拱北隧道管幕-暗挖法工作井設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

程 占，程 勇，劉志剛

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢 430056；2.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海 519030）

拱北隧道管幕-暗挖法工作井設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

程 占1，程 勇1，劉志剛2

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢 430056；2.港珠澳大橋珠海連接線管理中心，廣東珠海 519030）

港珠澳大橋拱北隧道需下穿拱北口岸，由于工程建設(shè)不能影響口岸正常通關(guān)，隧道口岸段采用了管幕-暗挖法，凍結(jié)管幕間土體進(jìn)行止水的方案實(shí)施。隧道施工最大影響寬度22.24 m，高度23.84 m，與工法配套的類似規(guī)模工作井未有先例。從如何設(shè)計(jì)合適的工作井著手，研究工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)綜合分析工程建設(shè)條件、隧道施工工藝、運(yùn)營(yíng)管理需求等，找出工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。采用多因素交叉耦合法選址、改進(jìn)群管工作井限界計(jì)算公式、明挖頂管工作井實(shí)施方案、全壽命周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方法對(duì)問(wèn)題逐一解決。工作井在投入使用后達(dá)到了預(yù)期效果，工程實(shí)踐證明，此類工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)是工程選址、限界擬定、實(shí)施方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

管幕-暗挖法；隧道；工作井；設(shè)計(jì)

0 引言

在淺埋暗挖法隧道中，工作井扮演著極為重要的角色，在施工階段，為洞內(nèi)暗挖提供一個(gè)有效、可靠的工作空間；在使用階段，通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二次施工轉(zhuǎn)變?yōu)樗淼赖倪\(yùn)營(yíng)性功能建筑。暗挖隧道的具體工法可分為盾構(gòu)法、礦山法、管幕法等，各種工法對(duì)工作井的使用需求不盡一致，如何在受限的條件下修建一個(gè)與暗挖隧道充分匹配的工作井是工程前期必須慎重考慮和妥善解決的問(wèn)題。

盾構(gòu)法、礦山法因采用的工程較多，其工作井設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累也相對(duì)較豐富。耿亞梅等［1］采用四因素三水平正交試驗(yàn)法進(jìn)行多因素系統(tǒng)分析，研究了軟土地層大型盾構(gòu)工作井合理支護(hù)參數(shù)。曹紅林［2］研究了基坑中礦山法隧道進(jìn)洞的設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)。對(duì)于利用管幕群作為超前支護(hù)的隧道研究則相對(duì)較少，尤其是大斷面、形狀不規(guī)則的暗挖隧道。陳鴻［3］總結(jié)了上海北虹路地道采用的管幕支護(hù)+矩形箱涵頂進(jìn)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，其管幕段長(zhǎng)126 m，頂管外徑0.97 mm，箱涵尺寸34.2 m×7.85 m（寬×高），明挖工作井最大深度17.251 m。楊慧林［4］研究了沈陽(yáng)地鐵新樂(lè)遺址站采用的新管幕法，其采取在管幕施工完成后，分段切管，在管內(nèi)分塊施作車站主體結(jié)構(gòu)的做法，車站長(zhǎng)179.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬26.2 m，高18.9 m，最大覆土11.2 m，頂管外徑2.0～2.3 m。前述2個(gè)管幕法工程具有一定的代表性，拱北隧道暗挖段較前者的不同之處在于，其規(guī)模更大、更深，地質(zhì)條件更差。本文以拱北隧道管幕-暗挖法工作井的設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，研究工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

1 工程概況

1.1 概述

港珠澳大橋拱北隧道位于珠海、澳門分界線處，隧道全長(zhǎng)2 741 m，起于拱北灣海域，接拱北灣大橋，止于珠海茂盛圍區(qū)域，接前山河大橋。隧道沿線途經(jīng)邊防部隊(duì)營(yíng)地、拱北口岸限定區(qū)域、邊界分界河，沿線距離廣珠城軌拱北站、澳門孫中山市政紀(jì)念公園、粵海國(guó)際花園小區(qū)等周邊設(shè)施不到35 m。

隧道按雙向六車道高速公路的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80 km/h，建筑限界寬14.25 m，高5.1 m。隧道下穿拱北口岸段采用255 m長(zhǎng)的上下疊層卵形結(jié)構(gòu)，按管幕-暗挖法，凍結(jié)管幕間止水的方案實(shí)施，在其兩端設(shè)2座工作井；隧道其余區(qū)段采用漸變的矩形結(jié)構(gòu)，按明挖法實(shí)施（見圖1）。

