城市地下人行過街通道淺埋暗挖法施工技術(shù)

陳 炯，陳春華，項(xiàng)志梅

CHEN Jiong，CHEN Chunhua，XIANG Zhimei

(騰達(dá)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州310009)

城市地下人行過街通道施工方法大多采用明挖法，然而在既有道路改造中，采用明挖法施工占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大、容易造成環(huán)境污染。而采用淺埋暗挖法可以克服上述缺點(diǎn)，減少對環(huán)境的影響，能有效控制地面沉降，保證交通暢通和地下管線的正常使用，且淺埋暗挖法施工成本較明挖法和盾構(gòu)法低。

1 工程概況

杭州市延安路整治工程解放路地下人行過街通道工程橫穿延安路和解放路交叉口，其主通道成“口”字型布置，4 個(gè)主通道全部采用暗挖法施工，4個(gè)豎井及出入口采用明挖法施工。暗挖主通道拱頂覆土厚度4.9 m，開挖斷面寬7.2 m，高5.8 m，東通道長32. 7 m，西通道長33. 6 m，南北通道長均為23.5 m，暗挖通道總長113.3 m。

暗挖主通道采用復(fù)合式襯砌，CRD 工法6 部開挖法施工，超前預(yù)支護(hù)采用φ108 ×6 mm 大管棚@300 mm(L=20 m、15 m)+φ42 ×4 mm 超前注漿小導(dǎo)管@300 mm(環(huán))×1000 mm(縱)(L =3 m)，初期支護(hù)采用噴C25 混凝土300 mm+格柵鋼架@500 mm+φ42 ×4 mm 徑向小導(dǎo)管@600 mm(環(huán))×500 mm(縱)(L=2.5 m，邊墻及拱底)，二次襯砌采用500 mm厚、抗?jié)B等級為P8 的C35 防水鋼筋混凝土，其暗挖斷面圖見圖1。

2 周邊環(huán)境、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1 周邊環(huán)境及地下管線情況

通道處于延安路和解放路交叉口，是杭城最為繁華的商業(yè)街口之一，其延安路和解放路均為城市主干道，人流量和車流量較大，其東北臨在建杭州湖濱區(qū)塊25#地塊，東南臨解百商城，西南臨解百元華購物中心，西北臨廣宇元華商場。其中杭州解百商城為3 層混凝土框架結(jié)構(gòu)，淺基礎(chǔ);廣宇元華商場為2～3 層磚砌結(jié)構(gòu)，淺基礎(chǔ);通道底下有地鐵1#線湖濱站—龍翔橋站區(qū)間隧道，且區(qū)間隧道已貫通，北通道、南通道坑底距離地鐵隧道頂分別約為9. 30、10.60 m。

圖1 通道暗挖斷面圖

在通道的施工范圍內(nèi)地下管線縱橫交錯(cuò)，種類繁多，部分管線施工年代相對較久遠(yuǎn)，材質(zhì)比較落后:其中沿延安路方向有2 條DN300 mm 燃?xì)夤艿?埋深1.5 m)，1 條DN300 mm 自來水管道(埋深1.2 m)，1 條DN300 mm 雨水管道(埋深2. 0 m)，1 條10 kV 電力管道(埋深0.45 m)和4 條電信管道(埋深0. 1～1. 3 m);沿解放路方向有1 條DN1000 mm雨水管道(埋深2.5 m)，1 條DN400 mm污水管道(埋深3.0 m)、1 條10 kV 電力管道(埋深0.45 m)和3 條電信管道(埋深0.1～1.3 m)。

2.2 工程地質(zhì)

暗挖通道通過的圍巖土層包括②3砂質(zhì)粉土、③3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，其部分物理力學(xué)指標(biāo)見表1，通道主要位于砂質(zhì)粉土土層，其含水量高、強(qiáng)度低、韌性低、震動(dòng)易液化，具有流砂、管涌特征，且夾雜粉質(zhì)黏土，滲透系數(shù)大，透水性強(qiáng)，開挖后自穩(wěn)能力較差，易坍塌。

2.3 水文地質(zhì)

通道地下水主要為松散孔隙型潛水，主要賦存于砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土等土層中，場地潛水穩(wěn)定水位為1.40～2.00 m，受西湖水位影響，地下水位維持高水位。

3 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 工程環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致施工風(fēng)險(xiǎn)高

