地下車庫人行聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)與施工

柯春琴

(中國電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 工程背景

為方便某酒店兩個(gè)已建地下車庫之間的人員通行，決定在地下車庫之間修建一條人行聯(lián)絡(luò)通道。地下聯(lián)絡(luò)通道為暗挖隧道，采用城門洞型結(jié)構(gòu)，軸線總長(zhǎng)44.21 m。工程位于南明河南側(cè)之臺(tái)地上，距南明河70 m多，場(chǎng)地相對(duì)高差較小。

2 工程水文地質(zhì)

地下聯(lián)絡(luò)通道沿線主要地層有：

①褐黃、褐黑的雜填土，主要為建筑場(chǎng)地平場(chǎng)棄土及填埋建筑、生活廢物垃圾等構(gòu)成，場(chǎng)地內(nèi)均有分布。

②強(qiáng)風(fēng)化泥巖，巖芯大多為散體狀，土狀。

③褐黃、灰色的強(qiáng)～中風(fēng)化泥巖為強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化的過渡層，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石結(jié)構(gòu)面較完整，巖體工程性能較好，厚1.7～2.3 m，埋深在10～13.5 m。

④灰色、褐黃色的中風(fēng)化泥巖，中厚層狀，微節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面平直度差，遇水浸泡易軟化，失水易崩解，巖層厚大，巖性穩(wěn)定且均勻，具有良好的工程性能，埋深在13.5～16.8 m。

場(chǎng)地內(nèi)未見地下水露頭，第四系松散土層的上層滯水分布于場(chǎng)地表層的雜填土和殘積土層孔隙中，上層滯水主要接受大氣降水補(bǔ)給，順土層中的孔隙下滲。該場(chǎng)地的地下水對(duì)混凝土構(gòu)件無侵蝕性。

場(chǎng)地處于中曹司向斜西翼南段近軸部，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)及附近無活動(dòng)性斷層，下伏基巖連續(xù)穩(wěn)定，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，屬抗震有利地段，本地區(qū)地震設(shè)計(jì)烈度為6度。

3 地下聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)

地下聯(lián)絡(luò)通道開挖斷面為3.3 m×4.02 m(寬×高)，洞頂開挖面以上土層厚度僅3～5 m，為開挖洞徑的1倍左右，通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是外荷載確定和支護(hù)措施設(shè)計(jì)。通道頂部土層穩(wěn)定性差，不能形成塌落拱，襯砌結(jié)構(gòu)所受的外荷載不均勻，偏安全考慮，結(jié)構(gòu)外荷載擬定時(shí)，將頂部以上覆土計(jì)為圍巖壓力，兩側(cè)墻側(cè)向土壓力按0.1γh計(jì)算(h為隧洞開挖高度，γ為圍巖重度)，計(jì)算中不考慮土體彈性抗力。

地下聯(lián)絡(luò)通道典型結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示，底寬2.5 m，高3.22 m，頂拱中心角120°，二期支護(hù)采用鋼筋混凝土襯砌，厚0.4 m，襯砌和土體之間的縫隙是形成坍塌的主要原因，須對(duì)通道頂部進(jìn)行回填灌漿，及時(shí)有效充填頂部縫隙，改善襯砌結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，在通道頂部布置回填灌漿孔，每個(gè)斷面4孔，排距2 m。

圖1 典型斷面結(jié)構(gòu)圖

3.1 超前灌漿

地下聯(lián)絡(luò)通道底部距現(xiàn)有地面的深度在8 m左右，若采取明挖，受場(chǎng)地條件限制，不具備放坡空間，因此按地下開挖的方式設(shè)計(jì)。開挖深度范圍內(nèi)主要以雜填土質(zhì)為主，土層松散，強(qiáng)度低，若直接開挖，易發(fā)生土方垮塌，無法保證安全施工，須對(duì)土體進(jìn)行超前灌漿以提高其強(qiáng)度及整體性，典型斷面布置如圖2所示。

圖2 超前灌漿典型剖面圖

地面注漿錨桿入土深度，按至通道頂部設(shè)計(jì)高程以下1～2 m考慮，注漿分兩序進(jìn)行，一序孔用砂漿回填，二序孔用純水泥漿灌注，漿液比例為：

(1)對(duì)于砂漿，水∶水泥∶砂分別為0.8∶1∶0.6、 0.8∶1∶0.8、 0.8∶1∶1、0.6∶1∶1共4個(gè)比級(jí)。

(2)對(duì)于純水泥漿，水∶水泥分別為1∶1、 0.8∶1、 0.5∶1共3個(gè)比級(jí)。

所有鉆孔開罐采用0.8∶1的純水泥漿，當(dāng)灌注砂漿不進(jìn)漿時(shí)，再換用0.8∶1的純水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，在規(guī)定壓力下，注入率不大于0.4 L/min時(shí)延續(xù)30 min后結(jié)束，灌漿壓力控制在0.3 MPa以內(nèi)，灌漿前后應(yīng)進(jìn)行聲波和單位吸水量檢測(cè)；注漿結(jié)束后至少過7 d才能進(jìn)行洞室開挖。

3.2 一期支護(hù)

洞室開挖前首先在拱頂設(shè)計(jì)開挖線外20 cm處布設(shè)一排水平超前錨桿，開挖到位后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行工字鋼支撐及噴混凝土支護(hù)，各榀工字鋼間距0.5 m，一期支護(hù)背后噴10 cm厚聚丙烯纖維混凝土。

