姜世超

(中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100023)

城市地下管廊是通過通信、供水、中水、熱力、真空管道等多種媒介，在同一空間內(nèi)形成一個現(xiàn)代化、集中化、科學(xué)化的城市地下空間建筑[2]。它能有效解決城市發(fā)展中各種管線維護(hù)和擴建所帶來的“拉鏈路”問題[3]。

為了保證地面道路及地下管線正常運行，北京城市副中心城市干線綜合管廊采用“初支聯(lián)立二襯獨立法”暗挖法施工。該工程地下土層松散、自穩(wěn)能力差，施工中易對地面道路、管線的沉降產(chǎn)生影響，通過采用合理開挖及初期支護(hù)施工方法，同時在施工過程中對穿越城市主干道路段的土體采取有效加固措施并且針對上部道路實時進(jìn)行監(jiān)控量測指導(dǎo)暗挖施工技術(shù)方案調(diào)整，保證施工安全及地面道路及管線沉降變形處于正常控制范圍。

1 工程概況

北京城市副中心城市干線綜合管廊下穿既有玉帶河大街，采用淺埋暗挖法施工。暗挖段管廊長度為56.34m，從兩側(cè)明挖段對向施工。暗挖段斷面為四倉結(jié)構(gòu)，分為燃?xì)鈧}、水信倉、電力倉和能源倉（圖1）。入廊管線包括燃?xì)夤芫€(DN300mm)、給水（DN800mm)、再生水（DN400mm)、氣力垃圾管（DN500)、電力（110kV 及10kV 電纜）、地埋管（DN600mm)，環(huán)境風(fēng)險如表1 所示。

表1 環(huán)境風(fēng)險工程情況匯總表

圖1 暗挖結(jié)構(gòu)拱頂斷面示意圖

暗挖段結(jié)構(gòu)頂拱主要位于粉質(zhì)粘土②1 層，結(jié)構(gòu)主要穿越地層主要為粉細(xì)砂③層，結(jié)構(gòu)持力層主要位于粉細(xì)砂③層及粉細(xì)砂④1 層。根據(jù)地勘報告，本工程地下水潛水水位標(biāo)高為10.53m，位于結(jié)構(gòu)拱頂以上。

2 工程難點

1）暗挖結(jié)構(gòu)上方有多條市政管線橫跨，暗挖結(jié)構(gòu)與管線十分接近，實際施工時管廊初支結(jié)構(gòu)密貼熱力管溝底施工，如何控制管線結(jié)構(gòu)及道路沉降嚴(yán)重制約暗挖結(jié)構(gòu)施工。

2）暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面跨度及寬度在同類施工中較大，開挖步序多，且暗挖結(jié)構(gòu)從拱頂結(jié)構(gòu)斷面漸變?yōu)槠巾敂嗝娲嬖谵D(zhuǎn)化難度大的難題，如何有效控制結(jié)構(gòu)斷面轉(zhuǎn)換工序嚴(yán)重制約暗挖結(jié)構(gòu)施工。

3 超前加固施工技術(shù)

管廊主要位于細(xì)砂、粉砂層，土體自穩(wěn)性差，開挖極易造成水土流失及坍塌。根據(jù)已施工的臨近基坑水位在明開底板以下1m，考慮暗挖管道廊道的縱向坡度，底板局部處于水層，通廊縱向不具備打設(shè)降水井條件，故需對隧道周邊地段進(jìn)行注漿止水。注漿止水后，必須按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行超前注漿[4]。

3.1 注漿止水及加固范圍

為保證無水作業(yè)，確保施工安全，需增加弧形底板注漿，隧道范圍內(nèi)擬采用全斷面深孔注漿的施工方法。根據(jù)隧道注漿擴散半徑計算，隧道注漿孔間距50cm，隧道內(nèi)注漿止水范圍按照隧道一襯外擴3m 計算[5]，注漿注入順序為從上至下進(jìn)行施工。

3.2 全斷面注漿施工

3.2.1 封閉掌子面

施工前采用鋼筋網(wǎng)片+C25 噴射混凝土封閉掌子面。在掌子面上打入不少于1.5m 間距1.0m的?25 鋼筋錨桿，打入角度為斜下方15°，外露25cm。在錨桿上方安放雙層?6＠150×150mm鋼筋網(wǎng)片，間距120mm，留置40mm 厚保護(hù)層，形成鋼筋骨架形成鋼筋骨架后，噴射200mmC25混凝土。待掌子面混凝土達(dá)到設(shè)計強度后方可進(jìn)行超前隧道全斷面注漿。