1.2 建設(shè)條件

1.2.1 地表環(huán)境

口岸北側(cè)為珠海出入境聯(lián)檢建筑群，出入境人流最大約30萬(wàn)人次/d，出入境車輛1萬(wàn)臺(tái)次/d；南側(cè)為澳門出入境聯(lián)檢大樓，均為多層框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)22～46 m?？诎稏|側(cè)為拱北灣海域，岸邊為邊防部隊(duì)營(yíng)地；口岸西側(cè)為軍事管制的珠海、澳門分界河。口岸內(nèi)地表管線主要有污水、雨水、電力、國(guó)防光纜等。

1.2.2 工程地質(zhì)

工程區(qū)域地層自上而下主要為：①人工填土、③1含淤泥質(zhì)砂、③2粉質(zhì)黏土、③3礫砂、④3淤泥質(zhì)土、⑤2礫砂、⑤3粉質(zhì)黏土、⑥2礫砂、⑦2礫質(zhì)黏性土、⑧1全風(fēng)化黑云母斑狀花崗巖（見圖2）。三次海進(jìn)海退的海侵升降運(yùn)動(dòng)形成該區(qū)域的軟土層分布，表層軟土具高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn)；第2、3層軟土均為欠固結(jié)土，穩(wěn)定性差，地基承載力差。礫質(zhì)黏性土為風(fēng)化殘積層，具有遇水浸泡易軟化崩解、水理性較差的特性。

圖2 地質(zhì)縱斷面Fig.2 Geological profile of mined section of Gongbei tunnel

1.2.3 水文地質(zhì)

地下水主要賦存于第四系沉積層的孔隙和基巖裂隙中，屬孔隙水和裂隙潛水。上層潛水水位為天然地面以下1.90～3.50 m。潛水一部分接受大氣降水的入滲補(bǔ)給，另一部分接受海水潮汐補(bǔ)給。

1.3 管幕-暗挖法概況

暗挖段工法概述為：在隧道周圍采用36根φ 1 620 mm的鋼管幕作為超前支護(hù)，管幕間隙35 cm，利用凍結(jié)法對(duì)鋼管間隙土體進(jìn)行凍結(jié)封水，使管幕和凍土形成密閉的帷幕，在管幕+凍結(jié)的強(qiáng)支護(hù)下進(jìn)行洞內(nèi)分臺(tái)階、分部開挖，并進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)的施工。隧道最大影響寬度22.24 m，高度23.84 m，平均覆土深度4～5 m［5-7］（見圖3）。

圖3 暗挖段典型橫斷面圖（單位：m）Fig.3 Typical cross-section of mined section of Gongbei tunnel （m）

整個(gè)施工過(guò)程主要包括以下工序：1）在口岸東、西側(cè)分別修建1座工作井；2）在工作井內(nèi)施工36根頂管，在管內(nèi)安裝好凍結(jié)設(shè)備；3）對(duì)頂管間土體實(shí)施分區(qū)、分段控制性凍結(jié)，形成管幕凍土復(fù)合帷幕（見圖4）；4）多臺(tái)階分步洞內(nèi)開挖，并開始隧道襯砌施工；5）當(dāng)暗挖段貫通后，工作井封頂，施工洞內(nèi)附屬結(jié)構(gòu)、交通工程等設(shè)施。

2 工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

從暗挖段的工序可以看出，整個(gè)過(guò)程始于工作井，止于工作井。工作井設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于以下幾方面：

1）如何在線位確定，且工程造價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)、周邊環(huán)境影響均可控的前提下，對(duì)工作井進(jìn)行合理選址。暗挖段預(yù)算造價(jià)約120萬(wàn)元/m，受新技術(shù)掌握程度的制約，工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高，其長(zhǎng)度宜適當(dāng)控制。若暗挖段長(zhǎng)度偏小，工作井施工需部分拆除口岸通關(guān)建筑，可能會(huì)中斷口岸通關(guān)，社會(huì)負(fù)面影響過(guò)大，從該角度考慮，暗挖段長(zhǎng)度不宜過(guò)短。

