城市主干道浅埋暗挖人行地下通道施工技术

＜交通工程建设＞２０１２年第２期　２１　城市主干道浅埋暗挖人行地下通道施工技术　胡平建　林友良　（中交二航局第六工程分公司　武汉市　邮编４３００１４）　摘要：随着国家经济及现代化交通运输事业的快速发展，对城市道路交通建设相配套的人行过街系统的设计也越来越　多的采用过街既方便快捷又不影响城市道路交通安全和道路环境景观的下行式人行地下通道。本文结合中交二航局武汉市二　环线水段５标（红庙立交）工程介绍城市主干道浅埋暗挖人行地下通道施工技术要点。　关键词：城市主干道人行通道浅埋暗挖　施工技术　１工程概述　污染小。所以综合道路活载作用频繁、通道埋深浅等特　点特选用浅埋暗挖法施工。　红庙立交地下过街通道呈一字型南北向与水东段主　桥平行布置，横跨中北路延长线，通道中心里程为　４施工工艺方法　Ｋ１＋８８７．５，总长１８４．１６ｍ。其中北侧梯道段长８７．７ｍ，暗　挖主通道长４５ｍ，南侧梯道段长６９．２ｍ。横穿中北路主　施工竖井，矩形断面，开挖尺寸为７ｍ　Ｘ　５．１ｍ，支护　通道纵向坡度：ｌ％和５％，通道共设置两个出入口，坡道　参数主要是型钢钢架＋纵向连接筋＋钢筋网＋喷射砼。梯　设置为半幅１：８坡道，半幅１：３梯道。人行通道暗挖主通　道开挖宽度６．３２ｍ。支护参数主要是型钢钢架＋纵向连接　道穿越的地层为人工填土层及粉质粘性土层，拱顶覆土　筋＋钢筋网＋喷射砼，与无障碍电梯井相同。主通道设计　３．６３～５．６７ｍ。场地位于长江冲洪积三级阶地，地下水类　净宽均为５．０ｍ，施工方法采用浅埋暗挖法施工。主通道　型主要为上层滞水和孔隙水。人行通道基坑主要包括竖　结构断面为上下弧形，覆土３．６３～５．６７ｍ，采用复合式衬　井、梯道，均采用明挖法施工，主通道采用暗挖法施工。　砌结构。初支由格栅钢架＋钢筋网片＋纵向连接筋＋喷射　砼组成，辅助措施有超前大管棚及超前小导管，临时支　２工程风险因素　护采用格栅钢架＋钢筋网片＋纵向连接筋＋喷射砼组成，　二衬采用Ｃ３５Ｐ８模筑钢筋砼。　本工程属于地下工程。工程风险主要在于地质条件　４．１施工竖井　及地下水位、管线等影响，如施工中土质不好易造成地　施工竖井作为主通道施工临时工作井，施工竖井平　下通道开挖过程中局部塌方及路面沉降，地下水位丰富　面尺寸６４００×４５００ｍｍ，开挖深度梨园侧９４３０ｍｍ，二　易造成塌方及通道渗水，城市主干道因路面沉降而影响　七大桥侧开挖深度１１５２０ｍｍ。在井口设置５００ｍｍ×　道路交通会造成不良社会影响。本项目控制要点是降低　５００ｍｍ锁口圈梁一道。锁口圈采用Ｃ２０模筑混凝土。初　主通道穿越道路路面沉降量及防止地下通道发生渗水。　期支护参数主要是型钢钢架＋纵向连接筋＋钢筋网＋喷射　砼，辅助措施主要是超前注浆小导管。施工竖井在主体　３施工工艺比选　二次衬砌完成后，进行三岔口施做，在三岔口盖板上铺　设防水卷材，外层１００ｍｍ厚细石混凝土，最后进行石灰　地下通道工程施工方法通常有盾构法、顶管法、明　土回填封闭，凿除地面临时设施，恢复原貌。锁口圈至　挖法、浅埋暗挖法等。盾构法施工特点：施工辅助措施　地面段采用ＤＨ一５５Ｖ型挖掘机开挖，人工进行轮廓修整，　少，机械设备费用高，设备安装繁琐，施工噪音大扰民，　开挖平面尺寸５５００×７４００ｍｍ。