子谦山隧道穿越浅埋段施工技术要求

邹志斌

（中铁二十四局集团新余工程有限公司，江西 新余 338000）

1 工程概况

1.1 工程概况

子谦山隧道工程全长3820m，隧道进出口施工里程为：DK156+869～DK160+689。洞身最大埋深约312.5m，最小埋深约5m。

子谦山隧道斜井穿越浅埋段为DK159+240～+350，其中地表房屋位于 DK159+250～+280,双线铁道隧道跨度达15.2m，隧道拱顶距地表约为20m，位于隧道上方“灵山寺”始建于上世纪八十年代，为砖混结构楼，其基础是浆砌整条毛石基础，埋深1.5m)，分为住宿楼、寺庙主殿与护林房三栋，均为单层民房。由于该寺庙属县级文件保护单位，需要原址保留，因此将其作为重点保护对象。

在“灵山寺”前方，在一条宽五米的小溪流，是整个戴公山汇水至钎山水库的河道，与隧道洞顶正交穿过，溪流内常年不断流，现又正值开春时节，雨水丰沛，导致溪流内水流量较大，给穿越浅埋段增加了施工难度。

1.2 地质地质及水文地质特征

子谦山隧道斜井浅埋段DK159+250～+280最大埋深在20米左右，围岩为S1g泥质页岩、粉砂质页岩、S2f粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩，岩体破碎，地下水主要为构造裂隙水，预测最大涌水量1116m3/d，为强富水区。

2 工程难点

在穿越隧道浅埋段，主要是在“灵山寺”底下施工时，隧道施工引起的地表及房屋沉降是一个动态的过程。如果最终沉降与差异沉降超出控制标准，“灵山寺”房屋可能造成功能性破坏。因此，要求在隧道施工过程中，除了在隧道开挖施工过程中采取合理的支护措施与方法控制地表沉降外，还要通过地表及房屋的加固，确保地表的“零沉降”，保证房屋结构与地层结构有足够的承载能力，并通过地表与房屋结构的沉降监测，达到保护“灵山寺”房屋结构的安全。

3 穿越“灵山寺”浅埋段施工的加固方案与技术措施

1)进行管线调查及改移，保护地下管线;2)进行地表房屋基底地层注浆加固，使房屋基础改良成类似阀板的持力层；3)将“灵山寺”房屋结构进行整体性补强加固；4)利用物探手段将前方地质情况做出判断；5)进行穿越“灵山寺”房屋段隧道预加固全断面注浆及超前预支护施作；6)采用控制爆破施工技术尽量减少对地面房屋的扰动；7)严密监测地表及房屋的沉降情况，并根据沉降情况随时调整施工进度与支护措施。

4 施工方法与步骤

4.1 施工准备与管线调查

仔细调查施工现场的地表管线，防止因给排水管线破裂渗水需软化围岩，导致房屋基础失稳。根据制定的加固方案与技术措施，逐条进行现场的技术准备。

4.2 地表房屋基底加固

根据高速铁路设计规范，本段隧道属于浅埋隧道，隧道施工可能导致地表房屋的沉降，因此，为了保护房屋安全，必须采取有效手段限制地表房屋沉降。根据工程经验，房屋受工程影响需破坏的主要指标为房屋的不均匀沉降与房屋的倾斜破坏。因毛石基础作为“灵山寺”房屋基础抵抗不均匀沉降的能力有限，且房屋已经历的时间比较久。

4.2.1 注浆原理及步骤

为了保证隧道开挖时的地层损失不影响地表房屋，在隧道开挖的同时有必要对地层损失进行回填补充，对于地表个别沉降较大的地方还需进行一定 范围的抬升。“灵山寺”房屋地面注浆加固方案总体分为基底地层加固和隧道开挖时期动态跟踪注浆，动态跟踪注浆分为补偿注浆和抬升注浆。