圖4 暗挖段分區(qū)分段凍結(jié)Fig.4 Section-by-section freezing of mined tunnel

2）如何構(gòu)建規(guī)模合理的地下工作空間。暗挖段的施工工序均需在井內(nèi)或通過(guò)井內(nèi)實(shí)施，井內(nèi)空間應(yīng)能包絡(luò)諸如頂管、凍結(jié)、暗挖等所有施工工況。

3）如何在場(chǎng)地受限、地表沉降控制嚴(yán)格的前提下，選擇合適的實(shí)施方案。在施工期間，口岸內(nèi)通關(guān)建筑、地表管線不能被破壞，沉降按5 cm控制。

4）如何在多工序交叉的環(huán)境中進(jìn)行可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在工作井內(nèi)需完成基坑開挖、主體結(jié)構(gòu)澆筑、頂管頂進(jìn)、暗挖破洞等施工工序，運(yùn)營(yíng)期還需在井內(nèi)設(shè)置車行通道、消防樓梯、消防電梯；因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需既保證自身安全，又滿足施工、運(yùn)營(yíng)的需要。

3 工作井設(shè)計(jì)采取的主要對(duì)策

3.1 多因素交叉耦合法選址

本處工作井選址是在宏觀層面已明確的前提下，綜合各個(gè)影響因素，研究工作井具體設(shè)置在何處最優(yōu)的問(wèn)題。影響工作井選址的因素，可以歸納為工作井外部的自然條件和自身的條件要求。假設(shè)拱北口岸的原狀自然條件為一個(gè)完整的自然系統(tǒng)N，工作井自身的條件要求為一個(gè)完整的工程系統(tǒng)P，工作井選址耦合的思路就是使自然系統(tǒng)N和工程系統(tǒng)P達(dá)到最佳融合［8］。

將影響因素Qi、Wi、Hi劃分為10個(gè)等級(jí)，采用德爾菲法對(duì)專家、項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)查，得到因素評(píng)價(jià)等級(jí)以及權(quán)重系數(shù)［9］（見表1）。

圖5 多因素交叉耦合指標(biāo)體系框架圖Fig.5 Multi-factor cross-coupling index system

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表（東側(cè)工作井x＝130 m）Table 1 Index system

當(dāng)東側(cè)工作井x取130 m、西側(cè)工作井x取125 m時(shí)，F(xiàn)值最大，此時(shí)，2個(gè)工作井端頭距離為255 m。采用本方法選址，可系統(tǒng)地考慮影響因素，但也易受人為主觀因素的影響；因此，在調(diào)查時(shí)必須選擇熟悉工程方案的技術(shù)人員。

3.2 改進(jìn)群管工作井限界計(jì)算公式

要分析工作井內(nèi)的施工空間需求，就必須對(duì)井內(nèi)實(shí)施的各項(xiàng)施工工序進(jìn)行分析。暗挖段施工各個(gè)工序所涉及的設(shè)備及要求如表2所示。

表2 暗挖法施工涉及的主要設(shè)備［10-11］Table 2 Main equipment used for tunneling［10-11］

從表2可以看出，對(duì)工作井空間起控制性的工序是頂管施工，其設(shè)于井內(nèi)的設(shè)備最多、占地最大。

針對(duì)頂管工作井的限界計(jì)算，中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CECS 246：2008《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》、上海市工程建設(shè)規(guī)范DJ/TJ08—2049—2008《頂管工程施工規(guī)范》均給出了單根頂管施工的井內(nèi)限界計(jì)算公式，其在長(zhǎng)度、寬度、深度方面留足了操作余量。

當(dāng)在井內(nèi)頂進(jìn)36根φ1 620 mm鋼質(zhì)頂管時(shí)，若按“規(guī)范公式”預(yù)留操作余量，將導(dǎo)致工作井尺寸過(guò)大，加大了工程規(guī)模及地面協(xié)調(diào)難度，且管幕間隙過(guò)大，也不利于后期暗挖施工防水。