本工程在城市主干道延安路和解放路下暗挖施工，其地下市政管線密集，周邊商用建筑物較多，個(gè)別屬于年代相對較早的建筑，且在通道底下有2 條地鐵區(qū)間在運(yùn)行，在開挖范圍內(nèi)地質(zhì)基本上都是飽和的砂質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，地下通道開挖過程中在水土壓力和施工擾動(dòng)的情況下，容易產(chǎn)生流變和管涌現(xiàn)象，從而導(dǎo)致暗挖通道圍巖變形和掌子面失穩(wěn)局部塌方等不利現(xiàn)象，并引起周邊建筑物和地鐵區(qū)間的不均勻沉降破壞。因此，確保暗挖通道穩(wěn)定、控制地表沉降和管線變形，保證周邊地面及地鐵隧道安全是本工程成敗的關(guān)鍵，是本工程施工控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.2 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

淺埋暗挖法地下通道施工成功與否的關(guān)鍵在于地下水的處理，本工程暗挖通道距離西湖不到200 m，地下水位比較高。影響暗挖施工的地下水主要是潛水，埋深在地表下1.4～2.0 m，受西湖水位影響，地下水位維持高水位，且場地所在地雨季較長，主要集中在6月和7月梅雨季節(jié)以及8月和9月臺風(fēng)季節(jié)，正好處在本工程暗挖施工的關(guān)鍵時(shí)刻，地下水對暗挖工程影響極大。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，本暗挖通道圍巖土層主要是砂質(zhì)粉土，土層含水量較高，滲透系數(shù)較大，因此暗挖通道的注漿質(zhì)量和止水效果如何是暗挖通道開挖是否順利的關(guān)鍵。

3.3 沉降控制要求嚴(yán)

該暗挖拱頂埋深僅有4.9 m，整個(gè)施工過程道路地表沉降、地下管線沉降和拱頂沉降均不得超過30 mm，且施工地段位于解放路和延安路的交叉口，交通流量非常大，因此地面的交通荷載較大，且施工時(shí)不得中斷交通，開挖風(fēng)險(xiǎn)較大。一旦沉降過大，易出現(xiàn)管線破壞、地面沉陷等危害，社會(huì)影響極大。因此必須嚴(yán)格按照CRD6 部工法開挖，同時(shí)必須加強(qiáng)拱頂和地表路面的沉降監(jiān)測，及時(shí)為開挖掘進(jìn)提供數(shù)據(jù)分析，確保沉降控制在允許范圍之內(nèi)。

3.4 施工組織難度大

延安路解放路口是杭城最繁華的商業(yè)街口之一，人流量密集，四周都是商場及在建的商業(yè)建筑，施工場地狹小，需要合理布置場地，同時(shí)分階段施工，需要合理安排施工計(jì)劃。且繁華市中心土方外運(yùn)、商品混凝土運(yùn)輸?shù)葐栴}，給施工帶來極大的不便。

4 施工方案

淺埋暗挖地下通道施工遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”的施工原則。先施工管棚注漿，使拱頂預(yù)先形成加固的保護(hù)環(huán)，二重管無收縮漿液注漿加固改良掌子面土體，再破除洞門，施做超前小導(dǎo)管，然后開挖。先進(jìn)行上臺階中導(dǎo)洞開挖，再進(jìn)行上臺階兩個(gè)邊洞開挖，每個(gè)洞身開挖均落后上一步導(dǎo)洞進(jìn)尺3～5 m。待上臺階貫通后，再開始開挖下臺階，順序與上臺階一樣，先中導(dǎo)洞，后兩邊導(dǎo)洞。每個(gè)導(dǎo)洞循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，及時(shí)初支封閉成環(huán)，采用格柵鋼架+網(wǎng)噴混凝土+鎖腰鎖腳錨管聯(lián)合支護(hù)形式，先仰拱后邊墻最后拱頂?shù)捻樞蜻M(jìn)行二襯施工。

4.1 管棚施工

導(dǎo)向套護(hù)拱與豎井邊墻一起施工，護(hù)拱內(nèi)設(shè)兩榀I20a 工字鋼，布設(shè)φ152 孔口管，孔口管與工字鋼焊接，采用C35P8 鋼筋混凝土，形成環(huán)形鋼筋混凝土梁作為護(hù)拱。鉆機(jī)平臺用鋼管腳手架搭設(shè)，鉆孔由鉆機(jī)從高孔位向低孔位進(jìn)行。

管棚注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿：水玻璃液體積比為1：1，水灰比1：1，水玻璃濃度35 波美度，注漿壓力0.5～1.0 MPa，終壓1.0 MPa。

4.2 二重管無收縮漿液注漿加固改良掌子面土體

二重管無收縮漿液對暗挖通道外擴(kuò)2 m 范圍內(nèi)進(jìn)行輻射注漿加固，加固范圍見圖2。因地下過街通道長度相對較短，從兩端一次性注漿加固。長度較長的，以15～20 m 為一循環(huán)段注漿，下一段注漿時(shí)掌子面采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土封住，再鉆孔注漿，漿液采用AB、AC 液，注漿結(jié)束后方可進(jìn)行開挖。注漿壓力0.5～1.0 MPa;漿液擴(kuò)散半徑500 mm;漿液初凝時(shí)間1～2 min;外插角10°～15°。

