淺埋暗挖施工電力隧道穿越橋梁樁基礎技術研究

趙天緯

摘要：本案例為西城區對接安置房外電源供電工程，通過淺埋暗挖電力隧道穿越回龍觀橋梁樁基礎施工實踐，探討了在城市復雜條件下淺埋暗挖隧道施工技術。通過該技術的實施，使施工風險得到了有效控制，順利完成了隧道施工；同時為今后類似工程施工提供借鑒。

關鍵詞：淺埋暗挖：電力隧道：施工技術

一、 緒 論

隨著北京城區的建設和發展，變配電線路設施地下化在強化城市防災安全和改善城市環境顯得尤為重要。北京市電力公司規劃分冊指出一級城市優先采用電纜網方式供電，采用地下輸、配電線路，采用明開、暗挖、頂管以及盾構等方法鋪設，其中淺埋暗挖法是當前電力隧道主要的施工方法，且顯示出較好的經濟效益和社會效益。

與地鐵隧道等大型地下空間開挖相比電力隧道跨度小、剛度大，在北京地區正常的土質條件下施工安全可靠，對地下管網及周邊建筑物的影響較小。根據市政管網總體規劃，電力隧道主干線一般布置于其他管線下部，埋深較深，且靠近紅線，隧道覆跨比較小.一般屬于淺埋隧道.對于一些對沉降控制嚴格的建筑物、土質條件較差以及地下水高的區域，施工難度較大，風險等級較高，需要采取一系列施工技術措施來保證施工安全。

二、華融金暉10kv變電站電力隧道概況

1、工程概況

（1）10kv電力隧道項目概況

華融金暉10kv變電站進出線電力隧道穿過路回龍觀橋，第1跨（1～2號軸）及1、3號通道橋，設計隧道2mx2.3m。

拱頂、直墻、平底板形式，復合襯砌結構。初襯結構采用C20噴射混凝土，厚250mm，鋼拱架，鋼筋網鋼筋直徑不應小于8mm、縱向鋼筋間距不應大于200mm，橫向鋼筋間距不應大于300mm。二襯結構采用C30模筑鋼筋混凝土，厚250mm，外包聚乙烯丙綸防水卷材，隧道埋深約11m，覆跨比約3.0，屬淺埋隧道。

（2）回龍觀橋基本情況

主線橋上跨南北向京藏高速，為3跨預應力混凝土連續箱梁（33m+42m+33m），梁高1.6m。下部結構：邊墩臺為鋼筋混凝土橋臺，中墩為矩形墩柱。1號通道橋位于京藏高速輔路機動車道與非機動車道相交處，上部結構為16.4m預應力混凝土簡支T梁（6根），梁高0.9m，橋面寬9.6m；下部結構為重力式翼墻橋臺。

（3）工程地質及水文情況

橋址處地質條件如下：表層為人工填土（素填土①層、雜填土①層），其下為第四紀沖積性的亞黏土②層、亞粘黏土③層、亞黏土④層、亞黏土⑤層、亞黏土⑥層、亞黏土⑦層（夾粉砂⑦）、卵石⑧層（夾細砂⑧）。各土層分布較穩定。根據勘查報告.施工范同無上層滯水和地下潛水。

（4）現況橋梁監測評估結果

為保證橋梁安全使用，我方委托專業單位對穿越的回龍觀橋進行監測，得出以下結論：

1）回龍觀橋面鋪裝整體狀況基本完好，局部存在小坑槽、縱縫；其他橋面鋪裝基本完好。橋伸縮縫為瀝青填充式伸縮縫。

2）橋梁上部結構為現澆混凝土連續梁和預制T梁外觀基本完好。混凝土強度及保護層滿足設計要求。

3）橋梁下部結構墩臺混凝土強度滿足設計要求。橋臺、柱鋼筋保護層厚度滿足設計要求。

4）綜合判定：橋梁狀態完好為A級。

2、工程難點與風險分析

回龍觀橋是連接京藏高速輔路的重要橋梁，車流量大，社會影響大，必須采取有效的施工組織措施和技術措施，才能確保施工安全。

主線橋為3跨預應力混凝土連續箱梁，橋臺為重力式承臺、鉆孔灌注樁基礎，橋中墩為雙柱、承臺、鉆孔灌注樁基礎，1號橋臺樁基為摩擦樁.樁底標高13.80m，電力隧道底高程為27m電力隧道從主線橋邊跨下穿，距1號軸樁距約5m，距離較小，屬淺埋暗挖近接施工。因此，電力隧道施工必須嚴格控制施工沉降，避免對結構產生破壞。

3、采取的施工預處理注漿加固措施

為確保橋梁的安全，在過橋段采用以下方案：過橋段采用噴射裝加固地層；隧道采用臺階法法開挖，隧道拱頂、側墻采用全斷面注A、C微膨雙液漿小導管超前注漿加固地層；開挖后及時施做鋼筋混凝土初期支護。

（1）注漿加固原理

注漿過程中，當到達一定壓力后，在注漿孔周圍會產生一定大小的泡體。隨著壓力的不斷增加，在漿液泡體上方的土體會產生一個倒立錐形剪切面；另一方面，當漿液泡體的直徑增大時，周圍的土體將

提供越來越大的阻力。因此，漿液向上總壓力的增加幅度遠大于總水平力的增加幅度。在一定壓力下，漿液泡體直徑達到了一個極限值，此時。水平和向上的壓力足以使得漿液充填土體間的縫隙，從而改良達到改良土體的效果。

