張鵾 柴繼燕 馬松岐 金寶

摘 要：目前地下空間的開發(fā)大多使用明挖大開挖技術(shù)，但是在很多城市建成去只能采用非開挖技術(shù)。大跨度的淺埋地下空間結(jié)構(gòu)，在開挖時(shí)如何防止地面沉降及其帶來(lái)的次生災(zāi)害，本發(fā)明專利獨(dú)辟蹊徑涉及一種新的技術(shù)方案“六導(dǎo)洞十二步”地下空間開挖支護(hù)新技術(shù)，應(yīng)對(duì)周邊復(fù)雜環(huán)境下的淺埋、直墻、平頂、大跨結(jié)構(gòu)的地下空間開挖。通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用證明了該措施的有效性。

關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu);大跨度;開挖支護(hù)

目前城市化發(fā)展進(jìn)程中，核心建成區(qū)的土地尤為稀缺，地下空間的發(fā)展越發(fā)迫切。建成區(qū)一般地面管線密集，交通流量較大，周邊建構(gòu)筑物較多，能提供的施工空間小不能采用大開挖的方式。并且開挖斷面不規(guī)則，不易采用標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械作業(yè)。過(guò)街通道、地下停車場(chǎng)、地下人防商場(chǎng)等地下空間發(fā)展要提高投資效益，埋置不能太深，開發(fā)空間還要大，需要建成淺埋、直墻、平頂、大跨的結(jié)構(gòu)，最終工程建設(shè)成敗歸結(jié)于地下空間的開挖支護(hù)技術(shù)的突破。

一、工程案例簡(jiǎn)介及難點(diǎn)分析

本案例工程現(xiàn)場(chǎng)車流人流復(fù)雜，工程難點(diǎn)可總結(jié)為“地下水位高、周邊管線雜、跨徑尺度大、地面荷載重”，具體情況如下：

（一）工程案例簡(jiǎn)介

濟(jì)南穿濼源大街隧道工程為超淺埋暗挖大跨度平頂直墻隧道，隧道位于濟(jì)南市歷下區(qū)泉城廣場(chǎng)南側(cè)，濼文路北側(cè)，下穿濼源大街，隧道寬23.5米，高4米，主體總長(zhǎng)60.7米，整個(gè)結(jié)構(gòu)為單層框式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括出入口、豎井連接段等結(jié)構(gòu)。

（二）工程難點(diǎn)分析

1、本工程處于濼源大街和濼源路交匯地帶，地面車流量、人流量大;

2、隧道覆蓋層中，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，有電訊管線、電力管線，混凝土雨污水管線等;

3、隧道屬于平頂直墻 結(jié)構(gòu)，且屬超淺埋（覆土6m）大跨度（開挖寬度25.2米）暗挖，覆跨比僅為0.24，結(jié)構(gòu)受力非常復(fù)雜，難以保證地面行人、行車及地下管線的安全;

4、本地段首地理位置限制，地表不允許交通疏解、地表降水及管線懸吊等地表加固措施。

二、開挖施工過(guò)程

（一）開挖施工思路

隧道共計(jì)6個(gè)洞室，施工順序?yàn)?、3、5#洞開挖，進(jìn)行1、3、5#洞室襯砌施工，進(jìn)行2、4、6#洞室的開挖支護(hù)、襯砌施工。

1、3、5#洞開挖順序?yàn)?，在管棚、超前小?dǎo)管超前預(yù)注漿加固地層施工完畢后，先開挖上導(dǎo)洞，開挖進(jìn)尺為50cm，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，至上導(dǎo)洞開挖5米后進(jìn)行下導(dǎo)洞的開挖初襯。上下導(dǎo)洞錯(cuò)開長(zhǎng)度保持在5-6m左右，開挖后及時(shí)進(jìn)行封閉。

上下臺(tái)階采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，在保證掌子面穩(wěn)定的前提下，盡可能為后續(xù)施工土工場(chǎng)地和便利。上下臺(tái)階錯(cuò)開不小于3米，相鄰洞室控制在10m左右。開挖完成后及時(shí)完成鋼拱架等支撐支護(hù)。

（二）開挖施工步驟

首先沿結(jié)構(gòu)開挖外輪廓線直墻和平頂位置打設(shè)108超前大管棚，注漿后作為地下空間的整體支護(hù)。開挖斷面根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸，一般寬度在24-30米，高度在4-6米時(shí)，可分為6個(gè)導(dǎo)洞，每個(gè)導(dǎo)洞開挖寬度在4-5米，較適合二柱三跨的結(jié)構(gòu)，每個(gè)導(dǎo)洞分上下臺(tái)階兩步開挖，共計(jì)六導(dǎo)洞十二步開挖。相鄰導(dǎo)洞跳躍開挖，前后錯(cuò)開，先施工1、3、5號(hào)導(dǎo)洞，后施工2、4、6導(dǎo)洞。這樣將大斷面化整為零，減少了掌子面暴露面積，后施工2、4、6導(dǎo)洞，如三塊核心土穩(wěn)定了地面荷載。待1、3、5號(hào)導(dǎo)洞閉合成環(huán)后沉降穩(wěn)定后，再開挖2、4、6導(dǎo)洞，相對(duì)沉降較少，開挖更加快捷。每個(gè)導(dǎo)洞采用微臺(tái)階開挖，強(qiáng)支護(hù)，速閉合。采用型鋼拱架和臨時(shí)型鋼支撐以及噴錨支護(hù)體系，使初期支護(hù)體系和超前大管棚體系形成整體支護(hù)體系。

