淺埋暗挖隧道穿越回填土施工設(shè)計(jì)

高全虎

(北京伊諾天成建筑工程有限公司，北京 101499)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加大，電網(wǎng)作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其供電線路建設(shè)更是重中之重。電力隧道作為電網(wǎng)主要敷設(shè)通道，對(duì)電網(wǎng)具有不可或缺的作用。隨著城市的不斷發(fā)展，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(huì)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的應(yīng)用。

淺埋暗挖法是在地面以下且距離地面較近施工的一種施工方法，依靠圍巖自身的穩(wěn)定性，結(jié)合不同的地層加固措施，先使地層達(dá)到穩(wěn)固而后進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工。淺埋暗挖隧道近年來(lái)廣泛應(yīng)用于全國(guó)類似地層和各種地下工程中，由于具有整體造價(jià)較低、地上拆遷少、可靈活躲避各種地下管線及不干擾地面交通等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在北京市各大電力管線工程中更是得到推廣應(yīng)用。雖然淺埋暗挖施工工藝已經(jīng)較為成熟在實(shí)際應(yīng)用中難免會(huì)遇到回填土工程，尤其是在河道兩岸施工時(shí)，由于回填土工程施工的環(huán)境具有復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性，這在一定程度上加大了回填土施工的難度， 因此在具體的回填土施工中，必須要加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行控制。

1 工程概況

1.1 工程背景

北京市門頭溝區(qū)泰安路(三石路—右堤路)隨路電力管線工程，起點(diǎn)為石龍南路(即三石路)，終點(diǎn)為右堤路。電力隧道需要從泰安路路南側(cè)穿越現(xiàn)狀馮村溝，馮村溝兩側(cè)規(guī)劃為公園綠地。

1.2 隧道地理環(huán)境

擬建場(chǎng)地地貌單元屬北京永定河沖洪積扇的中上部，地形整體起伏平緩，兩側(cè)高中間低。電力隧道主要穿越卵石素填土和卵石，隧道位置無(wú)地下水。地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，圍巖級(jí)別主要為Ⅵ類。馮村溝東側(cè)為采砂場(chǎng)舊址，近5年內(nèi)回填建筑生活垃圾形成較厚的人工填土層，厚度17～22 m，填土范圍長(zhǎng)度約為210 m，填土成分主要有生活垃圾、建筑垃圾、卵石填土及砂土、黏性素填土，無(wú)層理， 該層人工填土在空間分布不均且成分雜亂，工程性質(zhì)較差。

1.3 方案選擇

電力隧道穿越現(xiàn)狀河道，可采用明開施工或淺埋暗挖施工工藝。

如采用明開施工方案，根據(jù)防洪評(píng)價(jià)報(bào)告，電力隧道結(jié)構(gòu)外頂需保證距規(guī)劃河道6 m凈距，需對(duì)河道內(nèi)水進(jìn)行導(dǎo)流，電力隧道埋深20 m左右，需對(duì)溝槽側(cè)壁采取護(hù)壁措施，對(duì)電力隧道基底存在的填土層則需要采用碎石擠密樁處理。雖然此方案施工簡(jiǎn)單，操作方便，但馮村溝河道兩側(cè)公園綠化已經(jīng)完成，采用明開施工開挖面積大，占地范圍廣，需破壞剛剛建成的綠化園林，因此前期賠償費(fèi)用巨大。

故只能采用淺埋暗挖施工方案，施工過(guò)程中需重點(diǎn)解決穿越回填土問(wèn)題，包括隧道一襯開挖過(guò)程中支護(hù)安全問(wèn)題，以及隧道永久不均勻沉降問(wèn)題。

1.4 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隧道采用淺埋暗挖原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、圍巖級(jí)別、隧道埋置深度等因素確定復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)。隧道結(jié)構(gòu)采用“噴射混凝土+格柵鋼架+鋼筋網(wǎng)支護(hù)”+“防水膜”+現(xiàn)澆鋼筋混凝土(二襯)” ，初襯結(jié)構(gòu)厚度為250 mm，鋼架間距為500 mm，鋼榀架之間由φ20 mm縱向連接筋焊接；二襯結(jié)構(gòu)厚度為250 mm，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2 600 mm×2 900 mm 隧道斷面圖如圖1所示。隧道永久凈空尺寸為寬2 600 mm、高2 900 mm；隧道一襯凈空尺寸為寬3 130 mm、高3 690 mm。

圖1 2.6 m×2.9 m隧道斷面圖

2 主要措施

2.1 初期支護(hù)措施

在淺埋暗挖隧道施工過(guò)程中，土方開挖的每一步都需初期支護(hù)的緊隨。土方開挖完畢，通過(guò)中線高程法定位格柵鋼架位置，同時(shí)采用水準(zhǔn)儀測(cè)量格柵鋼架的拱頂、拱腳、仰拱底等控制點(diǎn)的高程。鋼架與初噴混凝土之間緊貼，兩榀間設(shè)φ20 mm縱向連接鋼筋，搭接長(zhǎng)度不小于200 mm，環(huán)向間距1 m，內(nèi)外交錯(cuò)布置。相鄰兩段格柵之間先用螺栓固定，然后將格柵間的連接角鋼焊牢。鋼筋網(wǎng)片采用綁絲綁扎在內(nèi)、外側(cè)拱架上，噴射混凝土。

