再論互通式地下通道工程的引申價值

[ 摘要 ]科技進(jìn)步極大地提升著市政公用工程品質(zhì)。本文以呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道工程為例，結(jié)合本市通道北路、新華大街（市十四中、市十九中）三座地下人行通道工程的實例，從安全、質(zhì)量、投資、工期方面分析、闡述地下過街人行通道工程，體現(xiàn)市政建設(shè)的科技進(jìn)步。

[ 關(guān)鍵詞 ]地下人行通道工程;矩形頂管? 淺埋暗挖;防水;安全;質(zhì)量;投資? 工期

中圖分類號：U44

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.06.002

1 各項工程概況

1.1 呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下人行通道工程

1.1.1 工程位置

工程位于呼和浩特市中心區(qū)域，周邊商業(yè)繁榮。工程采用矩形頂管機(jī)地下頂進(jìn)施工工法，主通道由4條矩形地道和6座地面出入口構(gòu)成，地面出入口分別位于大天酒店、金翡麗廣場、海亮廣場、維多利購物中心的地面廣場上。

1.1.2 場地現(xiàn)狀

地面較平坦，地下水位穩(wěn)定在地面下10.6m～15.4m，有微腐蝕性，本次勘察未發(fā)現(xiàn)承壓含水層，本場地類別為Ⅱ類。

1.1.3 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

地基由上至下依次為：雜填土，褐黃色粉土，黃褐色砂礫，黃褐色粉質(zhì)粘土，黃褐-灰黑色粉質(zhì)粘土，黃褐色粉細(xì)砂，灰綠-灰黑色粉質(zhì)粘土。工程構(gòu)建筑物底板位于黃褐色砂礫層。局部存在較厚的混凝土地坪或雜填土，埋深較淺對井體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)影響不大，地下管線分布復(fù)雜。頂管標(biāo)高為-5.65～-9.85m，穿越土層基本為砂礫及粉砂土，含水量較小。

1.2 市通道北路地下人行通道工程

1.2.1 工程位置

工程位于本市回民區(qū)通道北路醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院西側(cè)，該地段車流、人流密集。

1.2.2 場地現(xiàn)狀

施工場地小，地下新舊綜合管線復(fù)雜，地下水位較高，本工程采用淺埋暗挖法施工。地下主通道長52m，凈高6m，寬11.5m。結(jié)構(gòu)覆土厚度4～5m。施工采用豎井垂直提升系統(tǒng)。

1.2.3 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

場地內(nèi)土層劃分為三大層：雜填土：雜色，以路面破碎建筑垃圾較多，分布連續(xù)，厚度為0.40～2.00米;粉土：褐黃色，中密，均勻土質(zhì)，在探孔中揭露有分選性較好的細(xì)砂夾層，分布連續(xù);粗礫砂：褐黃色，中密-密實，稍濕。級配較好，有分選性較好的細(xì)砂和級配較好的圓礫薄層，磨圓度較好，多呈橢圓狀，以分選性較好的中粗砂填充。

1.3 新華大街十九中地下人行通道工程

1.3.1 工程位置

工程位于市新華大街與東護(hù)城河交匯處，道路北側(cè)緊臨市第十九中學(xué)，車流、人流密集。

1.3.2 場地現(xiàn)狀

工程施工場地小，地下不明物較多。本工程采用淺埋暗挖施工工法。地下主通道長45.77米，凈高3.6米，寬11.5米。結(jié)構(gòu)覆土厚度4～5m。洞內(nèi)施工采用豎井垂直提升系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸。

1.3.3 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

場地內(nèi)土層劃分為三大層：雜填土：雜色，以路面破碎建筑垃圾較多，分布連續(xù)，厚度為0.60～1.60m;粉質(zhì)粘土：褐黃-黃褐，可塑-硬塑。含有鈣質(zhì)結(jié)核，夾有粉土薄層及透鏡體，分布連0.9～3.1m;礫砂：褐黃色，中密-密實，稍濕-濕。分選性差，級配較好。母巖以花崗變質(zhì)巖、大理巖粗碎屑為主要成份，局部呈棱角形，粒徑在0.2～4.0cm，磨圓度較差。礫砂0.3～9.7m，無地下水影響，主通道暗挖部分均處于砂礫層，不確定因素多，頂層砂礫坍塌時有發(fā)生。

