地下通道工程暗挖施工技術

中國土木工程集團有限公司 519030

摘要：穿越城市交通道路的地下通道，由于暗挖施工可保證修建過程中不中斷交通，所以它成為修建城市地下過街通道首選施工方法。一般房屋建筑工程的地下通道埋深較淺，在某些城市又處于軟弱土層和地下水位較高的地質水文條件下，必須采用科學合理可行的施工技術，以確保暗挖通道的施工安全和施工質量。本文就將對應用淺埋暗挖法成功修建地下過街通道的實例進行分析介紹。

關鍵詞：地下通道；暗挖法；施工技術

1、工程概況

該地下通道工程位于我市中心區。通道走向沿東西方向布置，連接某大廈一、二期工程的地下負三、負四層車庫。地下通道結構為雙層單跨鋼筋砼框架結構，全長37.546m，其中暗挖段長18m，埋深約4.19。

2、暗挖施工方法

2.1.暗挖段兩側地面深孔袖閥管注漿施工

為保證暗挖段施工的順利進行，在明挖段三軸攪拌樁及鉆孔樁施工期間同步對暗挖段南北兩側進行地面深孔袖閥管注漿施工，對暗挖段進行止水，以配合后期暗挖全斷面注漿施工。

（1）袖閥管注漿施工工藝流程

袖閥管施工工藝流程見圖1所示。

圖1 袖閥管注漿施工工藝流程圖

（2）設計參數

采用袖閥管注漿對地下通道暗挖段兩側進行止水，地質鉆機鉆頭直徑φ95mm，鉆桿直徑φ89mm；孔間距500mm，孔深為自地面以下18m，注漿范圍在暗挖段初期支護頂以上2m至底以下2m范圍；兩排孔位呈梅花形布設，加固范圍為暗挖段初期支護外2m-4m范圍。注漿孔

共計108根，有效加固深度14.1m。如個別孔位因現場條件限制不能施工，則應調整位置，錯開，但必須保證鉆孔數量和質量。施工設計參數：漿液擴散半徑為0.5m；注漿范圍為暗挖通道拱頂以上2m至初期支護底2m；注漿孔間距為0.5m；注漿孔排距0.5m（局部可視現場情況調整）；袖閥管規格φ50mm，t=3mm。

2.2.注漿工藝

（1）測量定位：利用現場基準點用全站儀按設計要求間距進行布孔。

（2）成孔：采用常規地質合金鉆頭成孔；成孔直徑95毫米。對于鉆孔位置上有較厚雜填石層存在的現象時，應采用水鉆鉆頭成孔。

（3）清孔：在已完成的鉆孔中用膨潤土配置的濃泥漿進行清孔，排除粗顆粒渣土。

（4）下袖閥管：鉆孔中下入已制作好的袖閥管。

（5）下套殼料：套殼料的水∶水泥∶膨潤土比為3∶1∶1，從孔底往上灌注套殼料至孔口。

（6）管線連接：在套殼料達到一定齡期后（約24h），在袖閥管內下入注漿器，注漿器的中間約20cm長開槽孔，在其上下各帶有止漿塞，將注漿壓力管與袖閥管內的注漿器進行連接。

（7）制漿：采用MC注漿材料-水玻璃雙液注漿（含緩凝劑），水泥漿濃度1∶1，體積比1∶1，。

（8）開環注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到沖開橡膠袖閥及所對應位置的套殼，壓力回落后，泵水泥漿液，一直注漿到設計所規定的壓力并穩定為止；在此過程中可視需要或設計規定進行間歇注漿，直到符合設計要求為止。

（9）連續開環注漿：根據設計要求，上下移動注漿管，在需要注漿的各部位依照上述做法逐步開環注漿，直到完成所有孔段的注漿。

（10）做好注漿過程中各項記錄：開環位置、注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現的特殊情況等。

（11）注漿達到設計要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。

3、管棚施工

用Φ108鉆頭低速低壓開孔，成孔2～3m，下入Φ108的管棚鋼管，檢查鉆孔方向無誤后，換91鉆頭，鉆機轉速升至正常轉速。鉆進中以Φ108的管棚鋼管作套管跟管鉆進，鉆至設計孔深。鉆孔過程中要始終注意鉆桿角度的變化，并保證鉆機不移位。每鉆進3～4m用儀器復核鉆孔的角度是否正確，以確保鉆孔方向。鉆進過程前在套拱的格柵鋼架上安裝定位管，定位管采用2m長的φ127的套管，完成一個孔位后鉆機在下一孔就位，繼續施作下一根管棚，整個隧道斷面上方全部施作完成后再注漿填充管體，即形成管棚支護體系。

