城市淺埋箱型結構隧道施工工藝探討

杜松

摘 要：以重慶市渝中區解放碑金融中心某淺埋箱型結構隧道工程為例，探討特殊地形條件下箱型結構隧道施工技術；詳細介紹“城市箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝及操作要點。經實踐證明，該工藝是切實可行的，對今后類似工程建設具有經驗指導意義。

關鍵詞：淺埋 箱型結構 單洞八斷面 分部開挖 1+1襯砌

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0112-02

隨著城市交通基礎設施的不斷整合、完善，日益狹隘、匱乏的城市土地資源已難以支撐其繼續在繁華區域陸上、空中發展。地上轉入地下，深埋轉入淺埋，形成犬牙交錯的地下交通網絡趨勢正逐漸發展壯大。然而，在施工過程中，如何快速、安全完成建設工程，確保建設工程周邊建（構）筑物結構安全問題是擺在我們面前的一個急需解決的課題。

1 工程概況

該隧道為連接金融中心大都會、雨田大廈及渝都大酒店地下車庫的支線隧道， 其起于五一路與鄒容路交界處，沿鄒容路向解放碑方向行進，至八一路交界處左轉進入好吃街，通過橫向連接通道分別接入大都會商廈、雨田大廈和渝都酒店地下車庫。線路平面走向呈近L型，為箱型結構斷面，凈跨7米，洞高5.59 m，埋深2.27～6.45 m之間。隧道擬建區屬平緩開闊臺地地貌，隧頂上覆城市雜填土厚約2.90～5.50 m；隧址所處區域地下管網復雜，涉及通信、電力、給排水、燃氣等，管網埋深0.80～2.20 m之間。

2 “城市箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的提出和實施

2.1 工藝提出

隧頂位于渝中區商業核心圈，車輛、人行荷載非常密集，且隧道拱部及上部全覆城市雜填土，下部為砂質泥巖、砂巖，如此特殊地形、地質條件按傳統新奧法或礦山法施工該隧道，易產生因支護體系失穩而導致隧道局部剝落、坍塌現象，造成較為嚴重的經濟損失和惡劣的社會影響。

（1）如何快速、有效、安全通過該段落施工；（2）如何確保隧道防排水體系暢通；（3）如何確保地下管線、周邊建（構）筑物結構不受隧道施工影響；（4）如何確保隧道施工期間金融區交通暢通。面對一系列施工難題，促使“城市箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的誕生。

2.2 工藝流程

“城市箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”施工工藝流程：

（1）左側斷面左上導坑超前支護、開挖支護施工；臨時側壁、臨時仰拱施工。

（2）左側斷面右上導坑超前支護、開挖支護施工；臨時側壁、臨時仰拱施工；左側斷面左下導坑開挖支護施工；接長臨時側壁支護。

（3）右側斷面左上導坑超前支護、開挖支護施工；臨時側壁、臨時仰拱施工；左側斷面右下導坑開挖支護施工；接長臨時側壁支護。

（4）右側斷面右上導坑超前支護、開挖支護施工；臨時側壁、臨時仰拱施工；右側斷面左下導坑開挖支護施工；接長臨時側壁支護。

（5）右側斷面右下導坑開挖支護施工；接長臨時側壁支護。

（6）左、右側斷面仰拱支護施工。

（7）二次襯砌施工。

“1+1襯砌”施工工藝流程：

（1）初次混凝土澆筑：在未拆除臨時支護體系情況下，按既有條件安設排水盲管、綁扎鋼筋、拼裝模板、搭設滿堂支架、澆筑襯砌混凝土。

（2）模板、支架及臨時支護拆除：待混凝土達到設計強度后拆除模板、支架及臨時支護，沿嵌入初次襯砌混凝土面切割臨時支護體系，并對外露臨時支護進行打磨，確保其光滑平整，不影響二次襯砌防排水體系鋪設。