為保護(hù)地下管線實(shí)施，放置砂層坍塌及保證施工安全，橫通道施工前先對(duì)圍巖采取超前預(yù)支護(hù)等輔助措施，在隧道的拱部及邊墻采用超前大管棚及小導(dǎo)管注漿，對(duì)松散圍巖進(jìn)行加固，從而在土層內(nèi)形成一個(gè)梁和殼效應(yīng)，以改善圍巖的強(qiáng)度。

施工過(guò)程中超前支護(hù)注意以下三點(diǎn)：

1、大管棚施工

在豎井施工到橫通道上臺(tái)階頂部標(biāo)高時(shí)，架立三榀并列橫向型鋼拱架并噴砼繼續(xù)施工豎井，待豎井施工至橫通道管棚鉆機(jī)平臺(tái)標(biāo)高位置時(shí)停止施工，架立管棚鉆機(jī)及管棚導(dǎo)向墻。在橫通道開挖輪廓線以上35cm處，按設(shè)計(jì)放樣。采用鉆機(jī)水平跟管鉆進(jìn)施作Φ108大管棚，管棚環(huán)向間距為35cm，外插角0.3°，單節(jié)長(zhǎng)4m。

2、超前小導(dǎo)管施工

采用?42x3.25小導(dǎo)管超前注漿，L=3.0m，水平間距@350。超前小導(dǎo)管布設(shè)過(guò)程中考慮到開挖次序，根據(jù)實(shí)際施工情況合理布置。

3、超前注漿

管棚內(nèi)注漿采用水泥單液漿，水灰比為0.8 ：l～1：1 ，注漿壓力為0.3Mpa--0.5Mpa。管棚施工完畢后在開挖輪廓線與管棚之間用高壓風(fēng)鎬打入Φ42@35cm，L=3.5 m的超前小導(dǎo)管，并注壓水泥--水玻璃雙液漿，注漿壓力為0.5Mpa--1.5Mpa。

上下臺(tái)階采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，在保證掌子面穩(wěn)定的前提下，盡可能為后續(xù)施工土工場(chǎng)地和便利。上下臺(tái)階錯(cuò)開不小于3米，相鄰洞室控制在10m左右。

三、現(xiàn)場(chǎng)安全措施

（一）大跨度隧道工程施工工藝復(fù)雜，必須建立并健全安全管理制度，確保安全技術(shù)交底制度、班前檢查制度、周一安全活動(dòng)制度、定期檢查與隱患整改制度、管理人員實(shí)行年審制度、持證上崗制度、安全培訓(xùn)制度及安全教育制度等得到貫徹落實(shí)。

（二）建立并完善應(yīng)急預(yù)案體系，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生情況定制完善可行的應(yīng)急預(yù)案，確保突發(fā)情況下能有效降低人員安全施工，減少財(cái)產(chǎn)損失。

（三）建立應(yīng)急物品倉(cāng)庫(kù)，應(yīng)急設(shè)施及時(shí)檢查更新。

四、施工質(zhì)量控制

（一）相關(guān)施工人員嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家、交通部及本公司現(xiàn)行的質(zhì)量責(zé)任制管理規(guī)定、制度，貫徹執(zhí)行誰(shuí)管生產(chǎn)誰(shuí)負(fù)責(zé)質(zhì)量，誰(shuí)管技術(shù)誰(shuí)監(jiān)督質(zhì)量，誰(shuí)操作，誰(shuí)把好質(zhì)量關(guān)的原則，責(zé)任落實(shí)到人，確保高難度工程的每個(gè)細(xì)節(jié)都有人定，每一個(gè)步驟都控制嚴(yán)。

（二）嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量關(guān)，從源頭控制施工質(zhì)量。

（三）施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)收集處理數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)回饋情況，及時(shí)調(diào)整施工工藝和施工方法。

五、結(jié)語(yǔ)

（一）施工開挖安全全風(fēng)險(xiǎn)降低

本技術(shù)所采用的將大跨徑隧道分為六導(dǎo)洞的施工方法，可以縮小單次開挖跨境，增加施工安全系數(shù)。該方法在富水及地質(zhì)不良情況下效果尤其突出。同時(shí)配合主體施工前的超前支護(hù)措施、施工過(guò)程中 “管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工方針以及主體完成后完善的監(jiān)控量測(cè)體系，可以高效且系統(tǒng)的將施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

（二）降低了經(jīng)濟(jì)成本提高了工作效率

相較于傳統(tǒng)的大開挖方式，在滿足安全的前提下，可以有效的減少輔助性措施的經(jīng)濟(jì)支出，節(jié)約成本。同時(shí)，六導(dǎo)洞十二步隧道開挖技術(shù)在有效控制人力、物力的情況下，形成有序流水，能使各個(gè)步驟銜接流暢，減少不必要的窩工和交叉作業(yè)，有效提高工作效率。