1）套拱施工

在管棚鉆進起始端架設4榀格柵鋼架，總寬度為2.0m，測量定位后用φ25@500連接筋焊接牢固，沿格柵的外側鋼筋按照中心間距400mm焊接30根φ127，δ=4mm的導向鋼管，后在首排定向鋼管上方密排鋼筋，在鋼筋上方布設30根導向鋼管，兩排鋼管成梅花形布置，管口兩端用φ16，L=90mm鋼筋焊接固定好。立模澆注C20混凝土。

2）搭設工作平臺

根據施工特點和現場條件，鉆機操作平臺采用一層土平臺，根據鉆機高度采用小挖掘機配合調整平臺高度，如現場土體被擾動，則應采取夯實土體并采用工字鋼、方木等鋪設在機械下方以保證機械的穩定。

3）鉆機吊裝就位與調試

根據現場條件采用25噸汽車吊將鉆機吊至基坑，并移位至工作面，鉆機在工作臺上應保持水平穩定，并調整其與管棚鋼管在同一平面和同一軸線后，調整鉆機坡度與水平夾角為1°。

4）管棚鉆進施工

根據本工程地質情況，采用非開挖技術一次性導向跟管鉆進法施工。施工前對通道內管棚進行編號，奇數為有孔鋼花管，偶數為無孔鋼管，為防止塌孔情況的發生，采用間隔鉆進的方法施工，如先施工奇數號管棚，再施工偶數號管棚。

利用導向管定位鉆機，使鉆進鋼管與導向管對中，導向鉆進。鉆進前，將孔口密封裝置套在第一根管棚鋼花管上。要求將浸油盤根加入4～6圈，在盤根前后應加墊10mm～15mm厚的膠板并將盤根壓蘭用螺栓擰好壓緊。密封盒安裝好后，將鋼花管頂入孔口管內，如一切正常，方可開鉆。在鉆進中，如密封處漏水，應隨時調整壓蘭的壓緊度。鉆進前須先開泵，待泥漿流通正常后，方可鉆進。鉆進時，泵壓應控制在0.6MPa～1.0MPa，最大不超過2.0MPa，轉速30r/min～60r/min（砂層取其低值，黏性土取其高值，最高≤100r/min），泵量為10L/min～30L/min為宜，保持中小水量、中低壓力、勻速中速鉆進。為防止水土流失，控制沉降，應采用孔內保壓措施。通過回水閥門嚴格控制回水量，始終保持回水量小于或等于進水量。每根管必須順直，鉆進中，每次接管先鉆進、后進行套管絲扣連接及接縫焊接（即先鉆后焊）。接管以及焊接過程中，均注意不得將異物遺留或掉入打設管內。接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1 m。

5）管棚注漿施工

注漿材料根據設計要求采用1∶0.5水泥水玻璃雙液漿液，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。采用注漿泵后退式注漿，注漿時，采取低壓力、中流量注入，注漿壓力初始壓力0.5～1.0MPa，終止壓力1.5～2.0MPa。

注漿前應進行現場注漿試驗，根據實際情況調整注漿參數。注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當壓力升至注漿終壓時，繼續壓注10min，結束注漿。注漿結束標準及效果檢查：第一，單孔注漿結束標準：每段注漿都正常進行，注漿終壓達到設計終壓，注漿量達到設計注漿量的80%；或雖未達到設計終壓，但注漿量已達到設計注漿量，即可結束本孔注漿。第二，全段結束標準：設計的所有注漿孔均達到結束標準，無漏注現象。第三，達不到結束標準，應補充或重新注漿直到滿足要求為止。

4、通道開挖方法

（1）土方開挖順序

通道開挖采用CRD法分層、分塊開挖，將開挖斷面分為上、中、下三層每層分三塊共九洞室進行施工。先開挖上、中層中洞，后分別開挖上、中層側洞，再開挖下層中洞及側洞。每洞室采用環形開挖預留核心土，人工開挖。通道縱向開挖嚴格限制一次性開挖進尺為0.5m，相鄰施工錯臺相差3～5m，上下施工臺階長度亦相差3～5m。

（2）格柵鋼架、鋼筋網施工

開挖輪廓經尺寸檢查滿足設計要求，初噴后，即開始架立格柵鋼架，依據斷面中線及標高，準確就位。

根據設計情況并結合施工現場安裝方便并能滿足受力要求的原則，對拱架加工尺寸進行優化設計，實際放大尺寸可根據量測結果進行調整。

由于分多步開挖，格柵鋼架架立時注意控制連接板精度。每片格柵鋼架間采用螺栓連接，要求保證螺栓連接質量。格柵鋼架之間采用12根φ25縱向連接筋連接，連接筋縱向搭接長度滿足規范要求，同時保證焊接質量。格柵鋼架定位后，安裝型鋼支撐，型鋼支撐采用工20b型鋼，和滿鋪雙層φ6.5@150×150鋼筋網片，鋼筋網與格柵鋼架密貼，鋪設平順，用綁絲與格柵鋼架綁扎牢固。