（3）二次混凝土澆筑：初次襯砌模板、支架、臨時支護拆除驗收合格后，安設排水盲管、鋪設防水卷材、綁扎鋼筋、整體臺車就位、澆筑襯砌混凝土。

2.3 工藝操作要點

（1）拱部圍巖治理：該隧道拱部均位于城市雜填土內，土體自穩性較差，且覆土內含城市管網較多，若產生小型冒頂或塌方，將影響城市通訊、電力、燃氣及給排水正常供給，增加交通組織協調難度。因此，施工前需對拱部土體進行固結處理，該隧道采用導管注漿固結方式。

（2）洞身開挖方式：綜合考慮該隧道所處特殊環境，洞身土體部分采用人工開挖，巖石部分采用切割、破碎施工，盡量避免因爆破震動造成圍巖及支護體系失穩而坍塌。

（3）臨時支護設置：該工藝重、難點在于臨時支護體系穩定性。因隧址埋深小于1倍洞徑，隧頂上覆城市雜填土，且線路方向車輛、人行荷載較為密集。因此，隧道臨時支護體系的穩定與否是決定施工安全的關鍵因素。該隧道采用I25b工字鋼與對應導洞初期支護體系相連，形成導坑初期支護的閉合加勁措施，利于初期支護與臨時支護整體受力。

（4）臨時仰拱設置：鑒于該隧道結構受力多為柱狀受力，故增設臨時仰拱措施，以規避因拱頂集中應力作用致使洞頂大幅沉降，邊墻收斂變形，導致隧道坍塌現象發生。該隧道采用I25b工字鋼與對應導洞形成初期臨時閉合支護，利于隧道結構受力，有效控制隧道周邊收斂和拱頂沉降。

（5）1+1襯砌工藝：因該段落地下水、城市管網雨污水豐富，為避免因初期支護體系復雜導致襯砌結束后隧道產生滲漏水現象，影響運營安全；仰拱襯砌可采取整幅仰拱或半幅仰拱施工，仰拱施工完畢后及時進行填充層施作。隧道拱墻襯砌采用“1+1襯砌”工藝，即在未拆除臨時支護時，采用小鋼模、滿堂支架進行第一次襯砌施工，待達到設計強度后，拆除模板及支架，對臨時支護沿嵌入初襯混凝土界限處進行切割、拆除處理；然后掛設防排水盲管及防水卷材，綁扎襯砌鋼筋，利用整體襯砌臺車進行二次襯砌。

2.4 工藝注意事項

（1）管網探測及保護

由于電力管線、電信管線、給水管線和排水管線埋設年代久遠，具體埋深和位置不詳，需在地表進行人工鑿溝探測。鑒于該段落特殊地理環境，可沿隧址影響范圍，采取人工開鑿管線探測溝方式，精確探測管網位置，利于施工保護。endprint

（2）路面、管網保護及交通組織

隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩定性較差。為避免因隧道大跨度（開挖跨度9.14 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導致隧道掌子面局部失穩、坍塌進而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區域，對其進行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結構棧橋保護方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二襯端頭間于對應路面設置移動式鋼棧橋，跟隨施工進度進行路面拆裝，便于保護地下管線，利于交通組織。

（3）監控量測

①地表及隧道周邊構筑物監測。基本水準點的布設：地表、構筑物沉降觀測基準點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩定可靠不易被破壞處埋設三個基本水準點，構成基本水準網，作為沉降觀測的起算依據；位移觀測：地表、建（構）筑物位移觀測采用全站儀進行，觀測點設置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩定構筑物上，用以測量地表、構筑物的水平位移。

②洞內監控量測。施工初期階段或地質變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應適當加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應適當增加；當位移速度增大，位移量過大，噴射混凝土出現大量裂隙，應加強量測并采取補強措施。

3 結語

隨著城市基礎設施建設的快速發展，像該隧道工程建設所處特殊地形、地質條件現象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統施工工藝相比具有以下優點：（1）有效保證了地表建（構）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網結構安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區交通暢通。

參考文獻

[1] 姚宣德.淺埋暗挖法城市隧道及地下工程施工風險分析與評估[D].北京交通大學，2009（7）.

