淤泥质软土地层邻近营业线盖挖法地下隧道施工技术研究

淤泥质软土地层邻近营业线盖挖法地下隧道施工技术研究

金振山

津滨城际铁路有限责任公司天津市300011

摘要：京津城际延伸线天津至于家堡工程解放路隧道下穿塘沽站施工时，受塘沽站改造的影响，需要分两段施工，如果均采用明挖法施工，工期长，对货运影响大，邻近营业线施工安全风险高。为缩短工期，减少对既有铁路的影响，东咽喉区南侧采用盖挖顺作法进行施工，先施工南侧盖挖段的盖板，等盖板施工完成，将既有铁路拨到盖板上运营，在盖板下进行土方开挖与主体结构施工。本文介绍淤泥质软土地层邻近既有线深基坑盖挖顺作法总体施工技术。

关键词：淤泥质软土地层邻近营业线盖挖顺作法施工技术

1工程概况

1.1既有车站概况

塘沽站为津山线上的港湾站，同时也是天津枢纽辅助客运站，为客货纵列式布置站型。该站主要为塘沽地区和天津港口集疏运输服务，连接泰达站、塘沽南站、新港编组站、5个港区，有货场2处。本站主要办理旅客列车的到发、通过及直达货物列车的到发和枢纽内小运转列车的到发、解编作业，以及专用线和天津港的取送车作业。塘沽站西端有为10家企业服务的24条专用线，东端有为6家企业服务的27条专用线。其中塘沽站货运车场有津山正线2条，到发线7条，调车线9条。

2施工方案的确定

2.1原计划施工方案

解放路隧道东咽喉区段（216m）下穿塘沽站货运车场，受塘沽站站改的影响，解放路隧道下穿塘沽站东咽喉区段需分南北两段分两步进行施工，均采用明挖顺做法施工。

第一步：等塘沽站内货运通路初步形成之后，拆除东咽喉区原调车场和6、7、8、9道，施工东咽喉区南侧隧道（86m）；

第二步：东咽喉区南侧主体结构施工完成、土方回填后，将津山正线拨至东咽喉区南侧隧道上方运行，施工东咽喉区北侧（130m）。

2.2存在的问题

（1）工期紧张。塘沽站东咽喉区明挖隧道是京津城际延伸线工程的重要节点工程，根据上述施工方案，南、北两段不能同步施工，施工工期比较长，成为制约隧道工期的关键节点，影响京津城际延伸线的开通。

（2）影响货运。隧道施工直接影响塘沽站的货运，施工时间的长短，直接决定对货运的影响大小。

（3）安全风险大。根据施工段落的划分，东咽喉区南侧施工时距离既有线路中心最近处为3.7m，施工时存在很大的安全风险。

2.3施工方案研究与优化

为缩短隧道施工工期，尽量降低对塘沽站货运的影响，有效降低邻近营业线施工安全风险，津滨公司多次组织专家对设计、施工方案进行研究论证：东咽喉区南北侧全采用明挖法施工总时长为485天，全采用盖挖法施工总时长为511天，南侧采用盖挖、北侧采用明挖法施工总时长只需要372天，最终确定南侧采用盖挖、北侧采用明挖法进行施工。

2.4施工特点与难点

（1）特点：

①根据地质勘探资料，在地下1.6-13.3m范围内属于淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，地质条件差；

②临近营业线的基坑开挖深度在11.8m～12.7m，基坑较深；

（2）难点：

①对于临近铁路的深基坑，由于受到铁路动、静荷载的影响，使得基坑工程施工成为既有线工程施工的难点；

②同时要防止基底及坑外土体移动，控制基坑周围地面沉降，保证基坑附近铁路、地下管线和建筑物的安全。

2.5盖挖顺作法施工方案

塘沽站东咽喉区南段开挖深度为11.8～12.7m，基坑长86m，宽12.9m～13.8m。围护结构采用φ1000@1300mm钻孔灌注桩+双排φ600@400高压旋喷桩止水帷幕，钻孔灌注桩顶部施做1300mm厚盖板，盖板和顶板密贴。

钻孔桩（兼作围护结构）及盖板施工完成达到强度后，进行津山线拨线，恢复运营；然后在围护结构及盖板保护下，进行坑内降水、开挖及主体结构的施工。主体结构施工完成后，盖板与主体结构顶板共同受力。

