地下通道工程暗挖施工技術(shù)

中國土木工程集團(tuán)有限公司 519030

摘要：穿越城市交通道路的地下通道，由于暗挖施工可保證修建過程中不中斷交通，所以它成為修建城市地下過街通道首選施工方法。一般房屋建筑工程的地下通道埋深較淺，在某些城市又處于軟弱土層和地下水位較高的地質(zhì)水文條件下，必須采用科學(xué)合理可行的施工技術(shù)，以確保暗挖通道的施工安全和施工質(zhì)量。本文就將對應(yīng)用淺埋暗挖法成功修建地下過街通道的實(shí)例進(jìn)行分析介紹。

關(guān)鍵詞：地下通道；暗挖法；施工技術(shù)

1、工程概況

該地下通道工程位于我市中心區(qū)。通道走向沿東西方向布置，連接某大廈一、二期工程的地下負(fù)三、負(fù)四層車庫。地下通道結(jié)構(gòu)為雙層單跨鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，全長37.546m，其中暗挖段長18m，埋深約4.19。

2、暗挖施工方法

2.1.暗挖段兩側(cè)地面深孔袖閥管注漿施工

為保證暗挖段施工的順利進(jìn)行，在明挖段三軸攪拌樁及鉆孔樁施工期間同步對暗挖段南北兩側(cè)進(jìn)行地面深孔袖閥管注漿施工，對暗挖段進(jìn)行止水，以配合后期暗挖全斷面注漿施工。

（1）袖閥管注漿施工工藝流程

袖閥管施工工藝流程見圖1所示。

圖1 袖閥管注漿施工工藝流程圖

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)

采用袖閥管注漿對地下通道暗挖段兩側(cè)進(jìn)行止水，地質(zhì)鉆機(jī)鉆頭直徑φ95mm，鉆桿直徑φ89mm；孔間距500mm，孔深為自地面以下18m，注漿范圍在暗挖段初期支護(hù)頂以上2m至底以下2m范圍；兩排孔位呈梅花形布設(shè)，加固范圍為暗挖段初期支護(hù)外2m-4m范圍。注漿孔

共計(jì)108根，有效加固深度14.1m。如個(gè)別孔位因現(xiàn)場條件限制不能施工，則應(yīng)調(diào)整位置，錯(cuò)開，但必須保證鉆孔數(shù)量和質(zhì)量。施工設(shè)計(jì)參數(shù)：漿液擴(kuò)散半徑為0.5m；注漿范圍為暗挖通道拱頂以上2m至初期支護(hù)底2m；注漿孔間距為0.5m；注漿孔排距0.5m（局部可視現(xiàn)場情況調(diào)整）；袖閥管規(guī)格φ50mm，t=3mm。

2.2.注漿工藝

（1）測量定位：利用現(xiàn)場基準(zhǔn)點(diǎn)用全站儀按設(shè)計(jì)要求間距進(jìn)行布孔。

（2）成孔：采用常規(guī)地質(zhì)合金鉆頭成孔；成孔直徑95毫米。對于鉆孔位置上有較厚雜填石層存在的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)采用水鉆鉆頭成孔。

（3）清孔：在已完成的鉆孔中用膨潤土配置的濃泥漿進(jìn)行清孔，排除粗顆粒渣土。

（4）下袖閥管：鉆孔中下入已制作好的袖閥管。

（5）下套殼料：套殼料的水∶水泥∶膨潤土比為3∶1∶1，從孔底往上灌注套殼料至孔口。

（6）管線連接：在套殼料達(dá)到一定齡期后（約24h），在袖閥管內(nèi)下入注漿器，注漿器的中間約20cm長開槽孔，在其上下各帶有止?jié){塞，將注漿壓力管與袖閥管內(nèi)的注漿器進(jìn)行連接。

（7）制漿：采用MC注漿材料-水玻璃雙液注漿（含緩凝劑），水泥漿濃度1∶1，體積比1∶1，。

（8）開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動(dòng)注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及所對應(yīng)位置的套殼，壓力回落后，泵水泥漿液，一直注漿到設(shè)計(jì)所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行間歇注漿，直到符合設(shè)計(jì)要求為止。

（9）連續(xù)開環(huán)注漿：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上下移動(dòng)注漿管，在需要注漿的各部位依照上述做法逐步開環(huán)注漿，直到完成所有孔段的注漿。

（10）做好注漿過程中各項(xiàng)記錄：開環(huán)位置、注漿時(shí)間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等。