根據(jù)防洪評(píng)估報(bào)告要求，穿越馮村溝施工前進(jìn)行河道導(dǎo)流，導(dǎo)流完成后再進(jìn)行電力隧道開挖施工。由于穿越回填土層，為保證開挖安全，采用注漿加固措施，開挖前對(duì)隧道拱頂及兩側(cè)墻體開挖輪廓線外1 m范圍內(nèi)土體預(yù)加固注漿，由于本工程地下未見地下水，故加固注漿漿液采用水泥漿。

注漿措施可采取兩種方式，即由地面直接向地下注漿和洞內(nèi)注漿。由于地面注漿需破壞剛剛建成的綠化園林，前期賠償費(fèi)用巨大，故采用洞內(nèi)加固注漿措施。

穿越位置為回填土層時(shí)，拱架間距為500 mm，需在拱頂打設(shè)小導(dǎo)管，小導(dǎo)管直徑32 mm，長(zhǎng)1 750 mm，環(huán)向間距 300 mm，仰角12°～ 15°，必須從首榀鋼架腹部穿過(guò)，立一榀鋼架打設(shè)一次超前小導(dǎo)管，兩次打設(shè)超前小導(dǎo)管重疊1 000 mm。

制作超前小導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)先把鋼管截成設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，在鋼管的一端做成300 mm 長(zhǎng)的圓錐狀，在距另一端100 mm處焊接φ6 mm的鋼筋箍。鋼筋箍一端600～1 000 mm范圍內(nèi)鋼管不開孔，剩余部分鋼管每隔200 mm梅花型布設(shè)φ6～8 mm的溢漿孔。

2.2 底板加固措施

底板加固措施可以選擇洞內(nèi)基樁和注漿加固兩種方式。

由于電力隧道隧洞較小，隧道一襯凈空尺寸為寬3 130 mm、高3 690 mm。由于洞內(nèi)尺寸較小，無(wú)法滿足洞內(nèi)基樁施工場(chǎng)地要求，故本工程不適合采用洞內(nèi)基樁加固方法。

底板加固措施是指在暗挖電力隧道一襯貫通后對(duì)底板以下人工填土層采用洞內(nèi)加固注漿，加固注漿效果可以通過(guò)鉆孔提取土樣進(jìn)行檢測(cè)。 如注漿效果未能達(dá)到要求，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充注漿。

根據(jù)工程特點(diǎn)，為有效控制由于回填土引起的地基不均勻沉降問(wèn)題，隧道變形縫由不得大于30 m設(shè)置一道變形縫調(diào)整為不得大于20 m設(shè)置一道變形縫，使隧道沉降在可控范圍內(nèi)。加強(qiáng)二襯配筋，根據(jù)全土荷載計(jì)算隧道二襯受力，按照計(jì)算結(jié)果提高二襯配筋。如發(fā)生沉降以20 m為一個(gè)單位整體沉降。

在隧道變形縫處對(duì)底板每側(cè)加固長(zhǎng)度5 000 mm，加固深度6 000 mm，注水泥漿，分3次注漿。其他段對(duì)底板加固深度為2 000 mm，注水泥漿，分3次注漿。對(duì)原狀土與回填土交接段在分界線每側(cè)加固長(zhǎng)度5 000 mm，加固深度6 000 mm，使隧道在交接處基礎(chǔ)受力均勻，保證隧道不出現(xiàn)不均勻沉降。底板注漿加固示意如圖2所示。

圖2 底板注漿加固示意圖(單位：m)

注漿時(shí)相鄰孔位應(yīng)錯(cuò)開，交叉進(jìn)行。注漿順序一般由外向內(nèi)，間隔對(duì)稱注漿。注漿采取前進(jìn)式分段注漿，安裝孔口管后，接上注漿管向孔內(nèi)注漿，第一段注漿完成后，進(jìn)行第二次鉆進(jìn)、注漿，直至整個(gè)注漿段注漿完畢，漿液可根據(jù)地質(zhì)情況和注漿效果可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。注漿時(shí)要按照程序施工，每段進(jìn)漿要準(zhǔn)確，注漿壓力需嚴(yán)格控制。

2.3 雷達(dá)探測(cè)

在隧道初襯完成后進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)，檢測(cè)初襯后背注漿的填充效果，若檢測(cè)局部不合格則需對(duì)該位置補(bǔ)充注漿。

2.4 信息化施工

為了確保施工安全，做到信息化施工，必須加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)，建立有效的監(jiān)控量測(cè)體系，做到隨時(shí)預(yù)報(bào)、及時(shí)處理、防患于未然。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，確定的施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)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(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代城市交通網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，地下空間的開發(fā)利用將是長(zhǎng)期趨勢(shì)。對(duì)于管線或道路穿越地下管線較復(fù)雜的城市道路以及穿越現(xiàn)狀鐵路、地鐵、溝渠等較重要設(shè)施時(shí)，由于其基坑施工的位置常處于地表以下很深的位置，并且受到地質(zhì)條件的影響，其施工的難度相對(duì)較大，施工環(huán)境相對(duì)惡劣。在這種情況下，回填土施工中極容易出現(xiàn)安全事故。因此，在暗挖隧道回填土施工中，必須要加強(qiáng)施工技術(shù)控制，從而保證暗挖隧道穿越回填土施工的順利進(jìn)行，進(jìn)而有效保障整個(gè)工程的施工質(zhì)量。