交叉中隔壁法在電力隧道中的應(yīng)用實踐

高全虎

(北京伊諾天成建筑工程有限公司，北京 101499)

電力隧道作為電網(wǎng)主要敷設(shè)通道，對電網(wǎng)有著不可或缺的作用。電力隧道施工不僅需要穿越城市道路、躲避各種地下管線，更會有穿越現(xiàn)狀房屋、河流、湖泊等地上結(jié)構(gòu)，淺埋暗挖工藝在電力隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用[1-5]。為保證工程順利實施，研究交叉中隔壁法(Cross Diaphargm，簡稱CRD)開挖電力四通井室的可實施性，論述斷面尺寸確定方法，提高施工進度，保證安全施工，均需要更多了解CRD施工工藝及具體施工方法[6]。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境制定具體的設(shè)計文件，給出在工程中所應(yīng)該注意的的控制要點、難點。

1 工程概況

1.1 工程背景

北京市光華路電力管線設(shè)計起點需與東三環(huán)路西側(cè)現(xiàn)狀電力隧道接通，沿光華路路北側(cè)向東至針織路為設(shè)計終點。采用淺埋暗挖施工工法，干線斷面采用 2.6 m×2.9 m暗挖電力隧道、支線采用2.0 m×2.3 m暗挖電力隧道和2.0 m×2.3 m雙孔暗挖電力隧道。

1.2 隧道地理環(huán)境

本工程場地地形基本平坦，根據(jù)勘探、試驗所揭示的場地沿線土體類型、狀態(tài)等特征，本工程電力隧道及工作豎井的圍巖為第四紀土層，黏性土主要呈可塑狀態(tài)，粉土為中密～密實，砂土為稍密～中密；涉及的圍巖主要有填土、黏性土、粉土及砂層，均屬于Ⅵ級圍巖。

2 施工方案

2.1 施工工藝選取

按照一般淺埋暗挖工藝要求，需先做施工豎井，再從施工豎井橫向開挖隧道。施工豎井的作用主要是為開挖隧道提供工作面，以及為敷設(shè)電纜及人員提供出入口，因此施工豎井的大小既要滿足開挖工作面要求，又要滿足敷設(shè)電纜轉(zhuǎn)彎半徑要求。

本工程電視臺中路、航華東路豎井位于光華路人行道上，均不同程度侵占周邊單位鋼圍欄及監(jiān)控設(shè)施，經(jīng)多次溝通，無法滿足周邊單位要求，且光華路地處繁華商業(yè)區(qū)，日常交通、人流量大，特別是上下班高峰期，人行道及行車道擁堵嚴重，目前豎井不能及時開工。同時，豎井井位及周圍分布有地下管線，在豎井施工前需遷改、保護好管線方可進行施工。

電視臺中路、航華東路豎井地面無法占地，導(dǎo)致無法開挖，需采用其他施工方法施工。

為保證工程順利實施，根據(jù)本工程特點、電力隧道遠景規(guī)劃、地上物情況及地下管線位置關(guān)系，經(jīng)過比選，本工程電視臺中路、航華東路豎井采用CRD暗挖，由支線開口掘進，開挖斷面由正常尺寸漸變至四通井尺寸要求，然后施工四通井。

2.2 交叉中隔壁法概況

交叉中隔壁法是將大斷面隧道分成4個或者6個相對獨立的小洞室分步施工[6]。施工遵循“小分塊、短臺階、短循環(huán)、快封閉、勤量測、強支護”的原則,自上而下,分塊成環(huán),隨挖隨撐,及時做好初期支護。

在開挖過程中盡量減少對圍巖的擾動,通過超前導(dǎo)管、錨噴網(wǎng)、格柵洞壁支護系統(tǒng)和中隔壁、臨時仰拱聯(lián)結(jié),使斷面支護及早閉合,控制圍巖的變形,并使之趨于穩(wěn)定。同時,建立圍巖支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng),隨時掌握施工過程中的動態(tài)變化,合理安排,調(diào)整施工并修改設(shè)計參數(shù),確保施工安全。

3 主要施工方法

3.1 井室尺寸確定

本文以電視臺中路豎井為例介紹工程，航華東路豎井不作介紹。

電視臺中路豎井，由于原設(shè)計考慮施工占地及施工難度，將此處拆分成2個豎井，此位置為向東、向西為單孔2.6 m×2.9 m電力隧道，向南為雙孔2.0 m×2.3 m電力隧道，向北為單孔2.0 m×2.3 m電力隧道； 現(xiàn)需要將2個豎井合并為1個整體井室考慮，按照2.0 m×2.3 m電力隧道轉(zhuǎn)彎半徑計算，轉(zhuǎn)彎半徑+隧道凈寬+轉(zhuǎn)彎半徑=最終尺寸,此豎井最終尺寸為6.6 m×9.5 m。豎井平面圖如圖1所示。

圖1 豎井平面圖

3.2 初襯施工工藝

擬自中央商務(wù)區(qū)(CBD)核心區(qū)地下管廊北側(cè)B3層電力倉接口處作為開口，通過西側(cè)支線(由南向北)向干線掘進，接至主線隧道再向兩側(cè)展開施工。

