彭勇波

（廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 廣州 510620）

1 依托工程概況

21 號線員村站地鐵Ⅲ號出入口位于員村二橫路與西界東馬路交匯路口東北角，連通換乘大廳和五號線B出入口，寬9.4 m，高5.4 m，長17.4 m。隧道上方為員村二橫路，現(xiàn)狀路寬約6.5 m，為雙向兩車道，交通繁忙。員村二橫路下方管線密集，其中控制性管線主要有：①1 根?1 000 mm 混凝土雨水管，埋深3.4 m；②2 根?400 鑄鐵給水管，埋深0.99 m 和1.33 m；③2根100×100電力銅管，埋深1.12 m。雨水管距離超前支護(hù)最近為0.86 m，密貼超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)暗挖通道地層由上至下為素填土層、粉質(zhì)黏土層、全風(fēng)化地層，水位位于地面以下3 m，隧道初支距離路面3.96 m，隧道埋深淺，且富含水容易造成掌子面土體坍塌。本隧道位于市區(qū)繁華路段，隧道暗挖施工需下穿交通繁忙、地下管線眾多的道路，施工環(huán)境復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)極高。詳細(xì)大樣如圖1所示。

2 施工技術(shù)研究內(nèi)容

本技術(shù)研究的主要內(nèi)容為：

⑴如何在交通繁忙、管線緊貼條件下保證隧道掌子面圍巖穩(wěn)定；

⑵如何將隧道開挖對上方管線及路面的影響減少至最低；

⑶如何降低行車對施工影響，以及施工過程中突發(fā)狀況而引起的行車安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 施工技術(shù)研究對策

針對研究課題，我方展開了一系列的研討，試驗(yàn)，逐步總結(jié)了一系列如下對策：

⑴由于隧道上覆地層淺、管線密貼、交通繁忙，隧道進(jìn)行暗挖施工存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，而傳統(tǒng)超前小導(dǎo)管和管棚效果不理想［1］，本技術(shù)通過對隧道上方設(shè)置微型管幕超前支護(hù)［2］，增加超前支護(hù)剛度，同時(shí)通過在管幕卡口預(yù)留注漿管進(jìn)行注漿，填充管幕之間及管幕周邊土層空隙，提高超前支護(hù)整體剛度，減少道路的變形，降低對管線的影響，同時(shí)通過注漿，更好的實(shí)現(xiàn)堵水和加固圍巖的目的［3］。

⑵由于暗挖通道與豎井斜交，部分管幕無法施做，為保證開挖的安全，在隧道右拱墻外側(cè)設(shè)置超前小導(dǎo)管注漿。

⑶本項(xiàng)目隧道采用中隔壁法施工，為保證路面交通和管線的安全，采用支護(hù)較強(qiáng)的臨時(shí)拱架支撐的中隔壁法施工。同時(shí)施工過程中采取措施降低拆除中隔壁對隧道變形的影響。

⑷由于二橫路交通繁忙，大型公交車及小汽車密集，在隧道上方路面鋪設(shè)防滑厚鋼板，增大汽車與路面的接觸面積，從而降低行車對隧道上方道路的沖擊荷載，同時(shí)也可降低施工過程中突發(fā)狀況而引起的行車安全風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)以上情況，在傳統(tǒng)暗挖隧道施工方法基礎(chǔ)上，通過掌子面設(shè)置微型管幕超前支護(hù)、超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、中隔壁法開挖技術(shù)和在路面鋪筑防滑厚鋼板等技術(shù)，順利完成了該工程。

4 交通繁忙路段密貼管線淺埋暗挖過路通道施工技術(shù)

4.1 微型管幕超前支護(hù)施工技術(shù)

本技術(shù)通過在隧道上方設(shè)置微型管幕超前支護(hù)［4］，增加超前支護(hù)剛度，同時(shí)通過在管幕卡口預(yù)留注漿管進(jìn)行注漿，填充管幕之間及管幕周邊土層空隙，提高超前支護(hù)整體剛度，減少道路的變形。

4.1.1 微型管幕孔位布置

⑴鉆孔布置如圖2所示，微型管幕采用?194 mm壁厚t=10 mm 鋼管@239 mm 間距布設(shè)，微型管幕采用管幕頂管機(jī)進(jìn)行頂進(jìn)施工，單根完成后進(jìn)行管內(nèi)清理和壓注水泥漿。管幕施工應(yīng)按順序一根根依次進(jìn)行施工［5］，所有管幕完成后應(yīng)通過管幕之間預(yù)留注漿管進(jìn)行注漿，確保管幕與周邊土體連成整體［6］。管幕大樣如圖3所示。

