交通繁忙路段密贴管线浅埋暗挖过路通道施工技术

彭勇波

（广东省基础工程集团有限公司 广州 510620）

1 依托工程概况

21 号线员村站地铁Ⅲ号出入口位于员村二横路与西界东马路交汇路口东北角，连通换乘大厅和五号线B出入口，宽9.4 m，高5.4 m，长17.4 m。隧道上方为员村二横路，现状路宽约6.5 m，为双向两车道，交通繁忙。员村二横路下方管线密集，其中控制性管线主要有：①1 根ϕ1 000 mm 混凝土雨水管，埋深3.4 m；②2 根ϕ400 铸铁给水管，埋深0.99 m 和1.33 m；③2根100×100电力铜管，埋深1.12 m。雨水管距离超前支护最近为0.86 m，密贴超前支护结构。同时暗挖通道地层由上至下为素填土层、粉质黏土层、全风化地层，水位位于地面以下3 m，隧道初支距离路面3.96 m，隧道埋深浅，且富含水容易造成掌子面土体坍塌。本隧道位于市区繁华路段，隧道暗挖施工需下穿交通繁忙、地下管线众多的道路，施工环境复杂，施工风险极高。详细大样如图1所示。

2 施工技术研究内容

本技术研究的主要内容为：

⑴如何在交通繁忙、管线紧贴条件下保证隧道掌子面围岩稳定；

⑵如何将隧道开挖对上方管线及路面的影响减少至最低；

⑶如何降低行车对施工影响，以及施工过程中突发状况而引起的行车安全风险。

3 施工技术研究对策

针对研究课题，我方展开了一系列的研讨，试验，逐步总结了一系列如下对策：

⑴由于隧道上覆地层浅、管线密贴、交通繁忙，隧道进行暗挖施工存在较大安全风险，而传统超前小导管和管棚效果不理想［1］，本技术通过对隧道上方设置微型管幕超前支护［2］，增加超前支护刚度，同时通过在管幕卡口预留注浆管进行注浆，填充管幕之间及管幕周边土层空隙，提高超前支护整体刚度，减少道路的变形，降低对管线的影响，同时通过注浆，更好的实现堵水和加固围岩的目的［3］。

⑵由于暗挖通道与竖井斜交，部分管幕无法施做，为保证开挖的安全，在隧道右拱墙外侧设置超前小导管注浆。

⑶本项目隧道采用中隔壁法施工，为保证路面交通和管线的安全，采用支护较强的临时拱架支撑的中隔壁法施工。同时施工过程中采取措施降低拆除中隔壁对隧道变形的影响。

⑷由于二横路交通繁忙，大型公交车及小汽车密集，在隧道上方路面铺设防滑厚钢板，增大汽车与路面的接触面积，从而降低行车对隧道上方道路的冲击荷载，同时也可降低施工过程中突发状况而引起的行车安全风险。

根据以上情况，在传统暗挖隧道施工方法基础上，通过掌子面设置微型管幕超前支护、超前小导管预注浆、中隔壁法开挖技术和在路面铺筑防滑厚钢板等技术，顺利完成了该工程。

4 交通繁忙路段密贴管线浅埋暗挖过路通道施工技术

4.1 微型管幕超前支护施工技术

本技术通过在隧道上方设置微型管幕超前支护［4］，增加超前支护刚度，同时通过在管幕卡口预留注浆管进行注浆，填充管幕之间及管幕周边土层空隙，提高超前支护整体刚度，减少道路的变形。

4.1.1 微型管幕孔位布置

⑴钻孔布置如图2所示，微型管幕采用ϕ194 mm壁厚t=10 mm 钢管@239 mm 间距布设，微型管幕采用管幕顶管机进行顶进施工，单根完成后进行管内清理和压注水泥浆。管幕施工应按顺序一根根依次进行施工［5］，所有管幕完成后应通过管幕之间预留注浆管进行注浆，确保管幕与周边土体连成整体［6］。管幕大样如图3所示。

图2 微信管幕布置横断面图Fig.2 Cross-section Drawing of Wechat Tube Curtain Layout（mm）

图3 微型管幕连接大样图Fig.3 Large Sample Picture of Micro-tube Screen Connection（mm）

⑵微型管幕超前支护的具体施作方法工序示意如图4所示。

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

4.1.2 钢管制作

根据现场顶管作业空间，选择合适长度制作微型管幕材料，采用ϕ194 mm 壁厚t=10 mm 钢管，两侧锁扣用∠45×45×5 mm 等边角钢，角钢与钢管进行焊接，管和锁扣接长时应错开，焊缝应打磨平整。角钢焊接前应在钢管上进行定位，确保锁扣标准化，以保证相邻管幕可以顺利打入。

4.1.3 顶管反力架施工

由于管幕采用专用管幕顶进机进行施工，因此需在顶进机后方设置反力墙，反力墙采用C30 钢筋混凝土墙，通过钢筋锚于工作井底板上，并在反力墙后设置墙肋增大反力墙稳定性。

4.1.4 顶管机就位

在反力墙及底板上安装定位顶管机，并进行设备调试，确保顶管机满足使用要求。

4.1.5 管幕分节顶进

先根据设计图孔位，钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定，调整顶管机的仰角和水平角，移动机器，将钻头对准所标孔位。安装第一节管幕，启动顶进机器开始顶进，压到深度后，安装第二节钢管并焊接，无误后开始顶进施工，重复以上动作直至完成。管幕顶进施工及螺旋出土如图5所示。

