淺埋暗挖綜合管廊下穿城市主干道超前加固技術

姜世超

(中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100023)

城市地下管廊是通過通信、供水、中水、熱力、真空管道等多種媒介，在同一空間內形成一個現代化、集中化、科學化的城市地下空間建筑[2]。它能有效解決城市發展中各種管線維護和擴建所帶來的“拉鏈路”問題[3]。

為了保證地面道路及地下管線正常運行，北京城市副中心城市干線綜合管廊采用“初支聯立二襯獨立法”暗挖法施工。該工程地下土層松散、自穩能力差，施工中易對地面道路、管線的沉降產生影響，通過采用合理開挖及初期支護施工方法，同時在施工過程中對穿越城市主干道路段的土體采取有效加固措施并且針對上部道路實時進行監控量測指導暗挖施工技術方案調整，保證施工安全及地面道路及管線沉降變形處于正常控制范圍。

1 工程概況

北京城市副中心城市干線綜合管廊下穿既有玉帶河大街，采用淺埋暗挖法施工。暗挖段管廊長度為56.34m，從兩側明挖段對向施工。暗挖段斷面為四倉結構，分為燃氣倉、水信倉、電力倉和能源倉（圖1）。入廊管線包括燃氣管線(DN300mm)、給水（DN800mm)、再生水（DN400mm)、氣力垃圾管（DN500)、電力（110kV 及10kV 電纜）、地埋管（DN600mm)，環境風險如表1 所示。

表1 環境風險工程情況匯總表

圖1 暗挖結構拱頂斷面示意圖

暗挖段結構頂拱主要位于粉質粘土②1 層，結構主要穿越地層主要為粉細砂③層，結構持力層主要位于粉細砂③層及粉細砂④1 層。根據地勘報告，本工程地下水潛水水位標高為10.53m，位于結構拱頂以上。

2 工程難點

1）暗挖結構上方有多條市政管線橫跨，暗挖結構與管線十分接近，實際施工時管廊初支結構密貼熱力管溝底施工，如何控制管線結構及道路沉降嚴重制約暗挖結構施工。

2）暗挖支護結構斷面跨度及寬度在同類施工中較大，開挖步序多，且暗挖結構從拱頂結構斷面漸變為平頂斷面存在轉化難度大的難題，如何有效控制結構斷面轉換工序嚴重制約暗挖結構施工。

3 超前加固施工技術

管廊主要位于細砂、粉砂層，土體自穩性差，開挖極易造成水土流失及坍塌。根據已施工的臨近基坑水位在明開底板以下1m，考慮暗挖管道廊道的縱向坡度，底板局部處于水層，通廊縱向不具備打設降水井條件，故需對隧道周邊地段進行注漿止水。注漿止水后，必須按照設計圖紙要求進行超前注漿[4]。

3.1 注漿止水及加固范圍

為保證無水作業，確保施工安全，需增加弧形底板注漿，隧道范圍內擬采用全斷面深孔注漿的施工方法。根據隧道注漿擴散半徑計算，隧道注漿孔間距50cm，隧道內注漿止水范圍按照隧道一襯外擴3m 計算[5]，注漿注入順序為從上至下進行施工。

3.2 全斷面注漿施工

3.2.1 封閉掌子面

施工前采用鋼筋網片+C25 噴射混凝土封閉掌子面。在掌子面上打入不少于1.5m 間距1.0m的?25 鋼筋錨桿，打入角度為斜下方15°，外露25cm。在錨桿上方安放雙層?6＠150×150mm鋼筋網片，間距120mm，留置40mm 厚保護層，形成鋼筋骨架形成鋼筋骨架后，噴射200mmC25混凝土。待掌子面混凝土達到設計強度后方可進行超前隧道全斷面注漿。

3.2.2 鉆孔布置

如圖2 所示，在鉆孔過程中先上后下，先外后內，布孔間距600mm，注漿采用后退式分段注漿。鉆孔施工按照上下臺階拉開4m 距離，每循環進尺結合現場實際情況北向南劃分（7+12+9+9)m 4 個注漿段，由南向北施工段為（7+10.1）m 兩個注漿段，后序注漿段預留2m 已注漿段作為止漿盤。

圖2 鉆孔布置圖

3.2.3 漿液配制

在施工過程中采用雙重管A（磷酸+水玻璃）+B（水泥漿+水玻璃）無收縮雙液注漿工法[6]。采用二重管鉆機鉆孔至預定深度后注漿，兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合[7]。對隧道開挖面外側加固將采用外擴角度進行鉆孔，對開挖面采用水平鉆桿注漿法施工（即鉆桿回抽法）。根據隧道穿越不穩定土層自上向下為細砂、中砂的特點，對隧道全部斷面進行注漿處理土體。

3.2.4 注漿

隧洞拱頂、兩側及底板按照8°～10°采用鉆桿（根據現場情況確定），采用?42 注漿管，注漿壓力為0.8～1.2MPa。隧道注漿止水范圍按照初期支護外擴3m計算。漿液配比可根據現場情況調整。注漿順序從上往下注漿。根據注漿壓力變化，判斷注漿是否達到要求，從而保證注漿止水效果。注漿施工后，待土體達到一定強度后，方可開挖隧道掌子面。每次注漿前，用噴射混凝土封閉掌子面，注漿施工結束后再進行隧道開挖[8]。

4 監控量測及分析

因淺埋暗挖結構周圍地層容易失穩，結構上有雨水、熱力等多種管線，為了保證地面道路及地下市政管線正常運行，必須加強監控量測。其中，為保證指正管線、地表道路交通安全，重點進行沉降監測。

4.1 監測點布設及風險控制方法

采用精密電子水準儀進行地表沉降觀測。沿暗挖段軸線方向布設量測點，在地下工程施工影響范圍處設置路面沉降監測點，結合現場道路實際情況擬布設10 排道路測點（每排3 個監測點位），布設間距為5m，確保對地表沉降進行有效監測，地表沉降控制值為15mm。

風險控制采用雙控指標，即實測絕對值和速率值[9]。設定F=實測值/控制標準值（表2）。

表2 風險控制情況表

4.2 地表沉降對比效果分析

為了全面研究小導管注漿及全斷面注漿止水加固對地面沉降的影響，收集開挖長度為：5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m 時地表沉降變形數據，本文以暗挖支護結構中線正上方的10 個監測點數據為例進行說明，對地表沉降模擬數據與實際數據對比如圖3所示。

圖3 最大地表沉降對比曲線圖

由圖3 可以看出，在模擬小導管注漿條件下，隨著開挖支護長度的增加，地表沉降增大。當開挖長度達到30m（熱管結構內段）時，最大累積沉降量為59.90mm。采用全斷面注漿止水加固，開挖面長度增加引起的地表沉降增大。當開挖長度達到30m（熱管結構內段）時，累計最大沉降量為15mm。

5 結語

在穿越風險源區域暗挖支護結構采用全斷面注漿止水加固比小導管注漿加固地層，未超過15mm 限值的監測沉降控制值，加固效果突出，有效的減小了地表沉降量瞬時增量，成為控制地表及管線結構沉降的重要施工工序，為后續施工提供作業空間、時間，有效保障了地面道路和市政管線的正常運行。