城市中心區管廊淺埋暗挖暗做檢查室施工技術

潘國慶，唐金剛，辛弘峰

（1.北京城建道橋建設集團有限公司，北京 100124；2.北京寶嘉恒基礎設施投資有限公司，北京 100027）

1 工程背景

南長街至北長街熱力管線工程，工程地點位于北京市故宮與中南海之間，工程起點為北長街與景山前街交叉口，終點為南長街與織女橋東河沿交叉口。熱力管線管徑DN300，管線全長1646m。共設明開豎井11座，8處分支，豎井開挖尺寸8.6m×5.8m×9m，采用倒掛井壁工藝，隧道開挖尺寸3m×3.1m，覆土深度3.5～6.5m，采用淺埋暗挖施工工藝。

2 需解決的主要技術問題

（1）南、北長街現況道路為上下行機非混行車道，道路總寬度9.4m，道路狹窄，11座明開檢查室不具備施工交通導行條件，由此需解決豎井施工，隧道施工作業空間要求。（2）檢查室人孔、設備孔一般設置于檢查室正上方，通過沉井工藝實現人孔建設。本工程隧道拱頂全線順行1條300mm×600mm電信和1條DN600自來水管線，管線不具備改移條件，無法實現沉井施工。（3）地質情況復雜。土質為粉質黏土、中砂等且分布不均，土體含水量大，上層滯水豐富。（4）組織及施工工期問題。若占路施工，只能夜間施工，夜間作業有效時間較短，作業期間施工車輛與社會車輛在施工過程中有交叉，地下管線開挖及保護，以及施工對周邊環境影響較大。施工組織難度大。

3 淺埋暗挖暗做檢查室施工工法

3.1 出土旁井及橫通道施工工藝

旁井、橫通道結構示意圖如圖1所示。

圖1 旁井、橫通道結構示意圖

（1）工藝流程。出土豎井圈梁施工→出土豎井開挖支護→出土豎井封底→出土橫通道馬頭門→出土橫通道開挖支護→出土橫通道漸變加高→正線隧道處出土橫通道開挖支護→橫通道處主線馬頭門→主線隧道。

（2）旁井施工。旁井施工采用倒掛井壁施工方法，人工開挖土方，安裝鋼格柵，噴射混凝土逐榀開挖支護直至豎井封底，施工過程中注意井底標高與橫通道相適應。

（3）橫向通道施工。豎井側壁小導管注漿加固后開挖隧道馬頭門，隧道采用上下臺階法人工開挖，安裝鋼拱架，噴射混凝土逐榀開挖支護。橫向通道開挖至主線隧道前，逐榀加高橫向隧道側墻直墻段保證主線隧道馬頭門位于橫向通道起拱線下方，并加設橫向支撐加固隧道。橫通道設置時，注意出土豎井馬頭門洞口尺寸，因為出土豎井可能也是下管工作井，注意預留足夠的高度保證管道運輸。通過在主線隧道兩側設置旁井利用橫通道暗折施工工藝連接主線隧道，解決主線隧道出土問題，替代了傳統施工方法中主路上方設置出土豎井對交通造成巨大影響，規避了夜間出土期間人員的交通安全隱患問題。旁井和橫通道可同時兼做管線分支隧道及檢查室，降低工程造價。旁井位置的靈活選擇有效避免了開挖豎井上方的現況地下管線的拆改移問題；選址規避大型雨污水管線、建（構）筑物可以保證豎井基坑施工作業的安全；選址規避居民區、商場等人員密集場所，減小施工對周邊環境的影響。旁井數量的靈活選擇可控制隧道掌子面的開挖長度，有利于控制作業面數量，控制施工工期。

3.2 暗做檢查室施工工藝

暗做檢查室結構示意圖如圖2所示。

圖2 暗做檢查室結構示意圖

（1）工藝流程。主線隧道初襯開挖支護→暗做檢查室漸變段開挖支護→暗做檢查室大斷面隧道開挖支護→暗做檢查室大斷面隧道封端→封端處開馬頭門繼續施工主線隧道→暗做檢查室側墻開馬頭門施工分支隧道。