（11）注漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進(jìn)行下一孔的注漿。

3、管棚施工

用Φ108鉆頭低速低壓開孔，成孔2～3m，下入Φ108的管棚鋼管，檢查鉆孔方向無誤后，換91鉆頭，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速升至正常轉(zhuǎn)速。鉆進(jìn)中以Φ108的管棚鋼管作套管跟管鉆進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)孔深。鉆孔過程中要始終注意鉆桿角度的變化，并保證鉆機(jī)不移位。每鉆進(jìn)3～4m用儀器復(fù)核鉆孔的角度是否正確，以確保鉆孔方向。鉆進(jìn)過程前在套拱的格柵鋼架上安裝定位管，定位管采用2m長的φ127的套管，完成一個(gè)孔位后鉆機(jī)在下一孔就位，繼續(xù)施作下一根管棚，整個(gè)隧道斷面上方全部施作完成后再注漿填充管體，即形成管棚支護(hù)體系。

1）套拱施工

在管棚鉆進(jìn)起始端架設(shè)4榀格柵鋼架，總寬度為2.0m，測量定位后用φ25@500連接筋焊接牢固，沿格柵的外側(cè)鋼筋按照中心間距400mm焊接30根φ127，δ=4mm的導(dǎo)向鋼管，后在首排定向鋼管上方密排鋼筋，在鋼筋上方布設(shè)30根導(dǎo)向鋼管，兩排鋼管成梅花形布置，管口兩端用φ16，L=90mm鋼筋焊接固定好。立模澆注C20混凝土。

2）搭設(shè)工作平臺

根據(jù)施工特點(diǎn)和現(xiàn)場條件，鉆機(jī)操作平臺采用一層土平臺，根據(jù)鉆機(jī)高度采用小挖掘機(jī)配合調(diào)整平臺高度，如現(xiàn)場土體被擾動(dòng)，則應(yīng)采取夯實(shí)土體并采用工字鋼、方木等鋪設(shè)在機(jī)械下方以保證機(jī)械的穩(wěn)定。

3）鉆機(jī)吊裝就位與調(diào)試

根據(jù)現(xiàn)場條件采用25噸汽車吊將鉆機(jī)吊至基坑，并移位至工作面，鉆機(jī)在工作臺上應(yīng)保持水平穩(wěn)定，并調(diào)整其與管棚鋼管在同一平面和同一軸線后，調(diào)整鉆機(jī)坡度與水平夾角為1°。

4）管棚鉆進(jìn)施工

根據(jù)本工程地質(zhì)情況，采用非開挖技術(shù)一次性導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法施工。施工前對通道內(nèi)管棚進(jìn)行編號，奇數(shù)為有孔鋼花管，偶數(shù)為無孔鋼管，為防止塌孔情況的發(fā)生，采用間隔鉆進(jìn)的方法施工，如先施工奇數(shù)號管棚，再施工偶數(shù)號管棚。

利用導(dǎo)向管定位鉆機(jī)，使鉆進(jìn)鋼管與導(dǎo)向管對中，導(dǎo)向鉆進(jìn)。鉆進(jìn)前，將孔口密封裝置套在第一根管棚鋼花管上。要求將浸油盤根加入4～6圈，在盤根前后應(yīng)加墊10mm～15mm厚的膠板并將盤根壓蘭用螺栓擰好壓緊。密封盒安裝好后，將鋼花管頂入孔口管內(nèi)，如一切正常，方可開鉆。在鉆進(jìn)中，如密封處漏水，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整壓蘭的壓緊度。鉆進(jìn)前須先開泵，待泥漿流通正常后，方可鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)，泵壓應(yīng)控制在0.6MPa～1.0MPa，最大不超過2.0MPa，轉(zhuǎn)速30r/min～60r/min（砂層取其低值，黏性土取其高值，最高≤100r/min），泵量為10L/min～30L/min為宜，保持中小水量、中低壓力、勻速中速鉆進(jìn)。為防止水土流失，控制沉降，應(yīng)采用孔內(nèi)保壓措施。通過回水閥門嚴(yán)格控制回水量，始終保持回水量小于或等于進(jìn)水量。每根管必須順直，鉆進(jìn)中，每次接管先鉆進(jìn)、后進(jìn)行套管絲扣連接及接縫焊接（即先鉆后焊）。接管以及焊接過程中，均注意不得將異物遺留或掉入打設(shè)管內(nèi)。接長鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1 m。