1.4 新華大街十四中地下人行通道工程

1.4.1 工程位置

工程位于新華大街，北側(cè)為市第十四中學(xué)，南側(cè)為長安金座大樓，過往人流量大，常常出現(xiàn)人車爭道現(xiàn)象，存在安全隱患，因此修建人行地下通道。

1.4.2 場地現(xiàn)狀

工程主通道結(jié)構(gòu)平均埋深約4～4.5m。南北兩側(cè)梯坡道采用明挖順筑法施工，主通道全長47.3m，凈寬9.1m，全寬11.5m，凈高3.6m，兩側(cè)梯坡道各長73.7m，凈高3.3m。南側(cè)梯坡道全寬6.3m，北側(cè)梯坡道全寬5m。主通道混凝土結(jié)構(gòu)厚度為0.9m。坡梯道混凝土結(jié)構(gòu)厚度為0.6m。

1.4.3 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

場地內(nèi)土層劃分為分三層，由上而下分別為：雜填土層，連續(xù)分布，厚度0.8～1.8m;粉土層，連續(xù)分布，厚度0.7～1.5m;砂礫層，粒徑為0.8～4.0cm，砂礫層頂板埋深2.3～2.7m。主通道暗挖部分均處于砂礫層，不確定因素多，頂層砂礫坍塌時有發(fā)生。

2 矩形頂管工法與三個“工”字結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 呼和浩特錫林南路與中山路口互通式地下通道矩形頂管工法

2.1.1 主通道結(jié)構(gòu)采用預(yù)制矩形鋼筋混凝土C50管節(jié)，非開挖頂進(jìn)法施工，主通道一次頂進(jìn)長度分別為過中山路48m、過錫林路45m，結(jié)構(gòu)凈高3.3m，凈寬6.0m。頂管工作井，設(shè)置在大天酒店和海亮廣場區(qū)域，雙向頂進(jìn)，夾角為65°，工作坑的內(nèi)邊尺寸9.0×11.8m，開挖深度12.2m。接收井設(shè)置在維多利購物中心和太古廣場區(qū)域，雙向接收，夾角為115°，工作坑的內(nèi)邊尺寸9.0×6.0m，開挖深度12.2m。出口梯道基坑內(nèi)邊尺寸分別為26.0×5.7m和26.0×8.4m，分段開挖深度11.6m、8.0m和5.0m。頂管工作豎井、接收豎井、出入口梯坡道都采用明挖順筑法[1]施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)：φ600鉆孔灌注樁和水平內(nèi)支撐鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)體系，止水帷幕采用單排φ600旋噴樁，頂管出豎井洞口及后靠背處采用φ600旋噴樁加固土體。豎井內(nèi)村為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[1]，結(jié)合頂管工況的要求在內(nèi)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置一水平頂框架梁，工作豎井、接收豎井壁厚80cm，底板、頂板厚均為100cm，出口梯道壁厚、底板、頂板厚為60～70cm。

2.1.2 主要施工步驟

頂管坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、止水帷幕土體加固施工;明挖順筑頂管工作坑;明挖順筑法頂管接收井;主通道結(jié)構(gòu)采用矩形頂管工法施工;頂管坑頂板施工覆土回填;出入口梯道圍護(hù)結(jié)構(gòu)、止水帷幕施工。

2.1.2.1 圍護(hù)樁施工要求

鉆孔灌注樁混凝土強(qiáng)度設(shè)計等級C30，澆筑水下混凝土，成樁后，鑿去約1m樁頭后樁頂混凝土強(qiáng)度應(yīng)該滿足設(shè)計要求。

2.1.2.2 旋噴樁的施工要求

首先，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)止水帷幕、出洞口及頂管后靠土體處采用φ600旋噴樁（雙管法）。

其次，先期進(jìn)行鋼筋混凝土灌注樁單排樁施工，再進(jìn)行高壓旋噴樁止水帷幕施工。

最后，施工操作順序采用隔孔分程序方式，相鄰孔噴注漿液的間隔時間宜大于24h。

2.1.2.3 豎井基坑開挖施工要求

首先，豎井基坑開挖前，需要對坑底進(jìn)行降水，提高土體抗剪強(qiáng)度，降至坑底下0.5m水位，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計深度后，拆除降水設(shè)施。

其次，豎井基坑開挖前，需要降水、土體加固、圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括墻頂圈梁）達(dá)到設(shè)計要求后，才可進(jìn)一步實施。

