出入口通道暗挖連續下穿管線施工技術研究

陳 程

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100020）

0 前言

大多在城區施工的地鐵工程會面臨較為密切的地下管線干擾，連續下穿管線屬于地鐵工程施工的重點與難點。在出入口通道暗挖施工中，暗挖連續下穿管線施工技術的應用能夠提高施工效率和施工水平，地鐵的實踐應用效果也能夠得到更好保障，為保證該技術的應用取得預期效果，正是本文研究的目標所在。

1 工程概況

本文以長沙市軌道交通6 號線工程大路村站（簡稱大路村站工程）作為研究對象，該工程附屬結構1 號出入口暗挖段，主要負責連通車站主體與出入口（1A、1B）、安全口（2 號），圖1 為大路村站工程出入口暗挖段位置示意圖。

圖1 出入口暗挖段位置示意圖

1 號出入口暗挖段采用箱型混凝土框架結構（地下一層），覆土厚度、通道凈高、通道凈寬分別為5.8～7.5m、4.3/5.5m、6.5m，側墻、頂板、底板厚度分別為600mm、600mm、700mm，暗挖初支為350mm。基于結構斷面尺寸進行劃分，可得到斷面兩種，包括弧形頂和平頂直墻，前者可細分為五種斷面，后者僅包含一種斷面。1 號出入口暗挖段周邊的管線及建構筑物較多，因此施工對管線及建構筑物的保護提出了較高要求。工程需要下穿雨水箱涵及污水管、下穿燃氣管，具體設計按照永久結構開展，重要性系數、結構安全等級分別為1.1、一級，同時工程存在五級的周邊巖石等級。

工程車站范圍內地勢西高東低，市政道路存在于東西兩端，市政管線屬于周邊管線的主要工程，擁有條件較好的施工場地。暗挖范圍內地層由下至上分別為中等風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、粉質黏土、素填土、瀝青路面；場地包含基巖裂隙水和松散土層孔隙水類型，上層滯水主要靠地下管線滲漏、大氣降水補給，受滲透性差異大的土質不均勻人工填土層影響，局部可能隔水。基巖裂隙水存在富水性貧乏特點，總體透水性差。出入口暗挖通道下穿矩形混凝土雨水箱涵、污水管及排水管；其中雨水為3m×2.5m矩形混凝土結構，底板持力層為強風化泥質粉砂巖，與結構初支最小凈距約1.453m；污水管為直徑800，PVC 管，與結構初支最小凈距約1.7m；排水管為直徑1500，砼，與結構初支最小凈距約1.722m，下穿燃氣管；其中燃氣管直徑為200mm，材質為PE 管，位于粉質黏土層，與結構初支最小凈距約0.976m；此區域施工前探明燃氣管道具體位置及埋深，確保燃氣管線施工安全。

基于水文分析，由于存在較少的地質勘察顯示水量，因此需重點關注排水管道滲漏水的監控，以此規避相關施工風險。

2 施工重、難點及解決方案

2.1 施工重、難點

案例工程的施工重、難點可細分為三個方面，包括保證結構穩定、確保施工期間管線安全、控制地面沉降。保證結構穩定屬于淺埋暗挖隧道施工的重點，開挖掘進階段屬于其中關鍵，對于埋深較淺的案例工程來說，由于僅存在1～3m 厚度的拱頂以上中風化巖層，這對施工提出了一定挑戰；確保施工期間管線安全同樣屬于施工的重、難點，具體涉及下穿雨水箱涵及污水管、下穿燃氣管，包括PVC 材質的既有污水管、砼結構的排水管、PE 材質的燃氣管；控制地面沉降是由于工程處于地處交通要道，存在較大的車流量，因此必須設法規避地表開裂、控制地表沉降，這同樣對施工提出了較高挑戰[1]。

2.2 解決方案

為保證結構穩定，淺埋暗挖隧道施工基于雙臺階法開展，正式施工前開展超前地質預報并設置超前導管支護，以此開展短臺階、小分部、快封閉、短循環、強支護、勤量測式施工，具體施工做到了隨挖隨撐、分塊成環，隧道進洞前的大管棚設置和監控量測的強化也為施工的順利開展奠定了基礎，以此結合監測得到的結果開展動態施工，即可較好滿足工程建設需要；為確保施工期間管線安全，施工在排水管線、燃氣管線保護中均投入了大量精力。