3.2.2 鉆孔布置

如圖2 所示，在鉆孔過程中先上后下，先外后內(nèi)，布孔間距600mm，注漿采用后退式分段注漿。鉆孔施工按照上下臺階拉開4m 距離，每循環(huán)進(jìn)尺結(jié)合現(xiàn)場實際情況北向南劃分（7+12+9+9)m 4 個注漿段，由南向北施工段為（7+10.1）m 兩個注漿段，后序注漿段預(yù)留2m 已注漿段作為止?jié){盤。

圖2 鉆孔布置圖

3.2.3 漿液配制

在施工過程中采用雙重管A（磷酸+水玻璃）+B（水泥漿+水玻璃）無收縮雙液注漿工法[6]。采用二重管鉆機鉆孔至預(yù)定深度后注漿，兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合[7]。對隧道開挖面外側(cè)加固將采用外擴角度進(jìn)行鉆孔，對開挖面采用水平鉆桿注漿法施工（即鉆桿回抽法）。根據(jù)隧道穿越不穩(wěn)定土層自上向下為細(xì)砂、中砂的特點，對隧道全部斷面進(jìn)行注漿處理土體。

3.2.4 注漿

隧洞拱頂、兩側(cè)及底板按照8°～10°采用鉆桿（根據(jù)現(xiàn)場情況確定），采用?42 注漿管，注漿壓力為0.8～1.2MPa。隧道注漿止水范圍按照初期支護(hù)外擴3m計算。漿液配比可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。注漿順序從上往下注漿。根據(jù)注漿壓力變化，判斷注漿是否達(dá)到要求，從而保證注漿止水效果。注漿施工后，待土體達(dá)到一定強度后，方可開挖隧道掌子面。每次注漿前，用噴射混凝土封閉掌子面，注漿施工結(jié)束后再進(jìn)行隧道開挖[8]。

4 監(jiān)控量測及分析

因淺埋暗挖結(jié)構(gòu)周圍地層容易失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)上有雨水、熱力等多種管線，為了保證地面道路及地下市政管線正常運行，必須加強監(jiān)控量測。其中，為保證指正管線、地表道路交通安全，重點進(jìn)行沉降監(jiān)測。

4.1 監(jiān)測點布設(shè)及風(fēng)險控制方法

采用精密電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行地表沉降觀測。沿暗挖段軸線方向布設(shè)量測點，在地下工程施工影響范圍處設(shè)置路面沉降監(jiān)測點，結(jié)合現(xiàn)場道路實際情況擬布設(shè)10 排道路測點（每排3 個監(jiān)測點位），布設(shè)間距為5m，確保對地表沉降進(jìn)行有效監(jiān)測，地表沉降控制值為15mm。

風(fēng)險控制采用雙控指標(biāo)，即實測絕對值和速率值[9]。設(shè)定F=實測值/控制標(biāo)準(zhǔn)值（表2）。

表2 風(fēng)險控制情況表

4.2 地表沉降對比效果分析

為了全面研究小導(dǎo)管注漿及全斷面注漿止水加固對地面沉降的影響，收集開挖長度為：5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m 時地表沉降變形數(shù)據(jù)，本文以暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)中線正上方的10 個監(jiān)測點數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明，對地表沉降模擬數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)對比如圖3所示。

圖3 最大地表沉降對比曲線圖

由圖3 可以看出，在模擬小導(dǎo)管注漿條件下，隨著開挖支護(hù)長度的增加，地表沉降增大。當(dāng)開挖長度達(dá)到30m（熱管結(jié)構(gòu)內(nèi)段）時，最大累積沉降量為59.90mm。采用全斷面注漿止水加固，開挖面長度增加引起的地表沉降增大。當(dāng)開挖長度達(dá)到30m（熱管結(jié)構(gòu)內(nèi)段）時，累計最大沉降量為15mm。

5 結(jié)語

在穿越風(fēng)險源區(qū)域暗挖支護(hù)結(jié)構(gòu)采用全斷面注漿止水加固比小導(dǎo)管注漿加固地層，未超過15mm 限值的監(jiān)測沉降控制值，加固效果突出，有效的減小了地表沉降量瞬時增量，成為控制地表及管線結(jié)構(gòu)沉降的重要施工工序，為后續(xù)施工提供作業(yè)空間、時間，有效保障了地面道路和市政管線的正常運行。