锁口圈下采用人工分层　设备安装移动占地面积大，优点施工安全性能高。顶管　垂直开挖，开挖断面尺寸５１００×７０００ｍｍ，渣土用３Ｔ龙　法特点：施工辅助措施工费用高需要做设沉井基础、管　门吊提升至地面渣场后用自卸车运至弃土场。开挖由上　道费用高且易发生沉降、设备费用高，施工噪音小。明　而下，分层开挖深度０．７５米（见下图１）。　挖法施工特点：辅助措施少，经济性高，占地多、交通　首先对称开挖两对角，然后安设工字钢支撑、预埋　干扰大、地下管线拆迁量大、容易造成环境污染。浅埋　回填注浆管，再喷射混凝土，接着开挖剩下的部分，待　一暗挖法施工特点：施工灵活，场地占地面积小，经济性　榀完成后施打超前小导管并注浆，循环进入下一榀开　能高，无高额设备购置、保养、维修、保险等费用，安　挖支护。开挖过程中加强竖井井壁收敛变形的监控量测　全性能高、管线拆迁工作量小且不影响城市交通、环境　工作，若出现异常情况，立即停止开挖，临时封闭竖井　＜交通工程建设＞２０１２年第２期　底部，采取初支背后回填注浆及增设锚管等加固措施，　确保竖井开挖过程中井身稳定。采用　４０×３．５超前小导　用经纬仪将轴线测放至施工竖并锁口圈上，用垂球　将轴线控制点引入到竖井控制平台上。用电子经纬仪控　管兼注浆管，Ｌ＝２．０ｍ，＠０．７５ｍ，梅花形布设，打设角度　１５。～３５。。钢支撑采用Ｉ２０ａ工字钢制作，间距Ｏ．７５ｍ，　纵向连接筋为（１）２２，Ｌ＝０．９９ｍ，间距３００，内侧单层布置。　从锁口圈下０．７５ｍ开始设置　１５９×８临时钢支撑，间距　１．５ｍ。二七大桥侧沿主通道方向布置３榀，梨园侧沿主　通道方向布置２榀。竖井侧壁设置钢筋网　６．５，１５０×　１５０，内侧单层布置，　４０　Ｘ　３．５回填注浆管，Ｌ＝０．８ｍ、　２ｍ，＠１．５ｍ，梅花形布设；喷射Ｃ２０砼，厚３００；井底　布设Ｉ２０ａ工字钢，＠１．１５ｍ，双层　２２连接筋，＠３００，　双层满铺　６．５钢筋网１５０×１５０。　制开挖轴线及开挖坡度。主通道主要穿越１—２素填土以　及３一ｌ粉质粘土层，开挖前必须进行超前大管棚施工。　拱顶设计ｌ８根　１０８ｍｍ，６＝６ｍｍ超前大管棚，环向间　距＠３００。在竖井与主通道连接位置２ｍ范围内。在主通　道拱部抬高０．７５ｍ。作为打超前大管棚的工作室；首先　埋设工作室拱顶超前小导管并注浆；再破除工作室位置　的竖井侧墙喷射混凝土，开挖上半部分工作室，架设工　作室钢支撑、导向架，工作室开挖每循环进尺０．５０ｍ。　导向架安设长２ｍ的　１２７×４导向管；然后安装水平钻　机施工大管棚。安装时确保导向架位置准确无误，导向　架、导向管安装要严格检查安装角度，必须满足设计要　求，保证大管棚仰角０．５度。钢管应按设计位置施工，　应从高孔位向低孔位进行，先钻奇数花钢管孔，注浆后　再打无孔钢管。无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质　量。超前大管棚钻孔采用水平导向地质钻机成孔，钻孔　时钻机转速要慢，压力要小，根据地层情况调整钻压及　钻速以保证成孔精度，钻进中采用测斜仪器测量钻孔偏　斜度，发现偏斜超过要求，及时纠正。钻进中，如遇异　常应立即停钻，查明原因。