人行地道淺埋暗挖施工工藝與管理

郭詠輝，張晉云(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510430)

人行地道淺埋暗挖施工工藝與管理

郭詠輝，張晉云
(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510430)

介紹了金水路與經(jīng)四路人行地道設(shè)計(jì)及施工的基本情況，根據(jù)地質(zhì)資料及周圍環(huán)境選擇合適的施工方案，充分考慮各種施工方案的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)介紹淺埋暗挖法的施工要點(diǎn)，為類似的城市人行地道施工提供了較好的借鑒作用。

地道;淺埋暗挖;注漿

一、概述

本項(xiàng)目位于金水路與經(jīng)四路相交處，現(xiàn)狀交叉口附近機(jī)關(guān)、單位、家屬區(qū)較多，加之南側(cè)是紫荊山公園北出口，行人過街需求量非常大;且離金水路－紫荊山立交較近，從橋上下來的車速較快，車流量大，嚴(yán)重威脅到行人安全，也影響了金水路的順暢通行。為了解決該問題，通過分析比較，確定采用地下人行通道形式。本項(xiàng)目的實(shí)施將減少行人過街安全隱患，保證干道暢通。

因受地形限制，該地道采用單側(cè)梯道形式，主要滿足行人通行要求;為了不影響現(xiàn)狀交通，地道出入口放在現(xiàn)狀人行道外側(cè)，北出入口位于省公安廳外側(cè)的綠化帶內(nèi)，南出入口位于紫荊山公園內(nèi)的綠化帶內(nèi)。

人行地道主體結(jié)構(gòu)采用箱涵，結(jié)構(gòu)凈空3米(除去裝飾厚度凈空不小于2．5m)，寬6m(通行寬度為5m)，長(zhǎng)56m，箱涵頂?shù)装搴?．5m，墻厚0．5m。梯道位于現(xiàn)狀人行道外側(cè)，采用箱涵和U型槽結(jié)構(gòu)，坡度為1∶2．5，凈寬6m。

二、工程地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告情況，場(chǎng)地內(nèi)勘探孔揭露25．0m范圍內(nèi)，約6．0m以上為新近沉積，其余均為第四記全新沖積形成的地層，以亞砂土、亞粘土、細(xì)砂為主。

本場(chǎng)地勘察期間地下水位埋深3．3m。具調(diào)查歷年最高水位2．0m，屬第四系松散巖類孔隙潛水。根據(jù)場(chǎng)地附近資料，地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有弱腐蝕性(干濕交替環(huán)境下)。該工程在地表下1～5m的位置有一個(gè)透水性較強(qiáng)的亞砂土層，地表下10．6～13．8m處有一個(gè)透水性較差的淤泥質(zhì)亞粘土層。

三、地道施工方案設(shè)計(jì)

地道施工方法應(yīng)根據(jù)地道的位置、與周圍建筑及管線的關(guān)系、埋深、地質(zhì)及水文條件等情況，以及施工期間對(duì)地面交通和環(huán)境的影響，從施工技術(shù)、工期、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行綜合分析比較確定。根據(jù)地質(zhì)資料，地下水位埋深在3．3m左右，需要進(jìn)行降水處理。金水路為鄭州市主干道，交通非常繁忙，且地下管線比較多，盡量采取有效的施工措施防止施工降水和施工的擾動(dòng)產(chǎn)生坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，減少地面沉降對(duì)各種地下管線、道路路面、臨近建筑物的影響。

由于金水路地處交通繁忙地段，根據(jù)道路交通調(diào)查結(jié)果，金水路部分路段車流量已經(jīng)處于超飽和狀態(tài)，部分路段高峰小時(shí)交通量近9500pcu。如采用明挖法施工，需要金水路現(xiàn)狀交通部分?jǐn)嘈校鹚窋嘈袎毫^大，交通疏解困難，對(duì)老百姓生活干擾較大，且該地道范圍內(nèi)地下水埋深較淺，不具備開挖的有利條件。暗挖施工對(duì)現(xiàn)狀交通影響較小，但淺埋暗挖法工藝新，施工技術(shù)要求高，程序較復(fù)雜，施工難度大、工期長(zhǎng)，地道段造價(jià)較高，工程投資費(fèi)用較高。根據(jù)項(xiàng)目部要求，該工程地下箱涵施工時(shí)金水路方向交通不能斷行，因此箱涵過金水路43m范圍內(nèi)采用“淺埋暗挖法”施工;其余箱涵及梯道采用明挖現(xiàn)澆施工。

