15浅埋地下通道开挖施工工艺.docx

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15浅埋地下通道开挖施工工艺

浅埋地下通道开挖施工工艺

（武汉市汉阳市政建设集团公司张磊徐浩）

摘要：

根据洪山广场地铁二号线Ⅵ号地下通道入口的实际施工经验，针对暗挖通道埋深较浅，且地质情况较特殊的情况，提出几点有效、合理的解决办法，在保证施工安全及质量的情况下开挖施工。

关键词：

地下通道；浅埋；开挖；施工工艺

前言

洪山广场站地处长江Ⅲ级阶地地貌。

场地内发育有冲沟，冲沟内分布有可塑~软塑状态粉质粘土。

从整体看，场地地形较平坦，地面比标高变化在32.02～34.41m之间。

场地内地下水有上层滞水、承压水、基岩裂隙水和岩溶水四种类型。

洪山广场站是2号线与4号线的换乘站，位于洪山广场西广场下。

Ⅵ号出入口位于广场西侧体育馆的人行道上，出入口过街段采用暗挖法（双层复合衬砌，初期支护与二衬之间设防水夹层），中间设有人防段。

剩余部分采用明挖法（围护结构采用桩+内支撑体系）。

Ⅵ号出入口净宽为6米，净高5.7米，人防段最大开挖高度8.47米。

暗挖通道埋深在4米左右，出入口通道暗挖长度为42m主要地下水主要是上层滞水。

隧道洞口段是隧道施工的薄弱环节，洪山广场六号地下通道入口，采用多支点排桩支护体系加基坑外止水方案。

外围护结构用桩孔灌注桩（灌注桩桩径800MM，桩间采用挂网喷射混凝土封闭找平），内支撑用钢支撑进行竖井施工，由于竖井洞口的地质条件相当复杂，洞口上方为强风化泥质粉砂岩，主要为坡积土和冲积土层，洞口段施工条件相对困难。

见图1：

图1暗挖段洞门维护桩破除

根据水文地质条件，暗挖通道施工分如下几项工作来进行：

竖井施工、洞口段施工、洞身开挖3个方面，并结合开挖的控制超挖量，运用围岩量测技术，加强监测，保证了施工安全。

1竖井施工

1.1竖井开挖施工方案

当土方开挖的准备工作已经就绪，基坑支护结构已经达到设计要求，土方开挖方可进行；在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、随挖随撑（支护）”的施工原则。

土方开挖采用挖掘机水平分层进行。

开挖、基坑支护等工序以区段为单位，开展平行流水作业，由浅到深逐层开挖。

具体方案如下：

（1）竖井净空尺寸为7.2m×9.6m，首先施作φ800mm间距400mm的灌注混凝土维护桩，施作维护桩时外放10cm，以保证竖井净空尺寸。

（2）维护桩施工完毕并达到设计强度后，进行800mm×800mm冠梁施工，分为开挖沟槽、破除桩头、绑扎冠梁钢筋、支模板、浇筑混凝土、养护。

（3）冠梁达到设计强度后，做第一道φ245mm钢管角支撑。

（4）竖井每开挖1.5m后，桩间土防护采用φ8@150×150mm钢筋网喷射混凝土护壁，壁厚100mm，并找平以确保防水层的施工。

（5）竖井土方开挖至第二道支撑位置以下0.5m时，设置第二道φ245mm钢管角支撑。

1.2竖井开挖注意事项

（1）基坑施工过程中应做好充分的应急准备，备足临时抢险的人员、材料及机械设备工具。

（2）土方开挖过程中严防施工机械碰撞支撑体系，以防支撑失稳，造成事故。

（3）施工时加强监测，对基坑回弹导致竖向支撑位移而产生的横向支撑竖向挠曲变形在接近允许值时，及时采取措施，防止支撑挠曲变形过大，保证钢支撑受力稳定，确保基坑安全。