（2）設計參數。隧道結構為馬蹄型，直邊墻、平底板，采用復合襯砌結構型式，初期支護為格柵噴射混凝土結構（鋼筋格柵＋鋼筋網＋噴射混凝土），二次襯砌為模筑鋼筋混凝土結構，兩層襯砌之間設防水層（ECB/EVA拱擠復合防水板），防水層厚度為1.5mm。拱部單超前小導管，環向間距300mm，縱向水平投影搭接長度2m，漿液采用水泥、水玻璃雙液漿。初支結構為鋼格柵外掛雙層φ6（100mm×100mm）鋼筋網片，噴射250mm厚C20早強砼，網片搭接長度不小于一個網格。鋼格柵間距4Φ25鋼筋，縱向連接筋Φ18間距1000mm，鋼格柵鋼筋保護層厚度40mm。

（3）主線隧道初襯施工至暗做檢查室設計位置時，利用漸變段逐步加高、加深、加寬隧道斷面，直至隧道斷面增大至暗做檢查室設計斷面尺寸。漸變段的長度、每榀拱架尺寸、拱架安裝位置等具體參數利用三維BIM技術獲得，并實際放樣指導加工、安裝。施工至暗做檢查室設計斷面尺寸后，繼續施工暗做檢查室隧道初襯結構至暗做檢查室施工完成，并正式封端。暗做檢查室的施工根據隧道實際開挖斷面尺寸選擇上下臺階法或CD法施工，保證施工安全。暗做檢查室施工完成后，再次開馬頭門繼續主線隧道施工作業。

（4）管線檢查室通過漸變擴大隧道斷面以滿足設備安裝空間要求將傳統明開豎井施工替代為隧道開挖作業，避免了占用現況道路，減小了明開施工對周邊地下管線的影響。

（5）施工過程中加強超前支護，并嚴格按照設計及規范要求施工。必要時可提高超前支護參數，并加強監控測量，及時反饋信息，提高應變能力。

3.3 人孔通道施工

人孔結構示意圖如圖3所示。工藝流程：通行隧道初襯施工完成→地面測量定位→人工坑探地下管線分布位置→人孔土方開挖→綁扎支護鋼筋→模板支護→澆筑混凝土→破除人孔與隧道連接處初襯鋼筋混凝土→焊接井筒加固型鋼→防水施工→地下隧道二襯施工→吊裝預制井筒→人孔與井筒之間灌注防水砂漿。

圖3 人孔結構示意圖

根據暗做檢查室上方施工工況合理選擇人孔開挖位置，若暗做檢查室上方具備人孔開挖條件，于暗做檢查室隧道拱頂上方通過人工挖孔法施工檢查室人孔。先行施工洞口護筒，并高出地面200mm以上，防止施工過程中地面積水進入洞內。使用三腳架提升土方，人工開挖土方作業，開挖斷面直徑1600～2000mm，每一段面開挖深度1m。開挖完成后，綁扎單層φ8@100mm×100mm鋼筋網片，安裝環形支護模板并人工填筑預拌混凝土進行支護，預拌混凝土配比同隧道初襯錨噴混凝土，保證快速凝結支護。待混凝土強度滿足支護要求后繼續開挖支護下一循環直至暗做檢查室隧道拱頂。人工破除人孔井內隧道拱頂初襯混凝土連通人孔與隧道，并裸露出初襯結構內的鋼筋拱架，使用槽鋼抱扣型鋼與原初襯隧道內鋼筋拱架焊接連接用于加固洞口。若暗做檢查室上方不滿足人孔開挖條件，從暗做檢查室側墻拱部以下的直墻段向兩側開馬頭門，開挖橫向導洞至暗做檢查室兩側的步道下方，于步道上選擇適當位置施工人孔，如圖4所示。橫向導洞的二襯底板與暗做檢查室齊平，便于檢查室抽水作業和人員通行。人孔與隧道接縫處鑿除裸露的尖銳鋼筋混凝土，人工抹灰保證平順后，統一施做隧道和人孔防水層，保證防水結構的整體性。隧道二襯結構施工前，提前安裝1個預制井筒坐落于人孔和隧道連接處的加固型鋼上，便于洞口處圓形內模的安裝。綁扎隧道二襯鋼筋并澆筑二襯混凝土，待二襯混凝土強度達到設計要求后，安裝人孔內其余預制井筒。人工挖孔法組合隧道暗折施工施做檢查室人孔靈活布置檢查室人孔位置，規避地下管線，施工周期短，施工工藝安全可靠。