（2）注漿參數及漿液配比

1）注漿材料配比：A液（300L）：硅酸鈉150L、水150L；B液（200L）：Gs8.5%、H劑6.7%、P劑4.5%、C劑7.1%、水；C液（200L）：水泥32.5級33.2%、DHP劑5.5%、GOX劑4.2%、XPM劑5.4%、水。由A、B液組成溶液，由A、C液組成懸濁液。注漿時，根據現場實際情況加入適當外加劑以調節凝結時問、改善和易性和增加早期強度。

2）注漿技術參數：注漿壓力為0.2～0.4MPa；注漿擴散半徑500mm，孔距為350mm～500，重疊200mm；黏土層注入率按20%進行控制：初凝時間一般40～60S。該黏土層加固后土體強度達到1.0～1.2MPa。

3）注漿效果檢測方法：注漿結束后，采用原位鉆孔取芯驗證檢查方法。檢查孔數目約為總注漿孔數的8%～l0%。重點檢查地質條件不好以及注漿質量較差的部位。

（3）注漿施工方法

根據現場條件，采用在近橋臺注漿加固施工方法采用XY一2B300型鉆機鉆孔，使用的注入管為旋轉二重管，直徑30mm，在端點裝有混合器，使注漿液充分混合。達到設計深度后，內管的噴水孔將關閉，以進行橫噴射。用注漿泵將A、B液分別壓入外管和內管，并在二重管的端頭混合，在水平方向實行噴射，使注漿液浸透到地層中。

4、暗挖隧道施工技術措施

（1）超前小導管雙液注漿加固施工

為確保施工安全，在過橋段加注A、C微膨雙液漿.對隧道拱頂、側墻土體進行注漿加固。加固范圍為隧道結構外1.5m，注入率為20%，兩個循環之間相互搭接長度約4m（如圖4-1所示）。

雙液漿加固主要改善土體物理性質，增加隧道周圍土體的抗壓強度和黏結性，達到穩定地層，減少沉降。

（2）隧道開挖

1）隧道開挖，采用臺階法，預留核心土，確保掌子面的穩定。開挖步距嚴格控制在1m以內。開挖掌子面土體時，嚴禁掏挖核心土，嚴控超挖量。

2）土體開挖時專職人員負責洞內支護狀態監護，發現異常情況應停止作業，及時向有關人員匯報，查明原因并制定方案后再繼續施工。

（3）初期錨噴支護施工

1）施工中堅持“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的十八字原則，盡量減少對圍巖的擾動。開挖步距嚴格控制在1m內，在4～6h使隧道初期支護封閉成環。

2）加強拱腳處理。安裝鋼拱架時，在兩拱腳部位安設鋼管，并注入早強水泥砂漿。使其形成受力良好的錨管，保證隧道結構穩定。

3）保證噴射混凝土質量。噴射混凝土從下往上確保每榀拱架上方噴實，使噴射混凝土與圍巖密貼，噴頭距噴射面小于0.5m，垂直噴射，施工中安排專人逐榀檢查噴實情況。如果有空洞但不大可以用混凝土填滿即可，如果空洞較大必須二次噴實。并且在該處預留注漿管，待下一榀閉合后馬上壓注水泥砂漿，進行壁后處理，確保隧道初期支護的密實。

4）及時進行注漿堵漏。如發現有滲水應及時進行注漿堵漏，漿材料采用水泥砂漿，注漿壓力小于0.4MPa。

5）嚴格控制注漿壓力。注漿時要密切觀察注漿壓力，防止壓力過大造成附近管線破壞甚至地面隆起。

（4）防水層及二襯結構施工

在隧道初期支護穩定經整平后鋪設防水層。防水及二襯為一般常規施工，本文不再詳述。

（5）市政管線的保護

施工中對管線進行監控，隧道8～1l號豎井之間需穿越多條市政地下管線，其中，兩條1700mm雨水管線、兩條1000mm污水管線，距拱頂較近，是保護的重點。因此，為保證施工中地下管線不發生破壞，采取了以下措施：

1）專人現場對管線進行監測

2）先與管線管理單位取得聯系，確定其準確位置，制定加固措施，經管理單位同意后對既有管線進行保護。

3）制定應急響應預案。熱力及給水管線：一旦發生故障，立即通知管理單位，并積極配合管線管理單位進行處理。污水管線：一旦發生滲漏，立即啟動備用水泵，防止污水向隧道內滲流，同時通知管線管理單位。

5施工監測

為保證橋梁主體結構以及電力隧道施工的安全，對橋梁變形、地面沉降進行監測。通過對監測數據的分析，預報可能危及橋梁安全的隱患，避免發生事故。監測的主要內容包括地面的沉降、橋墩臺沉降、梁體結構裂縫等內容。

（1）監測內容

1）橋梁監測內容及監測方法

（2）監測控制指標

根據地質條件、注漿措施并結合其他工程經驗選取計算參數。計算的隧道中心處地面最大沉降3.01mm，4m處地面沉降2.39mm，6.5m處地面沉降1.32mm。地面沉降計算值滿足控制指標要求。

（3）地面沉降監測結果分析

1）橋臺處最大沉降1.5mm略大于預測結果.但基本滿足控制值的

要求。滿足橋結構安全運營。

2）橋區土質較好，施工時嚴格控制注漿工藝，獲得了較好的效果，隧道中心最大沉降6.3mm；4m處地面最大沉降3.1mm，實際觀測橋臺最大沉降1.2mm，完全滿足橋梁安全要求。

三、結語

目前，在城區復雜環境下隧道施工技術已較為成熟，關鍵在于按既定施工方案施工.嚴控施工過程。目前該電力隧道已通過竣工驗收，在建設單位、設計單位和監理單位的大力配合下，隧道施工風險得到了有效控制，順利完成了隧道施工，收到了良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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