2洞口段施工

2.1洞口段施工方案

针对洞口覆盖层薄，洞门上部属于杂填土下部是弱风化硅质岩层，由于本通道处于洪山广场环线交通流量大且地处繁华地段严禁进行爆破施工，所以进洞困难的特点，为保证隧道安全进洞，经多方研究论证，确定了如下进洞方案，见图2。

图2洞口支护布置示意图

（1）为保证通道土体稳定，对通道以及洞口段范围的洞顶土体进行整体性防护，进行全通道的φ108mm@300mm超前大管棚支护。

（2）为保证进洞安全，在破除洞门灌注桩时采用分段破除，先破除二分之一桩体，并保留

洞门支腿处桩，让上部钢格栅与两边支腿处桩体相连，形成洞门整体支付结构。

（3）洞口沿进洞方向设φ42mm超前注浆小导管，注水泥浆液，环向间距30cm。

（4）洞内边开挖边支立220mm×270mm钢格栅拱架。

（6）洞内开挖采用“短进尺、半机械半人工”开挖模式，每循环进尺控制在500mm以内。

（7）利用围岩监控量测数据指导施工。

2.2洞门加固

由于本通道处在交通流量的大的环线，浅埋覆土厚度只有3~4M并且存在不均匀恒压现象，隧道成型后极易引起拱顶岩层冒顶，进洞前必须对洞顶范围岩体进行加固，防止开挖后造成坍塌，保证洞口段施工安全。

2.2.1大管棚及超前小导管注浆加固

因为洞顶围岩极为破碎，强度低，稳定性很差，必须进行必要的加固才能进行机械加人工施工。

我们采取的具体方案如下：

在洞口段，通道起拱线以上施工长度为42.5m的大管棚，注浆浆液必须充满钢管及周围的空隙并密实，注浆量和压力应根据实验确定。

在大管棚施工完毕后施作超前小导管注浆，小导管均采用φ42×3.25的热轧钢管，在管壁钻孔间距为200mm，孔径为6～8mm的花眼，梅花状布置。

导管前端100mm应加工成锥形，导管后部（2.5m小导管1.0m长，4m小导管1.5m场为宜）不设出浆孔，端部套丝扣。

小导管长度2.5m，环向间距30cm。

大管棚、小导管均为圆形布置，注1：

1水泥浆液。

见图3：

图3大管棚注浆

2.3洞门维护桩破除

洞门维护桩的破除以机械破除为主，人工为辅。

在破除洞门灌注桩时采用分段分层破除的方式，即先破除洞门上半部分二分之一桩体，割掉外部钢筋，并保留洞门两边支腿处桩，安装上部钢格栅时与两边支腿处桩体相连，在喷射混凝土后形成洞门整体支付结构。

剩余二分之一桩体能对洞门土体起到暂时的支护作用，方便第一榀钢筋拱架的安装。

紧贴钢筋拱架的部分混凝土采用人工风镐破除，以保证开挖面尺寸要求。

2.4架格栅钢拱架

第一榀钢筋钢拱架紧贴洞顶岩面，每段拱架用螺栓连接牢固，连接板用同型号钢筋搭接焊加固。

然后从外向里紧贴拼装2榀钢筋拱架，拱架中心间距为40cm，拱架之间用φ22@1000连接钢筋上下两层交错连接稳固。

2.5喷射混凝土

用C25的喷射混凝土成型，厚度60cm，加快循环进度；在钢筋拱架上布两层10cm×10cm钢筋网。

用C25喷射混凝土喷射拱顶顶面，使得与洞内拱顶喷射混凝土外观一致，不致形成太大反差影响观感。

3洞身开挖

隧道开挖采用开挖方式采用CRD工法开挖，通道的暗挖部分采用浅埋暗挖法的施工工艺，施工过程中严格控制开挖循环进尺，遵从“管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤测量”的原则。