4.2.1.1 第1阶段对“灵山寺”房屋基础注浆加固

为了提高房屋地基的承载力，将原毛条石基础改良成类似的筏基础，提高基础抗变形能力。首先在房屋基础周边注浆形成止浆帷幕体，防止在基础地层加固过程中注浆流失，止浆帷幕注浆孔位平面布置图见附件图2所示。止浆帷幕采用袖阀管注浆施工工艺进行施工，距离房屋四周边缘4.5m施作2排垂直注浆孔作为止浆墙，注浆孔采用梅花形布置，间距0.75m×0.5m，深15m，止浆墙长120m，房屋四周止浆墙相连形成封闭区。

在“灵山寺”房屋四周各施作3排注浆孔对房屋基底进行注浆加固。房屋四周3排注浆孔距房屋边缘分别为3，3.5，4m，同排注浆孔中心间距为1.5m。注浆孔呈梅花形布置，为了使房屋基底地层得到充分加固，3排注浆孔由内到外与水平面的夹角分别为30°，45°，60°，孔深分别为 11，13，15m。基底注浆孔沿止浆墙内部布设，共计408个注浆孔，如下图所示。

4.2.1.2 第2阶段隧道穿越中房屋补偿注浆

工后跟踪补偿注浆布孔及参数一致，注浆顺序按“自沉降最大处开始，至较小处结束;沉降量大的地方多注浆，沉降量小的地方少注浆;多次反复进行，控制流量、压力;采用多台设备对称施工”的原则进行。

4.2.2 控制方法及结束标准

止浆墙和房屋基底加固注浆结束标准按照定压、定量结合的双重控制标准。当注浆压力达到设计注浆压力且持续1min或注浆量达到设计注浆量的1～1.5倍时，即可结束单孔注浆。

4.3 对“灵山寺”房屋结构进行整体补强加固

由于“灵山寺”始建于上世纪八十年代，经过风吹雨淋，房屋结构整体稳定性较差，必须进行整体补强加固，补强加固采取钢筋网水泥砂浆面层加固墙体及裂缝注浆处理加固。

4.3.1 钢筋网水泥砂浆面层加固墙体

4.3.1.1 砂浆面层优先采用喷射法施工，若限于条件无法喷射法时，亦可采用手工分层抹制，第一层要求揉匀刮糙，第二层压实，第三层抹平。水泥砂浆强度等级为M10，钢筋网片与墙面空隙不小于5mm，采用短钢筋或砼垫块架起钢筋网片保证距离，面层厚度不小于35mm；对有裂缝的墙应先进行重力注浆处理。

4.3.1.2 钢筋网四周应与楼板梁柱或墙体连接，可采用锚固拉结筋等连接方法。当钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞口时，应将洞口两侧的横向钢筋闭合，横筋在外。

4.3.1.3 钢筋网砂浆面层应深入地下，埋深不小于500mm。

4.3.1.4 砖墙原墙抹灰应清除干净，用铁丝刷除去浮灰，并用水冲洗干净，以确保面层与基层可靠连接。钢筋网与墙体的固定，双面加固时采用S形φ6钢筋以钻孔穿墙对拉，间距为800mm，呈梅花状布置；单面加固时采用L形φ6构造。

4.3.1.5 锚固钢筋以凿洞填M10水泥砂浆锚固，孔洞尺寸为60mm*60mm，深150mm，间距为600mm呈梅花状交错排列。

4.3.1.6 墙体裂缝采用压力灌注树脂砂浆或M10微膨胀聚合物水泥砂浆（108胶）。

4.3.1.7 在圈梁部分的钢筋网应采用打入水泥钉固定。

4.3.1.8 水泥砂浆面层应在环境温度5摄氏度以上进行施工，并认真做好养护。室内墙面抹灰后，要将门窗关闭，以免通风过强造成表面干裂。水泥砂浆终凝后，室内强体面层应每天浇水3至6次。

4.3.1.9 加固面层应无空鼓、干缩裂缝及露筋现象。

4.3.2 裂缝注浆加固

4.3.2.1 基层处理，先用金刚石磨光机沿裂缝方向打磨10cm宽的平整带，以确定裂缝的走向及长度，然后用无油空气压缩机将表面的灰尘及油污清除干净，应用清水沿缝浇灌，以清除缝中灰尘，然后再用电吹风沿缝吹，以此干燥缝中的水份，并风干48小时以上。

