型破碎锤可以处理大型破碎锤无法凿除或不便于凿除的轮廓面，施工效率大大提高，经过对该段隧道施工进度的统计，每天可以完成一个施工循环，施工速度可以满足现场总体施工进度的要求。
2.4 初期支护
2.4.1 总体原则
因围岩在开挖过程中，短时间内有一定的自稳能力，洞身开挖完成后必须立即施工初期支护，确保支护体系紧跟掌子面，封闭成环，使初期支护与围岩共同作用形成联合支护体系。
2.4.2 锚杆安装
系统锚杆采用Φ22中空注浆锚杆，单根长度3.0m，环纵向间距为1m×0.5m，每环12.5根，为保证锚杆角度满足设计要求，锚杆必须与隧道周边轮廓垂直布置，拱部采用小型锚杆机钻孔，锚杆安装长度不小于设计长度的95%，并且锚杆垫板必须紧贴围岩，锚杆安装完成后按照设计要求进行注浆，注浆完成后，应立即安装堵头。砂浆未达到设计强度70%时，不得悬挂重物，不得随意碰撞，不得随意敲击锚杆。水泥砂浆随备随用，在砂浆初凝前必须使用完。
2.4.3 钢筋网安装
初期支护内布单层钢筋网，网格大小为0.2m×0.2m，钢筋规格为HPB300Φ8圆钢，钢筋网片间搭接长度至少20cm，采用焊接的方式搭接。钢筋网片必须尽可能多的与锚杆连接牢固，增加支护体系的整体刚度。
2.4.4 钢架安装
初期支护钢架采用I20b工字钢，间距0.5m，钢架在加工厂分节集中制作，每节之间采用连接钢板及6套M20螺栓连接，钢架底脚必须落在坚实的围岩上面，隧底超挖部分采用预制混凝土块上，严禁钢架悬空，钢架与围岩间的间隙采用混凝土垫块楔紧，钢架间设纵向连接筋，连接筋内外交错布置。安装完成后的钢架必须进行有效保护，避免大型对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏[4]。
2.4.5 喷射混凝土
C25喷射混凝土厚度为280mm，钢架安装完成后尽快分段分层施作喷射混凝土，避免围岩长时间暴露导致的围岩风化、降低强度，并且及时阻止洞内水分对围岩造成进一步的侵蚀。钢架与隧道周边围岩之间的间隙必须用喷射混凝土填充密实，确保围岩应力可以有效地传递下来。
2.5 施工成果
经过一个月的施工，本段隧道顺利穿越制药厂厂房。监控量测数据显示，本段隧道最大拱顶沉降为8.1mm，制药厂内最大地面沉降为2.6mm，厂房结构裂缝未发展，地下沉淀池未发生泄漏现象，药友制药厂内的生产、办公、检验试验等均未受到影响。从中可以看出隧道洞身机械开挖配合合理的超前加固措施在隧道下穿建筑物时产生了相当好的效果，避免了传统方法导致投诉的发生以及建筑物的拆迁，在保护地表建筑物同时又减少了施工过程中安全事故的发生，使施工能够顺利进行，缩短施工周期，为施工企业节约了工期成本。
3 暗挖隧道下穿建筑物安全保证对策
3.1 加强隧道工程地表水的科学截排
在暗挖隧道工程施工过程中，很容易会造成地表出现不良的坍塌事故，分析这一问题的主要原因是因为隧道工程施工，基本都在一些地势相对较缓的区域来加以开展。比如地表区域或者是地下水含量相对较高的区域来进行施工，如果隧道周围的土体结构出现了大量的空隙，会直接造成地表水快速的渗透到周围的土壤内部，直接造成了隧道工程出现一定的渗透问题，在公路隧道工程进行规划设计工作中，需要对隧道工程地表水节排系统进行科学合理的规划和设计，需要有效结合周围的实际施工条件以及环境条件来进行规划[5]。通过设计出管超前排水系统，有效的引出地表水可以控制地表水的渗透量，降低地表水对隧道工程施工所产生的不良影响，提高了浅埋暗挖隧道工程施工的安全性和稳定性。
3.2 加强隧道施工的超前支护
在运用暗挖法对隧道工程进行短开挖施工，施工过程中主要是通过导管来进行泥浆灌注施工，要运用水泥浆的施工压力来促进土体相互之间的渗透和融合作用，以此来形成一个完整的网状防护结构。在整个注浆网完全凝固之后，在土壤层的表面形成了强度较高的加固层，可以实现对土壤进行有效的加固处理，保证土壤周围结构的安全性和稳定性，同时提高了土壤的整体支撑强度。在进行钢拱架的施工过程中需要设置出格栅钢架结构，通常情况下渔猎核心土开挖法，对隧道结构进行土体的开挖处理，相关施工人员需要针对隧道工程施工当中的超前支护结构加以明确，选择针对性的挖掘机设备来挖出相应的轮廓线，并且对核心区域环节进行预留，为后续的工程施工打下良好的基础。在针对台阶开挖施工当中，必须要严格控制隧道台阶的实际施工高度，减小施工作业面临空高度。如果在这一环节出现施工问题，施工人员必须要马上停止施工进行修复，完成这一环节施工之后才可以进行后续的封闭性混凝土喷射作业，保证工程的施工质量符合工程的实际施工标准[6]。
3.3 加强隧道下台阶短开挖管理
首先，需要隧道基础结构来进行短挖掘处理，然后再针对隧道两侧边槽来进行短开挖施工，相关施工人员需要在隧道的中心点设置出一个预留平台，防止隧道工程出现不良的挑空问题，有效提高隧道工程的支撑安全性。通过采取全断面法、台阶法以及环形开挖预留核心土的开挖方式，不断提高开挖工作的整体效率和质量。如果具体工程施工过程中需要经过房屋建筑地带，需要对施工地表进行相应的灌注加施工。通常情况下需要选择水泥材料来进行使用，对施工区域范围内岩石条件进行有效的加固处理，有效降低隧道工程地表塌陷的概率，同时也保证了施工区域范围内周围居民的居住环境安全。在实际的施工过程中，相关施工单位通常情况下会直接选用垂直注浆施工的方法，对隧道重点区域来进行灌浆处理，如果在注浆施工当中垂直方向存在不良的障碍，可以使用斜向注浆的操作方式来对隧道进行注浆施工，有效保证注浆施工的整体效率和施工质量。
结束语
总而言之，社会经济的飞速发展给地铁项目的建设提出了更高的要求，在地铁隧道施工中隧道暗挖施工是工作重点，暗挖施工很容易出现安全事故，所以以保证施工质量为基础，尽可能缩短暗挖施工的时间，根据设计要求提前设计好施工方案，施工中严格控制并加强测量监控，以保证施工进度和降低安全事故的发生率，保证企业的经济效益。
参考文献
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[6]葛明，李霞，颜志坚.城市地铁隧道暗挖法施工穿越高架桥风险模糊综合评价[J].大连大学学报，2018，39(03):21-26.