管群下地下商場大管棚經濟技術和穩定掌子面施工方案的優化研究

劉芳

摘 要：深圳市中信廣場地下工程位于深圳市中心地帶，地面車流量大、交通繁忙，施工干擾大；地下施工范圍內煤氣管、給水管、雨水管和通信管線交錯布置，且前期的地鐵施工已對通道結構周圍的土體進行了多次擾動，因此，施工環境十分復雜。經專家研究決定，以科研為先導，以施工經驗為基礎，即先通過數值模擬分析的研究，對施工效應進行預測，然后結合以往的施工經驗對施工方案進行優化研究。

關鍵詞：優化；大管棚經濟技術；穩定掌子面；方案比選

1 優化原則

在深圳市中信廣場地下工程B區的施工方案優化研究中，把整個優化工作分為如下幾部分：超前支護方案的優選，施工方法的優化分析，穩定掌子面的方案優選，臺階長度的優化分析，控制地層松弛加固地層方法的優選等。方案優化的原則主要有：（1） 確保地面主干道行車速度和地下管線的正常運營，保證城市的正常生活，對地面靈敏目標處的沉降進行觀測和控制；（2） 有較強的操作性，充分考慮我們現階段的施工技術水平以及本工程的具體特點；（3） 靈活性好，應變能力強，根據斷面形狀和地質條件因地制宜的選擇施工方案，一旦出現施工災害，能迅速采取措施；（4） 具有可連續性，兼顧前后施工工序的銜接；（5） 具有較好的社會效益與經濟效益，在保證工期、確保結構和環境安全的條件下降低工程造價。

2 大管棚經濟技術方案比選

大管棚可在Φ180、Φ159、Φ108三種型號中選擇，管棚在超前支護中等效梁作用明顯，可以承擔開挖方向的有效土體作用，見圖1：

隧道開挖方向B為安裝鋼格柵的操作寬度，一般為0.5m～0.6m；掌子面以上土體破壞滑移面為45°+φ/2，在管棚懸空寬度B與滑移面范圍內形成一個壓力拱線f（x），覆土層越薄，拱線效應越不明顯。ψ（x）為已完成鋼格柵對管棚的反力曲線，τ（x）開挖方向土體對管棚的反力曲線。

從以上圖表可以看出，隨著管棚直徑的增加剛度迅速加大，當管棚直徑由Φ108增加Φ159時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果明顯；當管棚直徑由Φ159增加Φ180時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果差別不大，而造價增加很多，造成不必要的浪費。

本工程開挖斷面大，管線眾多，對沉降控制要求嚴格，通過經濟技術分析比選，選擇Φ159大管棚為最佳方案。

3 穩定掌子面的方法比選

在施工開始我們就提出“保護圍巖”是隧道施工應遵守的一個重要理念，但如何保護圍巖，就只有采用增強圍巖自身支護能力的輔助工法。在土類圍巖中，確保掌子面穩定是至關重要的，常用的方法有：維護拱頂穩定的超前支護、維護掌子面穩定的正面錨桿和核心土、以及拱腳穩定的鎖腳管（錨桿）等，在通過對超前預支護方案進行了比選后，這里僅對后者進行說明。

3.1 小管棚注漿：小管棚的施工，基本上與注漿小導管相同，但超前支護范圍大，多采用長度5～7m的鋼管，以間隔30～60cm的距離打入。超前支護效果好，但費時，對施工循環有一定影響。

3.2 掌子面正面噴混凝土：正面噴混凝土是在開挖后自穩性差的開挖面噴射3～10cm左右的混凝土，覆蓋掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自穩性。噴混凝土不是作為軸力構件發揮作用的，是防止剝離的，常常與正面錨桿同時使用。此外通過目視噴射表面是否有龜裂發生，還可以獲得有無崩塌發生的信息。

3.3 正面錨桿：正面錨桿是在掌子面有顯著崩塌情況下采用的。錨桿一般長2～3m，視崩塌情況施設。

3.4 預留核心土：為了充分利用掌子面的空間支護效應，預留核心土也是比較有效的穩定掌子面的方法。

綜合上述穩定掌子面的輔助工法，結合本工程的實際，選用掌子面正面噴射混凝土+預留核心土的方法；在砂層，由于含水量大，掌子面自穩性較差，采用掌子面小導管注漿來通過。

參考文獻

[1] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論.北京： 科學出版社， 2004.

[2] 施仲衡.淺埋暗挖法設計理論論述.現代隧道技術，2005，42（2）：37-39.

[3] 馮衛星，王克麗.地道橋頂進設計與施工.石家莊：河北科學技術出版社，2001.

[4] 吳波，高波，索曉明等.城市地鐵隧道施工對管線影響的研究.巖土力學，2004，25（4）：657-663.

