城市地下人行過街通道淺埋暗挖法施工技術

陳 炯，陳春華，項志梅

CHEN Jiong，CHEN Chunhua，XIANG Zhimei

(騰達建設集團股份有限公司，浙江 杭州310009)

城市地下人行過街通道施工方法大多采用明挖法，然而在既有道路改造中，采用明挖法施工占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大、容易造成環境污染。而采用淺埋暗挖法可以克服上述缺點，減少對環境的影響，能有效控制地面沉降，保證交通暢通和地下管線的正常使用，且淺埋暗挖法施工成本較明挖法和盾構法低。

1 工程概況

杭州市延安路整治工程解放路地下人行過街通道工程橫穿延安路和解放路交叉口，其主通道成“口”字型布置，4 個主通道全部采用暗挖法施工，4個豎井及出入口采用明挖法施工。暗挖主通道拱頂覆土厚度4.9 m，開挖斷面寬7.2 m，高5.8 m，東通道長32. 7 m，西通道長33. 6 m，南北通道長均為23.5 m，暗挖通道總長113.3 m。

暗挖主通道采用復合式襯砌，CRD 工法6 部開挖法施工，超前預支護采用φ108 ×6 mm 大管棚@300 mm(L=20 m、15 m)+φ42 ×4 mm 超前注漿小導管@300 mm(環)×1000 mm(縱)(L =3 m)，初期支護采用噴C25 混凝土300 mm+格柵鋼架@500 mm+φ42 ×4 mm 徑向小導管@600 mm(環)×500 mm(縱)(L=2.5 m，邊墻及拱底)，二次襯砌采用500 mm厚、抗滲等級為P8 的C35 防水鋼筋混凝土，其暗挖斷面圖見圖1。

2 周邊環境、工程地質及水文地質

2.1 周邊環境及地下管線情況

通道處于延安路和解放路交叉口，是杭城最為繁華的商業街口之一，其延安路和解放路均為城市主干道，人流量和車流量較大，其東北臨在建杭州湖濱區塊25#地塊，東南臨解百商城，西南臨解百元華購物中心，西北臨廣宇元華商場。其中杭州解百商城為3 層混凝土框架結構，淺基礎;廣宇元華商場為2～3 層磚砌結構，淺基礎;通道底下有地鐵1#線湖濱站—龍翔橋站區間隧道，且區間隧道已貫通，北通道、南通道坑底距離地鐵隧道頂分別約為9. 30、10.60 m。

圖1 通道暗挖斷面圖

在通道的施工范圍內地下管線縱橫交錯，種類繁多，部分管線施工年代相對較久遠，材質比較落后:其中沿延安路方向有2 條DN300 mm 燃氣管道(埋深1.5 m)，1 條DN300 mm 自來水管道(埋深1.2 m)，1 條DN300 mm 雨水管道(埋深2. 0 m)，1 條10 kV 電力管道(埋深0.45 m)和4 條電信管道(埋深0. 1～1. 3 m);沿解放路方向有1 條DN1000 mm雨水管道(埋深2.5 m)，1 條DN400 mm污水管道(埋深3.0 m)、1 條10 kV 電力管道(埋深0.45 m)和3 條電信管道(埋深0.1～1.3 m)。

2.2 工程地質

暗挖通道通過的圍巖土層包括②3砂質粉土、③3淤泥質粉質黏土夾粉土，其部分物理力學指標見表1，通道主要位于砂質粉土土層，其含水量高、強度低、韌性低、震動易液化，具有流砂、管涌特征，且夾雜粉質黏土，滲透系數大，透水性強，開挖后自穩能力較差，易坍塌。