4.3.2.2 确定注胶口，一般按20cm～30cm距离设置一个注胶口，注胶口的位置尽量设置在裂缝较宽的开口较畅通的部位，并在板下设置2～3个注胶口，以此观察注胶的情况，贴上胶带预留。

4.3.2.3 封闭裂缝，采用YJ-快干型封缝胶，沿裂缝表面涂刮，留上注入口。

4.3.2.4 安设塑料底座，揭去注入口的胶带，封缝胶将底座粘于注入口上。

4.3.2.5 安设压力灌浆器，把装有树脂的压力灌浆器旋紧于底座上。

4.3.2.6 以0.2～0.4MPa压力对裂缝进行压力注胶并观察注入状态。如树脂不足可补充再继续注入。

4.3.2.7 注入完闭，待注入速度降低确认不再进胶情况下，可拆除灌浆器，用堵头将底座堵死。

4.3.2.8 树脂固化后敲掉底座及堵头，清理表面封缝胶。

4.4 利用物探手段将前方地质情况做出判断。

超前地质预报作为隧道施工中的一项工序，其作业是利用物探手段判断隧道掌子面前方围岩级别和稳定性，岩性变化和不良地质的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施及支护类型。在本段浅埋段施工中，按照“先预测评判，再调整措施，后进行开挖”的作业流程组织施工，采用弹性波反射法、地质雷达及超前钻探等综合手段进行预报与判断，根据探测的结果指导施工，及时调整施工进度、支护类型与超前预支护方法。

4.5 进行穿越“灵山寺”房屋段隧道施工方法

根据设计的地质勘察资料，本段围岩为S1g泥质页岩、粉砂质页岩、S2f粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩，岩体破碎，地下水主要为构造裂隙水，预测最大涌水量1116m3/d，为强富水区。围岩稳定性很差，遇水容易软化，地表又有溪流横向渡过，故需采取全断面超前预注浆方式，对该段地层进行加固堵水改良，封闭洞身周围主要水流通道，以防止隧道在开挖过程中，因地层沉降过大或围岩遇水失稳危及地表建筑物安全。

采用全断面注浆加固里程为DK159+250～+280，注浆段纵向长度为30m，为确保一次性通过“灵山寺”房屋，全断面注浆加固范围为开挖工作面及隧道轮廓线外8m。全断面超前预注浆施工图如图所示。

通过地表房屋基础加固后，房屋的承载能力和抵抗不均匀沉降能力都有一定的提高，但隧道施工过程中控制围岩的坍塌和大变形也是保证房屋结构安全的必要条件，特别在各部台阶开挖转换过程中，初支的沉降量比较大。

因此，为了控制变形，必须加强施工过程中初期支护刚度，改善结构的受力性能。鉴于此，设计图纸上采用施工工法为三台阶临时仰拱法，超前预支护措施为双层小导管支护，确保控制其沉降量，且仰拱紧跟，及时施作二衬，以确保地表房屋的绝对安全。

4.6 采用控制爆破技术施工减小对地表房屋的扰动

DK159+250～+280 段穿越“灵山寺”浅埋段，地表房屋为砖石建筑物，处代久远，为了确保房屋不因为爆破的振动对房屋的结构造成破坏，需控制爆破振速。因此，在本段施工时，采用控制爆破技术进行施工，确保爆破产生的振动到达地面的房屋质点安全振动速度为 3cm／s。

5 施工监控量测

为保证隧道的顺利进行和地面结构物的安全，需要对地表沉降、“灵山寺”结构物基础沉降及时监测。测点布置在基础周边，每2～5m布设一个测点。在隧道地表横向间距为2～5m布设地表沉降监测点，纵向每5m设一个监测断面。在洞内布设净空变化测点和拱顶下沉测纵向每5m这一个监测断面。及时按规范要求频率进行数据监测，并根据监测数据指导施工。

结语

在子谦山隧道穿越浅埋段的施工中，安全有效的控制了地表沉降，保证了地表寺庙的房屋结构安全，确保了施工安全，浅埋段得以顺利通过，在施工质量、安全方面都得到了保证。

[1] 隧道建设.2008年第4卷.

[2] 铁道建筑.2010年第8期.

[3] 公路交通技术.2010年第1期.