[5] 劉月梅.城市施工中地下管線的保護.市政技術，2005，23（4）： 235- 236.endprint

摘 要：深圳市中信廣場地下工程位于深圳市中心地帶，地面車流量大、交通繁忙，施工干擾大；地下施工范圍內煤氣管、給水管、雨水管和通信管線交錯布置，且前期的地鐵施工已對通道結構周圍的土體進行了多次擾動，因此，施工環境十分復雜。經專家研究決定，以科研為先導，以施工經驗為基礎，即先通過數值模擬分析的研究，對施工效應進行預測，然后結合以往的施工經驗對施工方案進行優化研究。

關鍵詞：優化；大管棚經濟技術；穩定掌子面；方案比選

1 優化原則

在深圳市中信廣場地下工程B區的施工方案優化研究中，把整個優化工作分為如下幾部分：超前支護方案的優選，施工方法的優化分析，穩定掌子面的方案優選，臺階長度的優化分析，控制地層松弛加固地層方法的優選等。方案優化的原則主要有：（1） 確保地面主干道行車速度和地下管線的正常運營，保證城市的正常生活，對地面靈敏目標處的沉降進行觀測和控制；（2） 有較強的操作性，充分考慮我們現階段的施工技術水平以及本工程的具體特點；（3） 靈活性好，應變能力強，根據斷面形狀和地質條件因地制宜的選擇施工方案，一旦出現施工災害，能迅速采取措施；（4） 具有可連續性，兼顧前后施工工序的銜接；（5） 具有較好的社會效益與經濟效益，在保證工期、確保結構和環境安全的條件下降低工程造價。

2 大管棚經濟技術方案比選

大管棚可在Φ180、Φ159、Φ108三種型號中選擇，管棚在超前支護中等效梁作用明顯，可以承擔開挖方向的有效土體作用，見圖1：

隧道開挖方向B為安裝鋼格柵的操作寬度，一般為0.5m～0.6m；掌子面以上土體破壞滑移面為45°+φ/2，在管棚懸空寬度B與滑移面范圍內形成一個壓力拱線f（x），覆土層越薄，拱線效應越不明顯。ψ（x）為已完成鋼格柵對管棚的反力曲線，τ（x）開挖方向土體對管棚的反力曲線。

從以上圖表可以看出，隨著管棚直徑的增加剛度迅速加大，當管棚直徑由Φ108增加Φ159時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果明顯；當管棚直徑由Φ159增加Φ180時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果差別不大，而造價增加很多，造成不必要的浪費。

本工程開挖斷面大，管線眾多，對沉降控制要求嚴格，通過經濟技術分析比選，選擇Φ159大管棚為最佳方案。

3 穩定掌子面的方法比選

在施工開始我們就提出“保護圍巖”是隧道施工應遵守的一個重要理念，但如何保護圍巖，就只有采用增強圍巖自身支護能力的輔助工法。在土類圍巖中，確保掌子面穩定是至關重要的，常用的方法有：維護拱頂穩定的超前支護、維護掌子面穩定的正面錨桿和核心土、以及拱腳穩定的鎖腳管（錨桿）等，在通過對超前預支護方案進行了比選后，這里僅對后者進行說明。

3.1 小管棚注漿：小管棚的施工，基本上與注漿小導管相同，但超前支護范圍大，多采用長度5～7m的鋼管，以間隔30～60cm的距離打入。超前支護效果好，但費時，對施工循環有一定影響。

3.2 掌子面正面噴混凝土：正面噴混凝土是在開挖后自穩性差的開挖面噴射3～10cm左右的混凝土，覆蓋掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自穩性。噴混凝土不是作為軸力構件發揮作用的，是防止剝離的，常常與正面錨桿同時使用。此外通過目視噴射表面是否有龜裂發生，還可以獲得有無崩塌發生的信息。

3.3 正面錨桿：正面錨桿是在掌子面有顯著崩塌情況下采用的。錨桿一般長2～3m，視崩塌情況施設。

3.4 預留核心土：為了充分利用掌子面的空間支護效應，預留核心土也是比較有效的穩定掌子面的方法。

綜合上述穩定掌子面的輔助工法，結合本工程的實際，選用掌子面正面噴射混凝土+預留核心土的方法；在砂層，由于含水量大，掌子面自穩性較差，采用掌子面小導管注漿來通過。

參考文獻

[1] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論.北京： 科學出版社， 2004.

[2] 施仲衡.淺埋暗挖法設計理論論述.現代隧道技術，2005，42（2）：37-39.

[3] 馮衛星，王克麗.地道橋頂進設計與施工.石家莊：河北科學技術出版社，2001.

[4] 吳波，高波，索曉明等.城市地鐵隧道施工對管線影響的研究.巖土力學，2004，25（4）：657-663.