3.3 二期支護(hù)及回填灌漿

二期支護(hù)采用全斷面C30鋼筋混凝土襯砌，厚0.4 m，襯砌鋼筋應(yīng)與一期支護(hù)中的錨桿相焊接,以增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。

回填灌漿孔布置于拱頂范圍，采用預(yù)埋Φ32普通焊接鋼管，長(zhǎng)度0.5 m，回填灌漿所用的漿液為MC超細(xì)水泥漿，灌漿壓力不超過0.2 MPa。

3.4 防水工程

地下聯(lián)絡(luò)通道以結(jié)構(gòu)自防水為根本，通道內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝排水，二次襯砌環(huán)向變形縫處設(shè)止水帶。

4 地下聯(lián)絡(luò)通道施工

地下聯(lián)絡(luò)通道具體施工順序：測(cè)量放線→超前灌漿→超前錨桿→開挖支護(hù)(型鋼支撐、掛網(wǎng)噴錨支護(hù))→二期支護(hù)→洞頂回填灌漿→裝修。

4.1 工程特點(diǎn)及重點(diǎn)

(1)標(biāo)準(zhǔn)高，質(zhì)量要求嚴(yán)。

(2)地下聯(lián)絡(luò)通道所經(jīng)地段地質(zhì)條件復(fù)雜，主要通過回填覆蓋層地段，且回填時(shí)間較短，施工中可能出現(xiàn)失穩(wěn)。

(3)開挖支護(hù)困難。土體穩(wěn)定性差，開挖自穩(wěn)能力弱，對(duì)開挖控制不利，支護(hù)困難，施工難度較大。

(4)工序轉(zhuǎn)換頻繁。針對(duì)地質(zhì)條件設(shè)計(jì)采用了超前固結(jié)灌漿、超前錨桿、暗挖法、型鋼支護(hù)、掛網(wǎng)噴錨，混凝土襯砌等方法，工序間轉(zhuǎn)換頻繁。地下聯(lián)絡(luò)通道襯砌(耐火、防水)施工質(zhì)量達(dá)到不滲不漏不裂，是本項(xiàng)工程質(zhì)量控制的重點(diǎn)。開挖、支護(hù)為本工程的重中之重。

4.2 施工方案

整個(gè)地下聯(lián)絡(luò)通道均采用人工開挖，不允許采用機(jī)械開挖和爆破，用人工手推車將碴料運(yùn)至指定卸碴點(diǎn)，再由自卸式汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至指定碴場(chǎng)。

一期支護(hù)采用超前固結(jié)灌漿、超前錨桿、型鋼剛架、錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)等支護(hù)形式，超前固結(jié)灌漿采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔；錨桿施工采用電鉆鉆孔+人工安裝；噴混凝土作業(yè)采用濕噴機(jī)。

因地下聯(lián)絡(luò)通道不足50 m長(zhǎng)，自然通風(fēng)即可。開挖放線采用激光準(zhǔn)直儀定向，軸線測(cè)量準(zhǔn)確快捷；采用斷面儀測(cè)定開挖輪廓，準(zhǔn)確分析超欠挖情況。

4.3 施工方法及施工工藝

通道施工按全斷面灌漿，開挖一段，支護(hù)一段，短進(jìn)尺多循環(huán)開挖，一期支護(hù)再二期一次澆筑的方法，避免全面敞開開挖。每次短進(jìn)尺一般在1～1.5 m，開挖過程中注意監(jiān)測(cè)土體變形變位。

襯砌混凝土灌注采用全斷面組合鋼模一次性完成，混凝土采用商品混凝土，管道泵送入倉，插入式振搗器振搗密實(shí)。通道襯砌整體澆筑后從較低的一段開始，向較高端推進(jìn)完成洞頂回填灌漿。

4.4 出碴運(yùn)輸及材料運(yùn)輸

(1)裝碴運(yùn)輸方法。開挖碴料采用人工手推車出碴,再利用自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至棄碴場(chǎng)。施工計(jì)劃安排時(shí)設(shè)備裝運(yùn)能力要大于開挖能力，裝運(yùn)設(shè)備有備用。

(2)材料運(yùn)輸方法。鋼筋、錨桿、預(yù)制件等材料采用自卸汽車運(yùn)輸，混凝土、砂漿等材料采用混凝土罐車運(yùn)輸。

4.5 結(jié)構(gòu)防排水施工

地下聯(lián)絡(luò)通道防水等級(jí)為一級(jí)，襯砌采用防水混凝土，通道雙側(cè)排水溝在二次襯砌全部完成后施作。排水溝采用立模板現(xiàn)澆混凝土，蓋板為預(yù)制件。

5 結(jié)束語

地下聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是土壓力荷載的分析計(jì)算。由于土壓力荷載大小與工程施工方法、地質(zhì)條件、襯砌形式等因素相關(guān)，較難計(jì)算。偏安全考慮通常將洞頂頂拱以上覆土作為圍巖壓力進(jìn)行荷載計(jì)算。

開挖前的灌漿處理只是為了提高土層的整體性和提高施工安全度，不考慮引起的土體彈性抗力變化。

地下水是影響地下洞室穩(wěn)定和安全的最關(guān)鍵因素，本工程由于地下水埋藏較深對(duì)結(jié)構(gòu)施工及長(zhǎng)久運(yùn)行影響不大。而位于地下水位線下的地下洞室工程在設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)引起重視。