管幕超前支護在淺埋暗挖隧道下穿高速中的應用

閆國英

摘要：管幕工法是地下工程的超前支護手段之一，本文以北京新機場次干一路下穿機場高速為例著重闡述管幕施工、大斷面平頂隧道分部開挖、隧道施工期防排水以及地表沉降控制;為同類工程提供參考。

Abstract： The pipe curtain construction method is one of the advanced support methods of underground engineering. This article takes the Beijing Airport's No.1 secondary trunk road underneath the Airport Expressway as an example to elaborate the construction of the pipe curtain， the excavation of large-section flat-top tunnels， the waterproof and drainage during the construction of the tunnel， and the control of the surface settlement; to provide reference for similar projects.

關鍵詞：管幕;淺埋;暗挖;隧道;分部開挖

Key words： pipe curtain;shallow burial;underground excavation;tunnel;partial excavation

中圖分類號：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0158-04

1? 工程概況

北京市次干一路與京霸鐵路、軌道交通及機場高速相交節點定線起點為規劃魏石路，定線終點為磁大路;相交節點采用平頂隧道形式下穿，K1+588-K1+643.5段下穿北京新機場高速Y線，交角86°，頂板埋設5.6m，至西向東設-0.3%坡度;平頂隧道橫斷面23.2×8.5m，頂、底板厚1.1m，側墻厚1.0m，中隔墻0.8m。

2? 施工工藝

暗挖隧道采用外徑402mm、壁厚12mm管幕做超前支護，管幕之前設置鎖扣裝置;管幕作業完成后進行基底注漿止水，保證施工作業面無水、干燥;按分部開挖方法進行隧道開挖并及時支護。為隧道管幕、暗挖施工提供作業面及出渣空間，在暗挖西側設置豎井。

3? 豎井施工

豎井平面圖如（圖1），尺寸為縱向25m×橫向28.2m×深15.2m，豎井支護采用鉆孔支護樁+高壓旋噴樁+錨索系統完成;鉆孔樁采用？準1.0m@1.5m施作;樁間采用高壓旋噴樁止水，樁間設D800旋噴樁兩根（圖2）;基坑頂設截水溝，順接至自然排水系統，坑底設4×4×2m集水井。

豎井施工之前在豎井冠梁外邊緣及外側2m、7m、12m位置設置4排地表沉降觀測點對原地面進行監測;高速公路在兩側路肩及道路中心設置3排監測點，監測長度為暗挖隧道中線兩側各40m，點位間距為2×10m+8×5m+2×10m。

4? 超前支護

4.1 管幕施工

4.1.1 后背墻施工

基坑開挖至頂板管幕一下2m后澆筑后背墻，后背墻寬26m，高2.5m，埋入土體0.5m，墻厚80cm，采用鋼筋混凝土制作形成;待混凝土達到設計強度后，施作頂板55根，兩側各3根，共61根管幕。

下臺階管幕施工時，后背墻位于左右兩側，墻高7m，埋入土體0.5m，墻厚80cm;混凝土達到設計強度后施作兩側各16根，共32根管幕。

4.1.2 頂進施工

①工藝流程：施工準備—設備安裝調試—測量放樣—鉆機就位—管幕頂進—注漿。

②材料準備：管幕采用D402*12無縫鋼管、角鋼75*50*8組合加工而成，注漿采用DN32*2.75注漿管，管幕加工成互鎖公、母接頭;大樣圖如圖3。

③設備安裝調試：設備進場后需在場外安裝調試并經項目部組織驗收后方可在工作平臺進行安裝。

④測量放點：測量人員經過換手法采用全站儀對管幕位置進行準確放樣，在每個孔位上方懸掛編號，放樣完成后，安裝頂管設備就位。

⑤鉆機就位：鉆機操作平臺采用型鋼加工制作，高度根據鉆孔位置可調，鉆機與隧道之間鋪設可滑動的軌道。操作平臺基礎采用混凝土基礎，確保平臺平穩，防止在管幕頂進過程中發生偏移或平臺坍塌。頂管鉆機定位完成后，在鉆機導向桿后方處安裝可成像的全站儀對導向鉆桿的靶盤進行對位，以便在后續掘進過程中進行糾偏觀測。

⑥頂進施工：鉆機組裝調試完成就位后，調整導向鉆桿標靶位置與后方成像儀器中心線軸重合。先對拱頂中部的中央定位管進行頂進施工，而后向兩側施工標準管。先頂進端頭鉆頭，導向孔施工完畢后，利用全站儀對導向孔的水平及豎直方向進行觀測及時糾偏。隨后跟進螺旋鉆桿及第一節鋼管，管內排出的渣土及時清理，避免土體對鉆機平臺造成偏壓而致其失穩。同時利用鉆桿內裝入的光學裝置，通過全站儀來測量方位，全程觀測，及時發現管幕鉆進的偏差，通過方向調節油缸調整鉆頭方向，進而改變鉆頭的鉆進進行糾偏，嚴格控制孔軸線，確保施工精度。

4.1.3 注漿

安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對孔內注漿，注漿時先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。注漿材料為M30水泥漿，漿液由ZJ-400高速制漿機拌制。注漿壓力初壓1.0MPa，終壓2.0MPa，持壓15min后停止注漿。