钻架配置两度液动夹头，方　便夹紧及卸拧钻具丝扣。注浆采用ＫＢＹ一５０／７０双液注浆　机，浆液水泥砂浆拌合机和ＴＢＷ５０／１５混浆机拌制。　大管棚施工顺序施工顺序：架立导向架一安设导向　管一喷砼施做止浆墙一用方木搭设钻孔平台一钻机定位　—钻孔一下管一清孔一注浆。见下图２所示。　图１竖井断面图　４．２主通道施工　４．２．１超前大管棚施工　孔口钢管　泄浆阔　图２深孔注浆施工工艺流程图　４．２．２超前小导管　小导管采用　４０ｍｍ×３．５ｍｍ，Ｌ＝２ｍ无缝钢管，边　墙设置（包括中隔墙），每榀钢支撑布设，环向间距为　０．３ｍ，外插角ｌ０。～２０。纵向相邻两排锚管的水平搭接　长度不小于１．０ｍ。超前小导管施工主要机械设备包括：　ＹＴ一２８风动凿岩机、ＫＢＹ一５０／７０型双液注浆泵。采用ＹＴ２８　风动凿岩机钻孔。成孔直径（Ｉ）４８ｍｍ，如遇塌孔，可直接　利用风钻和特制顶头将小导管顶入。钢管安设及孔口密　封处理：小导管从钢架腹部穿过，并由专用顶头顶进，　钢管末端用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其　外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。钢管尾端外露足够长度，　并与格栅钢架焊接在一起。钢管顶进时，注意保护管口　不受损、变形，以便与注浆管路连接。注浆前应进行注　浆试验，确定最佳的注浆压力、扩散半径　单孔注浆量　及合适的浆液配合比。按注浆要求安设注浆设备。注浆　管路和制作注浆泵站。关闭孔口阀门，开启注浆泵，进　行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注　浆终压。然后将注浆泵吸管放入浆液中（吸头有Ｄ８０滤　网包紧），进行正式注浆。注浆时，采取低压力中流量注　入，注浆过程中压力逐步上升。流量逐渐减少，当压力　升至注浆终压时，继续压注５ｍｉｎ，即可结束注浆。注浆　结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。　＜交通工程建设＞２０１２年第２期　４．２．３锁脚锚管　稿头顶入，双液注浆泵注水泥一水玻璃双液浆。土方开　锁脚锚管采用（Ｉ）４０ｍｍ×３．５ｍｍ。Ｌ＝２．５ｍ无缝钢管。　每榀钢支撑布设６根。底部仰拱布设３根，中部临时仰　拱布设３根。外露部分用（０２２钢筋与钢支撑焊接牢固。　４．２．４主通道ＣＲＤ工法分部开挖　“ＣＲＤ”法，就是在隧道等地下工程掘进施工中，　通过设置中隔墙和临时仰拱（两者交叉）将开挖断面分　挖采用人工小范围开挖，推车装碴，龙门吊提升至渣土　仓。格栅钢架及钢筋网片洞外预制，在开挖作业面人工　组装，各节钢架间应以螺栓连接拧紧，每榀间隔５０厘米；　喷砼采用潮喷工艺，施工现场拌制砼，用空压机经喷浆　机输送至作业面。在施工工序上力保开挖、支护、封闭　成环快速连续。　（１）主通道ＣＲＤ工法施工步序见表１所示。　（２）施工要点及技术措施　为四个部分，然后再根据围岩情况细分部进行开挖。此　法是以新奥法的基本原理为依据，在开挖过程中尽量减　少对围岩的扰动，通过超前导管、锚喷网、格栅洞壁支　＠ＣＲＤ法施工时，隧道分成四个小导洞开挖，上下　护系统和中隔壁、临时仰拱联结，使断面支护及早闭合，　控制围岩的变形，并使之趋于稳定。