2.3 水文地質

通道地下水主要為松散孔隙型潛水，主要賦存于砂質粉土、淤泥質粉質黏土夾粉土等土層中，場地潛水穩定水位為1.40～2.00 m，受西湖水位影響，地下水位維持高水位。

3 工程特點及難點

3.1 工程環境復雜導致施工風險高

本工程在城市主干道延安路和解放路下暗挖施工，其地下市政管線密集，周邊商用建筑物較多，個別屬于年代相對較早的建筑，且在通道底下有2 條地鐵區間在運行，在開挖范圍內地質基本上都是飽和的砂質粉土和淤泥質粉質黏土夾粉土，地下通道開挖過程中在水土壓力和施工擾動的情況下，容易產生流變和管涌現象，從而導致暗挖通道圍巖變形和掌子面失穩局部塌方等不利現象，并引起周邊建筑物和地鐵區間的不均勻沉降破壞。因此，確保暗挖通道穩定、控制地表沉降和管線變形，保證周邊地面及地鐵隧道安全是本工程成敗的關鍵，是本工程施工控制的重點和難點。

3.2 工程地質結構復雜

淺埋暗挖法地下通道施工成功與否的關鍵在于地下水的處理，本工程暗挖通道距離西湖不到200 m，地下水位比較高。影響暗挖施工的地下水主要是潛水，埋深在地表下1.4～2.0 m，受西湖水位影響，地下水位維持高水位，且場地所在地雨季較長，主要集中在6月和7月梅雨季節以及8月和9月臺風季節，正好處在本工程暗挖施工的關鍵時刻，地下水對暗挖工程影響極大。根據地質資料顯示，本暗挖通道圍巖土層主要是砂質粉土，土層含水量較高，滲透系數較大，因此暗挖通道的注漿質量和止水效果如何是暗挖通道開挖是否順利的關鍵。

3.3 沉降控制要求嚴

該暗挖拱頂埋深僅有4.9 m，整個施工過程道路地表沉降、地下管線沉降和拱頂沉降均不得超過30 mm，且施工地段位于解放路和延安路的交叉口，交通流量非常大，因此地面的交通荷載較大，且施工時不得中斷交通，開挖風險較大。一旦沉降過大，易出現管線破壞、地面沉陷等危害，社會影響極大。因此必須嚴格按照CRD6 部工法開挖，同時必須加強拱頂和地表路面的沉降監測，及時為開挖掘進提供數據分析，確保沉降控制在允許范圍之內。

3.4 施工組織難度大

延安路解放路口是杭城最繁華的商業街口之一，人流量密集，四周都是商場及在建的商業建筑，施工場地狹小，需要合理布置場地，同時分階段施工，需要合理安排施工計劃。且繁華市中心土方外運、商品混凝土運輸等問題，給施工帶來極大的不便。

4 施工方案

淺埋暗挖地下通道施工遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的施工原則。先施工管棚注漿，使拱頂預先形成加固的保護環，二重管無收縮漿液注漿加固改良掌子面土體，再破除洞門，施做超前小導管，然后開挖。先進行上臺階中導洞開挖，再進行上臺階兩個邊洞開挖，每個洞身開挖均落后上一步導洞進尺3～5 m。待上臺階貫通后，再開始開挖下臺階，順序與上臺階一樣，先中導洞，后兩邊導洞。每個導洞循環進尺0.5 m，及時初支封閉成環，采用格柵鋼架+網噴混凝土+鎖腰鎖腳錨管聯合支護形式，先仰拱后邊墻最后拱頂的順序進行二襯施工。

4.1 管棚施工

導向套護拱與豎井邊墻一起施工，護拱內設兩榀I20a 工字鋼，布設φ152 孔口管，孔口管與工字鋼焊接，采用C35P8 鋼筋混凝土，形成環形鋼筋混凝土梁作為護拱。鉆機平臺用鋼管腳手架搭設，鉆孔由鉆機從高孔位向低孔位進行。

管棚注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿：水玻璃液體積比為1：1，水灰比1：1，水玻璃濃度35 波美度，注漿壓力0.5～1.0 MPa，終壓1.0 MPa。