第三，豎井基坑開挖后，應(yīng)及時設(shè)置坑內(nèi)排水溝和集水井，防止坑底積水。

最后，豎井基坑開挖按照分層挖土。開挖順序遵循“開槽支撐、隨撐隨挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”原則。

2.2 三個“工”字形過街地下通道結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1 通道北路附屬醫(yī)院地下人行通道結(jié)構(gòu)

主通道全長52m，凈高3.6m，寬11.5m，單側(cè)梯道加自行車坡全長54.1m，梯坡道凈寬5.1m，全寬6.3m。該項目總占地面積為2407m2。主通道及梯道框架均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中混凝上采用C40P6防滲混凝土。主結(jié)構(gòu)壁厚0.9m，采用淺埋暗挖法施工。梯道結(jié)構(gòu)：采用閉合框架、異形框架接合轉(zhuǎn)換梁柱和U型擋墻結(jié)構(gòu)四種結(jié)構(gòu)形式。

2.2.2 新華大街十九中地下人行通道結(jié)構(gòu)

主通道全長45.77m，凈高3.6m，寬11.5m。兩端梯道長60m，寬6.3m，總占地面積為2407m2。主通道及梯道框架均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中混凝上使用防滲混凝土C40P6。主結(jié)構(gòu)壁厚0.9m，采用淺埋暗挖法施工。梯道結(jié)構(gòu)：采用閉合框架、異形框架接合轉(zhuǎn)換梁柱和U型擋墻結(jié)構(gòu)四種結(jié)構(gòu)形式。

2.2.3新華大街十四中地下人行通道結(jié)構(gòu)

主通道全長47.3m，凈寬9.1m，全寬10.9m，兩側(cè)梯坡道各長73.7m，南側(cè)梯坡道全寬6.3m，北側(cè)梯坡道全寬5m。總占地面積：1915m2。主通道結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)，主結(jié)構(gòu)壁厚0.9m。主通道均采用淺埋暗挖法施工。梯道結(jié)構(gòu)：采用閉合框架、異形框架接合轉(zhuǎn)換梁柱和U型擋墻結(jié)構(gòu)四種結(jié)構(gòu)形式。

2.3 主通道采用淺埋暗挖工法及其結(jié)構(gòu)施工

2.3.1 在施作完成豎井后，開始主通道暗挖段施工

采用非開挖水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法[2]，水平導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)特點是利用水平導(dǎo)向鉆機(jī)在導(dǎo)向儀導(dǎo)向控制下鉆進(jìn)形成導(dǎo)向孔，然后進(jìn)行頂管鉆進(jìn)，最后進(jìn)行注漿。采取施工技術(shù)：HGT-100水平導(dǎo)向鉆機(jī)先成孔后跟管鉆進(jìn)完成管棚施工，HGT-100水平導(dǎo)向鉆機(jī)配備DITRA-1導(dǎo)向系統(tǒng)，在管棚施工過程中，可隨時測量及控制管棚鉆進(jìn)方向，能充分保證管棚施工的精度，有利于長管棚施工，整個暗挖段土方采取CRD法施工，即先施工頂部大管棚，然后拱頂小導(dǎo)管注漿。

2.3.2 具體通道開挖及初期支護(hù)

嚴(yán)格執(zhí)行“18字施工方針”：管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測。首先，保證暗挖施工無水作業(yè)。其次，采用分步開挖步序，并應(yīng)該盡早使格柵封閉成環(huán)。第三，要加強(qiáng)對開挖掌子面土質(zhì)的情況觀察，判斷其穩(wěn)定性并預(yù)測掌子面前方的土質(zhì)情況來操作施工。必要時采取錨噴、壓漿等措施，以保證開挖掌子面的穩(wěn)定性。第四，初期支護(hù)所使用的鋼筋格柵，要在豎井外地面上加工成型，在導(dǎo)洞內(nèi)拼裝焊接。初襯混凝土C25噴射混凝土;鋼格柵間距0.5m。第五，噴射混凝土要分層操作，一次噴射混凝土的厚度：拱部3～5cm，邊墻6～8cm，并要控制兩次噴射混凝土間隔時間，保證混凝土早期強(qiáng)度。最后，初期支護(hù)形成后，要盡早進(jìn)行初襯背后注漿填充。