（3）噴射砼施工

通道初支采用噴射砼，噴砼強度為C25，采用潮噴砼施工工藝。

1）潮噴砼

潮噴砼就是按照配合比，在拌和前用適量的水把砂、石原材料濕潤，然后加入水泥、速凝劑、防水劑用強制式攪拌機拌和（攪拌時間不少于3min），把拌和料送入噴射機料斗，噴射機活塞將拌和料送入混合室，與壓縮空氣混合后進入噴射管，在噴嘴處通入水，再次混合后的料束從噴嘴射到受噴面。

2）潮噴方法

①噴射機安裝好后，先通風、清潔管道內雜物。同時用高壓水吹掃受噴面，清除受噴面上的雜物。

②噴射時應先通風，然后再加入拌和料，上料時要保證供料連續均勻，噴射前先在一邊加水調試，待噴射砼正常后再移入噴射面噴射。

③噴射砼的噴射路線應自上而下，呈“S”形運動；噴射時，噴頭作連續不斷的圓周運動，并形成螺旋狀前進，后一圈壓前一圈三分之一。

④噴射機要求風壓為0.3～0.5Mpa，噴頭距受噴面的距離控制在1.5～2.5m時較好。

⑤噴頭與受噴面保持垂直，如遇受噴面被鋼筋網片、格柵覆蓋時，可將噴頭稍微偏斜10°～20°。

⑥噴射砼應分層噴射，每層噴射厚度拱部為5～6cm，邊墻為7～10cm。后一層噴射在前一層砼終凝后進行，若終凝后1h以上再次噴射砼時，受噴面應用風、水清洗。

7.暗挖段初支背后回填注漿

初支施工完成后，對初支背后土體應及時采用壓水泥漿液進行回填注漿，以補充開挖過程中對周邊土體產生的間隙，以保證初支背后密實。

初支背后注漿管采用Ф42普通焊接鋼管，管長約為0.7m。注漿管沿拱頂布置，每斷面不少于3根，縱向間距3～5m，必要時也可在仰拱下布管，一般采用預埋方式布管；根據實際情況布設在位移變化較大處或滲漏水處，也可針對性的對某位置用風鉆鉆進成孔布管注漿。

5、結語

本文通過工程案例介紹的高層建筑之間穿越城市交通道路的地下通道暗挖技術，對通道開挖一定范圍的兩側和頂部的土體進行超前預加固和多種形式的支護，并采取有效的降水和止水措施，以及對掌子面整體土體開挖前用膠凝漿液進行預加固。實踐證明，此技術在暗挖過程中是安全可靠的，施工方便，施工設備較簡單，取材容易，安全可靠性強，可適用于一般房屋建筑工程在軟弱地質條件下且埋深較淺的地下通道的暗挖施工。

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4.2 鋼梁的設計驗算

通過分析確定當屋面吊出現工況如圖3所示情況下，對鋼梁的單點壓力出現最大值，其最大值分別為260kN和240kN，利用最大值對D125塔吊和D60塔吊基礎新增鋼梁進行設計（見圖3）。

（1）抗彎驗算

如圖得支座反力F2=192.2kN→最大彎矩Mmax=156.1kN·m→W=867222mm3，選擇軋制H型鋼656×301×12×20，自重152.54kg/m，w=4425.85cm3>867.222cm3，滿足要求。

（2）撓度驗算

fc=Pa2b2/3EIl=0.388

（3）穩定性驗算

因l1/b=3115/200=15.575>13，應進行梁的整體穩定性驗算。截面參數A=194.32cm2，iy=68.4，λy=l/iy=3115/68.4=45.5；可求得φb=5.1>0.6，說明梁已經進入彈塑性階段φb=1；Mx/φb=Wx=35.7kN/m，故梁的穩定性有保證。

對J60塔吊基礎鋼梁按此驗算方法，亦能滿足要求。所以D125、JCD60屋面吊基礎新增鋼梁選為軋制H型鋼656×301×12×20，因2臺屋面吊2支點（如JCD60屋面吊支點1、2）均焊接656×301×12×20H型鋼，故支點3、4均需加高656mm。

