摘要：以隧道方式下穿既有机场滑行，对地表沉降控制要求高，尤其是在岩溶发育、富水砂层等复杂地质条件下施工。本文结合新白广城际铁路项目工程，采用矿山法隧道下穿广州白云机场既有滑行道施工过程中，通过桩托板体系、地层加固及管棚支护等措施，保证了滑行道沉降在设计及规范允许范围内，可为类似工程提供宝贵经验。
关键字：岩溶；富水砂层；滑行道；沉降控制；桩托板
1引言
随着城市化进程加快，城际铁路的大规模建设和机场吞吐量的迅速发展，在实现“空铁联运”“机场综合交通枢纽的”的过程中，越来越多的城际铁路面临着以隧道方式下穿机场跑道、滑行道及停机坪的情况[1]。北京首都国际机场应急改造工程中，下穿滑行道的新建货运通道采用箱涵顶进施工，涵顶采用超前大管棚支护[2-3]。迎宾三路隧道下穿虹桥机场滑行道采用超大直径土压平衡盾构法施工[4]，仙霞西路隧道采用大直径泥水盾构下穿虹桥机场[5]，西安北客站至咸阳国际机场城际铁路采用土压平衡盾构下穿滑行道和停机坪[6]，南京至高淳城际快轨采用土压平衡盾构施工下穿禄口机场[7]，海南东环铁路隧道采用明挖为主、暗挖为辅的工法下穿美兰机场滑行道[8]。机场作为敏感区域，对穿越工程的安全控制和施工环境控制要求相当严格，工程的复杂性、技术难度更高，尤其是在岩溶强烈发育、富水砂层等复杂地质条件下。
2工程及水文地质概况
2.1工程概况
珠三角城际铁路新塘经白云机场至广州北工程花山站～机场T2站区间隧道垂直下穿广州白云国际机场北滑行道，北滑行道为机场东、西两侧飞行区重要接通道，由两条飞机滑行道（T3、T4滑行道）及一条特种车辆通道组成。T4滑行道宽44.0m，T3滑行道宽60.0m，特种车道宽15.0m，暗挖段隧道采用矿山法施工，全长300.114m。城际隧道为双洞单线隧道，隧道开挖宽度约8.5m，开挖高度约10.1m，隧道覆土厚度14.5～16.5m，左右隧洞净间距为10m。为保证机场滑行道的运行安全，要求下穿机场北滑行道段施工区域与周边区域产生的沉降差异不大于10mm、差异沉降不大于1‰，沉降控制困难。
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图1暗挖区间与滑行道平面位置关系图
2.2工程水文地质
隧道围岩等级为Ⅵ级，地层从上到下为：素填土、中砂、粉质黏土、弱风化灰岩，隧道洞身范围为上软下硬的复合地层，拱部位于粉质粘土，下半断面位于弱风化石灰岩层。下穿段灰岩层溶洞发育，地质勘查资料揭示溶洞洞体最大高度12.6m，基本为无填充或半填充型溶洞，部分全充填，充填物为软塑或流塑状粉质黏土。
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图2左线地质纵断面图
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图3右线地质纵断面图
地下水的基本类型有松散岩类孔隙水、覆盖型碳酸盐岩类裂隙溶洞水、基岩裂隙水3种。各地含水层的厚度、埋深及富水性差异较大，一般为潜水，局部为承压水。水位埋深一般1.5～6.0m，年变幅1.0～2.0m。
3工程难点分析
下穿机场滑行道暗挖隧道部分地段下伏基岩为灰岩，岩溶强烈发育。目前探明最大溶洞位于右线DK51+100处，最大洞高达12.6m。局部地段黏土层较薄或是隧道拱顶位于富水砂层中，隧道开挖施工时易击穿砂层，引起涌水涌砂，掌子面失稳，甚至隧道坍塌，造成机场滑行道下沉值超限，影响滑行道和特种车道的运行安全。隧道地质上软下硬，灰岩最大强度达到90Mpa，开挖采用机械配合人工施工，施工效率低，对工期影响大。
4总体方案及工艺流程
隧道具备采取地面措施的条件，为满足隧道施工安全，同时避免隧道开挖引起的滑行道到面沉降超标及保证施工期间滑行道的绝对安全，先进行机场道面板托换、砂层处理和地层加固施工，确保隧道开挖至滑行道前超前加固施工完成。开挖前完成隧道断面注浆加固、长管棚施工，开挖采用正台阶法（全断面开挖）和台阶法施工。
5下穿滑行道施工技术措施
5.1砂层三轴搅拌桩加固
对于隧道拱顶位于砂层段，采用三轴搅拌桩对砂层进行满堂加固，横向加固范围为隧道轮廓外5m内范围，深度为地面至W2灰岩岩面。其余段落横向加固范围为隧道轮廓外5m内范围，深度为地面至砂层底以下1m。搅拌桩桩径850mm，中心间距600mm梅花形布置。
5.2地面旋喷桩加固
部分段落由于管线及场地围挡原因无法进行三轴搅拌桩加固，采用地表斜向旋喷桩加固，加固横向范围为隧道轮廓外5m内区域、深度范围为砂层顶以上1m至砂层底以下1m，由T3滑行道施工场地内实施，采用φ600单管旋喷，相邻旋喷桩在终桩位置处搭接150mm，梅花形布置。