圖2 微信管幕布置橫斷面圖Fig.2 Cross-section Drawing of Wechat Tube Curtain Layout（mm）

圖3 微型管幕連接大樣圖Fig.3 Large Sample Picture of Micro-tube Screen Connection（mm）

⑵微型管幕超前支護(hù)的具體施作方法工序示意如圖4所示。

圖4 微型管幕施工工序圖Fig.4 Construction Process Diagram of Micro-pipe Curtain

4.1.2 鋼管制作

根據(jù)現(xiàn)場頂管作業(yè)空間，選擇合適長度制作微型管幕材料，采用?194 mm 壁厚t=10 mm 鋼管，兩側(cè)鎖扣用∠45×45×5 mm 等邊角鋼，角鋼與鋼管進(jìn)行焊接，管和鎖扣接長時(shí)應(yīng)錯(cuò)開，焊縫應(yīng)打磨平整。角鋼焊接前應(yīng)在鋼管上進(jìn)行定位，確保鎖扣標(biāo)準(zhǔn)化，以保證相鄰管幕可以順利打入。

4.1.3 頂管反力架施工

由于管幕采用專用管幕頂進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工，因此需在頂進(jìn)機(jī)后方設(shè)置反力墻，反力墻采用C30 鋼筋混凝土墻，通過鋼筋錨于工作井底板上，并在反力墻后設(shè)置墻肋增大反力墻穩(wěn)定性。

4.1.4 頂管機(jī)就位

在反力墻及底板上安裝定位頂管機(jī)，并進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，確保頂管機(jī)滿足使用要求。

4.1.5 管幕分節(jié)頂進(jìn)

先根據(jù)設(shè)計(jì)圖孔位，鉆孔參數(shù)，在工作面上放出鉆孔位置，并用油漆標(biāo)定，調(diào)整頂管機(jī)的仰角和水平角，移動(dòng)機(jī)器，將鉆頭對準(zhǔn)所標(biāo)孔位。安裝第一節(jié)管幕，啟動(dòng)頂進(jìn)機(jī)器開始頂進(jìn)，壓到深度后，安裝第二節(jié)鋼管并焊接，無誤后開始頂進(jìn)施工，重復(fù)以上動(dòng)作直至完成。管幕頂進(jìn)施工及螺旋出土如圖5所示。

圖5 管排頂進(jìn)施工及螺旋出土Fig.5 Pipe Row Jacking Construction and Spiral Excavation

4.1.6 清孔

清理鋼管內(nèi)泥土，并沖洗干凈。

4.1.7 孔內(nèi)及鎖扣注漿

封住鋼管頭，向管內(nèi)灌注水泥漿，同時(shí)向鎖扣內(nèi)預(yù)埋的注漿管注漿。

4.1.8 移動(dòng)頂管機(jī)施工下一孔位

移機(jī)至下一孔位并校正后，將鋼管鎖扣扣入上一循環(huán)鎖扣內(nèi)，使兩管幕連接。

4.2 超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)

由于暗挖通道與豎井斜交，部分管幕無法施做，為保證開挖的安全，在隧道右拱墻外設(shè)置一層超前小導(dǎo)管［7］，對其外側(cè)進(jìn)行注漿加固。小導(dǎo)管布置圖6所示。

圖6 小導(dǎo)管布置圖Fig.6 Small Catheter Layout （mm）

4.2.1 小導(dǎo)管制作及安裝

⑴超前小導(dǎo)管制作：將進(jìn)場合格的鋼管加工成設(shè)計(jì)規(guī)格，安裝好止?jié){塞。

⑵導(dǎo)管孔測量放線：按設(shè)計(jì)圖將小導(dǎo)管孔位置進(jìn)行放線，并用噴漆做好孔位標(biāo)記；

⑶鉆孔設(shè)備選擇：根據(jù)圍巖的類別、錨桿孔徑、錨桿深度、以及施工場地條件等來選擇鉆孔設(shè)備。較硬巖層中可采用QZB-100B 潛孔沖擊成孔，強(qiáng)度較高巖層可采用YT-28鑿巖機(jī)鉆鑿成孔，巖層破碎或松軟飽水等易于塌縮孔和卡鉆埋鉆的地層中采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)；

⑷鉆機(jī)就位：根據(jù)現(xiàn)場導(dǎo)管孔位擺放鉆機(jī)；

⑸鉆進(jìn)方式：鉆孔按設(shè)計(jì)要求，為降低揚(yáng)塵，保證洞內(nèi)環(huán)境，選擇水鉆。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機(jī)性能和錨固地層進(jìn)行控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故；

⑹小導(dǎo)管孔清理：在鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外。

⑺小導(dǎo)管孔檢驗(yàn)：清孔完成后，檢查孔徑、孔深是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，不合格的孔要重新鉆鑿，直至合格為止；

⑻小導(dǎo)管體安裝：按設(shè)計(jì)要求，將加工好的合格的錨桿，用鉆機(jī)邊旋邊從鋼架腹部穿過送入孔內(nèi)小導(dǎo)管，并采用專用頂頭頂進(jìn)，頂進(jìn)鉆孔長度不小于90%管長。鋼管末端設(shè)置擋圈外，還用膠泥麻筋纏箍成楔形，以便鋼管頂進(jìn)孔后其外壁與孔巖壁間隙堵塞嚴(yán)密。鋼管尾端外露足夠長度，并與格柵鋼架焊接在一起。

4.2.2 超前小導(dǎo)管注漿

將注漿管連接在安裝好注漿配套設(shè)施的小導(dǎo)管尾部，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿，注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場情況調(diào)整［8］，注漿壓力控制在0.5～1 MPa。