[2] 周文清.城市淺埋暗挖隧道施工沉降控制技術[J].國防交通工程與技術，2009（3）.

[3] 孟靈波.探討城市隧道施工中淺埋暗挖法的應用[J].城市建設理論研究，2012（9）.

[4] 田憲國.淺埋暗挖大跨箱型隧道施工技術研究[D].同濟大學，2007（7）.

[5] 史少佳.呂曉菲.淺埋段隧道施工技術探討[J].城市建設理論研究，2012（3）.

[6] 歐陽曉梅，高永立.淺埋暗挖法電力隧道的設計與施工[J].華北電力技術，1995（12）.endprint

（2）路面、管網保護及交通組織

隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩定性較差。為避免因隧道大跨度（開挖跨度9.14 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導致隧道掌子面局部失穩、坍塌進而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區域，對其進行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結構棧橋保護方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二襯端頭間于對應路面設置移動式鋼棧橋，跟隨施工進度進行路面拆裝，便于保護地下管線，利于交通組織。

（3）監控量測

①地表及隧道周邊構筑物監測。基本水準點的布設：地表、構筑物沉降觀測基準點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩定可靠不易被破壞處埋設三個基本水準點，構成基本水準網，作為沉降觀測的起算依據；位移觀測：地表、建（構）筑物位移觀測采用全站儀進行，觀測點設置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩定構筑物上，用以測量地表、構筑物的水平位移。

②洞內監控量測。施工初期階段或地質變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應適當加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應適當增加；當位移速度增大，位移量過大，噴射混凝土出現大量裂隙，應加強量測并采取補強措施。

3 結語

隨著城市基礎設施建設的快速發展，像該隧道工程建設所處特殊地形、地質條件現象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統施工工藝相比具有以下優點：（1）有效保證了地表建（構）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網結構安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區交通暢通。

參考文獻

[1] 姚宣德.淺埋暗挖法城市隧道及地下工程施工風險分析與評估[D].北京交通大學，2009（7）.

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[5] 史少佳.呂曉菲.淺埋段隧道施工技術探討[J].城市建設理論研究，2012（3）.

[6] 歐陽曉梅，高永立.淺埋暗挖法電力隧道的設計與施工[J].華北電力技術，1995（12）.endprint

（2）路面、管網保護及交通組織

隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩定性較差。為避免因隧道大跨度（開挖跨度9.14 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導致隧道掌子面局部失穩、坍塌進而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區域，對其進行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結構棧橋保護方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二襯端頭間于對應路面設置移動式鋼棧橋，跟隨施工進度進行路面拆裝，便于保護地下管線，利于交通組織。

（3）監控量測

①地表及隧道周邊構筑物監測?；舅疁庶c的布設：地表、構筑物沉降觀測基準點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩定可靠不易被破壞處埋設三個基本水準點，構成基本水準網，作為沉降觀測的起算依據；位移觀測：地表、建（構）筑物位移觀測采用全站儀進行，觀測點設置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩定構筑物上，用以測量地表、構筑物的水平位移。

②洞內監控量測。施工初期階段或地質變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應適當加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應適當增加；當位移速度增大，位移量過大，噴射混凝土出現大量裂隙，應加強量測并采取補強措施。

3 結語

隨著城市基礎設施建設的快速發展，像該隧道工程建設所處特殊地形、地質條件現象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結構隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統施工工藝相比具有以下優點：（1）有效保證了地表建（構）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網結構安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區交通暢通。

參考文獻

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[6] 歐陽曉梅，高永立.淺埋暗挖法電力隧道的設計與施工[J].華北電力技術，1995（12）.endprint