采用ＣＲＤ法施工，　自左而右分１、３和２、４部开挖通道左、右侧导洞，完　成初期支护，上下导洞前后间隔不少于３米，左右导洞　前后间隔不得少于５米。详见下导洞开挖进尺示意图３　所示。　图３导洞开挖进尺示意图　主通道ＣＲＤ工法施工步序　表１　序号　施工工序示意图　施工步骤及措施　大管棚施工完成后，主通道采用　ｌ　Ｉ　ＣＲＤ工法施工：先施工①部超前小　导管，预留核心土开挖　部土方．架　立　部格栅钢架及临时中隔墙。　施工②部超前小导管，预留核心土开　　、ｆ　２　—　Ｉ　ＩＩ　—　挖　土方，架立②部格栅钢架及临时　ｌ　ｒ　仰拱，喷射混凝土。　部施工应滞后　（ｉ、部３ｍ，以形成台阶。　、　Ｉ　。　ＩＩ　施工　部超前小导管，架立　部格栅　３　钢架及临时仰拱，喷射混凝土。④部　ＩＩＩ　施工应滞后②部３ｍ，以形成台阶。　Ｊ　施工④部超前小导管。架立　部格栅　Ｉ　４　１　｜｜　ｌＩ　，　钢架，喷射混凝土，初支封闭成环　．　　ｉ部施工应滞后④部３ｍ，以形成台　ＩＩＩ　。　ＩＶ　。　阶。初支全部完成后，分段拆除临时　１　　ｌ支撑施工二衬。　ＣＲＤ法施工时严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、　强支护、早封闭、勤量测”的十八字施工原则。超前大　管棚及超前注浆小导管作为辅助支护措施，以格栅钢架＋　钢筋网片＋喷射砼形成初期支护。超前小导管采用改装风　导洞开挖施工间隔３～５ｍ。左右导洞间隔５～７ｍ，各导　洞每次开挖进尺为一个格栅间距，严禁多榀一次开挖。　②注意控制先行导洞的开挖中线和水平，确保开挖　断面圆顺，钢格栅安装位置正确。　④加强超前注浆加固和背后回填注浆，以防止坍塌　作为施工的重点；仰拱要及时封闭，拱脚不能超挖过多；　加强量测监控，做好信息反馈，急时调整施工工序和支　撑刚度。　④因为ＣＲＤ法工序较多，工序转换使得结构受力复　杂，为保证拆除临时格栅时的安全。必须保证各分部格　栅之间的连接质量。　４．２．５喷射混凝土　本工程采用潮喷砼施工工艺，按照配合比，在拌和　前用适量的水把砂、石原材料湿润，然后加入水泥、速　凝剂、防水剂用砼搅拌机拌和，把拌和料送入喷射机料　斗，喷射机活塞将拌和料送入混合室，与压缩空气混合　后进入喷射管，在喷嘴处通入水，再次混合后的料从喷　嘴喷射到受喷面。　４．２．６主通道防水层施工　防水是地下通道工程的重点，本工程的防水形式多　样，有刚性防水、柔性防水和自防水体系。本通道初支　完成后，即实施刚性防水层，结构形式依次为３ｃｍ厚１：　２水泥砂浆找平层、２ｃｍ厚１：２防水砂浆。刚性防水在初　支回填注浆后进行。施工时，回填注浆管凸出初支结构　面的部份用氧焊烧掉；初支断面凹坑及欠喷部位用ｌ：２　水泥砂浆填平；凸出大的部位用砂轮打磨。抹砂浆时应　沿断面轮廓逐环进行，连续施工，间歇施工时应标明接　头位置，找平层接头须与防水砂浆层接头错开６００ｍｍ，　施工过程中严格控制砂浆水泥比及抗渗剂用量。　柔性防水采用选用３ｍｍ厚复合双面自粘橡胶沥青　防水卷材，柔性防水工艺施工工艺流程：基层处理一抹　水泥砂浆找平层一养护（至终凝、能够上人）一抹防　水砂浆一揭掉防水卷材下表面的隔离膜一铺防水卷材　一晾放（２４小时至４８小时）一　对接口密封一节点加　强处理一质量验收。