在規(guī)范公式的基礎(chǔ)上改進(jìn)操作余量的預(yù)留，提出管幕施工工作井限界計(jì)算公式，如式（1）、（2）、（3）所示。

式中：L為工作井內(nèi)凈長(zhǎng)度；l1為頂管機(jī)長(zhǎng)度；l2為頂管管節(jié)長(zhǎng)度；l3為千斤頂?shù)淖畲蠊ぷ鏖L(zhǎng)度；l4為后座和頂鐵的厚度；l5為洞口止水裝置厚度；k為安裝及操作余量；B為工作井內(nèi)凈寬度；b為群管最大外邊緣寬度；s為頂管兩側(cè)操作寬度；H為工作井底板最小深度；h1為管幕群中最深頂管覆土層厚度；h2為考慮管底軌道的管底操作空間；d為頂管直徑。

在本工程中，頂管機(jī)長(zhǎng)3.45 m，單根管節(jié)長(zhǎng)4 m，千斤頂長(zhǎng)3.38 m，后座和頂鐵的厚度1.5 m，洞口止水裝置厚度0.6 m，安裝及操作余量1.2 m，則工作井內(nèi)凈長(zhǎng)度L≥10.68 m。管幕群最大外邊緣寬度22.25 m，頂管單側(cè)操作寬度0.55 m，則工作井內(nèi)凈寬度B≥23.35 m。管幕群最深頂管覆土厚度27 m，頂管直徑1.62 m，軌道及管底操作空間0.74 m，則工作井內(nèi)凈深度H≥29.36 m。

工作井實(shí)際采用的限界尺寸為23.5 m×10.7 m×29.36 m（寬×長(zhǎng)×深）。截至2015年6月，所有頂管均已完成，其提供的地下工作空間滿足了36根頂管頂進(jìn)施工的需要（見圖6）。按本公式計(jì)算得出的工作井限界，在實(shí)際施工時(shí)，相鄰頂管不宜組織連續(xù)施工作業(yè)，否則會(huì)存在較多的相互影響。

圖6 井內(nèi)頂管施工Fig.6 Pipe jacking construction

3.3 明挖法實(shí)施頂管工作井

滕俊剛［12］、賁柯［13］分別結(jié)合頂管工程實(shí)踐，就頂管工作井的施工工法，介紹了常見的結(jié)構(gòu)型式、施工應(yīng)用、適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)、制約因素等。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，列表對(duì)比明挖法與沉井法，如表3所示。

從表3可以看出，本工程采用明挖法在施工條件、環(huán)境影響、基底穩(wěn)定、工序銜接方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此現(xiàn)場(chǎng)施工采用明挖法實(shí)施。明挖法因逐層開挖，設(shè)置的內(nèi)支撐成為其他施工工序的主要干擾，需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，減少支撐設(shè)置。

表3 工作井施工工法對(duì)比表Table 3 Comparison and contrast between open caisson method and open-cut method

3.4 全壽命周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全壽命周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即工作井的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足明挖施工、頂管施工、暗挖施工、運(yùn)營(yíng)使用等各階段的使用功能需求［16］。因受施工交叉的影響，工作井施工期可設(shè)置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件遠(yuǎn)少于運(yùn)營(yíng)期；因此，在工作井的全壽命結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最不利的工況在施工期，分別為頂管施工期和暗挖破洞期。

3.4.1 采用逆作法施工工作井

頂管沿隧道周邊全斷面布置，其在中部有4根頂管與工作井結(jié)構(gòu)中板直接沖突。若在工作井施工期不設(shè)結(jié)構(gòu)中板，僅整體加大結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，因工作井結(jié)構(gòu)頂板與底板的中心距離達(dá)到27.7 m，豎向跨度偏大，工作井側(cè)墻的水平變形、裂縫控制均難以滿足規(guī)范控制要求。如能在施工期設(shè)置結(jié)構(gòu)中板，工作井的結(jié)構(gòu)受力、整體穩(wěn)定性將大有改觀，但需要解決沖突頂管與結(jié)構(gòu)中板如何實(shí)現(xiàn)受力、施工平穩(wěn)過(guò)渡的問(wèn)題（見圖7）。分別研究了明挖順筑法和逆作法來(lái)實(shí)施工作井。

1）明挖順筑法?；影措S挖隨撐的原則開挖至坑底，先完成基坑封底，然后在臨時(shí)搭建的施工平臺(tái)上施工中部4根頂管，之后，及時(shí)施工結(jié)構(gòu)中板與側(cè)墻。需設(shè)置8道內(nèi)支撐，換撐1次（見圖8）。

