穿越既有建筑的隧道暗挖施工技术研究

前，对暗挖隧道开挖轮廓线外侧环向2 m和开挖轮廓线内水位线以下断面进行 WSS注浆止水，增 大安全系数。同时，在开挖过程中，采取一次性打设大管棚，确保暗挖隧道下穿建筑物的顺利实施。结

合施工同步检测，验证了施工方案对周边建筑的影响较小，研究内容为类似工程的施工提供了参考。【关键词】暗挖隧道施工方案监测沉降【中图分类号】U455.49【文献标志码】B0.引言随着城市轨道交通的大量建设，地下隧道施

工导致的周边建筑、道路沉降过大引起的事故频 发（2J。暗挖施工法是城市地下隧道的主要施工手

段之一。如何通过施工措施与加固手段将隧道施工

对周边环境的影响降至最低是迫切需要解决的施 工问题。本文以西安市地铁三号线长乐公园站一通

化门站区间（简称长一通区间）隧道暗挖穿过金花 大酒店段施工为背景，在暗挖隧道下穿金花饭店建

筑物之前，对暗挖隧道开挖轮廓线外侧环向2 m和 开挖轮廓线内水位线以下断面进行WSS注浆止水，

图4地铁与金花大酒店位置关系增大安全系数。同时，在开挖过程中,采取一次性打 设大管棚，确保暗挖隧道下穿建筑物的顺利实施。1.2 隧道设计概况左线暗挖隧道全长39.33 m,采用马蹄形断面， 开挖断面6.38（宽）x6.77（高）m,上下台阶法施工， 中间设临时横撑。超前支护为108 mm大管棚+

1.工程简介1.1 地理位置与地形地貌西安市地铁三号线长一通区间线路始于长乐 公园站，终于通化门站，采用盾构法+暗挖法施工。

42 mm超前小导管，由于距建筑物较近，止水方式

采用WSS注浆止水工艺（图2）o区间在西安金花大酒店门口、长乐桥西侧设置活塞 风道（兼盾构接收井）。活塞风道在右线设计为

1.3 周边环境概况西安金花大酒店是一家历史悠久的涉外酒店，

42.55 mxl4.6 m地下二层明挖结构，与通化门站之

间为9.68 m暗挖隧道，左线设计为12.8 mxll.47

位处西安市东二环长乐路十字西南角，是西安市地 标建筑，影响力较大。该楼上部为框架剪力墙结构，

m大断面暗挖通道，兼做盾构平移井，与通化门站 之前为39.3 m暗挖隧道，该暗挖隧道下穿西安市 金花大酒店北楼（7F）玻璃幕墙建筑物（图l）o外墙立面为玻璃幕墙，下部为条形基础，地基采用

满排灰土挤密桩，桩长6 m（桩底相对标高-9.7 m）,

桩径 0.4 m@0.5 m（东西）x0.86 m（南北）（图 3）o

31consTRUCTion safety2019年第8期桥梁与隧道施工it0lO8Af*+-042m HIH

耳解应350mm；

战：042水雅轴恥300mm

标），且暗挖隧道拱顶覆土 10.9~06.5iHR@15Ommx150mm釧）*f0.5mC25«?IU：11.1 m,距楼房下灰土挤密桩桩底 1-1-1-2 m（未考虑灰土挤密桩的施