结构自防水本工程为复合式衬砌隧　道，采用Ｃ３５二衬防水抗裂砼，抗渗标号不小于Ｐ８，掺　约２％的ＷＨＤＦ抗裂防水剂，提高砼密实性和抗渗性。　＜交通工程建设＞２０１２年第２期　４．２．７二衬砼浇筑　沉降测点的埋设时先用冲击钻在地表钻孔，然后放入沉　二衬混凝土为Ｃ３５Ｐ８防水抗裂混凝土，每断面分两　降测点，测点采用（１）２０ｍｍ，长２００～３００ｉｌｌｎｌ螺栓制成，　次浇筑成型，先浇筑仰拱。再浇筑侧墙及拱顶。浇筑第　测点四周用水泥砂浆填实。经过施工过程中对各部位进　二部分混凝土时由侧墙向顶部浇筑。纵向每次浇筑长度　行沉降观测，综合测量数据显示中北路道路中心沉降量　６ｍ为宜，二衬砼分段浇筑时，在横向施工缝处设置钢边　仅为３．２ｃｍ，主通道两侧沉降量为２．１ｃｍ，沉降量小对道　止水带以达到止水效果。　路交通无干扰。监控点埋设布置如图４所示。监控数据　见表２所示。　５测量监控　．　６ｍ　（ｎ　。　６ｍ　．　１　ｌ　，　ｌ　ｊ　通道内外观察、拱顶下沉量测、周边收敛量测、地　＼　／一　表沉降量测等。基点应埋设在沉降影响范围以外的稳定　＼地础　／　区域，本标段初步计划布设３０～４０个工作基点。布设在　３０米范围以外的地区，并且定期与武汉市一等水准点进　行联测，取得并校核高程值。地表道路测点主要沿暗挖　通道中心线上方进行布设，根据设计要求布设观测点，　ｊ　在需要加设横断面的地段沿横断面方向增加测线。地段　＝＝　测点纵向间距５米。地表监测主断面横向间距为３米、３　图４　监控点布置图　米、３米、３米、３米、３米、３米、３米、６米、６米。　施工监测项目表　表２　序号　监测项目　位置和　方法及仪器设备　监测频率　监测项目　测点布置　监测对象　控制值　工作面、已施工　岩性。预注浆效果及围岩自稳性，地下水。　ｌ　通道内外观察　支护变形、开裂，地表建筑物的变形、开　开挖过程中一天至少一次　无裂缝、隆起、　区段、地表　裂沉陷等　、下沉等情况观察及描述　２　拱顶下沉量测　拱顶　水平仪、水准仪、铟钢尺　开挖过程中２－３天一次　３０ｍｍ　小于２０ｍ一个　３　周边收敛　通道周边　收敛仪　开挖过程中２－３天一次　３０ｍｍ　和拱顶下沉测点同　一断面　４　地面沉降　通道及梯道周围　土体　水平仪、水准仪、铟钢尺　开挖过程中２－３天一次　３０ｎｌｍ　和拱顶下沉测点同　一断面　各部位进行沉降观测，综合测量数据显示中北路道路中　６结束语　心沉降量仅为３．２ｃｍ。主通道两侧沉降量为２．１ｃｍ。经施　工实践证明该法对城市主干道人行地下通道施工干扰　本工程采用浅埋暗挖法施工，主通道开挖采用ＣＲＤ　小、施工周期短、对城市主干道无任何干扰。本工程是　法施工时严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、　中交二航局市政工程施工史上属于第一座城市主干道人　早封闭、勤量测”的十八字施工原则。主通道于２０１０年　行地下道，开启了二航的新领域，在市政地下通道工程　１２月ｌ５日开挖。２０１１年４月２１日贯通，共用１２６天时　为我公司施工施工积累了宝贵的施工技术经验。　间，每延米开挖成型时间紧２．８天。经过对施工过程中