3、关键施工技术

3.1、钻孔桩施工

钻孔灌注桩施工工艺过程繁多，在整个施工过程中，关键环节是钻孔，钻孔速度的快慢和成孔的质量在整个钻孔桩施工过程中居于主导地位，钻孔机械就是钻孔桩施工的主导机械，因此对钻孔机械的选型就尤为重要。在该地层哪些钻机可以成孔，成孔的效率、消耗如何，只有全面分析各类钻机的性能指标，才能找到该工程最为合适的施工钻机。

（1）冲击钻

冲击钻具有地层适应范围广、施工速度快、场地环境要求小、造价较低等特点。但同时冲击钻劳动强度大，泥浆循环要设立泥浆回流池占地大，产生的泥浆不易外运，施工震动噪音大，境评价差。

（2）潜水钻机

潜水钻机成孔时采用泥浆护壁，易造成现场泥泞，采用反循环钻孔时，如土体中有较大块，则容易卡管并易导致桩侧土层和桩尖土层松散，使桩径扩大灌注混凝土灌注超量。

（3）回转钻机

回转钻机是一种在我国应用时间最长、范围最广、市场保有量最大的成孔机具。回转钻机根据排渣方式的不同分为正循环和反循环两种。在素土层、粘土层及砂土层常采用正循环。正、反循环回转钻机具有应用范围广、护壁效果好、成孔质量高，施工无震动、无噪音、机具操作方便、造价较低等特点。但同时其在复杂地层成孔效率较低，施工现场用水量大、泥浆排放量大，扩孔率较难控制。

（4）旋挖钻机

旋挖钻机是近年来发展最快的一种新型桩基成孔施工方法。旋挖成孔的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强等特点，大大缩短了工期，废浆少，低噪音，污染小保护了环境，克服了机械成孔时孔底沉淤土多、桩侧摩阻力低、泥浆管理差的缺点，极大地提高了施工质量。

针对本工程钻孔桩施工的特点：①在地下1.6-13.3m范围内属于淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，地质条件差；②施工工期紧张；③施工场地狭小，本施工位于塘沽站内，施工场地有限，泥浆存放及外运均受到很大的制约。经过综合比选：钻孔桩施工首先选用旋挖钻机进行钻孔作业；在距离既有线15m范围内，旋挖钻机高度太大，考虑到对既有线的安全影响，采用正循环钻机成孔。

3.2、旋喷桩止水帷幕

3.2.1二重管法：又称浆液气体喷射法，是用二重注浆管同时将高压水泥浆和空气两种介质喷射流横向喷射出，冲击破坏土体。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。

按照设计及规范要求，高压旋喷桩施工需要达到的技术参数为：28天无侧限抗压强度qu28≥1MPa；渗透系数不大于10-7cm/s。

3.2.2水泥掺入量的计算

以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为：

Q=(H/v)q(1+β)

式中Q—浆量（m3）；

H—喷射长度（m）；

q—单位时间喷浆量（m3/min）；

β—损失系数，通常0.1～0.2；

v—提升速度（m/min）。

根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。

通过计算，每米水泥用量为250～360kg。

3.3、土方开挖

土方开挖施工步骤：

步骤1：先开挖盖板下第一道钢支撑范围内土方。从盖板入口处往里进行开挖，采用翻斗车往外倒运土方。开挖过程中同时进行挂网片、喷锚作业。

第一层土方开挖完成架设第一道钢支撑，采用2台挖机将钢支撑从洞口用拖到洞内，从里往外依次架设。

步骤2：（开挖方法同第一步）。土方开挖的同时进行挂网片、喷锚施工。

步骤3：第三层土方从洞内向洞口方向进行开挖，开挖3m为一个施工单元，采用一台60挖机配合人工清底，直接开挖到基底，每开挖出一个施工单元（3m），架设一道钢支撑；开挖出8个施工单元（24m），及时浇筑底板混凝土垫层。

3.4、主体结构施工

隧道主体结构模板主要采用定型钢模，局部采用木模，支撑体系采用满堂红脚手架，模板之间采用螺栓连接，脚手架与模板通过方木及顶托支撑牢靠。模板及支撑体系根据隧道结构分部分段搭设。

4结语

京津城际延伸线解放路隧道下穿塘沽站货场施工，根据现场的实际情况及工程特点，南侧采用盖挖顺作法施工，在保证安全的前提下实施基坑开挖与主体结构施工，缩短了隧道施工工期，减少了对塘沽站货运的影响，有效降低邻近营业线施工安全风险。

参考文献：

[1]《锚固与注浆技术手册》.中国电力出版社.2009年10月二版。

[2]（GB50007-2002）《建筑地基基础设计规范》。

[3]《地基与基础工程施工工艺标准》.山西科学技术出版社.2007年1月1版.