2）逆作法。工作井按明挖逆作法設(shè)計(jì)，在基坑開挖時(shí)即施工主體結(jié)構(gòu)板，部分基坑內(nèi)支撐與結(jié)構(gòu)板聯(lián)合設(shè)置，結(jié)構(gòu)板鋼筋通過(guò)鋼筋接駁器與預(yù)留在地下連續(xù)墻中的鋼筋相連。局部調(diào)整頂管施工工序，在基坑開挖時(shí)，遇到與中板有沖突的頂管，即在臨時(shí)平臺(tái)上提前將有沖突的頂管頂完（見圖9）。

圖7 工作井主體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.7 Sketch of main structure of working shaft

圖8 明挖順筑法基坑支護(hù)方案Fig.8 Support of foundation pit constructed by open-cut method

圖9 逆作法基坑支護(hù)方案Fig.9 Support of foundation pit constructed by top-down method

逆作方案相較于明挖順筑方案，基坑內(nèi)支撐結(jié)合結(jié)構(gòu)板設(shè)置，只設(shè)置6道鋼支撐，避免了設(shè)置混凝土支撐和換撐。雖增加了施工中部4根頂管臨時(shí)封底的費(fèi)用，且因交叉施工，施工費(fèi)用較常規(guī)施工高，但總造價(jià)仍然降低了39.12%，工期增加1個(gè)月。

3.4.2 井端頭設(shè)置洞口環(huán)梁

頂管施工需要在出洞面地下連續(xù)墻上開鑿36個(gè)直徑為1.62 m的孔洞，暗挖施工分別在中板上、下開鑿2個(gè)118、147 m3孔洞。地下連續(xù)墻墻幅寬度5.5 m，采用柔性接頭。當(dāng)多次開洞后，出洞面地下連續(xù)墻被分割成零碎的多個(gè)部分，在坑外水土壓力的作用下，墻體失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大（見圖10）。

圖10 被剪斷地連墻示意圖Fig.10 Holes cut on diaphragm wall

采用有限元分析軟件ABAQUS建立工作井的三維受力模型進(jìn)行分析，從計(jì)算結(jié)果可以看出，在頂管開洞位置及其周邊結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，且該位置受力有突變、增大的趨勢(shì)（見圖11）。

圖11 受力示意圖Fig.11 Force diagram

采取的措施如下：在出洞面結(jié)構(gòu)側(cè)墻處設(shè)置洞口環(huán)梁，將頂管包裹，洞口環(huán)梁向中部伸進(jìn)0.55 m，使其能起到卡環(huán)的作用，以確保出洞面墻體不發(fā)生傾覆性失穩(wěn)。在混凝土與頂管之間設(shè)置鋼質(zhì)套管，利用鋼筋與鋼質(zhì)套管整體連接，然后一起澆筑至混凝土中，洞口環(huán)梁隨工作井側(cè)墻施工時(shí)一起施工。

4 結(jié)論與建議

1）拱北隧道管幕-暗挖法工作井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是工程選址、限界擬定、實(shí)施方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2）多因素交叉耦合法選址考慮了多種因素的影響，其用于選址系統(tǒng)性更強(qiáng)，但其評(píng)定方法、指標(biāo)還需要通過(guò)更多的工程進(jìn)一步積累和完善。

3）對(duì)于管幕-暗挖法工作井限界的擬定，選擇合理的井內(nèi)施工預(yù)留量是確定工作井限界的關(guān)鍵。

4）在臨海軟土地層，且周邊建筑密集的建設(shè)環(huán)境中，修建深大頂管工作井采用明挖法在施工安全、減小地表變形等方面更有優(yōu)勢(shì)。

5）在管幕-暗挖法隧道工作井的全壽命周期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因存在施工干擾的影響，最不利的工況一般在施工期。

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［6］ 劉繼國(guó)，程勇，郭小紅，等.復(fù)雜條件下超淺埋雙層疊合大斷面隧道下穿敏感建筑設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51（5）：174-179，185.（LIU Jiguo，CHENG Yong，GUO Xiaohong，et al.Design for a super-shallow largesection double-level tunnel in complex conditions underneath sensitive buildings［J］.Modern Tunnelling Technology，2014，51（5）：174-179，185.（in Chinese））