4.2 二重管無收縮漿液注漿加固改良掌子面土體

二重管無收縮漿液對暗挖通道外擴2 m 范圍內進行輻射注漿加固，加固范圍見圖2。因地下過街通道長度相對較短，從兩端一次性注漿加固。長度較長的，以15～20 m 為一循環段注漿，下一段注漿時掌子面采用鋼筋網噴射混凝土封住，再鉆孔注漿，漿液采用AB、AC 液，注漿結束后方可進行開挖。注漿壓力0.5～1.0 MPa;漿液擴散半徑500 mm;漿液初凝時間1～2 min;外插角10°～15°。

圖2 二重管無收縮漿液注漿加固范圍示意圖

4.3 超前小導管施工

(1)在開挖前，布設φ42 鋼花管作注漿管，長為3 m，壁厚4 mm 的熱軋無縫鋼管，鋼管前段呈尖錐狀，尾部焊接Φ6 加強箍，管壁四周鉆直徑6 mm 的溢漿孔，環向為0.3 m，縱向間距1.0 m。

(2)按孔位布置用風鎬將TSS 管頂入，頂入長度不得小于鋼管長的90%，頂完后用雙液漿膠泥將孔口及周圍裂隙封牢，并用棉紗封住管口，管尾端外露長度為100～150 mm。

(3)注漿施工工藝采取后退式分段注漿，第一段注漿完成后，放松止漿塞，將芯管后退0.33 m，進行第二段注漿，如此下去，直到將整個注漿孔完成，然后再跳孔注漿。如此下去完成該段注漿。注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。

4.4 洞身開挖與支護

(1)洞身開挖采用“CRD”法施工，為了確保開挖安全，通道分上下兩臺階6 個導洞施工，先施工上臺階3 個導洞，待上臺階貫通形成穩定支護體系后，再施工下臺階3 個導洞。前導洞超后導洞3～5 m。每循環進尺為0.5 m，開挖完成后及時支護并設置臨時鋼架支撐，確保安全。洞身開挖施工示意圖見圖3。

圖3 洞身開挖施工示意圖

(2)開挖順序:先行開挖Ⅰ部土體，隨后依次開挖Ⅱ部→Ⅲ部→Ⅳ部→Ⅴ部→Ⅵ部。開挖采用人工手持風鎬和鏟土機具開挖，單導坑沿周邊開挖出環狀空間，以便于安設鋼拱架，中間預留核心土，核心土與掌子面平行推進，核心土退后該導坑立拱處1.0 m 左右。開挖后進行混凝土初噴和架設鋼格柵，立即施作超前小導管，復噴混凝土。

(3)噴射混凝土采用濕噴工藝，分步開挖完后，即進行初噴，初噴厚度50 mm;待鋼格柵拱架、縱向連接筋施作完成后進行混凝土復噴。

(4)永久支護部分采用鋼格柵拱架，臨時支護部分采用I18 工字鋼格柵鋼架，拱架間距0.5 m，并用φ22 鋼筋連接，環間距0.5 m;每榀拱架安裝好后，在其拱腰或拱腳處各設置兩根鎖腰或鎖腳錨桿，以限制初支下沉和防止初支向通道內收斂變形，其錨桿采用Φ42 mm 鋼管，長L=4 m，其尾部與拱架焊接牢固。

4.5 二次襯砌及注漿施工

(1)洞身二次襯砌開挖支護貫通后，待初期支護沉降基本穩定后進行襯砌。襯砌采用分段整體襯砌，每段分通道底板、邊墻和頂板三次澆筑。

(2)人工分段拆除臨時工字鋼支撐，拆除長度比每段襯砌長度長500 mm。

(3)拱頂模板采用I18 工字鋼作為模板骨架+PM2012 組合鋼模板加工制成，支撐采用滿堂扣件式鋼管支架。在拱部中央位置均勻設置灌注窗口，間距3 m。

(4)拱頂混凝土采用附著式振動器振搗，對稱分層澆筑，拱部從拱腳處壓注，拱頂處從搭接端向自由端灌注，每層的澆筑順序從混凝土已施工端開始。

(5)二次襯砌混凝土施工時在拱頂、邊墻、底板和施工縫部位預埋Ф42 小導管作為注漿管，二襯混凝土結束后，通過預埋導管壓注水泥漿充填初期支護與二次襯砌之間的空隙。注漿采用水灰比為1：1的純水泥漿液。