工误差）。在暗挖施工过程中，采用

0iO8xt«（m）Rm 1.5mm IE VA MmC40、P8 魏 WHii）。0。0李 0。0。比-2WSS注浆止水的方式，边注浆边开

挖，穿过金花大酒店北楼。、Q2.影响玻璃幕墙安全的关键 因素分析2.1

9 CM北、东、南、下方多次施工

扰动在左线暗挖隧道穿越西安市金 花大酒店北楼（7F）玻璃幕墙建筑

■w2000之前，该楼北侧5.6 m进行了通化 门车站明挖基坑施工，随后在该楼 东侧5.2 m进行了长通区间右线活

U塞风道明挖基坑施工，接着在该楼 南侧10.2 m进行了左线大断面暗挖

盾构平移井施工（12.8 mx 11.47 m）。

施工对楼房进行了多次扰动，对于

C20«m«»g（0~70mm）254063802540本次暗挖隧道下穿楼房施工，施工 风险不可控。^50^0（2.2 地层软弱隧道掌子面上部为4_2古土

图2长-通区间暗挖隧道断面（单位：mm）壤，约占1/3,下部为4-1-2-1老黄

土（水下）地层，占2/3。根据地勘报告显示,4-2古

土壤地层性质较好,4-1-2-1老黄土（水下）地层含 水量达26.9%~31%；液性指数IL为0.40-0.98o平 均值接近软塑临界值0.75,土层状态为可塑，局部

软塑;该地层受扰动后，极易发生失稳现象。在右线 活塞风道明挖基坑开挖过程中发现,4-1-2-1老黄 土（水下）地层呈流塑状，性质特别差，若不进行改

良，暗挖施工基本不可行。图3暗挖隧道与金花大酒店北楼断面关系隧道拱顶上方1.5 m存在1 m厚的3-1-3饱 和软黄土，该地层含水量高、液性指数/£=1.0呈流

1.4 总体施工方案首先施工右线明挖盾构接收井（4255 mxl4.6m）,

塑状，自稳能力差，施工扰动会导致坍塌，危及房屋

基础的安全。然后通过南侧盾构吊装孔和北端增设的临时出土 孔分别进行左线暗挖盾构平移井（12.5 m）和右线

2.3 周边地面车流量大，振动荷载多隧道位于西安市金花北路和长乐路十字路口

9.68 m暗挖隧道施工。在开挖左线暗挖盾构平移井 的过程中，打设左线39.33 m暗挖隧道拱顶上方大 管棚，然后通过右线暗挖隧道和通化门站三号线站

西南角，金花北路和长乐路均为西安市东郊主干

道，日常交通十分繁忙，车流量非常大，地面车辆的

振动对隧道施工的影响很大。台板作为施工通道，从北向南开挖左线暗挖隧道

2.4玻璃幕墙自身的脆弱性西安市金花大酒店北楼（7F）外墙为玻璃幕墙， 建筑施工年限较长（1985年），对沉降反应的敏感

（下穿金花大酒店楼房）。由于靠近金花大酒店，附 近地下施工不具备降水条件（易引起建筑沉降超32consTRUCTion SAFETY丈铳4舎 2019年第8期桥梁与隧道施.工性无法考量。在施工方案的论证过程中，专家对玻 璃幕墙的沉降控制值也没有一致的结论，使隧道下 穿楼房施工控制缺少依据。2.5保“洞通”工期紧长一通区间金花大酒店处施工受前期征地拆

迁的影响，进场施工较晚,2012年进场,2014年初

开始围挡，给后期施工造成很大的工期压力。为确 保2015年底整体洞通的目标，长一通区间暗挖隧

道需要在确保玻璃幕墙建筑物安全的前提下，加快 施工速度，确保洞通目标的顺利完成。3.方案的实施依据工程实际与影响因素分析，在暗挖隧道下

穿金花大酒店建筑物之前，对暗挖隧道开挖轮廓线 外侧环向2 m和开挖轮廓线内水位线以下断面进

行WSS注浆止水，增大安全系数。同时，在开挖过 程中，采取一次性打设大管棚，确保暗挖隧道下穿 建筑物的顺利实施。3.1 WSS注浆加固3.1.1 WSS注浆的实施根据施工工序，右线9.68 m—次注浆完成，左