圖2 二重管無收縮漿液注漿加固范圍示意圖

4.3 超前小導(dǎo)管施工

(1)在開挖前，布設(shè)φ42 鋼花管作注漿管，長為3 m，壁厚4 mm 的熱軋無縫鋼管，鋼管前段呈尖錐狀，尾部焊接Φ6 加強(qiáng)箍，管壁四周鉆直徑6 mm 的溢漿孔，環(huán)向?yàn)?.3 m，縱向間距1.0 m。

(2)按孔位布置用風(fēng)鎬將TSS 管頂入，頂入長度不得小于鋼管長的90%，頂完后用雙液漿膠泥將孔口及周圍裂隙封牢，并用棉紗封住管口，管尾端外露長度為100～150 mm。

(3)注漿施工工藝采取后退式分段注漿，第一段注漿完成后，放松止?jié){塞，將芯管后退0.33 m，進(jìn)行第二段注漿，如此下去，直到將整個(gè)注漿孔完成，然后再跳孔注漿。如此下去完成該段注漿。注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。

4.4 洞身開挖與支護(hù)

(1)洞身開挖采用“CRD”法施工，為了確保開挖安全，通道分上下兩臺階6 個(gè)導(dǎo)洞施工，先施工上臺階3 個(gè)導(dǎo)洞，待上臺階貫通形成穩(wěn)定支護(hù)體系后，再施工下臺階3 個(gè)導(dǎo)洞。前導(dǎo)洞超后導(dǎo)洞3～5 m。每循環(huán)進(jìn)尺為0.5 m，開挖完成后及時(shí)支護(hù)并設(shè)置臨時(shí)鋼架支撐，確保安全。洞身開挖施工示意圖見圖3。

圖3 洞身開挖施工示意圖

(2)開挖順序:先行開挖Ⅰ部土體，隨后依次開挖Ⅱ部→Ⅲ部→Ⅳ部→Ⅴ部→Ⅵ部。開挖采用人工手持風(fēng)鎬和鏟土機(jī)具開挖，單導(dǎo)坑沿周邊開挖出環(huán)狀空間，以便于安設(shè)鋼拱架，中間預(yù)留核心土，核心土與掌子面平行推進(jìn)，核心土退后該導(dǎo)坑立拱處1.0 m 左右。開挖后進(jìn)行混凝土初噴和架設(shè)鋼格柵，立即施作超前小導(dǎo)管，復(fù)噴混凝土。

(3)噴射混凝土采用濕噴工藝，分步開挖完后，即進(jìn)行初噴，初噴厚度50 mm;待鋼格柵拱架、縱向連接筋施作完成后進(jìn)行混凝土復(fù)噴。

(4)永久支護(hù)部分采用鋼格柵拱架，臨時(shí)支護(hù)部分采用I18 工字鋼格柵鋼架，拱架間距0.5 m，并用φ22 鋼筋連接，環(huán)間距0.5 m;每榀拱架安裝好后，在其拱腰或拱腳處各設(shè)置兩根鎖腰或鎖腳錨桿，以限制初支下沉和防止初支向通道內(nèi)收斂變形，其錨桿采用Φ42 mm 鋼管，長L=4 m，其尾部與拱架焊接牢固。

4.5 二次襯砌及注漿施工

(1)洞身二次襯砌開挖支護(hù)貫通后，待初期支護(hù)沉降基本穩(wěn)定后進(jìn)行襯砌。襯砌采用分段整體襯砌，每段分通道底板、邊墻和頂板三次澆筑。

(2)人工分段拆除臨時(shí)工字鋼支撐，拆除長度比每段襯砌長度長500 mm。

(3)拱頂模板采用I18 工字鋼作為模板骨架+PM2012 組合鋼模板加工制成，支撐采用滿堂扣件式鋼管支架。在拱部中央位置均勻設(shè)置灌注窗口，間距3 m。

(4)拱頂混凝土采用附著式振動(dòng)器振搗，對稱分層澆筑，拱部從拱腳處壓注，拱頂處從搭接端向自由端灌注，每層的澆筑順序從混凝土已施工端開始。

(5)二次襯砌混凝土施工時(shí)在拱頂、邊墻、底板和施工縫部位預(yù)埋Ф42 小導(dǎo)管作為注漿管，二襯混凝土結(jié)束后，通過預(yù)埋導(dǎo)管壓注水泥漿充填初期支護(hù)與二次襯砌之間的空隙。注漿采用水灰比為1：1的純水泥漿液。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 關(guān)鍵部位質(zhì)量控制

