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1、.word格式,大跨浅埋公路隧道下穿既有建筑施工的沉降控制摘要：厦门机场下穿34号楼隧道工程，隧顶到建筑结构底3 m，属浅埋大跨下穿既有建筑物连拱隧道工程。论文根据工程类比法，采用CRD法优化隧道施工步骤；借助数值分析方法，分析既有建筑的沉降规律，把握了CRD法重点施工步骤。根据现场实测及数值模拟结果，提出了超前注浆、地面硬化及补偿抬升注浆、洞内全断面帷幕注浆、大管棚超前支护等多种施工辅助措施。实践表明，施工过程中既有建筑结构沉降得到有效控制，最终沉降量小于40 mm。关键词：浅埋；连拱隧道；下穿；既有建筑施工步骤；辅助措施沉降控制1工程概况厦门市成功大道（机场路一期仙岳路演武大桥）工程JC3
2、合同段，起始里程为YK7+018，终点里程为YK8+150，其中梧桐山隧道从洞口到斜井长650 m，桩号为YK7+500YK8+150，属于浅埋暗挖大跨度隧道，隧道拱顶距地表最小处只有9 m，该段平面布置为分岔式结构，从进口到出口由连拱隧道过渡为小净距隧道。隧道设计断面高9 m，采用管棚法施工，管棚外径108 mm，厚8 mm。初期支护为28 cm型钢喷混凝土+22 cm钢格栅C20喷混凝土衬砌采用C35钢筋混凝土，厚60 cm；开挖方法采用CRD法。梧桐山暗挖隧道洞身主要以残积亚粘土、砂砾状碎块状全强风化正长岩和花岗岩为主，地层条件较差，尤其是在富水条件下，可能发生崩解。隧道斜穿34号楼，楼
3、房的3/4长度被隧道穿越。34号楼始建于1994年，为砖混结构住宅楼，其基础是浆砌整条毛石结构，埋深1.5 m。该楼为7层，总高度为20.1 m，平面形状呈矩形，长56 m，宽10.5 m。首层为储物间，高2.1 m，其余各层层高为3.0 m。34号楼房屋基础与隧道平面关系如图1所示。2施工工序优化根据工程类比以及大管棚的现场试验，采用CRD法开挖，并组织好开挖步序（图2），力求把沉降控制在最小范围，具体施工方法如下述。2.1开挖方法及纵向间距严格按照施工图制定的各项施工方案和技术措施组织施工，结合“超探测、预堵水、管超前、强支护、短进尺、早封闭、勤监测、备预案”的思路组织施工。严格控制地层变
4、形和房屋沉降，加强周围环境保护。总的开挖顺序为、。其中、步采用人工配合小型挖掘机开挖，每循环进尺0.6 m，留核心土；将碴土转移至下台阶，通过漏斗泄入到、步内，与下台阶开挖土方共同装车，运至弃土场。、步采用人工配合挖掘机开挖，先挖两边后挖中间，每循环进尺1.2m（2榀拱架），并采用大型装碴车出碴。纵向开挖步距：部开挖在左洞二层初期支护超前20 m进行，右洞部开挖在左洞衬砌超前15 m开始。CRD法隧道开挖主要步骤示意Fig.2 Schematic of tunnel excavation procedureby CRD method2.2隧道开挖的主要技术措施（1）临时中壁同一侧上下台阶步距不
5、大于10m，上台阶留核心土，弧形开挖，开挖进尺为0.6 m/循环（1榀拱架）；下台阶中间留土柱，左右交替开挖，开挖进尺最大为1.2 m/循环（2榀拱架），土柱在作仰拱时挖除，以确保开挖安全。（2）在超前支护（超前大管棚和超前小导管）及帷幕注浆有效的情况下开挖隧道，做好每循环的超前小导管注浆，严格控制隧道超前支护及注浆质量。（3）隧道开挖成形后立即初喷35 cm厚混凝土，快速封闭围岩，然后再安装拱架、锁脚锚管、挂网、喷混凝土至设计厚度，防止隧道坍方。（4）第二层初期支护分部施作，每循环35m，与下台阶相距不大于6 m；为了控制隧道变形，施作第二层初期支护时保留临时仰拱。（5）为了控制后行洞的施工
6、安全，在先行洞初期支护相应位置凿支撑点，将后行洞拱架支撑在先行洞初期支护上，达到拱架快速起到承载作用，同时设置临时立柱快速封闭。2.3数值模拟为了探寻不同施工步骤土体位移规律，发现施工主要控制点，建立三维有限元模型能较好地模拟隧道开挖。本文采用MIDAS-GTS软件建立模型，其中土体采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则，实体单元模拟；初期支护和二次衬砌采用“板”单元模拟，锚杆采用“嵌入式桁架”单元模拟，隧道小导管超前支护采用块体单元模拟，计算时采用提高土层参数方法模拟。模型向上计算到地表，两边各取了40 m，向下取40 m，根据沉降实测数据及以往研究经验，此范围能够满足研究需要。3穿越既