线39.33 m按照暗挖隧道的开挖方向,WSS注浆从 通化门车站向南进行，分5次实施注浆,每次注10 m,

然后进行暗挖隧道开挖施工，开挖时，预留2 m止

浆墙（图4）。C金花大酒店〕］L通化门站图4长一通区间左线暗挖隧道WSS注浆平面每个循环注浆完成，在对注浆效果进行打孔取

样检测结果满足开挖要求后，再开始进行隧道开挖 作业。隧道采用短台阶+临时仰拱法开挖，上台阶掌

子面施工至止水盘时，将核心土一并挖掉，架设钢

筋网片并喷射混凝土封闭掌子面.实施下一循环上 半部分WSS注浆。上半部分WSS注浆过程中，下

台阶开挖不停，掌子面至止水盘后，和上台阶一样， 实施下台阶WSS注浆止水加固。上下二部分注浆均完毕后，方可进行下一循环开挖作业。WSS注浆的过程中，安排专人进行地上和地下 巡视观察，同时，监测小组24 h不间断测量，确保 地面沉降监测点的稳定。3.1.2 WSS注浆的优化左线暗挖隧道共进行了5个循环的注浆，每个

循环注浆完成后，在开挖的过程中，对掌子面土体 及加固情况进行现场观察，根据注浆加固的效果，

提出下一循环注浆参数的调整方案。原设计的WSS 注浆孔0.6 mx0.6 m环向梅花形布置，经过2次调

整，最终调整为水平0.4叫竖向1.2 m布孔，既提 高了注浆效果，也使得注浆的循环时间得以缩短，

加快了暗挖隧道的施工工期（图5、图6）。3.2 长管棚一次成型，减小对土体的扰动3.2.1大管棚施工方案的确定左线暗挖隧道在拱部设置\"108 mm大管棚和 单排＜M2x3.5 mm注浆小导管作为超前支护。设计

33consTRUCTion safetyJt饥g金 2019年第8期桥梁与隧道施工方案经过多次研究，考虑工期、安全等多方面的因 素，最初确定了 2种方案，第一种是利用通化门站已 成型的三号线站台层作为施工平台，由北向南一次

性打设长管棚，第二种是利用长一通区间左线盾构 平移井右上和右中2个导洞作为作业平台，从南向

北一次性施作左线暗挖隧道39 m长管棚。综合分析 后，认为第一种方案需要在通化门站南端结构墙上 开洞，造成既有结构缺陷，最终确定采取第二种方

案。本方案利用盾构平移井右上和右中导洞作为工 作平台，一次性施作长管棚，避免了在开挖过程中设 置管棚工作室和多次扰动隧道上方土体的弊端(图7)03.2.2大管棚施工工艺左线暗挖隧道在拱部设置Q108 mm大管棚和 单排«42x35 mm注浆小导管作为超前支护,Q108 mm

大管棚通长设置(39.33 m),环向间距35 cm,钢管

轴线外插角1~2。。大管棚采用0108 mm、壁厚5 mm

的无缝钢管，钢管上钻注浆孔，孔径为016 mm,孔 间距15 cm,呈梅花型布置。钢管尾部1 m不钻孔 作为止浆段。3.2.2.1 钻孔(1) 在管棚工作面标出开挖轮廓线位置，按照 设计要求在轮廓线外侧标明管棚的位置。将所有管 棚进行编号，先钻双号孔，待装管及注浆完成后，再 钻单号孔，以避免塌孔或漏浆。(2) 采用100 m定向钻机(fh-99)钻孔。钻孔 前，按照孔位及钻孔的方向和倾斜度固定好钻机的 位置，然后开始钻孔。(3) 开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然 后逐渐地提高钻速,保持正常压力。(4) 钻进时，用清水护壁，确保孔壁圆、角度准、 孔身直、深度够。3.2.2.2 清孔(1) 用钻杆配合钻头(130 mm)进行来回扫

孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防

止堵孔。(2) 用高压气从孔底向孔口清理钻渣。3.2.2.3管棚推入及连接34在钻机上安装与棚管直径相应的钢管顶进连

接套，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管(其 冲击压力控制在1.8~2.0 MPa,推进压力控制在4~