2.3.3 具體施工步驟

施工步驟包括：中隔板的破除，防水板布設(shè)，二襯鋼筋安裝，二襯砼施工。二襯砼采用自流平C50抗?jié)B砼，采用80輸送泵將砼送入通道內(nèi)進(jìn)行施工。砼模板采用滿堂架鋼管支撐，上鋪22#槽鋼、雙層10x10方木，16mm竹膠板。在施工頂板時為保證頂板砼、鋼筋與防水板的整體性，首先破除施工段的東、西中隔墻，并將中隔墻格柵切除，其相鄰段的中隔墻在施工完成此段的頂板砼后方可逐段破除。頂板砼完成，拆除底模后，由機(jī)械破除中隔墻及清除廢碴，開挖中導(dǎo)洞底板。

3 施工監(jiān)測與地下綜合管線搬遷保護(hù)

3.1 市政工程方面

市政工程范圍內(nèi)地下管線較多，中山路、錫林南路、新華大街、通道北路均有雨、污水管道，同時還鋪設(shè)了電力、通信、燃?xì)?、熱力、給水、國防軍用光纜等市政專業(yè)管線。在基坑開挖和頂管施工過程中注意對已有建筑和專業(yè)管線的保護(hù)，特別是距基坑較近的給水、排水、天然氣、熱力管線，施工中均應(yīng)采取有效措施進(jìn)行保護(hù)。

3.2 呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道方面

呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道與三個“工”字形地下人行通道相同內(nèi)容：首先，豎井內(nèi)的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)水平支撐內(nèi)力監(jiān)測及臨近建筑物、路面監(jiān)測委托第三方監(jiān)測內(nèi)容一致。其次，地下綜合管線搬遷與保護(hù)內(nèi)容一致。第三，若有地下水侵?jǐn)_，地下水位較高，則降水工程內(nèi)容一致。最后，工作豎井施作內(nèi)容一致，在此均不做比較。

4 工程總結(jié)

經(jīng)本市安全質(zhì)量檢測中心對通道結(jié)構(gòu)驗收[3]，符合設(shè)計施工驗收規(guī)范。三個“工”字形地下通道淺埋暗挖工法與矩形頂管機(jī)工法比較有以下特點。

4.1 工藝方面

“工”字形地下主通道，由工作豎井的一端開始，全部靠人工開挖，向另一端掘進(jìn)，屬于淺埋暗挖工法，其工藝包括：大管棚、小導(dǎo)管施工，結(jié)合玻璃水、水泥砂漿配置漿液高壓注漿工藝，鋼筋焊接網(wǎng)片、鋼筋連接格柵，噴射C30早強(qiáng)混凝土形成初襯混凝土。主通道導(dǎo)洞內(nèi)空間狹窄，人工CRD法土方施工、鋼筋混凝土施工操作，困難重重，不論防水、初襯、二襯施工都是如此。

4.2 缺點

施工周期長、效率低下、局部塌方、路面沉降等安全危險性大、工藝、工序繁雜。在不阻斷道路交通的情況下，交通需要交警部門管制，控制車速，需要介入雷達(dá)探測、檢測地下綜合管線安全狀況，現(xiàn)場進(jìn)行原材料加工的場地狹窄受限，施工周轉(zhuǎn)難度較大。

4.3 采用矩形頂管法施工的優(yōu)點

4.3.1 無需人工掘進(jìn)主通道掌子面進(jìn)行導(dǎo)洞、初襯鋼筋混凝土閉環(huán)施工;無需噴射混凝土;無需鋼管支撐體系施工，極大地縮短施工周期，大幅提高施工效率，安全風(fēng)險可以降到最低，工藝比較簡單、容易操作、節(jié)約資金、降低能耗、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益顯而易見。

4.3.2 借鑒矩形頂管機(jī)施作過街地下人行主通道的高科技含量成功案例，比對以上兩類施工工藝工法，業(yè)內(nèi)讀者想必會作出理智選擇。

4.3.3 通過優(yōu)化比對，“工”字形鋼筋混凝土過街地下人行主通道，其管節(jié)段面結(jié)構(gòu)采用6.9×4.2m幾何尺寸，比較適合國內(nèi)外一、二、三線城市的交通需求。

參考文獻(xiàn)

[1]王君培.地下室自防水工程細(xì)部滲漏的防治[J].安徽建筑，2000（1）：55-56.

[2]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]GB50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[ 作者簡介 ]王宇飛，男，內(nèi)蒙古包頭人，呼和浩特市市政建設(shè)服務(wù)中心，路橋副高級工程師，本科，研究方向：市政道路、橋梁、地下100米空間開發(fā)利用。