土方开挖采用风镐松动、人工开挖的方式，推车装渣运输至洞口，然后由竖井电动葫芦运出竖井倾倒在临时渣土堆放场。

施工步序如下：

第一步在洞门超前大管棚施工完成后，在明瓦基坑内施作第一组超前小导管，注浆加固地层。

待达到设计强度后，开挖1号洞室内上台阶（留核心土），架设钢筋格栅，是做喷射砼初期支护、及时封闭上导洞；同时在上导洞拱脚处打设锁脚锚管并注浆加固拱脚处地层。

见图4：

图4第一步

第二步待上导洞进洞3～5米后，开挖1号洞室下台阶（留核心土），封闭左侧导洞初支，并及时对初支背后回填注浆。

见图5：

图5第二步

第三步待1号导洞进洞3～5米后，开挖2号导洞上台阶（留核心土），架设上台阶初支格栅，拱脚处打设锁脚锚管并注浆加固拱脚处地层，待上台阶进洞3～5米后开挖2号上台阶（留核心土），封闭右侧导洞初支，并及时对初支背后回填注浆。

见图6：

图6第三步

第四步根据监控测量结果，分段拆除临时中隔壁（建议分段长度不大于6米）。

C20素混过凝土回填基层（必须清除基底的渣土），并铺设底板及部分侧墙防水层，浇筑底板及侧墙结构。

待底板达到设计强度后，用钢板填充底板及中隔墙的空隙。

见图：

图7第四步

第五步分段拆除侧墙及顶板范围内临时仰拱及顶板范围临时中隔壁时，分段长度不大于6米，并敷设侧墙及顶板防水层，浇筑剩余侧墙及顶板结构待二衬结构达到设计强度后，再拆除剩余临时中隔壁。

见图8：

图8第五步

3围岩监控量测

围岩监控量测是指导施工、确保安全的重要手段，通过施工前和施工中收集的数据和工程地质资料，及时分析判断爆破后围岩松动范围及围岩与初期支护受力的稳定状态，预测变形的发展趋势，预报险情，以指导安全施工，指导开挖作业与支护作业。

围岩量测的项目有以下几项：

1、水平位移收敛量测

每循环开挖完成后，在每个断面拱脚处布一对测点，用专用收敛仪量测。

周边收敛监测点不得焊接于钢架上，必须单独打孔直接安装于支护喷射混凝土中，预埋测点由膨胀螺栓钩加工而成，采用冲击电锤钻孔，埋入直径不小于14mm的膨胀螺栓钩。

测量时在拱顶部位下挂钢尺，为保证钢尺垂直，下坠重物。

2、拱顶下沉

每循环开挖完成后，每个断面拱顶处设一个点，用水准仪和塔尺进行测量。

拱顶下沉的测量间距平均取为5m，周边收敛量测与拱顶下沉量测应在同一断面内进行。

3、拱顶地表下沉

在隧道地表拱顶部位每1m做一个观测点，用水准仪和塔尺进行测量。

地表沉降观测点断面应拱顶下沉与周边收敛的测点断面对应，则根据拱顶下沉与周边收敛的测点布置方案中所布设的量测断面，进行相应断面的地表下沉观测点布置。

通道暗挖段的长度为42m左右，平均每5m设置一个量测断面，则共需要8个量测断面作为拱顶沉降与周边收敛的量测断面，则总共设置8个拱顶下沉观测点和8组周边收敛观测点。

见图9：

图:

9通廊暗挖段监测点断面布置示意图

4结语

通道施工宜“早进晚出”，即在保证安全生产的原则下越早进洞越好，越晚出洞越好。

隧道洞口段施工是工程的关键环节，尤其浅埋通道能保证洞口安全进洞，不但是整个工程进出的要道，也为隧道施工安全提供了保证。

洞身开挖除必须保证洞口稳定外，还必须考虑开挖时对岩体破坏而引起丧失承载力坍塌的问题。

通过对该隧道洞口和洞身段施工结果来看，既保证了安全进洞，又保证了洞内施工安全，效果良好。