不停航跑道下超浅埋暗挖隧道初支和二衬施工技术

段英丽

(中铁十六局集团 北京工程有限公司，北京 100018)

不停航跑道下超浅埋暗挖隧道初支和二衬施工技术

段英丽

(中铁十六局集团 北京工程有限公司，北京 100018)

在机场主跑道不停航条件下修建超浅埋大断面隧道在国内外尚属首次。本文介绍了不停航跑道下超浅埋大断面平顶直墙隧道初支、二衬以及沉降控制施工技术。工程实际表明，跑道沉降始终控制在容许范围内，确保了飞机正常起降，为以后类似工程的施工提供了借鉴。

超浅埋隧道 大断面暗挖 初支 二衬 施工 沉降

在飞机正常起降的跑道下，利用多导洞浅埋暗挖法修建大断面平顶直墙隧道，尤其在初支与二衬受力转换时，既要保证工程施工安全，又要确保沉降控制在跑道道面允许范围内，不影响飞机正常起降。北京首都机场旅客捷运系统工程T3E-T2捷运联络线及汽车通道工程，采用化整为零，随挖随撑的施工方案，实现了超浅埋大断面隧道暗挖过程中跑道沉降始终控制在容许范围内。本文针对其初支、二衬及沉降控制施工技术进行分析，以期为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

北京首都机场旅客捷运系统工程T3E-T2捷运联络线及汽车通道工程，隧道为直墙平顶隧道，高9.1 m，宽23.9 m。总长754 m，东西方向，与主跑道垂直。其中明挖段施工522 m，暗挖段施工232 m。暗挖段位于主跑道下，工程与跑道位置关系见图1。

图1 工程与跑道位置关系

2 工程技术特点及难点

1)工程环境特殊

该工程位于T2航站楼与T3航站楼之间，地处敏感的机场管控区域，为24 h不停航施工，且要从不停航的机场跑道下方穿过。

2)沉降控制要求严

该工程为超浅埋，最大埋深5.6 m，整个施工过程道面沉降不得超出30 mm，两点相邻高差需控制在1‰，其中管幕施工阶段不得超出6 mm，暗挖阶段不得超出18 mm，工后沉降不得超出6 mm。

3)施工风险度高

多导洞开挖主要问题为多次受力转换，群洞效应引发的稳定风险大，群洞的开挖工况多、步序复杂、应力场不断发生重分布，松弛区随工况的变化而变化，位移多次重复叠加且具有不确定性，难以准确用数值模拟预控。

3 施工方案

开挖支护是以新奥法为指导“化整为零”的浅埋暗挖法，通过临时中隔板(墙)将隧道掌子面分成10个小导洞分别开挖，充分发挥围岩的自承能力，每个小导洞随挖随撑，及时形成单独的支护体系。先开挖两侧边洞及中洞，然后施做二衬结构;其后开挖跨中部位并施作二衬结构，施工过程中通过受力转换确保了原初期支护的稳定性和安全。同时通过施工监测收集大量的位移、受力数据，并及时将数据加以分析、处理，对施工质量和结构安全做出综合判断，及时掌握跑道变形情况，有效控制地表沉降。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 隧道10个导洞断面(见图2)

图2 暗挖断面导洞布置(单位:mm)

4.2 总体工艺流程(见图3)

图3 初支、二衬转换施工工艺流程

4.3 施工操作要点

4.3.1 边洞初支破除、二衬结构施工

1)破除1、2号洞临时中隔板，注意只破除临时中隔板混凝土，保留工字钢，以防发生洞体收敛。

2)从隧道中部开始朝东西两工作井退做边洞下部二衬结构，见图4。

图4 边洞下部二衬施工

3)边洞下部混凝土施工完毕后，开始割除边洞临时中隔板工字钢，施工采用跳仓法，每仓8 m，割除一仓工字钢立即进行二衬施工，严禁超割。

4)工字钢割除完毕后，立即进行剩余边洞二衬施工，施工使用跳仓退做法，每仓8 m，见图5。

图5 边洞上部二衬施工

4.3.2 中洞初支破除、二衬结构施工

1)破除中洞3、4号洞室临时中隔板混凝土。

2)施工中洞3、4号洞室底板二衬混凝土。

3)施工中洞3、4号洞室中墙混凝土，将中隔壁工字钢浇筑在混凝土中墙内(图6)。

图6 中洞中墙二衬施工

4)施工中洞3、4号洞室顶板二衬混凝土，见图7。

图7 中洞顶板二衬施工

4.3.3 跨中顶板初支破除、二衬结构施工

1)破除5号洞室临时中隔板。

2)跳仓退做跨中5号洞室顶板二衬，见图8。

4.3.4 跨中底板初支破除、二衬结构施工

1)割除中洞3、4号洞室内临时中隔板工字钢。

2)破除洞内所有剩余临时中隔板、隔墙，见图9。

图8 跨中5号洞室二衬施工

图9 跨中6号洞室二衬施工

5 沉降监测与控制

5.1 拱顶下沉监测

根据暗挖隧道导洞施工进度，布设拱顶下沉监测点。监测点布设间距为6 m，本工程暗挖隧道采用10导洞开挖法，拱顶下沉测点布设在上导洞内。共需布设拱顶下沉测点200个。然后以洞口临时水准基点为基准，每日对洞内拱顶下沉监测点进行复测。凿除中隔墙时，拱顶下降预警值累计为 16 mm，变化速率＜2 mm/d。

5.2 隧道围护结构变形监测

隧道围护结构变形采用收敛仪测量。因隧道开挖采用10导洞法，根据开挖特点和变形预测，选择两侧边导洞和中间导洞布设收敛测点。凿除中隔板时，墙身收敛预警值为30 mm，即B值(导洞宽度)的0.6%。

沉降观测及收敛观测的监测频率相同，见表1。

表1 监测频率

6 关键工序降低沉降的保证措施

为降低沉降，主要采用以下三种措施，根据沉降的不同程度依次递增采用。

1)加强跑道下土体注浆。

2)拆除边洞临时中隔板后增设侧墙劲顶支撑，见图10。

图10 侧墙劲顶支撑(单位:mm)

3)拆除中隔墙是引起顶板沉降较大的工序，为尽量降低沉降，在保持原有二衬与初支间间隙注浆工艺的同时，增加顶板劲顶支撑，劲顶支撑主要采用预埋千斤顶方式，见图11。

图11 中墙顶板劲顶支撑

7 结束语

2013年4月该工程的主体结构232 m全部贯通。在初支与二衬受力转换时，沉降控制始终在跑道道面允许范围内，完全满足不停航条件。最大沉降控制在10 mm以内，平均沉降2 mm，最大沉降约为跑道道面暗挖阶段沉降控制值18 mm的1/2，效果极其显著。

［1］李永珑．南京地铁小净距隧道施工力学及工序优化研究［J］．铁道建筑，2012(1):54-58．

［2］李新乐，窦慧娟，王海涛．浅埋暗挖隧道下穿既有铁路和涵洞施工技术方案研究［J］．铁道建筑，2012(7):47-50．

［3］刘建国．富水复杂地质浅埋暗挖隧道修建技术［M］．北京:人民交通出版社，2012．

［4］王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［M］．合肥:安徽教育出版社，2004．

［5］蔡胜华．注浆法［M］．北京:水利水电出版社，2006．

U455．4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．01．12

1003-1995(2014)01-0040-03

2013-08-20;

2013-10-16

段英丽(1969— )，女，陕西临潼人，高级工程师，硕士。

(责任审编 孟庆伶)