5）管棚注漿施工

注漿材料根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用1∶0.5水泥水玻璃雙液漿液，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。采用注漿泵后退式注漿，注漿時(shí)，采取低壓力、中流量注入，注漿壓力初始壓力0.5～1.0MPa，終止壓力1.5～2.0MPa。

注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿參數(shù)。注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力升至注漿終壓時(shí)，繼續(xù)壓注10min，結(jié)束注漿。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查：第一，單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：每段注漿都正常進(jìn)行，注漿終壓達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%；或雖未達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，但注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，即可結(jié)束本孔注漿。第二，全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的所有注漿孔均達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無漏注現(xiàn)象。第三，達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)補(bǔ)充或重新注漿直到滿足要求為止。

4、通道開挖方法

（1）土方開挖順序

通道開挖采用CRD法分層、分塊開挖，將開挖斷面分為上、中、下三層每層分三塊共九洞室進(jìn)行施工。先開挖上、中層中洞，后分別開挖上、中層側(cè)洞，再開挖下層中洞及側(cè)洞。每洞室采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土，人工開挖。通道縱向開挖嚴(yán)格限制一次性開挖進(jìn)尺為0.5m，相鄰施工錯(cuò)臺相差3～5m，上下施工臺階長度亦相差3～5m。

（2）格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)施工

開挖輪廓經(jīng)尺寸檢查滿足設(shè)計(jì)要求，初噴后，即開始架立格柵鋼架，依據(jù)斷面中線及標(biāo)高，準(zhǔn)確就位。

根據(jù)設(shè)計(jì)情況并結(jié)合施工現(xiàn)場安裝方便并能滿足受力要求的原則，對拱架加工尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)際放大尺寸可根據(jù)量測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

由于分多步開挖，格柵鋼架架立時(shí)注意控制連接板精度。每片格柵鋼架間采用螺栓連接，要求保證螺栓連接質(zhì)量。格柵鋼架之間采用12根φ25縱向連接筋連接，連接筋縱向搭接長度滿足規(guī)范要求，同時(shí)保證焊接質(zhì)量。格柵鋼架定位后，安裝型鋼支撐，型鋼支撐采用工20b型鋼，和滿鋪雙層φ6.5@150×150鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)與格柵鋼架密貼，鋪設(shè)平順，用綁絲與格柵鋼架綁扎牢固。

（3）噴射砼施工

通道初支采用噴射砼，噴砼強(qiáng)度為C25，采用潮噴砼施工工藝。

1）潮噴砼

潮噴砼就是按照配合比，在拌和前用適量的水把砂、石原材料濕潤，然后加入水泥、速凝劑、防水劑用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和（攪拌時(shí)間不少于3min），把拌和料送入噴射機(jī)料斗，噴射機(jī)活塞將拌和料送入混合室，與壓縮空氣混合后進(jìn)入噴射管，在噴嘴處通入水，再次混合后的料束從噴嘴射到受噴面。

2）潮噴方法

①噴射機(jī)安裝好后，先通風(fēng)、清潔管道內(nèi)雜物。同時(shí)用高壓水吹掃受噴面，清除受噴面上的雜物。

②噴射時(shí)應(yīng)先通風(fēng)，然后再加入拌和料，上料時(shí)要保證供料連續(xù)均勻，噴射前先在一邊加水調(diào)試，待噴射砼正常后再移入噴射面噴射。

③噴射砼的噴射路線應(yīng)自上而下，呈“S”形運(yùn)動(dòng)；噴射時(shí)，噴頭作連續(xù)不斷的圓周運(yùn)動(dòng)，并形成螺旋狀前進(jìn)，后一圈壓前一圈三分之一。

④噴射機(jī)要求風(fēng)壓為0.3～0.5Mpa，噴頭距受噴面的距離控制在1.5～2.5m時(shí)較好。

⑤噴頭與受噴面保持垂直，如遇受噴面被鋼筋網(wǎng)片、格柵覆蓋時(shí)，可將噴頭稍微偏斜10°～20°。

⑥噴射砼應(yīng)分層噴射，每層噴射厚度拱部為5～6cm，邊墻為7～10cm。后一層噴射在前一層砼終凝后進(jìn)行，若終凝后1h以上再次噴射砼時(shí)，受噴面應(yīng)用風(fēng)、水清洗。

