摘 要：以北京市轨道交通大兴线高米店北站—高米店南站暗挖区间穿越现况河流———新凤河为例，介绍了大断面暗挖隧道穿越现况河流采取的技术方法和措施。

关键词：轨道交通；暗挖隧道；穿越河流；措施

 

      北京市轨道交通大兴线高米店北站—高米店南站区间隧道穿过现况新凤河河道。 该河宽 30 m，河深4.2 m；右线河底标高 37.3 m，左线河底标高 36.99 m；区间暗挖隧道于新凤河中的拱顶标高 32.36 m，右线隧道拱顶至河底 4.94 m，左线隧道拱顶至河底 4.63 m。

      区间暗挖隧道结构为马蹄型，采用复合衬砌结构形式，初衬开挖尺寸为 6 200 mm（宽）×6 500 mm（高）。隧道初支为格栅锚喷混凝土结构（钢筋拱架＋钢筋网+喷射混凝土），厚度为 250 mm，以承担施工期间的全部基本荷载。 二次衬砌为模注 C35、S10 混凝土，厚度为300 mm，两层衬砌之间设置防水层。

      该区间地处永定河冲积洪扇的中上部，表层为人工填土厚 3～5 m，以下为一般第四系沉积土，岩性以粉质黏土、粉土、砂土、碎石土为主，黏性土和粉土工程性质一般，砂土和碎石土一般呈密实状态，工程性质相对较好。

      区间地下水为第四系孔隙潜水，主要赋存于卵砾石层中，地下水位稳定且埋深相对较大，一般在结构底板下 8～10 m，对区间隧道施工不会造成不良影响。岩土工程初步勘察未发现上层滞水，但可能因大气降水、管道渗漏、地表水下渗等因素造成局部地段存在上层滞水的可能。

 

      穿越新凤河区间隧道所处地层构造由新凤河底至隧道拱顶由上至下依次约为：400mm 厚素填土、3000mm厚粉土层和 1 300 mm 厚中砂层。由于河底未做防水层，自身不具有防水性，所以经过多年河水浸透，河床下部至隧道上部地层间含水量较高，可能出现饱和水囊；而且暗挖穿越新凤河正值丰水期，隧道上方土层饱水性高，对暗挖的初衬施工影响较大，若处理不慎，会出现作业面和隧道内大面积渗水现象，甚至造成工作面失稳坍塌。

      1）施工前对现况河流采取渡管导流，以减少河水的下渗量，减小土层含水量；

      2）施工至现况河流时 ，超前探测土层含水量 ，提前疏导可能存在的饱和水囊，防止发生涌水事故；

      3）隧道内用双层小导管超前注浆，以加固隧道穿越的地层，增加土体稳定性；

      4）初衬后及时进行后背注浆，以填充初衬与土层间的孔隙，控制沉降；

      5）加强隧道内监控量测。

      施工至河流加固段（左线 DK9+660—9+720，右线DK9+650—9+710）时，为保证隧道开挖面前方土层的稳定，提前疏导可能存在的饱和水囊，防止发生意外事故，可在暗挖隧道上台阶上安装钻机，打超前长探孔，探测土层含水量。

      隧道开挖至河道加固段后，拱顶采用双排小导管超前注浆加固，小导管打设范围为隧道拱顶 150 °范围及靠近兴华桥桥桩侧侧墙。

      超前下层小导管采用 φ32 小导管，L=2 m，与水平方向成 10～15 ° 仰角，注改性水玻璃浆液；超前上层小导管注超细水泥-水玻璃浆液，采用 φ32 小导管，L=2.5 m，与水平方向成 20～35 ° 仰角。 上、下层小导管环向间距均为 0.3 m，纵向间距均为 0.5 m，注浆加固固结范围外轮廓控制在 2.0 m 左右。

      隧道初支采用 C20 喷射混凝土，临土侧混凝土面有的地方会比较疏松，易形成渗水点，因此须做初支背后注浆。 注浆后可在初支混凝土迎土面形成一个致密的刚性防水环，起到堵水、加固结构、改善结构受力条件、充填初支混凝土收缩引起的与土层间的空隙和控制地层沉降的作用。

       背后注浆采用φ32 钢焊管，注浆深度为初支背后0.5 m，注浆孔沿隧道拱部及边墙梅花形布置，环向间距：起拱线以上为 2.0 m，边墙为 3.0 m；纵向间距为 3.0 m。

      根据工程经验，选择水泥浆液作为背后回填注浆浆液较为适宜。 水泥浆水灰比（质量比）为 1∶1～1∶1.5，水泥强度等级为 P.O 42.5。

      回填注浆压力不需太高，只要能克服管道阻力和土体与初期支护之间空隙阻力即可，因为压力过高易引起初期支护变形。采用注浆泵注浆时，紧接在拱顶注浆处的压力应控制在 0.3～0.4 MPa，不得超过 0.5 MPa。

      注浆之前，清理注浆孔，安装好注浆管，以保证其畅通，必要时进行压水试验。 注浆必须连续作业，不得任意停泵，以防浆液沉淀，堵塞管路，影响注浆效果。

      当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定10 min（土层中要适当延长时间）后，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业。

      停止注浆后，立即关闭孔口阀门，然后拆除和清洗管路，待浆液初凝后，再拆卸注浆管，并用高等级强度水泥砂浆将注浆孔填满捣实。

      该工程穿越新凤河段，隧道内监控量测点加密布置，拱顶沉降及净空收敛观测点由正常段的 10 m 1 点，加密至 5 m。 通过对监控量测数据的分析，暗挖隧道通过以上措施，在开挖施工过程中，未出现土方坍塌和涌水事故，并较好地控制了隧道的拱顶沉降量和净空收敛量，累计最大沉降量为 18.2 mm（设计允许沉降 30 mm），最大净空收敛为 3.7 mm（设计允许值 20 mm）。 但是由于新凤河河底长期经河水浸泡，土层含水量仍较大，土层稳定性较差，通过监控量测数据亦反映出在暗挖隧道开挖上、下台阶时，沉降量较大，但均在可控范围之内；在暗挖隧道开挖 7 d、初支后背注浆完毕后，拱顶沉降和净空收敛曲线明显趋缓和稳定，见图 3

      轨道交通做为城市中理想的交通方式，是城市未来交通的发展方向和趋势，越来越多的城市开始修建地下铁路。 在地下铁路隧道施工经过河流、建构筑物时，选择合理的施工方案对保证施工安全和工期要求、控制施工成本和施工质量是很关键的。

 

[1] 北京城建集团有限责任公司 GB 50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003.

[2] 冶金部建筑研究总院 GB 50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S]. 北京：中国计划出版社，2001.