電視臺中路豎井，由西側(cè)支線隧道由南往北漸變挑高形成橫通道后，在挑高段東西側(cè)墻向東、西兩個方向開挖形成井室。西側(cè)支線為2.0 m×2.3 m電力隧道，至電視臺中路豎井南側(cè)從南往北漸變挑高，挑高高度需滿足向東、西兩個方向開挖高度。向東、西開挖高度尺寸為7.423 m，根據(jù)工藝要求挑高段高度最終外結(jié)構(gòu)尺寸確定為10.276 m，此處挑高后覆土厚度為7.092 m，滿足技術(shù)要求。

變斷面段初支結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 變斷面段初支結(jié)構(gòu)圖

西側(cè)支線挑高至10.276 m需分上下三層導(dǎo)洞開挖，開挖前先進行周圈注漿加固，按照從上至下的順序開挖。變斷面段開挖步序圖如圖3所示，依次開挖①、②、③區(qū)域并施作初期支護，及時施作中撐。

圖3 變斷面段開挖步序圖

西側(cè)支線挑高段穩(wěn)定后，向東、西開挖采用交叉中隔壁法施工，分4個導(dǎo)洞開挖。井室開挖步序圖如圖4所示，依次開挖①、②、③、④區(qū)域并施作初期支護。上面兩個導(dǎo)洞開挖時，在上臺階拱腳處打設(shè)鎖腳錨管，并注水泥漿液。

圖4 井室開挖步序圖

電視臺中路豎井，由西側(cè)支線隧道從南往北漸變挑高后，開挖前先進行管棚及超前注漿加固。先向東開挖，待井室東側(cè)初支完成并穩(wěn)定后，再向西開挖。各處馬頭門開挖進洞超過10 m且初支穩(wěn)定后，才能開始下一處馬頭門施工。

東側(cè)支線隧道由南向北開挖，至東側(cè)支線馬頭門南側(cè)10 m處停止開挖，由電視臺中路豎井向南施做馬頭門，向南開挖隧道直接與東側(cè)支線接通。

3.3 土體預(yù)加固

西側(cè)支線隧道挑高段開挖前對周圈土體采用超前注漿加固，注漿范圍為開挖輪廓線外1.5 m。

電視臺中路豎井采用CRD開挖施工前對周圈土體采用超前注漿加固，注漿范圍為開挖輪廓線外2 m、開挖輪廓線內(nèi)1m。采用長管注漿，打設(shè)φ108 mm的熱軋無縫鋼管，注漿后掌子面周圈范圍的土體無側(cè)限抗壓強度達到0.3～0.5 MPa。

3.4 信息化施工

為了確保施工安全，做到信息化施工，必須加強施工過程中的監(jiān)控量測，建立有效的監(jiān)控量測體系，做到隨時預(yù)報、及時處理、防患于未然。根據(jù)本工程的特點，確定的施工監(jiān)測項目主要有：隧道凈空收斂、頂部下沉、底部隆起、地表沉降(隆起)及周邊重要現(xiàn)況管線和管溝的變形、基坑內(nèi)外觀察、地表沉降等變形監(jiān)測。隧道測點布置圖如圖5所示。

圖5 隧道測點布置圖

3.5 背后回填注漿

初期支護形成后在其背后及時注漿填充空隙，使附近土層得到加固，減小因隧道開挖引起的地面沉降。電視臺中路豎井位置注漿孔位沿隧道頂部及邊墻布置，縱向間距2 m，環(huán)向間距拱頂為2 m，邊墻為3 m，梅花形布置。

3.6 二襯施工工藝

根據(jù)結(jié)構(gòu)計算，本工程初襯采用300 mm厚鋼格柵+C20掛網(wǎng)噴射混凝土，二襯拱圈及側(cè)墻厚600 mm，仰拱厚900 mm。井室二襯施工圖如圖6所示。

圖6 井室二襯施工圖

挑高段初支二襯間空洞較大，需待二襯澆筑后再用輕質(zhì)混凝土填充，應(yīng)分層多次填充，避免一次加載過大。隧道二襯達到設(shè)計強度100%后方可拆除模板。

為保證井室正常檢修及電纜敷設(shè)需求，待井室二襯施作完成后，由地面采用人工挖孔護壁措施，新建人孔接入井室內(nèi)。

4 結(jié)語

在電力隧道采用CRD法施工，對土體進行加固是非常重要的,針對沉降的不同部位，一般可以選取超前小導(dǎo)管的方法進行控制，而對于受力較為復(fù)雜、沉降要求較高的區(qū)段，則應(yīng)該采用超前長管棚方法。

根據(jù)每個工程特點、斷面要求、場地條件，綜合考慮選取合理的施工工序，可按照實際情況選取多種暗挖工藝，以滿足工程實際需求。此外,建立監(jiān)控量測體系,可以對施工過程進行全程監(jiān)控，實現(xiàn)“動態(tài)注漿”，確保施工安全。