4.2 基底注漿

根據暗挖長度設置3排基底注漿孔，套管段采用80鉆頭成孔，后續注漿段采用60鉆頭成孔;漿液采用水泥漿液，水灰比0.51-1：1，注漿擴散半徑1m;初始注漿壓力0.2-0.4MPa，穩定壓力0.8-1.0MPa，終壓2-4MPa;縱斷面見（圖4），橫斷面見（圖5）。

5? 暗挖施工

暗挖采用多導洞分部開挖施工，共分十個導洞，單個導洞斷面4.4×4.7m;開挖過程中遵循“嚴工序、勤觀察、快閉合”的原則進行，盡量減少群洞效應的影響，實現暗挖段隧道主體工程的建造。

5.1 施工工藝

總體施工步驟見圖6，暗挖隧道由于單洞斷面小，開挖采用小型機具配合人工進行開挖。

5.2 初期支護

5.2.1 拱架安裝

多洞室施工，接頭部位較多，拱架需先制作模具進行精加工;安裝拱架前需對巖面進行初噴，拱架分臨時支護跟永久支護，永久支護采用I25b型鋼，臨時支護采用I22b型鋼;為保證鋼架整體受力，設置Φ22縱向連接鋼筋，環向間距1m，與鋼架焊接。

5.2.2 鋼筋網安裝

鋼筋網采用HPB？準6.5mm鋼筋，網格尺寸為20×20cm，采用網焊機加工;鋼筋網沿鋼支撐內、外弧布設兩層，需搭接時搭接長度不得小于一個網格;鋼筋網與拱架接觸的地方進行電焊連接。

5.2.3 鎖腳錨管施作

在每榀拱架施工完畢后及時對該榀拱架進行鎖腳錨管施工，鎖腳錨管采用長度為2.5m，？準42×5mm注漿鎖腳錨桿（每處4根）。鎖腳錨管打設角度為下傾45°，施作完畢后與拱架焊接牢固并注漿，打設錨管角度采用數顯坡度尺控制錨管角度，在鉆孔時實測并及時調整。

5.2.4 噴射混凝土

為減少圍巖暴露的時間，開挖完成后先采用高壓風自上而下吹凈基巖，埋設控制噴混厚度的觀測標，然后進行初噴;復噴在拱架、鋼筋網、鎖腳等施作完成后進行;噴射作業時要遵循“自下而上，分片、分層”的方法，噴頭與巖面垂直，距離巖面0.8m。

5.2.5 回填注漿

為加強周邊圍巖與初期支護的密實度，使二者形成共同作用體系，減少因二者之間存在空隙致使拱頂覆土的沉降對上部建筑物造成不利影響，初期支護背后注漿應緊跟開挖作業面，并距開挖作業面5-10m的地方進行。

5.2.6 監控量測

單個開挖洞室拱頂中部設沉降點1個，側墻中部設收斂點2個;制作觀測點的鋼筋入基巖不得小于50cm;觀測要定人定儀器，減少誤差，及時分析數據并共享。

5.3 二襯施工

單次澆筑二次襯砌長度為10m，橫斷面施工順序見圖7，監控量測變化累計值及速率達到要求后方可進行二襯施工;施工前需進行斷面檢測，確保二襯厚度;測量放樣后進行土工布、防水板掛設、鋼筋模板安裝及混凝土澆筑工序。

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6? 施工質量控制

6.1 管幕施工精度控制

①孔位放樣時要進行換手測量，保證放樣精度。

②頂管設備安裝前對頂管平臺及滑道進行水平檢測并及時調整，設備就位后進行復測。

③頂管過程中速度不宜太快，要與出土速度協調;每頂進一根管（2.8m），在鉆機后面架設全站儀通過觀察孔跟蹤測量機頭尾部的激光靶上的紅外線點位，得到偏差值，利用方向調節油缸對鉆頭運動軌跡進行調整，從而達到糾偏效果，保證成孔精度。頂進糾偏必須勤測量，多微調;要求管幕精度上下±5cm，左右±5cm。

6.2 防水板施工質量控制

防水板施工質量決定隧道建成后防水質量，無紡土工布及防水板掛設前對初支面進行檢查，對局部突出部分進行修整，若初支面由異物，如鋼筋頭、鐵釘等可切割、打扁或用砂漿包裹。示意圖如圖8所示。

6.3 二襯施工質量控制

邊墻單側設置2層共8個灌注孔（振搗共用），窗口水平中心距2.5m，層間中心距2.0m，窗口大小為0.5×0.5m，下層灌注孔距底板2.0m，上下兩側交錯布置，澆筑砼時左右對稱澆筑;頂板橫向中心位置設置泵送接口管，縱向設置3個，泵送接口管中心距為3.5m，距端模均為1.5m。頂板泵送接口布置見圖9。

7? 結語

市政道路下穿公路、鐵路等結構物時，采用管幕法施工時地面及結構物沉降可控;平頂隧道分部開挖可減少對原地層擾動，但施工過程中不得冒進，合理進行初支、二襯工序轉換，減少群洞效應影響;平頂隧道頂板注漿采用橫向多孔注漿可避免二襯空洞。

參考文獻：

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[3]李興高，袁大軍.超長管幕在淺埋暗挖隧道下穿機場高速跑道施工中的應用[A].鐵道建筑，2014（2）：67-69.

[4]郭明俊.城市淺埋暗挖平頂隧道施工技術[A].施工技術，2015，5（25）.