5 質量控制措施

5.1 關鍵部位質量控制

5.1.1 土體超前注漿加固改良土體質量控制

(1)嚴格按照施工設計圖布孔并進行復核，鉆機定位準確。

(2)注漿按照設計的注漿程序施工。進漿量必須準確，嚴格控制注漿壓力。注漿要由專人操作，當壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿以及跑漿時，應立即停止注漿，采取措施解決以確保注漿量。

(3)注漿完畢后，采取措施保證不溢漿、不跑漿。

(4)注漿全過程應加強施工檢查和監測，防止地面出水溢漿、隆起和施工段的地面沉降。

5.1.2 洞身開挖初支質量控制

(1)初噴混凝土施作鋼筋網后，立即安設格柵鋼拱架。

(2)為保證鋼拱架的穩定和整體受力，設置縱向連接鋼筋，其與鋼拱架的連接點及已施工相鄰拱架連接筋應焊接牢固。

(3)在初期支護形成“閉合”結構前，為減少初期支護下沉量，每個臺階安裝鋼拱架時，均應在其基底設一塊“托板”，以增大受力面積，減少下沉量。托板采用22 mm ×20 mm ×1.5 mm 鋼板，鋼板與拱架采用焊接頂緊，臨時工字鋼間采用兩層鋼板通過4 個M24 螺栓螺母連接。

(4)格柵鋼架應和圍巖盡量靠近，未進行初噴的應留20～30 mm 間隙作混凝土保護層。

(5)噴射混凝土應由兩側拱腳向上對稱噴射，并將鋼架覆蓋。

5.1.3 二襯施工質量控制

(1)開挖貫通、初期支護沉降基本穩定后進行模筑襯砌。

(2)拱部鋼筋綁扎前應設3～5 道拱頂固定筋，該固定筋在拱部模板鋪設、混凝土墊塊設置前嚴禁取掉，以免鋼筋下沉。

(3)拱部混凝土左右對稱灌注，灌注拱部混凝土時，應采用有效措施，減少拱頂空洞，保證拱頂混凝土達到設計質量。

(4)仰拱灌注混凝土前應檢查開挖斷面尺寸，并將底部雜物浮渣清理干凈，排除積水。

5.2 沉降控制質量保證措施

為降低沉降，使拱頂下沉、地表沉降及管道沉降等累計沉降均控制在30 mm 范圍內，在施工中主要采取以下措施:

(1)過程監控，在通道內、地表和管線上方設置監測點，定時定期全過程連續監測，確保在施工過程中及時了解通道及周邊各位置沉降變化。

(2)對現有的雨污水管道采用CIPP 內襯翻轉保護。

(3)在雨水管、污水管前后各3 m 范圍內加強支護，頂拱超前注漿小導管間距為300 mm(環)×900 mm(縱);徑向注漿小導管間距為600 mm(環)×300 mm(縱)，其中管位左右1 m 范圍內頂拱徑向小導管取消，格柵鋼架按每300 mm 布置一道。

(4)為減少機動車停車剎車對暗挖通道的沖擊，將位于暗挖通道上方的機動車停車線后移5 m。

6 結 語

在繁忙的城市主干道上，采用淺埋暗挖法施工城市地下過街通道，關鍵在于超前預支護、土體注漿加固、CRD 工法6 部開挖法等技術實施，有效控制了地表和地下管線的沉降;具有不破壞既有路面，影響交通少，地下管線的改遷少，施工對環境污染少的特點。有效保證了周邊建筑物及地下管線的安全，社會效益顯著，經濟效益也相當可觀。

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