7.暗挖段初支背后回填注漿

初支施工完成后，對初支背后土體應(yīng)及時(shí)采用壓水泥漿液進(jìn)行回填注漿，以補(bǔ)充開挖過程中對周邊土體產(chǎn)生的間隙，以保證初支背后密實(shí)。

初支背后注漿管采用Ф42普通焊接鋼管，管長約為0.7m。注漿管沿拱頂布置，每斷面不少于3根，縱向間距3～5m，必要時(shí)也可在仰拱下布管，一般采用預(yù)埋方式布管；根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)在位移變化較大處或滲漏水處，也可針對性的對某位置用風(fēng)鉆鉆進(jìn)成孔布管注漿。

5、結(jié)語

本文通過工程案例介紹的高層建筑之間穿越城市交通道路的地下通道暗挖技術(shù)，對通道開挖一定范圍的兩側(cè)和頂部的土體進(jìn)行超前預(yù)加固和多種形式的支護(hù)，并采取有效的降水和止水措施，以及對掌子面整體土體開挖前用膠凝漿液進(jìn)行預(yù)加固。實(shí)踐證明，此技術(shù)在暗挖過程中是安全可靠的，施工方便，施工設(shè)備較簡單，取材容易，安全可靠性強(qiáng)，可適用于一般房屋建筑工程在軟弱地質(zhì)條件下且埋深較淺的地下通道的暗挖施工。

上接第5頁

4.2 鋼梁的設(shè)計(jì)驗(yàn)算

通過分析確定當(dāng)屋面吊出現(xiàn)工況如圖3所示情況下，對鋼梁的單點(diǎn)壓力出現(xiàn)最大值，其最大值分別為260kN和240kN，利用最大值對D125塔吊和D60塔吊基礎(chǔ)新增鋼梁進(jìn)行設(shè)計(jì)（見圖3）。

（1）抗彎驗(yàn)算

如圖得支座反力F2=192.2kN→最大彎矩Mmax=156.1kN·m→W=867222mm3，選擇軋制H型鋼656×301×12×20，自重152.54kg/m，w=4425.85cm3>867.222cm3，滿足要求。

（2）撓度驗(yàn)算

fc=Pa2b2/3EIl=0.388

（3）穩(wěn)定性驗(yàn)算

因l1/b=3115/200=15.575>13，應(yīng)進(jìn)行梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。截面參數(shù)A=194.32cm2，iy=68.4，λy=l/iy=3115/68.4=45.5；可求得φb=5.1>0.6，說明梁已經(jīng)進(jìn)入彈塑性階段φb=1；Mx/φb=Wx=35.7kN/m，故梁的穩(wěn)定性有保證。

對J60塔吊基礎(chǔ)鋼梁按此驗(yàn)算方法，亦能滿足要求。所以D125、JCD60屋面吊基礎(chǔ)新增鋼梁選為軋制H型鋼656×301×12×20，因2臺屋面吊2支點(diǎn)（如JCD60屋面吊支點(diǎn)1、2）均焊接656×301×12×20H型鋼，故支點(diǎn)3、4均需加高656mm。

5 主要安全要點(diǎn)

每臺塔機(jī)/屋面吊，均配置RCI-3000（Robway）起重安全系統(tǒng)，其靈敏度誤差在5%范圍內(nèi)。嚴(yán)格控制和選擇吊點(diǎn)，及時(shí)檢查和保護(hù)鋼絲繩。

拆塔現(xiàn)場每天攜帶便攜式風(fēng)速儀，隨時(shí)檢測天氣變化情況；當(dāng)風(fēng)力超過四級應(yīng)嚴(yán)格按照要求停止拆塔工作，做好一切防風(fēng)措施。

上下作業(yè)人員配備通訊設(shè)備，及時(shí)相互協(xié)調(diào)和溝通。對各類使用的器具設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。如吊索具是否完好，與起重量是否相適應(yīng)等。

對于在高空不易解體的構(gòu)件：如起重臂、平衡臂、A架等構(gòu)件，要臨時(shí)吊至屋面拆解，然后吊至地面。

6 結(jié)語

綜上所述，為了保障塔吊拆除工程的施工質(zhì)量和安全，施工方就需要不斷促進(jìn)自身對施工技術(shù)的應(yīng)用水平，并做好相應(yīng)的質(zhì)量和安全的控制監(jiān)理工作。本文通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對大型建筑塔吊拆除施工技術(shù)的應(yīng)用作了深入探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]王恒、馬志.平臂式塔吊拆卸技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用[J].建筑施工.2012（10）.

