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岗石区间超小间距隧道施工技术

摘要：以城市地铁采用矿山法施工小间距隧道技术为研究目标，分析了地铁小间距隧道施工的技术难点和关键点，总结了地铁小间距隧道施工方法、技术思路和施工技术措施，介绍了广州地铁三号线岗石区间超小间距隧道工程实例。认为，地铁小间距隧道施上应采用综合性技术和措施，提高隧道支护结构的强度、刚度和整体性，减少和控制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
关键词：地铁;隧道;施上:监控量测

0引言
      现行《地铁设计规范》规定[1]，两条平行隧道的净距不宜小于隧道外轮廓直径，在设计阶段，小间距隧道方案应尽量避免。但是由于线路周围的既有建筑物基础、既有构筑物、既有隧道和其他条件约束，有时不可避免地采用小间距隧道方案。随着城市建设的发展和地铁线路的增多，小(超小)间距隧道工程不断出现[2-4]。
      超小间距隧道施工，现行《地下铁道工程施工及验收规范》没有涉及，更无成熟的“工法”参照。因此，研究地铁小间距隧道的施工技术成为急迫的任务。广州市轨道交通三号线岗石区间隧道，两洞之间净距为0-195 mm，属浅埋超小间距隧道工程。本文根据广州地铁三号线岗石区间超小间距隧道工程实践[[5]，分析了小间距隧道围岩力学特征，以及地铁小间距隧道的技术难点和对策，总结了地铁小间距隧道的施工方法、施工工艺和技术措施。
1小间距隧道围岩力学特征
      岗石区间超小间距隧道左右线均采用上下台阶法施工，左线隧道先掘。施工过程中的监测结果表明，右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化，隧道偏压显著。
1. 1围岩应力状态复杂，施工中变化剧烈
      监测表明[2]，右线隧道开挖引起先掘的左线隧道围岩应力剧烈变化。左线隧道ZDKS+823断面，由于右线上台阶开挖，两隧道间土体从较大的拉应力状态快速增大为很大的拉应力状态，再快速下降成为较小的拉应力，直至压应力。
      右线隧道开挖引起两隧道间围岩内存在拉应力状态。土体和风化岩体的抗拉强度极低，拉应力状态的存在使隧道围岩处于极为不利的应力状态。因此，施工中保证支护与围岩密实接触是十分重要的。
      格栅钢筋应力和地表下沉等量测结果也与上述收敛、围岩应力量测结果相互印证。
2偏压显著
      超小间距隧道施工过程中隧道偏压显著，左线隧道ZDKS+823断面，在右线隧道开挖后，靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰，见图1、图2e靠右线帮脚和底板存在较大的拉应力，而另一侧应力很小，见图2。

      左线隧道ZDKS十810断面，在右线隧道开挖后，靠右线拱腰围岩应力远小于另一侧拱腰。靠右线帮脚处围岩应力持续增加，远大于另一侧帮脚，形成显著偏压。随着隧道开挖过程进行，格栅钢筋应力和围岩应力变化明显，分布复杂;特别是两隧道之间的T型土体和相邻的两侧初期支护应力变化剧烈，状态复杂。
2岗石区间超小间距隧道施工
2. 1施工难点
      根据广州地铁三号线岗石区间超小间距隧道工程和其他小间距隧道工程实践[2-5]，地铁小间距隧道施工必须妥善解决以下技术难点:
      (1)先掘隧道对后掘隧道的偏压影响;
      (2)后掘隧道对先掘隧道的扰动影响;
      (3)两隧道中间T型土体在两次开挖扰动情况下的稳定;
      (4)两条隧道先后开挖引起的地面沉降等围岩变形控制;
      (5)软弱岩土体问题:地铁隧道一般处于上体或风化岩体内，强度低，性质软弱，易受水的影响;
      (6)浅埋问题:地铁隧道一般埋深较浅，属浅埋隧道。两条隧道先后开挖，容易引起地面沉降量过大等问题。
2. 2施工方法与技术措施
      根据上述地铁小间距隧道的围岩变形特点和技术难点，设计、施工中必须尽可能减少对围岩的扰动，特别是对中间土(岩)体的扰动。同时，支护强度和刚度要大，支护结构的整体性要强，以限制围岩变形，保持围岩自身强度和承载力，促使围岩一支护系统及时达到长期稳定。而且，要减少和控制先掘和后掘隧道开挖时的相互影响。总体目标是，合理利用围岩自承能力，保证围岩与支护结构共同作用。
      因此，地铁小间距隧道施工中，采用单一的、单方面的或局部的方法、措施难以达到上述目标和要求。而应在施工方法、施工工艺、支护形式与参数、特殊施工方法的应用等方面采用综合性技术、措施，其要点如下:
      (1)施工方法主要采用台阶法、单侧壁导坑法或两者组合，并控制循环进尺;
      (2)控制和减小开挖对围岩的扰动;
      (3)左、右线隧道开挖面错开一定距离;
      (4)提高支护的强度、刚度和整体性，控制围岩变形;
      (5)两隧道前方土体和两隧道间T型土体预加固;
      (6)加强先掘隧道支护，及时施做先掘隧道的二次衬砌，促使围岩一支护系统及时达到长期稳定;
      (7)及时施做仰拱，形成封闭支护结构;

      (8)监控量测，信息化施工。
2.3岗石区间超小间距隧道施工[5-7]
      广州地铁三号线岗石区间超小间距隧道工程，一次支护为喷锚网与格栅钢架，二次衬砌为钢筋混凝土，支护参数见表1。
      施工中，采用了综合性技术、措施，顺利完成该隧道工程。综合性技术、措施除表外，左右线均采用上、下台阶法，开挖进尺0.5  m，人工和静力破碎剂开挖;及时施做仰拱，形成封闭支护结构;左、右线隧道支护多道相互连接，强化支护结构的整体性和左右线隧道支护结构之间的联系:左、右线两隧道开挖面距离不小于25 m。
3结语
      根据岗石区间和其他小间距隧道工程经验，采用综合性技术、措施，通过提高隧道支护结构的强度、刚度和整体性，减少和控制左、右线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，可以安全、顺利地完成小间距隧道工程。
      地铁小间距隧道是一类新的隧道工程问题，还经常与浅埋、软弱岩土体等问题交织在一起，施工难度大;处在城市环境中，对变形、沉降的要求又高。因此，通过具体工程的监控量测和分析研究，深化对小间距隧道围岩变形和应力分布的认识，制定小间距隧道施工技术细则，这方面还有大量的工作要做。

参考文献:
[1]北京城建设计研究总院.地铁设计规范[M].北京:中国计划出版社，,2003.
[2]姚永勤，王明年深圳地铁单洞双层隧道施工力学分析[J].工程力学，2003,(增刊):279-282
[3]王启耀.近距离双线盾构隧道施工相互影响的监测与分析[J].地下空间，2003,23(1):49-51.
[4]广州市地下铁道总公司，广州市地下铁道设计研究院.广州地铁二号线设计总结[M].北京:科学出版社, 2005.
[5]广州市地下铁道总公司，中铁十九局集团公司，同济大学.岗石区间超小间距隧道施工技术研究中间报告[R].广州，2005.
[6]浙江省交通设计院.公路隧道设计规范[M].北京:人民交通出版社，1990.
[7]周青，杨新安，高艳灵等金川不良岩体分类及其巷道支护研究[J]辽宁工程技术大学学报，,2002,21(2):140-142.