摘  要 基于隧道断面小、埋深浅、地面建( 构) 筑物复杂等情况，主要考虑合理配置机械、增强施工组织管理、加强工序控制，使有效作业空间得到更大的释放、小型机械作业的优势得到充分发挥、减少或避免交叉干扰、施工工序不平衡得到有效地控制。本技术适用于开挖断面为 30 ～60 m²，具备一定围岩自稳条件的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，尤其适用于小断面、小间距、交叉重叠隧道施工。

关键词 地铁 交叉重叠隧道 综合施工

 

      随着城市建设的发展和地铁线路的增多，小间距或交叉重叠隧道工程不断出现，现行《地下铁道工程施工及验收规范》( GB 50299 － 1999) 没有涉及，更无成熟的工法参照。因此，研究其施工技术成为急迫的任务。

      通过综合性技术，控制围岩的稳定性，提高隧道支护结构的强度、刚度和整体性，减少或避免两条隧道开挖时的相互影响，合理地利用围岩自承能力，保证围岩与支护结构共同作用。同时采用综合辅助措施，克服了大型机械无法作业、施工组织难度大、爆破震动控制标准高等难题，解决了围岩应力叠加形成显著偏压、地表沉降导致地表建构筑物破坏等问题，确保了交叉重叠隧道的施工安全。

 

      武汉地铁二号线体 ～ 洪区间隧道是双线地铁隧道，单线长 990 m，最大单向掘进长度为 540 m。采用矿山法( 横通道多头掘进) 、无轨运输、竖向提升渣土的施工方法( 竖井及横通道剖面见图 1，区间平面布置见图 2) 。为了换乘的需要，当隧道掘进里程至 DK18 +270 时，水平向线间距逐渐减小，竖向逐渐增加，直至里程 DK18 + 414 完全交叉重叠，最后进入洪山广场站 DK18 +529。144 m 交叉渐变段及 115 m 重叠段( 上下层隧道结构之间净距仅1．46 m) 是本标段特殊地段，该段施工方案选择尤为重要( 见图 3) 。

      交叉重叠隧道综合技术及措施见图 5。

      由于地下隧道平均开挖断面 33．85 m²，交叉重叠段围岩基本为碎石黏土层、中( 弱) 风化砂岩或其交互层，开挖空间狭小，大型机械无法施工，为了最大限度地释放空间，满足无台车及支架等辅助设备的情况下进行初期支护作业，采用正台阶预留核心土的开挖方法。

      ( 1) 探明隧道前方 30 m、隧道下方 10 m 及轮廓线周边 7 m 范围地质情况，做可靠的处理后方可掘进。

      ( 2) 台阶长度控制在 4 ～ 6 m，核心土宽度为隧道开挖宽度的 1/2，每循环开挖进尺不超过 50 cm，开挖后立即初喷，以减少围岩暴露时间。下台阶开挖后，初支及仰拱一次性封闭成环。

      ( 3) 两隧开挖遵循先下后上的原则。

      ( 4) 两隧开挖步距遵循上层隧道开挖面距离下层隧道二衬端头不小于 30 m 的原则。

      ( 5) 遇硬岩，采取局部爆破配合液压凿岩机破碎开挖的方法。为减小爆破振速，爆破采用秒差雷管，地下、地面同时监测爆破振速( 小于 2 cm/s) ，并及时调整爆破参数，防止振速过大引起地表沉降及地面建( 构) 筑物破坏。

      考虑施工环境因素，开挖机械采用久保田2KX61 － 3S 小挖，其动臂侧移装置实现了类似墙根地带的直接挖掘工作，而无需频繁移动机身; 无尾小回转结构可以在狭窄地带自由作业。施工功效在有限的操作空间得到最大的发挥。单机配液压凿岩机，遇软岩或中硬岩可以直接进行机械破碎开挖，无需转换施工工序，适应性强。

      交叉重叠段开挖遵循先下后上的原则，上层隧道开挖面距离下层隧道二次衬砌端头不小于 30 m，以规避先掘进隧道对后掘进隧道的偏压、后掘进隧道对先掘进隧道二次扰动的影响，两遂间 T 形土体由下至上注1∶ 1水泥浆液加固处理( 遇水改用1∶ 1水泥-水玻璃浆液) ，注浆压力控制在 0． 8 ～ 1． 0 MPa，且在上层隧道通过前完成注浆加固。重叠段加固区注浆见图 6。

      由区间隧道正上方地面施工两口Ф1 200 mm通风井，选用带消音装置的通风机，自制直角及三通连接弯头以减小风阻，确保通风效果，减小噪音污染，避免各类管线相互干扰影响; 同时在地面合理位置施工两口Ф450 mm 砼输送孔，确保洞内砼供应顺畅。

      委托专业爆破振动监测单位采用拓普 NUBOX－ 20016 仪器、PS － 4． 5 垂直速度传感器、PSH － 4． 5水平速度传感器对地下及地面关键点进行爆破振动监测，依据监测数据及时调整爆破参数，使爆破振动速率始终控制在设计要求 2 cm/s 范围，成功穿越数幢高层建筑及城中 200多座砖木结构房屋。

      委托专业地质人员重点对施工现场进行地质巡视，开挖面进行施工地质编录( 包括地质测量、照相、录相等) ，提出地下水位观测建议，并收集有关地下水位观测资料，对超前勘探、专项勘察、TSP 探测、岩土试验等项工作的布置进行指导，并对成果资料进行分析与研究。从地质专业角度指导施工顺利进行，对施工揭露的地质缺陷的处理提出地质建议，复核岩、土物理力学参数最终确定围岩级别，以指导我们对地质条件差、支护薄弱地段适时优化设计及施工方案，使施工过程的安全质量管理工作始终处于可控状态。

      该区间段在洪山广场北面100 m 揭露有炭质灰岩，灰岩内岩溶较发育。从揭露到的可溶性碳酸盐类岩石的 5 个钻孔中，有 2 个钻孔遇到溶洞，见洞率占 40%，呈全充填状态，钻探时未有漏水现象。为确保开挖过程安全及开通后轨道交通运行不受不良地质( 溶洞、土洞、富水层等) 的影响，采用地质雷达 GPR 对交叉重叠段、隧道下方 10 m 及轮廓线周边 7 m 范围内地质进行探测，做出准确判断并进行可靠的处理。

      利用地铁工程安全预警系统联动指挥管理、应急资源调度、后台专家支持、信息反馈及时的优势，做好地质预报及监控量测工作，并通过应用《地铁工程安全预警系统》进行信息化施工监控体系的研究，建立完善监控量测管理体系、预警预报体系、应急管理体系，并集成构建了全流程、系统化、多层次的信息化施工监控体系，有力的保障施工安全。

 

      总之，通过各种技术方案、辅助措施及监测手段的综合应用，解决了先掘进隧道对后掘进隧道的的偏压、后掘进隧道对先掘进隧道二次扰动、爆破震动致使两遂周边土体应力叠加引起严重偏压、围岩变形、而引起地表沉陷及地面建筑物破坏等问题，显著提高施工工效，有效地控制地表、周边土体沉降及地下交叉重叠隧道施工安全，产生了良好的经济效益和社会效益，对同类或类似工程具有一定的推广应用价值。