地铁暗挖隧道穿越富水、高填、不稳定地层施工技术.docx

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地铁暗挖隧道穿越富水、高填、不稳定地层施工技术

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黄其坤

中铁隧道集团有限公司重庆401120

摘要：本文以重庆轨道交通五号线园博中心站～丹鹤站区间暗挖隧道穿越回填土段为例，详细介绍了隧道施工中采取的一系列符合实际有效的措施，克服了地面沉降、隧道不均匀变形、暴雨季节大量涌水等诸多问题，顺利攻克了暗挖隧道穿越富水、高填土段的施工难题，确保了隧道按期贯通。

关键词：地铁隧道；暗挖穿越；富水地层；高填方地层；不稳定地层

一、工程概况

重庆轨道交通五号线土建5101标工程，里程为DK7+800～DK11+010.446，线路全长3210.446m。工程包含2站3区间。其中园博中心站～丹鹤站区间（以下简称园～丹区间）从园博中心站大里程端起始，下穿重庆力帆停车场后向西南方向前行，依次下穿重庆力帆乘用车项目KD新厂房、储油库、重庆力帆污水处理站后，再继续向西南行进进入丹鹤站。园～丹区间为单洞单线隧道，右线隧道长1152.784m，左线隧道长1158.044m。隧道拱顶埋深15.3～22.8m，均采用暗挖法施工。区间右线YDK8+431.211～YDK8+760.000、左线ZDK8+430.991～888.000段隧道位于回填层；其中区间右线YDK8+464.5～714.956、左线ZDK8+468.5～706.737段隧道底部位于回填层。其余段隧道上部为回填层，下部为砂质泥岩。区间总平面布置见图1，穿越回填土段地质纵剖面见图2。

图1园～丹区间总平面图

图2区间穿越回填土段地质纵剖面图

二、施工风险分析

根据前期勘察回填土段，原为荒芜谷地，后来在快速的城市建设中被废弃的建筑渣土填满。填土层平均厚度40多米，最深处达到60多米，土质多由大块孤石、粘性土夹砂、泥岩块石以及混凝土、砖块等生活垃圾。當初该地方还未纳入规划范围，填土是以抛填的方式进行。大小石头、砖头、泥土、混凝土废渣和生活垃圾等交混在一起，地质疏松、不均匀，承重能力差。回填土空隙大，透水性强，水含量丰富。回填土层为最近3～10年形成的，不同渣质之间在不断的相互作用，虽然前期进行过碾压夯实，但并不能保证其稳定性。

同时回填段原为低洼谷地，巨大的V字形山谷形成天然的积水池，同时回填土空隙大，透水性强，水含量丰富。在其中进行隧道开挖就像是在“悬浮”土层中施工一样，上下左右都没有稳固的可附着力的地方，稍有不慎就会发生下沉或偏移。同时隧道底部是十几米厚的松软回填土层，隧道本身巨大的重量使隧道就像在水里漂浮一样，一旦通车，在列车的重力和震动冲击作用下，隧道很容易下沉，出现不均匀沉降，而出现隧道开裂的险情。

三、沉降诱因分析

在施工期间为保持人工填土段地表建筑的稳定性与道路的正常运行，对路面沉降提出要求严格。在施工准备阶段，对隧道施工期间可能引起地层沉降的原因进行了系统分析。

1、土体特性的影响

园～丹区间隧道拱顶埋深15.3～22.8m，上覆土体全部为人工填土，主要为砂岩和碎屑岩，分析认为隧道开挖扰动后，易引起开挖周边土体松弛变形，出现潜在的坍滑区。

2、道路通行车辆荷载的作用

隧道施工期间上部道路按原标准通行，车辆密集。由于隧道埋深浅，必须考虑车辆荷载作用，特别是重型车辆高速通过时引起的震动较大，施工时应充分考虑。

3、地下水作用

由于回填地层空隙率大，地层富水后在水作用下第地层形成挤密效应，加剧不同渣质之间相互作用，降低地层稳定性。同时在隧道开挖过程中，会形成水土流失，更加剧了地层沉降。

4、地层应力的释放

由地层的收敛约束特性可知，随地层位移的增大，上覆地层施加到隧道结构上的荷载将减小。最佳支护概念就是在允许地层产生稳定位移的条件下，使支护结构所受的力最小。浅埋暗挖隧道，为保证地表的变形得到控制，原则上不允许地表出现超越规定值的下沉而换取最佳支护条件。而且，本工程土体为人工填土，是具有潜在坍滑面的地层。随地表下沉、地层应力的释放，坍滑面会逐次产生，伴随着地表大范围下沉，沉降槽宽度及下沉量均较大。可见，采取有效的支护措施，控制地层应力释放度是解决下沉及范围的关键。

四、总体施工方案

控制开挖过程中产生沉降的关键是保持开挖工作面的稳定，选择合适的施工方法非常重要。园～丹区间回填段采用环形预留核心土法进行机械开挖，分步进行支护。其余断面均采用全断面法进行水压爆破施工。同时为了保证施工过程中及地铁开通运营后，区间结构稳定。项目借鉴在不稳定地层上搭高架桥的做法，为隧道打上桩基。通过桩基密集地立足下方稳定岩层，稳稳得托住隧道，减轻下方回填土层的承重，使隧道在松散的地基上站住了脚。同时桩基能够保证隧道建成后下方地下水的正常循环，从而消除了地下水积压导致隧道上浮的风险。

五、施工工艺方法

（一）技术参数

区间隧道采用曲墙+仰拱的五心圆马蹄形断面，隧道开挖尺寸为7m×6.87