5 主要安全要點

每臺塔機/屋面吊，均配置RCI-3000（Robway）起重安全系統，其靈敏度誤差在5%范圍內。嚴格控制和選擇吊點，及時檢查和保護鋼絲繩。

拆塔現場每天攜帶便攜式風速儀，隨時檢測天氣變化情況；當風力超過四級應嚴格按照要求停止拆塔工作，做好一切防風措施。

上下作業人員配備通訊設備，及時相互協調和溝通。對各類使用的器具設備進行檢查，發現問題及時處理。如吊索具是否完好，與起重量是否相適應等。

對于在高空不易解體的構件：如起重臂、平衡臂、A架等構件，要臨時吊至屋面拆解，然后吊至地面。

6 結語

綜上所述，為了保障塔吊拆除工程的施工質量和安全，施工方就需要不斷促進自身對施工技術的應用水平，并做好相應的質量和安全的控制監理工作。本文通過結合具體的工程實例，對大型建筑塔吊拆除施工技術的應用作了深入探討，相信對有關方面的需要能有一定幫助。

參考文獻：

[1]王恒、馬志.平臂式塔吊拆卸技術在超高層建筑施工中的應用[J].建筑施工.2012（10）.

[2]任海棠、王中軍.高層建筑施工震損塔吊拆除技術[J].科技情報開發與經濟.2010（09）.

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松開吊鉤前做初步校正，對準柱頂定位軸線就位并調整鋼梁垂直度及檢查梁側向彎曲，用兩個方向四根鋼纜加以固定。第一榀鋼梁校正結束后，栓焊連接處放上工藝襯條進行焊縫焊接，焊接結束后現場及時進行焊縫探傷。

在對鋼柱與鋼梁連接夾板上的高強螺栓緊固前，跨內兩側鋼柱上必須留有朝向內側方向的鋼纜繩固定，并注意觀測，防止因屋架梁下撓而影響安裝精度。第二榀鋼梁同樣吊裝就位好后，不要松鉤，臨時與第一榀鋼梁固定，跟著安裝支撐系統及部分檁條，最后校正固定的整體，從而形成空間穩定剛性單元。從第三榀開始，在鋼梁脊點及上弦中點裝上檁條即可將鋼梁固定，同時將鋼梁校正好。

對鋼梁屋脊線必須控制，使屋架與柱兩端中心線等值偏差，這樣各跨鋼屋架均在同一中心線上。

3.3.4 鋼結構安裝注意事項

對進場的屋面梁進行逐根現場復核，主要復查屋面梁各段節的幾何尺寸，各端板的聯結螺栓孔距等必須的安裝數據，并作好書面記錄。

鋼梁吊裝時，應與設備安裝單位及時溝通，當吊車梁無法在廠房空間內安裝時，應在屋面預留出吊車梁的安裝洞口。其預留方法是，鋼結構受力構件均安裝完畢，預留屋面次梁和檁條不安裝。

鋼梁到現場后進行預拼裝，拼裝要連接處要嚴絲合縫，注意消除制作過程中的變形，拼裝達到軸線重合、破口處相對高度控制在3mm以內方可進行焊接，當焊接完成后對焊縫質量進行探傷檢測。

鋼柱、鋼梁吊裝時，綁扎點位置應設置鋼護套或柔性護套，以保護吊裝繩和鋼構件。

屋架梁吊裝前鋼柱灌漿混凝土強度應不低于設計強度的75%。

穿入定位安裝螺栓時，嚴禁用錘敲打進入，如有個別孔眼僅有小量偏差可用尖錐拔借孔隙，也可用元銼或絞刀適當擴孔，當錯位孔超過1.2d（d為孔徑）時應返廠返修，嚴禁動火擴孔。

施工前做好摩擦面的抗滑移系數，高強螺栓的扭矩系數、預拉力等試驗。高強螺栓擰緊順序，應從螺栓群中部開始，向四周擴展，逐個擰緊。高強螺栓的初擰、復擰、終凝在24h內完成，直至擰掉螺栓尾部梅花頭，其絲扣宜露出2～4扣。

4 結語

綜上所述，鋼結構施工對精度要求高，我們要提高施工質量，就需要我們嚴格落實各項施工工序，做好質量控制措施，調控各方的配合，并在施工過程中加強施工監管，不斷提高施工人員的技能水平和專業素質，總結施工經驗，這樣才能實現提高鋼結構施工的質量的目標。

參考文獻：

[1] 羅金壽.初探大跨度鋼結構施工技術在某工程中的應用[J].福建建材，2013.

[2] 馬飛.大跨度工業廠房鋼結構安裝施工技術[J].建材與裝飾，2013.