［7］ 余晶，程勇，賈瑞華.港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道方案論證［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012，49（1）：119-125，131.（YU Jing，CHENG Yong，JIA Ruihua.Option demonstration for the Gongbei tunnel at the Zhuhai link of the Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge［J］.Modern Tunnelling Technology，2012，49（1）：119-125，131.（in Chinese））

［8］ 李廣誠(chéng).工程地質(zhì)學(xué)耦合理論初步研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2001，9（4）：435-442.（LI Guangcheng.A study on the engineering geological coupling theory［J］.Journal of Engineering Geology，2001，9（4）：435-442.（in Chinese））

［9］ 劉學(xué)毅.德爾菲法在交叉學(xué)科研究評(píng)價(jià)中的運(yùn)用［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2007，8（2）：21-25.（LIUXueyi.Delphitechniqueintheassessmentof interdisciplinary research［J］.Journal of Southwest Jiaotong University：Social Sciences，2007，8（2）：21-25.（in Chinese））

［10］ 高海東.港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道長(zhǎng)距離大直徑曲線管幕頂管工藝試驗(yàn)研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2014，58（8）：114-120.（GAO Haidong.Experimental research on pipe jacking technology for long-distanc largediameter curved pipe-roofing project of Gongbei tunnel of Zhuhai connecting line of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge ［J］.Railway Standard Design，2014，58（8）：114-120.（in Chinese））

［11］ 李剛.泥水平衡頂管機(jī)在拱北隧道曲線管幕工程中的應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，59（4）：98-101.（LI Gang.Application of slurry balanced pipe jacking machine in curved pipe-roofing project of Gongbei tunnel［J］.Railway Standard Design，2015，59（4）：98-101.（in Chinese））

［12］ 滕俊剛.頂管工作井的結(jié)構(gòu)選型與應(yīng)用［J］.市政技術(shù)，2009，29（增刊1）：112-115.（TENG Jungang.Structure option and application of pipe jacking well［J］.Municipal Engineering Technology，2009，29（S1）：112-115.（in Chinese））

［13］ 賁柯.淺談頂管工作井的施工工藝［J］.非開挖技術(shù)，2013（2）：77-81.（BEN Ke.Study of reasonable support parameter for large-scale shield shaft in soft soil area［J］.China Trenchless Technology，2013（2）：77-81.（in Chinese））

［14］ 沈東.大型沉井施工技術(shù)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2005.（SHEN Dong.Study on construction technology of large open caisson［D］.Shanghai：Tongji University，2005.（in Chinese））

［15］ 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.（LIU Guobin，WANG Weidong.Excavationengineeringmanual［M］.Beijing：China Architecture＆Building Press，2009.（in Chinese））

［16］ 胡琦忠.工程結(jié)構(gòu)全壽命周期設(shè)計(jì)理論的核心指標(biāo)研究［D］.浙江：浙江大學(xué)，2009.（HU Qizhong.Key indicators of design theory on engineering structures in the whole life-cycle［D］.Zhejiang：Zhejiang University，2009.（in Chinese））

Key Technologies for Design of Working Shaft of Gongbei Tunnel：Considering Tunneling and Pipe Jacking Conditions

CHENG Zhan1，CHENG Yong1，LIU Zhigang2

（1.CCCC Second Highway Consultants Co.，Ltd.，Wuhan 430056，Hubei，China；2.Zhuhai Link Management Center of HongKong-Zhuhai-Macao Bridge Project，Zhuhai 519030，Guangdong，China）

The mined section of Gongbei tunnel is constructed by mining method under the protection of the pipe curtain.The working shaft of Gongbei tunnel is so complicated that many factors should be considered during the design of the working shaft.In the paper，the construction conditions of the project，the construction process of the tunnel and the operation and management requirements are analyzed and the key points of the design of the working shaft are determined；multi-factor cross-coupling index system is used to determine the location of the working shaft，the calculation formula for the clearance of the working shaft is optimized，and full-life structural design considering the pipe jacking of the tunnel is made.In the end，good effect has been achieved.

pipe curtain；mining method；tunnel；working shaft；design

10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.016

U 459.5

B

1672-741X（2015）11-1214-08

2015-08-19；

2015-11-06

程占（1983—），男，湖北公安人，2006年畢業(yè)于華中科技大學(xué)，土木工程專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事隧道與地下工程的設(shè)計(jì)和研究工作。