6 MPa),当第一根钢管推进孔内，孔外剩余3070 cm 时,开动钻机反转，使顶进连接套与钢管脱离，人工

装上第二节钢管，再以冲击压力和推进压力低速顶 进钢管，根据管棚设计长度，以同样施工方法顶进 其他管节。为避免同一横断面内的接头数不大于

50%,第一根管及最后一根为调接管，中间管为标准 节。成孔后及时顶管作业，防止塌孔影响顶管作业。3.2.2.4 管口封闭堵孔：为确保注浆质量，在钢花管安装后，管口 用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身 利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆作业前，

在孔口设置止浆塞,注浆管口上安装三通接头。3.2.2.5注浆浆液注浆所用材料为水泥净浆液，水灰比为1：1,从

拱部开始从上而下压注，初压0.5-1.0 MPa,终压

2.0 MPa,持压15 min后停止注浆。注浆量一般为

钻孔圆柱体的1.5倍，在遇到注浆量超限且未达到

压力要求情况的时候，采取调整浆液浓度继续注 浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与 钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。3.2.2.6孑L 口封闭注浆结束后用M7.5砂浆及时封闭管口。3.3分工序控制沉降技术长一通区间左线暗挖自2015年7月1日开始 初支开挖施工，历时55 d,于2015年8月24日完

成开挖及初支施工，于2015年9月30日完成二衬 施工。在整个暗挖下穿施工过程中，严格按照分工 序沉降控制值对各工序的沉降量进行控制，取得了 很好的效果，隧道二衬贯通后，所有观测点的沉降

未超过设计允许值。金花大酒店玻璃幕墙建筑始终 处于安全受控状态。左线暗挖隧道施工完成后，对施工过程中的监

测数据进行了统计、分析，监测数据与施工的各个

阶段基本保持一致。3.3.1地面沉降数据地面沉降监测点位布置如图8。沿隧道纵向地表监测点累计沉降曲线(图9)o从监测曲线可以看出：(1)隧道开挖前，隧道上方的监测点累计沉降 已达4~8 my,该部分为北、东、南3个方向施工的

累加沉降，增大了沉降控制的难度。consTRUcnon safetyMA金 2019年第8期桥梁与隧道施工BL-I6 *'9 川4-62 • blJ?

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BL--••JJHS

•■\"•HHJZ56HJH7-.-.I.6HH-4丄72S.U6I2

62

通化门站2・临时出土別JH7・JH丄7一

—6图8隧道上方地表监测点平面布置JH7-62 Y-JH7-12 ~«-JH6_62 ——

JH6-12 —JH5-62 -«-JH5-12 —JH4-61 —JH4-11图9监测点累计沉降曲线(2) 监测曲线从7月1日开挖向下发展，至8

月中旬趋于平缓，沉降差达10 mm左右。同时隧道 于8月24日初支贯通，说明隧道的开挖对地面沉

降的影响最大，占整个施工沉降的80%~90%。(3) 曲线中部有几次明显的2~3 mm上扬趋势，

且与洞内WSS循环注浆的时间吻合，说明洞内

WSS注浆对地面沉降有一定的缓解作用。(4) 8月24日以后，沉降明显趋缓，均在l~2mm 之间，说明暗挖隧道初支封闭后，后续施工的沉降

影响很小。3.3.2玻璃幕墙的沉降数据分析玻璃幕墙沉降观测点布置见图10。酒店北楼玻璃幕墙上监测点的累计沉降数据曲线(图H)o从监测曲线可以看岀:(1) 距隧道越近，玻璃幕墙的沉降越大。(2) 通过玻璃幕墙的监测数据和附近地面点的