5.1.1 土體超前注漿加固改良土體質(zhì)量控制

(1)嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖布孔并進(jìn)行復(fù)核，鉆機(jī)定位準(zhǔn)確。

(2)注漿按照設(shè)計(jì)的注漿程序施工。進(jìn)漿量必須準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制注漿壓力。注漿要由專人操作，當(dāng)壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿以及跑漿時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，采取措施解決以確保注漿量。

(3)注漿完畢后，采取措施保證不溢漿、不跑漿。

(4)注漿全過程應(yīng)加強(qiáng)施工檢查和監(jiān)測，防止地面出水溢漿、隆起和施工段的地面沉降。

5.1.2 洞身開挖初支質(zhì)量控制

(1)初噴混凝土施作鋼筋網(wǎng)后，立即安設(shè)格柵鋼拱架。

(2)為保證鋼拱架的穩(wěn)定和整體受力，設(shè)置縱向連接鋼筋，其與鋼拱架的連接點(diǎn)及已施工相鄰拱架連接筋應(yīng)焊接牢固。

(3)在初期支護(hù)形成“閉合”結(jié)構(gòu)前，為減少初期支護(hù)下沉量，每個(gè)臺階安裝鋼拱架時(shí)，均應(yīng)在其基底設(shè)一塊“托板”，以增大受力面積，減少下沉量。托板采用22 mm ×20 mm ×1.5 mm 鋼板，鋼板與拱架采用焊接頂緊，臨時(shí)工字鋼間采用兩層鋼板通過4 個(gè)M24 螺栓螺母連接。

(4)格柵鋼架應(yīng)和圍巖盡量靠近，未進(jìn)行初噴的應(yīng)留20～30 mm 間隙作混凝土保護(hù)層。

(5)噴射混凝土應(yīng)由兩側(cè)拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋。

5.1.3 二襯施工質(zhì)量控制

(1)開挖貫通、初期支護(hù)沉降基本穩(wěn)定后進(jìn)行模筑襯砌。

(2)拱部鋼筋綁扎前應(yīng)設(shè)3～5 道拱頂固定筋，該固定筋在拱部模板鋪設(shè)、混凝土墊塊設(shè)置前嚴(yán)禁取掉，以免鋼筋下沉。

(3)拱部混凝土左右對稱灌注，灌注拱部混凝土?xí)r，應(yīng)采用有效措施，減少拱頂空洞，保證拱頂混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量。

(4)仰拱灌注混凝土前應(yīng)檢查開挖斷面尺寸，并將底部雜物浮渣清理干凈，排除積水。

5.2 沉降控制質(zhì)量保證措施

為降低沉降，使拱頂下沉、地表沉降及管道沉降等累計(jì)沉降均控制在30 mm 范圍內(nèi)，在施工中主要采取以下措施:

(1)過程監(jiān)控，在通道內(nèi)、地表和管線上方設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，定時(shí)定期全過程連續(xù)監(jiān)測，確保在施工過程中及時(shí)了解通道及周邊各位置沉降變化。

(2)對現(xiàn)有的雨污水管道采用CIPP 內(nèi)襯翻轉(zhuǎn)保護(hù)。

(3)在雨水管、污水管前后各3 m 范圍內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，頂拱超前注漿小導(dǎo)管間距為300 mm(環(huán))×900 mm(縱);徑向注漿小導(dǎo)管間距為600 mm(環(huán))×300 mm(縱)，其中管位左右1 m 范圍內(nèi)頂拱徑向小導(dǎo)管取消，格柵鋼架按每300 mm 布置一道。

(4)為減少機(jī)動(dòng)車停車剎車對暗挖通道的沖擊，將位于暗挖通道上方的機(jī)動(dòng)車停車線后移5 m。

6 結(jié) 語

在繁忙的城市主干道上，采用淺埋暗挖法施工城市地下過街通道，關(guān)鍵在于超前預(yù)支護(hù)、土體注漿加固、CRD 工法6 部開挖法等技術(shù)實(shí)施，有效控制了地表和地下管線的沉降;具有不破壞既有路面，影響交通少，地下管線的改遷少，施工對環(huán)境污染少的特點(diǎn)。有效保證了周邊建筑物及地下管線的安全，社會(huì)效益顯著，經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀。

［1]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］. 合肥:安徽教育出版社，2004.

［2]段英麗.不停航跑道超長管幕保護(hù)超淺埋大斷面暗挖施工積水［J］.施工技術(shù)，2013，42(19):95 -99.

［3]樊月趁.軟流塑地層地鐵隧道淺埋暗挖施工技術(shù)［J］. 遼寧師專學(xué)報(bào)，2008，10(1):90 -92.