5.3桩托板体系施工
为减少隧道开挖过程中产生滑行道沉降，对T3、T4滑行道面破除之后，施工桩托板支护体系对原道面进行置换。T3滑行道桩托板体系共设φ1.2m桩基45根，桩基布置间距7～8m，排距10～17.8m，桩长17.172～26.036m。T4滑行道桩托板体系共设φ1.2m桩基35根，桩基设置间距7m，排距10m～17.8m，桩长16.808～22.954m。桩基混凝土采用C30水下混凝土，桩底按进入W2弱风化灰岩1.0m且桩底不得高于线路轨面以上3.5m控制。单排桩顶采1.5m*1.5m通长路面钢筋混凝土纵梁连接，地面纵梁采用C60纤维混凝土。道板厚度为1.0m，采用C60纤维混凝土。
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图4工艺流程图
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图5桩托板体系平面图
5.4溶洞处理
对于隧道开挖轮廓线两侧且地面具备溶洞处理施工条件的岩溶发育区段，采用先导孔钻探对场地内隧道范围岩溶进行探查，探明岩溶发育情况。左、右线隧道开挖轮廓线外2.5m位置各布设2排先导孔，共4排，沿隧道纵向间距10m。若发现溶洞，则在探孔间进行加密，加密点纵向间距5.0m。已揭示的溶洞优先采用地表处理，大溶洞先用水泥砂浆填充，填充后再用水泥浆补充填实。
隧道底部若存在溶洞则采用洞内处理。洞内在隧道施工过程中采用地质雷达、超前探孔进行综合预报，其中地质雷达全程预报，每循环重叠5m；探孔深度35m，直径φ90mm，每循环钻孔搭接长度5m打设位置及数量根据已揭示溶洞位置、物探异常区分布及超前钻探结果综合决定。
5.5洞内全（半）断面注浆加固
为确保隧道开挖安全，隧道洞身或拱部位于土层且无地面加固措施的段落，对隧道开挖轮廓线外3m范围内进行全（半）断面注浆。注浆沿隧道掘进方向12m一循环段。一个注浆段完成后留3m不开挖作为下一循环的止水岩盘。注浆孔布置由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔均匀布置成圆形圈，保证注浆充分，不留死角，浆液扩散半径1.5m，现场施工根据地质情况具体布置钻孔。采用后退式注浆，当注浆钻孔易造成坍孔时，采用前进式分段注浆。注浆材料采用水泥-水玻璃双浆液。
5.6拱顶管棚支护
根据岩土分界线情况，在拱部90°、140°、180°范围内施工单排无工作室φ108长管棚，环向管距40cm，距隧道初支外轮廓线30cm。注浆采用水泥单浆液，管棚接长采用套管丝扣连接或套管焊接方式进行，管棚间套打超前小导管。
6隧道开挖
隧道开挖拟采用正台阶法（全断面开挖）、上下台阶+临时仰拱开挖施工。上、下台阶错开距离根据隧道地质情况及监控量测的数据及时进行调整确定，上台阶开挖时，循环进尺为1m。隧道按喷锚构筑法进行设计和施工，采用复合式衬砌结构形式。初期支护采用喷混凝土、钢筋网、锚杆和钢架，二衬采用钢筋砼。钢架采用工22a型钢钢架，全环设置，纵向间距0.5m，钢架布置间距可根据地质情况或监测信息予以调整。钢筋网采用φ8钢筋，网格尺寸150×150mm，全环、临时仰拱处单层设置。初支喷混凝土采用C25、P6混凝土，厚度不小于30mm，随受喷面的起伏铺设。边墙设置φ22螺纹砂浆锚杆,间距0.8m×1.0m（环向×纵向），长度L=3.5m,梅花形布实。
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图5桩托板体系横断面图
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图6上下台阶法横断面图
7结论
在参建各方的积极努力下，通过科学组织，暗挖区间隧道顺利贯通，滑行道沉降量陈工控制在10mm以内，差异沉降量小于1‰。桩托板体系结合搅拌桩地层加固技术，有效保障了在岩溶强烈发育、富水砂层等复杂地质条件下的隧道施工安全及滑行道的运行安全。
参考文献
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论文作者:江益辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：滑行道论文; 隧道论文; 机场论文; 溶洞论文; 岩溶论文; 盾构论文; 间距论文; 《基层建设》2019年第32期论文;