7、有建筑施工辅助措施现场监测结果表明，在梧桐山隧道穿越既有建筑的施工过程中，既有结构在衬砌完成后有较大的沉降。因此，施工中分别采取超前注浆、地面硬化及补偿抬升注浆、洞内全断面帷幕注浆、大管棚超前支护等多种方式控制沉降。3.1超前注浆隧道穿越到达前20 m时，对隧道穿越区域段房屋周边10 m范围内土层进行注浆预加固。为防止超前注浆浆液四溢，首先施作止浆墙封闭土体，止浆墙采用无收缩二重管和高压旋喷施工，浆墙施工完毕并达到一定强度后，方可对建筑物以下地层进行超前注浆。为防止注浆孔穿透隔水层使泥质粗砂层与隧道连通，地面垂直注浆加固深度取地表以下12 m（进入全风化花岗岩2 m），基础两侧承重墙采用WSS
8、二重钢花管注浆，注浆液采用无收缩HC浆液或微膨胀超细水泥浆液。3.2地面硬化及补偿抬升注浆地表预加固注浆结束后，对34房屋边缘10 m范围的地表进行硬化处理，以防止地表水下渗，隔断地下水的补给途径。地表硬化采用10 cm厚C25混凝土，既有混凝土地面可不再处理，但应对渗漏水比较严重的裂缝进行修补、封闭。由于穿越施工扰动及预加固浆体的固结作用土体沉降量会进一步加大，应实时监测施工过程地表沉降并实施补偿性注浆对地层中的孔隙进行填补。隧洞成拱后，由于超挖、土体固结、浆液收缩等多种因素共同作用，地层土体沉降仍然会持续发展，此阶段应根据房屋沉降情况连续进行补偿抬升注浆直至地层沉降稳定。现场实测表明，此法
9、效果明显能够有效控制地表沉降。3.3洞内全断面帷幕注浆本循环注浆设计隧道开挖轮廓线附近按照浆液扩散半径1.5 m布置，其它区域按照原设计2.0 m布置。根据开挖步骤进行分区注浆，先对左线隧道进行注浆，再对右线隧道进行注浆。隧道开挖工作面到达注浆设计里程后，采用模筑混凝土法施作止浆墙止浆墙上部厚1.5 m、底部厚2 m，呈梯形。注浆管采用32注浆管，管长3.54.5 m，采用风镐将注浆管顶进到位，到位后外露2025 cm。注浆管焊接在初期支护钢筋上并固定牢固，钻孔和注浆管间的空隙封闭密实。考虑到既有建筑基础为回填建筑垃圾，浆液采用可灌性好、早凝早强的HSC浆液，水灰比控制在10.9，凝固时间为2
10、0 min左右，以保证浆液良好的操作性和适应性，注浆压力表终压控制在0.MPa左右。3.4大管棚超前支护为提高支护刚度、有效控制变形，在穿越34号房屋时，全断面注浆结束以后，还需采取超前大管棚支护。大管棚加固范围为YK7+655YK7+685，管棚长30 m，环向间距为45 cm，采用外径108 mm、壁厚8 mm热扎无缝钢管，沿隧道周边以3外插角设置，共计36根，管棚布置如图5所示。4实测既有建筑沉降采用静力水准仪对施工期间既有建筑沉降实施监测，该仪器依据连通管原理，用电容传感器测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉陷量。根据数值模拟和实际监测结果，给出了各个
11、施工步序既有建筑结构沉降的计算值和实测值。可以看出，两者的沉降规律基本相似，只是实际的沉降值略大于数值计算的结果。对于楼房来说，楼房高20 m，左侧最大沉降为39.1 mm，右侧最小沉降10.9 mm，差异沉降为28.2 mm，倾斜率为1.41，满足监控标准。但隧道封闭成环后，地层土体沉降仍然会持续发展，此阶段根据房屋沉降情况连续进行补偿抬升注浆，直至地层沉降稳定。最终，既有结构持续抬升10 mm，建筑物沉降控制在38 mm。从抬升的效果来看，既有结构的抬升为整体均匀抬升，没有因抬升过程中出现过大的应力集中造成既有结构的破坏，取得了十分理想的效果。注浆抬升既有结构的成功实施，使既有结构的沉降损
12、失得到一定的恢复，为恢复既有建筑的正常使用提供了必要条件。5结论与建议厦门机场路梧桐山隧道施工已经顺利完成，在施工期间和施工完成后，既有建筑结构处于正常使用状态，没有受到任何影响。通过上述分析得出了如下主要结论：（1）数值计算和现场监测结果表明，采用CRD法，、步施工是造成既有建筑结构沉降的主要原因，而大管棚及其它洞施工对既有线的影响相对较小。（2）CRD法及其布置合理的纵向间距，对大跨、浅埋、不良地质隧道的施工是适合的。（3）经过理论分析和现场试验，大管棚超前支护对控制既有建筑结构的沉降起到了关键的作用。（4）根据计算结果和现场实测资料，在侧洞开挖之前，既有建筑结构的最大沉降已经超过40 m
13、m，必须采取注浆抬升措施，既有结构最终抬升了10mm，效果显著，隧道施工完成后既有建筑结构的最终沉降量控制在40 mm以内。（5）根据现场实测资料显示，在全风化花岗岩软弱地层中，经过采用地表注浆加固、洞内全断面帷幕注浆、大管棚超前支护、优化施工工序、主动抬升注浆等一系列措施，使沉降控制效果显著。既有结构的最终沉降量控制在40 mm以内，房屋极限最大裂缝宽度控制在1.5 mm以内，都满足要求。（6）本工程的实践经验，对其他类似工程也有一定的借鉴意义，在全风化花岗岩等不良、软弱地层中，沉降控制严格的工程，必须采取数值模拟与实践相结合的方法，主动采取相应的措施以保证工程安全、顺利完成。参考文献Ref
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