监测数据对比可以看出，玻璃幕墙的沉降比临近地

表沉降的数值大3~4 mm,说明洞内注浆对地表沉

降有一定的延缓作用，但玻璃幕墙与建筑物结构连

接在一起，注浆对建筑物沉降的延缓作用不大。3.3.3拱顶沉降与净空收敛监测数据分析在左线暗挖隧道开挖和支护过程中，拱顶沉降

和净空收敛监测点按照5 m间距进行布设,39.33 m

隧道共布设8组监测点。监测结果显示，拱顶沉降和 洞内净空收敛监测数据稳定，没有出现异常情况。拱顶沉降监测曲线如图12。净空收敛监测曲线如图13。0.01—-2.0 书-4.0 -N--6.0-—-&0-10.0-12.0图13净空收敛监测曲线通过长一通区间左线暗挖隧道施工过程中的 拱顶沉降和净空收敛监测数据，可以看出：拱顶沉

降与地面沉降和玻璃幕墙的监测数据差值很小，说

明在施工过程中，WSS注浆止水效果良好，基本控 制了地层失水固结沉降，且初支背后注浆比较及

时，初支与上方土体的密贴性较好。35consTRUCTion safetyMA金 2019年第8期桥梁与隧道旌工隧道施工安全管理及控制措施探究候建成(中交一公局海威工程建设有限公司，北京101119)【摘要】文章简述了我国隧道施工安全管理的现状，针对隧道施工中安全事故频发的原因， 如安全管理体系不能充分发挥其作用、施工人员缺乏足够的安全意识和危险敏感度等，分别从预

防坍塌事故、机械设备、爆破器材及用电安全管理等方面探讨了提高隧道施工安全管理的有效措

施，以确保施工作业人员的生命安全以及工程整体质量。【关键词】隧道工程安全管理施工安全【中图分类号】U455.1【文献标志码】B隧道工程施工工艺复杂,需要大量的施工人员 案对施工的过程实施有效监督。高标准地完成作业，在工程的建设时期不仅需要操

1.隧道施工安全管理现状作人员具备相应的专业技术能力，还需要安全管理

随着城市人口的增加，以及人们对出行要求的 人员对施工的各环节进行安全管理。安全管理人员 提升，道路交通也面临较大的压力，隧道工程的不

应当在隧道施工的整个过程中充分发挥监督检查 断发展有效缓解了一部分压力。但是隧道工程在发

的职责，保障施工人员的生命安全并维持合理的施

展的同时，也经常发生较大的事故，通常会造成人 工进度，从而确保隧道工程满足设计的要求。加强 员的伤亡和经济上的损失，另外还会影响施工进 隧道施工过程的安全管理，还要制定相应的管理方

度。事故发生的很大一部分原因就是由于施工人员[作者简介]候建成(I986-),男，河北衡水人，本科，工程师，从事施工安全管理。4.结论(02):54-59.在暗挖隧道的施工过程中，通过WSS注浆止 [3] GB 50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规

水加固、一次性打设大管棚以及分工序控制沉降的 范[S].技术，并通过施工同步检测验证了施工方案的效 [4] 徐光伟.隧道工程浅埋暗挖法施工要点

果。方案很好地控制住了金花大酒店北楼玻璃幕墙

绿色环保建材,2018(11):144+146.的变形，确保了暗挖隧道顺利地下穿酒店时玻璃幕 [5] 葛金瑞.地铁暗挖隧道邻近建筑物风险控

墙的安全，避免了可能带来的社会和经济风险，保

制技术U].兰州石化职业技术学院学报,2018,18

证了地铁公司的洞通工期。本文的研究可为类似工 (01):30-33.程的施工提供参考。[6] 高秀岩.地铁暗挖区间周边建筑物风险加

固处理技术U1•青海师范大学学报•自然科学版，

参考文献：2018,34(01):47-52.[1] 崔凤.地铁区间浅埋暗挖施工对周边建筑安

[7] 曹波，刘波，聂卫平.下穿既有电缆隧道的

全的影响研究U].建筑技术,2017,48(03):236-238.地铁暗挖隧道稳定性研究隧道建设,2013,33

[2] 李享松.紧邻建筑物浅埋暗挖车站的施工

(11):914-920.技术口].湖南文理学院学报.自然科学版,2016,28(本文收稿：2019-03-17)

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