圖4 暗做檢查室人孔與通行隧道及暗做檢查室之間縱斷面圖

4 暗做檢查室施工影響預測分析

4.1 計算模型及參數選取

采用數值計算軟件FLAC 3D對暗做檢查室隧道進行三維全過程施工模擬，綜合分析暗做檢查室施工對路面變形的影響規律，對隧道開挖引起的路面沉降進行預測。計算中采用不同的本構模型模擬不同的材料，對于混凝土材料以及瀝青路面應用線彈性模型，而各層土體采用莫爾-庫侖（M-C）模型，如圖5所示。

4.2 計算結果分析

工程施工的主要影響范圍為隧道開挖施工影響范圍內的上方路面，對整個施工過程進行模擬，可以得到計算云圖如圖6所示。

在正常施工條件下，正線隧道、出土豎井、及暗做檢查井施工影響路面沉降值均未超過相應控制標準的控制值。表明在管線施工控制措施得當的情況下，管線施工不會對路面產生較大危害。

圖5 暗做檢查室周邊相對位置關系示意圖

圖6 熱力管線、旁井隧道及暗做檢查室施工影響道路總體沉降云圖

5 解決的主要問題

通過現場調查及隧道里程分析，確定旁井井位。模擬擴大檢查小室初期支護，分析施工開挖工序。并通過設置人孔、設備孔安裝方法，完善檢查室使用。

（1）通過在原設計主線隧道兩側設置旁井，于旁井內開馬頭門向主線隧道方向開挖橫向通道，自橫向通道內開馬頭門掘進施工主線隧道，土方自旁井向上提升棄土外運。（2）主線隧道施工至原設計檢查室位置時，隧道斷面逐漸加寬、加高至滿足檢查室安裝設備空間需求。（3）根據暗做檢查室隧道上方道路通行情況和地下管線分布位置選擇檢查室人孔開挖位置，若暗做檢查室拱頂上方道路不滿足明開施工人孔條件或密布地下管線無人孔開挖位置時，可自暗做檢查室向兩側開挖橫向通道至道路兩側步道或其他適當位置靈活選擇人孔位置。（4）關鍵技術為主線隧道漸變加寬、加高和利用隧道暗折施工靈活設置施工檢查室人孔，借助BIM三維繪圖技術實現隧道小斷面至大斷面的平滑轉換，繪圖獲取漸變段每榀隧道拱架的詳細尺寸參數、安裝位置指導鋼筋拱架的加工、安裝。檢查室人孔內徑空通常為800mm，滿足運行期間檢修人員出入，開挖孔徑≤1600mm，深度小于7m。結合人工挖孔樁法替代傳統沉井施工方法施做人孔外壁支護結構，內部吊裝預制井筒，井筒與護壁之間襯砌防水層。結合隧道暗折施工方法，根據檢查室隧道上方道路情況和現況地下管線的分布靈活設置檢查室人孔位置。（5）施工工程中加強對隧道暗折、漸變、人孔開挖位置處的地面、地下施工監測，保證施工安全。

6 結束語

淺埋暗挖暗做檢查室施工工藝主要是通過對暗挖隧道和人工挖孔法的組合應用，在城市淺埋暗挖隧道施工建設中，有效地避免豎井作業區長期占壓道路，影響交通；旁井的靈活選位有效避免豎井開挖范圍內地下管線的改移和保護，選擇遠離建（構）筑物施做豎井結構保證基坑的支護安全，減小施工對周邊環境的影響，適當設置旁井數量以縮短隧道掌子面開挖距離有利于縮短施工工期。對城市地下管線密集區域、交通繁忙區域、環境保護要求比較高的地區進行淺埋暗挖施工具有廣泛應用條件，可大幅減小施工對交通、拆遷等的破壞和影響，有效確保施工工期，減少施工占地，環保節能效益顯著。在城市中心區淺埋暗挖施工作業領域具有顯著的推廣和應用價值，可為同類工程提供示范和借鑒。