⑴采用KBY-50/70 注漿泵壓水泥漿。注漿前先噴射混凝土5～10 cm厚封閉掌子面，形成止?jié){盤。

⑵注漿前先沖洗管內(nèi)沉積物，由下至上順序進(jìn)行。單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求值，持續(xù)注漿10 min且進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4或進(jìn)漿量達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)漿量的80%及以上時(shí)注漿方可結(jié)束。

⑶注漿施工中做好注漿記錄，隨時(shí)分析和改進(jìn)作業(yè)，并注意觀察施工支護(hù)工作面的狀態(tài)。

4.3 中隔壁法臨時(shí)拱架支護(hù)技術(shù)

本項(xiàng)目隧道采用中隔壁法施工［9］，為保證路面交通和管線的安全，采用支護(hù)較強(qiáng)的臨時(shí)拱架支撐的中隔壁法施工。同時(shí)施工過程中采取措施降低拆除中隔壁對隧道變形的影響。中隔壁法橫斷面如圖7所示。

圖7 中隔壁法斷面圖及臨時(shí)拱架示意圖Fig.7 Method Cross-section Diagram and Schematic Diagram of Temporary Arch Frame

4.3.1 施工工藝流程

施工時(shí)先行施工左洞，右洞滯后5 m 以上開挖。左右洞均采用臺(tái)階法開挖，根據(jù)監(jiān)測情況采用預(yù)留核心土。待洞通后，分段拆除臨時(shí)支護(hù)并澆筑二襯結(jié)構(gòu)。

4.3.2 型鋼拱架支護(hù)

通道鋼架采用Ⅰ25b 工字鋼加工，在地面分片加工，并進(jìn)行預(yù)拼，合格后運(yùn)至洞內(nèi)安裝。安裝時(shí)鋼架與通道軸線垂直，最后焊接連接筋，使鋼架成為一個(gè)整體。在初期支護(hù)形成“閉合”結(jié)構(gòu)前，每榀鋼架安裝時(shí)，均在其底部設(shè)一塊鋼板作為支托，以增大受力面積，減少初支下沉量。每榀鋼架安裝好后，在其拱腳處設(shè)置兩根鎖腳錨管，以限制初支下沉和防止初支向通道內(nèi)收斂變形，鎖腳錨桿采用?42 鋼管，其尾部與鋼架焊接牢固［10］。

4.3.3 型鋼拱架拆除

為了最大限度降低拆除中隔壁引起隧道變形，采取以下措施：①二襯仰拱清底時(shí)不拆除中隔壁，待二襯拱墻鋼筋安裝時(shí)才拆除中隔壁；②合理分段拆除中隔壁；③合理控制工序銜接，減少中隔壁拆除與二襯混凝土澆筑時(shí)間間隔。

4.4 地面防護(hù)技術(shù)

由于二橫路交通繁忙，大型公交車及小汽車密集，在隧道上方路面鋪設(shè)防滑厚鋼板，增大汽車與路面的接觸面積，從而降低行車對隧道上方道路的沖擊荷載，同時(shí)也可降低施工過程中突發(fā)狀況而引起的行車安全風(fēng)險(xiǎn)。地面防護(hù)如圖8所示。

圖8 防滑鋼板鋪筑橫斷面圖Fig.8 Cross-section Drawing of Anti-sliding Steel Plate Paving （mm）

防滑厚鋼板板厚為30 mm，橫向?yàn)檎麄€(gè)行車道滿鋪，縱向?yàn)檠厮淼乐行木€南北向各10 m，總長為20 m。

鋼板鋪筑鋪筑前先用水準(zhǔn)儀對路面進(jìn)行標(biāo)高復(fù)測，局部過高處采取打鑿，低點(diǎn)采用水穩(wěn)層找平。完成后沿二橫路由南往北鋪筑，鋪筑時(shí)各鋼板之間采用焊接，以保證鋼板之間連接。同時(shí)為增大鋼板摩擦力，在鋼板上設(shè)置橫向鋼筋。

5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)新型技術(shù)解決了埋深淺、道路交通繁忙、管線密貼施工的一系列問題，順利完成了建設(shè)任務(wù)，避免了交通疏解和管線改遷等施工內(nèi)容，減少了建設(shè)費(fèi)用和工期，得到監(jiān)理、業(yè)主的一致認(rèn)可。

6 結(jié)語

隨著我國城市的飛速發(fā)展，越來越多地下通道需要建設(shè)，如何最大限度降低對周邊居民出行不利影響是不斷追求的課題，筆者通過研究，提供了一種既可以提高施工的安全穩(wěn)定性，同時(shí)具備簡易高效的優(yōu)點(diǎn)，且施工過程中無需占用上方道路，把由施工對環(huán)境所帶來的不利影響降至了最低限度的綜合施工技術(shù)，該技術(shù)對類似工程提供了有價(jià)值的參考和借鑒，對國內(nèi)過街通道和淺埋暗挖隧道安全高效化施工有一定的推動(dòng)作用。