[2]任海棠、王中軍.高層建筑施工震損塔吊拆除技術(shù)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2010（09）.

上接第6頁

松開吊鉤前做初步校正，對準(zhǔn)柱頂定位軸線就位并調(diào)整鋼梁垂直度及檢查梁側(cè)向彎曲，用兩個(gè)方向四根鋼纜加以固定。第一榀鋼梁校正結(jié)束后，栓焊連接處放上工藝襯條進(jìn)行焊縫焊接，焊接結(jié)束后現(xiàn)場及時(shí)進(jìn)行焊縫探傷。

在對鋼柱與鋼梁連接夾板上的高強(qiáng)螺栓緊固前，跨內(nèi)兩側(cè)鋼柱上必須留有朝向內(nèi)側(cè)方向的鋼纜繩固定，并注意觀測，防止因屋架梁下?lián)隙绊懓惭b精度。第二榀鋼梁同樣吊裝就位好后，不要松鉤，臨時(shí)與第一榀鋼梁固定，跟著安裝支撐系統(tǒng)及部分檁條，最后校正固定的整體，從而形成空間穩(wěn)定剛性單元。從第三榀開始，在鋼梁脊點(diǎn)及上弦中點(diǎn)裝上檁條即可將鋼梁固定，同時(shí)將鋼梁校正好。

對鋼梁屋脊線必須控制，使屋架與柱兩端中心線等值偏差，這樣各跨鋼屋架均在同一中心線上。

3.3.4 鋼結(jié)構(gòu)安裝注意事項(xiàng)

對進(jìn)場的屋面梁進(jìn)行逐根現(xiàn)場復(fù)核，主要復(fù)查屋面梁各段節(jié)的幾何尺寸，各端板的聯(lián)結(jié)螺栓孔距等必須的安裝數(shù)據(jù)，并作好書面記錄。

鋼梁吊裝時(shí)，應(yīng)與設(shè)備安裝單位及時(shí)溝通，當(dāng)?shù)踯嚵簾o法在廠房空間內(nèi)安裝時(shí)，應(yīng)在屋面預(yù)留出吊車梁的安裝洞口。其預(yù)留方法是，鋼結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件均安裝完畢，預(yù)留屋面次梁和檁條不安裝。

鋼梁到現(xiàn)場后進(jìn)行預(yù)拼裝，拼裝要連接處要嚴(yán)絲合縫，注意消除制作過程中的變形，拼裝達(dá)到軸線重合、破口處相對高度控制在3mm以內(nèi)方可進(jìn)行焊接，當(dāng)焊接完成后對焊縫質(zhì)量進(jìn)行探傷檢測。

鋼柱、鋼梁吊裝時(shí)，綁扎點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置鋼護(hù)套或柔性護(hù)套，以保護(hù)吊裝繩和鋼構(gòu)件。

屋架梁吊裝前鋼柱灌漿混凝土強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。

穿入定位安裝螺栓時(shí)，嚴(yán)禁用錘敲打進(jìn)入，如有個(gè)別孔眼僅有小量偏差可用尖錐拔借孔隙，也可用元銼或絞刀適當(dāng)擴(kuò)孔，當(dāng)錯(cuò)位孔超過1.2d（d為孔徑）時(shí)應(yīng)返廠返修，嚴(yán)禁動(dòng)火擴(kuò)孔。

施工前做好摩擦面的抗滑移系數(shù)，高強(qiáng)螺栓的扭矩系數(shù)、預(yù)拉力等試驗(yàn)。高強(qiáng)螺栓擰緊順序，應(yīng)從螺栓群中部開始，向四周擴(kuò)展，逐個(gè)擰緊。高強(qiáng)螺栓的初擰、復(fù)擰、終凝在24h內(nèi)完成，直至擰掉螺栓尾部梅花頭，其絲扣宜露出2～4扣。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)施工對精度要求高，我們要提高施工質(zhì)量，就需要我們嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)施工工序，做好質(zhì)量控制措施，調(diào)控各方的配合，并在施工過程中加強(qiáng)施工監(jiān)管，不斷提高施工人員的技能水平和專業(yè)素質(zhì)，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，這樣才能實(shí)現(xiàn)提高鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅金壽.初探大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在某工程中的應(yīng)用[J].福建建材，2013.

[2] 馬飛.大跨度工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2013.