图5 管排顶进施工及螺旋出土Fig.5 Pipe Row Jacking Construction and Spiral Excavation

4.1.6 清孔

清理钢管内泥土，并冲洗干净。

4.1.7 孔内及锁扣注浆

封住钢管头，向管内灌注水泥浆，同时向锁扣内预埋的注浆管注浆。

4.1.8 移动顶管机施工下一孔位

移机至下一孔位并校正后，将钢管锁扣扣入上一循环锁扣内，使两管幕连接。

4.2 超前小导管支护技术

由于暗挖通道与竖井斜交，部分管幕无法施做，为保证开挖的安全，在隧道右拱墙外设置一层超前小导管［7］，对其外侧进行注浆加固。小导管布置图6所示。

图6 小导管布置图Fig.6 Small Catheter Layout （mm）

4.2.1 小导管制作及安装

⑴超前小导管制作：将进场合格的钢管加工成设计规格，安装好止浆塞。

⑵导管孔测量放线：按设计图将小导管孔位置进行放线，并用喷漆做好孔位标记；

⑶钻孔设备选择：根据围岩的类别、锚杆孔径、锚杆深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。较硬岩层中可采用QZB-100B 潜孔冲击成孔，强度较高岩层可采用YT-28凿岩机钻凿成孔，岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术；

⑷钻机就位：根据现场导管孔位摆放钻机；

⑸钻进方式：钻孔按设计要求，为降低扬尘，保证洞内环境，选择水钻。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层进行控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故；

⑹小导管孔清理：在钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外。

⑺小导管孔检验：清孔完成后，检查孔径、孔深是否符合设计和规范要求，不合格的孔要重新钻凿，直至合格为止；

⑻小导管体安装：按设计要求，将加工好的合格的锚杆，用钻机边旋边从钢架腹部穿过送入孔内小导管，并采用专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长。钢管末端设置挡圈外，还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。

4.2.2 超前小导管注浆

将注浆管连接在安装好注浆配套设施的小导管尾部，按照设计要求进行注浆，注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整［8］，注浆压力控制在0.5～1 MPa。

⑴采用KBY-50/70 注浆泵压水泥浆。注浆前先喷射混凝土5～10 cm厚封闭掌子面，形成止浆盘。

⑵注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10 min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。

⑶注浆施工中做好注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。

4.3 中隔壁法临时拱架支护技术

本项目隧道采用中隔壁法施工［9］，为保证路面交通和管线的安全，采用支护较强的临时拱架支撑的中隔壁法施工。同时施工过程中采取措施降低拆除中隔壁对隧道变形的影响。中隔壁法横断面如图7所示。

图7 中隔壁法断面图及临时拱架示意图Fig.7 Method Cross-section Diagram and Schematic Diagram of Temporary Arch Frame

4.3.1 施工工艺流程

施工时先行施工左洞，右洞滞后5 m 以上开挖。左右洞均采用台阶法开挖，根据监测情况采用预留核心土。待洞通后，分段拆除临时支护并浇筑二衬结构。

4.3.2 型钢拱架支护

通道钢架采用Ⅰ25b 工字钢加工，在地面分片加工，并进行预拼，合格后运至洞内安装。安装时钢架与通道轴线垂直，最后焊接连接筋，使钢架成为一个整体。在初期支护形成“闭合”结构前，每榀钢架安装时，均在其底部设一块钢板作为支托，以增大受力面积，减少初支下沉量。每榀钢架安装好后，在其拱脚处设置两根锁脚锚管，以限制初支下沉和防止初支向通道内收敛变形，锁脚锚杆采用ϕ42 钢管，其尾部与钢架焊接牢固［10］。

4.3.3 型钢拱架拆除

为了最大限度降低拆除中隔壁引起隧道变形，采取以下措施：①二衬仰拱清底时不拆除中隔壁，待二衬拱墙钢筋安装时才拆除中隔壁；②合理分段拆除中隔壁；③合理控制工序衔接，减少中隔壁拆除与二衬混凝土浇筑时间间隔。

4.4 地面防护技术

由于二横路交通繁忙，大型公交车及小汽车密集，在隧道上方路面铺设防滑厚钢板，增大汽车与路面的接触面积，从而降低行车对隧道上方道路的冲击荷载，同时也可降低施工过程中突发状况而引起的行车安全风险。地面防护如图8所示。

图8 防滑钢板铺筑横断面图Fig.8 Cross-section Drawing of Anti-sliding Steel Plate Paving （mm）

防滑厚钢板板厚为30 mm，横向为整个行车道满铺，纵向为沿隧道中心线南北向各10 m，总长为20 m。

钢板铺筑铺筑前先用水准仪对路面进行标高复测，局部过高处采取打凿，低点采用水稳层找平。完成后沿二横路由南往北铺筑，铺筑时各钢板之间采用焊接，以保证钢板之间连接。同时为增大钢板摩擦力，在钢板上设置横向钢筋。

5 社会经济效益分析

本项新型技术解决了埋深浅、道路交通繁忙、管线密贴施工的一系列问题，顺利完成了建设任务，避免了交通疏解和管线改迁等施工内容，减少了建设费用和工期，得到监理、业主的一致认可。

6 结语

随着我国城市的飞速发展，越来越多地下通道需要建设，如何最大限度降低对周边居民出行不利影响是不断追求的课题，笔者通过研究，提供了一种既可以提高施工的安全稳定性，同时具备简易高效的优点，且施工过程中无需占用上方道路，把由施工对环境所带来的不利影响降至了最低限度的综合施工技术，该技术对类似工程提供了有价值的参考和借鉴，对国内过街通道和浅埋暗挖隧道安全高效化施工有一定的推动作用。