[5] 劉月梅.城市施工中地下管線的保護.市政技術，2005，23（4）： 235- 236.endprint

摘 要：深圳市中信廣場地下工程位于深圳市中心地帶，地面車流量大、交通繁忙，施工干擾大；地下施工范圍內煤氣管、給水管、雨水管和通信管線交錯布置，且前期的地鐵施工已對通道結構周圍的土體進行了多次擾動，因此，施工環境十分復雜。經專家研究決定，以科研為先導，以施工經驗為基礎，即先通過數值模擬分析的研究，對施工效應進行預測，然后結合以往的施工經驗對施工方案進行優化研究。

關鍵詞：優化；大管棚經濟技術；穩定掌子面；方案比選

1 優化原則

在深圳市中信廣場地下工程B區的施工方案優化研究中，把整個優化工作分為如下幾部分：超前支護方案的優選，施工方法的優化分析，穩定掌子面的方案優選，臺階長度的優化分析，控制地層松弛加固地層方法的優選等。方案優化的原則主要有：（1） 確保地面主干道行車速度和地下管線的正常運營，保證城市的正常生活，對地面靈敏目標處的沉降進行觀測和控制；（2） 有較強的操作性，充分考慮我們現階段的施工技術水平以及本工程的具體特點；（3） 靈活性好，應變能力強，根據斷面形狀和地質條件因地制宜的選擇施工方案，一旦出現施工災害，能迅速采取措施；（4） 具有可連續性，兼顧前后施工工序的銜接；（5） 具有較好的社會效益與經濟效益，在保證工期、確保結構和環境安全的條件下降低工程造價。

2 大管棚經濟技術方案比選

大管棚可在Φ180、Φ159、Φ108三種型號中選擇，管棚在超前支護中等效梁作用明顯，可以承擔開挖方向的有效土體作用，見圖1：

隧道開挖方向B為安裝鋼格柵的操作寬度，一般為0.5m～0.6m；掌子面以上土體破壞滑移面為45°+φ/2，在管棚懸空寬度B與滑移面范圍內形成一個壓力拱線f（x），覆土層越薄，拱線效應越不明顯。ψ（x）為已完成鋼格柵對管棚的反力曲線，τ（x）開挖方向土體對管棚的反力曲線。

從以上圖表可以看出，隨著管棚直徑的增加剛度迅速加大，當管棚直徑由Φ108增加Φ159時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果明顯；當管棚直徑由Φ159增加Φ180時管棚自身位移3.84mm減小到0.88mm，超前支護效果差別不大，而造價增加很多，造成不必要的浪費。

本工程開挖斷面大，管線眾多，對沉降控制要求嚴格，通過經濟技術分析比選，選擇Φ159大管棚為最佳方案。

3 穩定掌子面的方法比選

在施工開始我們就提出“保護圍巖”是隧道施工應遵守的一個重要理念，但如何保護圍巖，就只有采用增強圍巖自身支護能力的輔助工法。在土類圍巖中，確保掌子面穩定是至關重要的，常用的方法有：維護拱頂穩定的超前支護、維護掌子面穩定的正面錨桿和核心土、以及拱腳穩定的鎖腳管（錨桿）等，在通過對超前預支護方案進行了比選后，這里僅對后者進行說明。

3.1 小管棚注漿：小管棚的施工，基本上與注漿小導管相同，但超前支護范圍大，多采用長度5～7m的鋼管，以間隔30～60cm的距離打入。超前支護效果好，但費時，對施工循環有一定影響。

3.2 掌子面正面噴混凝土：正面噴混凝土是在開挖后自穩性差的開挖面噴射3～10cm左右的混凝土，覆蓋掌子面，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自穩性。噴混凝土不是作為軸力構件發揮作用的，是防止剝離的，常常與正面錨桿同時使用。此外通過目視噴射表面是否有龜裂發生，還可以獲得有無崩塌發生的信息。

3.3 正面錨桿：正面錨桿是在掌子面有顯著崩塌情況下采用的。錨桿一般長2～3m，視崩塌情況施設。

3.4 預留核心土：為了充分利用掌子面的空間支護效應，預留核心土也是比較有效的穩定掌子面的方法。

綜合上述穩定掌子面的輔助工法，結合本工程的實際，選用掌子面正面噴射混凝土+預留核心土的方法；在砂層，由于含水量大，掌子面自穩性較差，采用掌子面小導管注漿來通過。

參考文獻

[1] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論.北京： 科學出版社， 2004.

[2] 施仲衡.淺埋暗挖法設計理論論述.現代隧道技術，2005，42（2）：37-39.

[3] 馮衛星，王克麗.地道橋頂進設計與施工.石家莊：河北科學技術出版社，2001.

[4] 吳波，高波，索曉明等.城市地鐵隧道施工對管線影響的研究.巖土力學，2004，25（4）：657-663.

[5] 劉月梅.城市施工中地下管線的保護.市政技術，2005，23（4）： 235- 236.endprint