現(xiàn)澆段施工需要采用合適的支護(hù)方式。基坑支護(hù)方法使用不當(dāng)很容易引起質(zhì)量事故，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響。基坑支護(hù)常用的措施有很多，如放坡、擋墻、噴錨支護(hù)、排樁、地下連續(xù)墻、鋼板樁、SMW工法等。

由于該工程基坑深度較深、人行道開挖受限、周圍建筑及場(chǎng)地紅線的限制以及周邊可能具有的管線和管道，不宜采用放坡、擋墻、噴錨等支護(hù)方式;排樁可適用各類土層，支護(hù)結(jié)構(gòu)占有空間較小，變形較小，不影響基坑內(nèi)的結(jié)構(gòu)施工，技術(shù)成熟;地下連續(xù)墻適用各類土層超深基坑，剛度大、止水，變形小，技術(shù)成熟，施工速度快，但造價(jià)太高;鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)占有空間較小，變形較小，技術(shù)成熟，可循環(huán)使用，較為經(jīng)濟(jì)，但鋼板樁難以沉樁;SMW工法適用深基坑，具有抗?jié)B性好、剛度大、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便，但不太經(jīng)濟(jì)。本基坑支護(hù)為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)且工程量不大，不宜采用地下連續(xù)墻、鋼板樁、SMW工法等支護(hù)方式。

經(jīng)過分析比較，現(xiàn)澆段施工支護(hù)方式采用排樁支護(hù)措施，鉆孔樁直徑為Φ400mm，間距為500 mm，中間設(shè)型鋼支撐，同時(shí)結(jié)合周邊建筑，輔以環(huán)境處置、地層改良加固和地表降水等施工措施。

四、“淺埋暗挖法”施工方案

地下工程施工的安全性在很大程度上取決于地質(zhì)狀況的復(fù)雜程度，本工程的地質(zhì)狀況主要為含沙量很高的沙土透水性很強(qiáng)距紫荊山公園人工湖、金水河100m范圍內(nèi)土體自穩(wěn)能力極差，經(jīng)過施工降水和施工的擾動(dòng)極易產(chǎn)生坍塌、管涌等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)安全施工帶來很大的威脅，采取施工措施如果不能夠及時(shí)控制，就會(huì)發(fā)生直接威脅工程安全的各種地質(zhì)災(zāi)害，一旦發(fā)生各種地質(zhì)災(zāi)害將很難控制其發(fā)展，輕者造成地面沉降過大超過安全范圍對(duì)各種地下管線、道路路面、臨近建筑物造成破壞從而引發(fā)更為嚴(yán)重后果，重者將直接導(dǎo)致隧道整體垮塌等災(zāi)難性后果，必將造成巨大損失和惡劣影響。

隨著該工程施工的開展，一系列的實(shí)際問題和困難漸漸暴露出來，迫使放慢施工速度。首先是因?yàn)槭┕r(shí)正好是雨季，地質(zhì)狀況變得異常復(fù)雜，地下水位增高(地表下3m)，在地表下7～9m的位置有一個(gè)透水性很強(qiáng)的砂土層極易產(chǎn)生涌砂和管涌現(xiàn)像，豎井施工至6．5m時(shí)大量的流砂從豎井底部和井壁外側(cè)涌入施工豎井，造成施工豎井結(jié)構(gòu)整體下沉達(dá)40cm，險(xiǎn)情發(fā)生后迅速回填施工豎井至3．5m的位置，阻止了流砂繼續(xù)涌入防止豎井繼續(xù)下沉。

本工程屬于典型的淺埋暗挖，鑒于工程條件的復(fù)雜性和交通位置的重要性，為了確保施工的安全，建設(shè)部門組織召開了該工程施工技術(shù)措施方案專家論證會(huì)，經(jīng)過專家組多次研究討論后，最終確定施工方案如下:

1)在暗挖段上方范圍內(nèi)沿縱向打入D108壁厚為6mm的無縫鋼管，長(zhǎng)43m，橫向間距為30cm。

2)暗挖段沿箱涵頂板、側(cè)墻打超前小管棚，進(jìn)行嚴(yán)密的超前注漿加固。第一根小導(dǎo)管長(zhǎng)6米，以后每根長(zhǎng)4米，向管內(nèi)注射水泥和水玻璃雙液漿。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適量打徑向注漿管注漿，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。

3)為了減少支護(hù)剛架的變形，將工字鋼鋼架作為初期支護(hù)。鋼架頂面，側(cè)面采用I24b工字鋼，底面采用I120a工字鋼，鋼拱架間距0．5m，特殊地段鋼架間距改為0．25m，中間支撐為I18工字鋼，腹板方向一律與斷面方向一致，兩榀間采用連接筋連接。

4)暗挖段開挖采用CRD工法:將全斷面分為四步開挖，Ⅰ、Ⅱ步為上半段面，Ⅲ、Ⅳ步為下半段面，各部每循環(huán)開挖進(jìn)度為0．5m，開挖斷面形成田字型分部利用CRD工法形成的中隔墻、中隔板產(chǎn)生的支撐力有效的防止隧道頂部和邊墻受擠壓嚴(yán)重變形，將隧道頂部下沉、地表沉降控制在最小范圍內(nèi)。

5)降水方式為設(shè)置止水帷幕注漿和洞內(nèi)井點(diǎn)真空降水:每步開挖區(qū)域環(huán)向設(shè)置注漿鋼管，間距為30cm。注漿漿液為水泥水玻璃(硅酸鈉)漿液，注漿過程中及時(shí)觀察地面各管線，尤其是雨、污水井有無跑漿情況，同時(shí)觀察其他注漿管是否有冒漿情況，以及注漿壓力是否一直低于0．2MPa;Ⅰ步初期支護(hù)完成后即可沿邊墻以向外5°～10°設(shè)置直徑為Φ60長(zhǎng)L=550cm真空降水管。沿中隔墻緊貼墻面垂直設(shè)置真空降水管。在Ⅱ步初期支護(hù)完成后與Ⅰ步邊墻設(shè)置降水管相同的方式設(shè)置真空降水管，降水管縱向間距均為100cm。

6)固結(jié)注漿:為了保證開挖掌子面的穩(wěn)定防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，在每步開挖區(qū)縱向設(shè)置六個(gè)固結(jié)注漿管注水泥單液漿將開挖區(qū)固結(jié)，注漿壓力控制在2MPa以內(nèi)，注漿擴(kuò)散直徑1m。

7)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè):主要包括降水引起的地面沉降和路面沉降、梯道施工階段及永久結(jié)構(gòu)形成前的周圍地面沉降觀測(cè)、暗挖段施工引起的路面沉降和土體沉降，金水路北側(cè)省公安廳高層和裙房沉降、傾斜和裂縫觀測(cè)。

為保證施工安全，需要地面車輛減速行駛，同時(shí)在施工范圍內(nèi)路面鋪設(shè)鋼板以分散應(yīng)力影響。方案實(shí)施時(shí)應(yīng)當(dāng)與交警部門相互協(xié)調(diào)，在施工場(chǎng)地周圍設(shè)置明顯警示標(biāo)志，加強(qiáng)施工期間交通管理，以保證車輛安全通過施工場(chǎng)地。

五、施工注意事項(xiàng)

(1)施工時(shí)注意觀測(cè)沉降，除了確保本工程安全外，還要注意周圍建筑物的安全。

(2)二襯要及時(shí)跟上，施工要有預(yù)案，地下管線位置要調(diào)查準(zhǔn)確，管線所有單位和交通主管部門要組織采取措施，避免特殊車輛通行造成對(duì)施工的影響。

(3)大管棚的施工要注意角度，豎井要加支撐，快封底。

［1］姚玲森．橋梁工程［M］．北京:人民交通出版社，1993．

［2］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG 041－2000)［S］．

［3］城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范(CJJ 69－95)［S］．

［4］公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60－2004)［S］．

［5］公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62－2004)［S］．

2011－08－09

郭詠輝(1974－)，女，湖南益陽人，碩士研究生，高級(jí)工程師。