地铁暗挖区间重叠交叉隧道施工与监测.doc

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［摘要］以深圳地铁太安站—怡景站区间重叠交叉双层隧道为研究对象，对复杂环境下的关键施工技术进行阐述与分析，利用ABAQUS建立有限元计算模型，对施工过程进行数值模拟计算，并与现场的实际监测资料进行对比分析，最终证明在城市地质条件较差的情况下，群洞重叠隧道借助超前小导管注浆加固的辅助施工方法，可实现上下重叠隧道错开一定开挖步距后同步进行开挖。
［关键词］隧道工程;浅埋暗挖;重叠交叉隧道;超前注浆;数值模拟;监测;施工技术

在重叠隧道的施工过程中，传统的施工顺序倾向于下层隧道开挖结束并施作二衬后，再进行上层隧道的施工，这样安全性比较高，但工期较长，对加快地铁建设与运营不利，深圳地铁太安站—怡景站区间隧道重叠段采取下层隧道开挖25m后即进行上层隧道施工。如何处理好施工影响范围内的土体稳定、地表沉降、建筑物沉降和地下管线等的相关问题成为该施工方案顺利进行的关键。

1工程概况
深圳地铁太安站—怡景站区间隧道包含地铁5号线和7号线接入段，均为矿山法施工的暗挖区间隧道。在重叠隧道段，5号线部分首先为90m的双连拱隧道，之后过渡为两条单洞小净距隧道;7号线部分为两条单洞隧道;结尾段5，7号线均为1条紧临地铁车站的单洞隧道。重叠隧道所处地理位置如图1所示。

重叠隧道竖直净距为0.9～1.4m，考虑初支净空外放后的最小间距仅为0.6m。5，7号线位置关系如图2所示。

太安站—怡景站区间隧道穿越地质结构自上而下大致分为杂填土、粉质黏土、全风化混合岩和强风化混合岩4层，如图3所示。由图3可以看出隧道重叠段7号线主要穿越全风化段，5号线主要穿越强风化段。根据地质详勘资料可知，全风化混合岩层含水量丰富，自稳性差，部分地段存在较大面积的砂层;强风化混合岩层自稳性较好，含水量一般，但局部地段含有砂层。

2群洞隧道施工组织与施工工艺
2.1群洞段隧道总体施工组织
根据全线总体工期的要求，以及区间结构、周边环境的特点，重叠段隧道施工均由太怡区间2，3号竖井进行施工组织，如图4所示。隧道开挖前，首先对重叠隧道间土体进行深孔注浆预加固，然后展开下层7号线隧道开挖，错开25m后随即展开5号线隧道开挖。

5，7号线衬砌根据各自的施工进度及状态分别展开进行，由于5号线部分为制约全线工期的关键部位，结合现场衬砌资源的调配，工程中率先展开5号线部分的衬砌。
在重叠隧道位置打设一处连通5，7号线的卸渣通道，将5号线隧道开挖及清底土方通过卸渣通道卸至7号线，再通过7号线运输至3号竖井吊出，缓解5号线2号竖井提升压力。
2.2注浆小导管超前支护技术
为保证上下重叠隧道同步开挖的安全性，在工作区域采用注浆小导管超前支护技术进行加固止水，减小围岩的扰动。
隧道开挖前，对5，7号线重叠部分进行超前深孔预注浆加固，如图5和表1所示。在7号线初衬前对其进行全断面注浆，抑制围岩松动区的发展，补充替代初衬的支护和止水作用，如图6所示。

为满足施工对工作环境的要求，采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，V水泥浆∶V水玻璃=1∶1～1∶0.3(水泥浆W∶C=0.5∶1～1∶1，水玻璃25～40°Bé)。注浆时应根据浆液的扩散程度、注浆量、注浆压力等因素在允许范围内调整注浆材料的配合比，注浆工艺如图7所示。

隧道初期支护完成后随即进行回填注浆，填充初期支护与围岩的间隙，减少围岩松动圈对支护的影响。二次支护完成后，对支护结构内存在的孔隙和微小孔洞进行二次注浆止水，保证支护结构长期的稳定和地铁的正常运营。

3数值计算与监控量测
利用ABAQUS有限元软件建立坐标YSSK0+687.165剖面的二维有限元模型，对群洞隧道施工引起的围岩及地表变形进行模拟研究，并与实测数据进行对比分析。
3.1计算模型的确立
为简化计算，将地质模型简化为4层平行地层，根据施工影响范围，建立计算模型的尺寸为x(90m)，y(80m)，如图8所示。模型边界条件为:侧边限制水平位移，底边限制垂直位移，上边界为自由边。超前预注浆和全断面注浆通过定义不同场变量，在相应分析步中激活以提高围岩参数来实现该施工工序的模拟。

3.2计算参数的选取
为尽可能实现仿真模拟，各层围岩的物理力学参数取现场试验数据(见表2)。

支护材料计算参数通过试验和工程经验进行确定:初期支护为300mm厚C25钢筋混凝土，弹性模量30GPa，泊松比0.18;二次支护为450mm厚钢筋混凝土，弹性模量35GPa，泊松比0.18。
3.3施工过程模拟
根据平面弹塑性理论，按工程方案将施工工序简化(见表3)，进行模拟计算，网格划分如图9所示。

3.4计算分析
经分析计算，关键分析步中的地表沉降变形如图10所示。

进行超前注浆和7号线左线全断面注浆时