排水管線保護主要涉及復測管線位置及標高、勘察雨水管道內部、設置雙排超前小導管于下穿段、加密雙排超前小導管縱向間距（下穿管線風險段）、檢查雨水管道滲漏情況并開展針對性處理，每次開挖前對開挖掌子面打設超前探孔，探測前方土體土質以及土體含水情況，是否有明水滲出，根據超前探孔情況及時調整開挖參數及提前進行注漿，采用雙液漿確保注漿效果、嚴格落實設計方案和施工工序、重點開展監控量測工作并及時調整施工參數、避開雨水集中期進行施工。

燃氣管線保護與排水管線保護基本一致，但需要在施工過程中配置燃氣濃度檢測設備，以此保證施工安全，同時嚴格觀測管線沉降和差異沉降，在收斂速度異常或沉降出現時立即開展停工處理、根據設計方案，下穿管線段超前小導管需設置加密雙排，但考慮燃氣管道為水平定向鉆拉管施工，管道埋深較深，無法精確探測管道位置，根據產權單位提供的管線資料，燃氣管底與結構初支最小凈距約0.976m，所以下穿燃氣管道段超前小導管應采取“短打、密打”的方式，調整小導管打設角度，合理減少小導管長度，加密每環小導管打設數量，臨近燃氣管道前后3m 上臺階開挖采用人工開挖，減少對土體的擾動，確保安全下穿燃氣管道。

為了控制地面沉降，施工單位在強化監控量測、暗挖施工工序控制方面投入大量精力和資源，以此開展數據分析，現場施工得以獲得充分指導，施工進尺、初支后背注漿量的動態控制得以實現，同時隧道施工在空間和時間的順接上也投入了大量精力，同時對各分步臺階間開展進度協調，相關問題得以有效規避[2]。

在出入口通道暗挖連續下穿管線施工技術的具體應用中，需關注施工工法的優化和施工區域的深入分析。施工工法的優化需結合管線沉降預防需要，具體施工中需分部開挖導洞一側，隨后施作中隔壁，之后分布開挖另一側，以此得到施工狀況良好的兩個導洞，每側導洞處理采用上下臺階法，各導洞縱距控制的強化也需要得到重視；施工區域的深入分析需強化超前支護設計，結構上方土體需同時采用加固方法進行處理，通過對上方土體的改善，得到滲透性較低、強度較高的客體，以此控制沉降并防止塌方，采用全斷面注漿加固法科學處理開挖前的斷面土體，結構穩定性能夠進一步提升。由于案例工程采用了超前小導管支護方法，因此在地鐵通道拱部進行設置，優選性能可靠注漿管并對其橫向間距、長度等進行控制，輔以功能特性良好的注漿漿液，出入口通道暗挖連續下穿管線施工質量即可更好得到保障。

3 主要施工技術措施

3.1 CD 法施工

工程采用CD 法進行五種斷面施工，基于一榀拱架間距控制開挖循環進尺，即0.5m，機械開挖優先進行，拱腳等隅角處需進行土體預留，規格為60～70cm，以此開展人工或小型設備開挖，規避超挖問題，預留核心土體積需在淺埋地段適當加大，CD 法施工的具體流程可概括為：“①：開挖左側上部，超前支護→②：格柵架設，拱部掛網，側壁錨桿打設，混凝土噴射→③：開挖左洞室下部→④：同②→⑤：開挖左洞室下部→⑥：同②→⑦：開挖右側上部，超前支護→⑧：同②→⑨：開挖右側下部→⑩：同②→?：開挖右側下部→?：同②→?：底板墊層及防水、模筑底板及部分二次襯砌→?：側墻及頂拱防水，模筑側墻及拱部二次襯砌”。

可將上述流程概括為以下施工步驟：第一，完成2 號安全口結構施工后，將φ108 管棚分別打設于拱部兩側，地層需開展超前預注漿加固，具體采用的超前小導管規格為φ42，開展臺階法施工。左洞室上部開挖的過程中需做好初期支護，墻腳加固選用鎖腳錨管；第二，依次開挖左洞室中部、下部、上部，同時墻腳加固采用鎖腳錨管；第三，右洞室下部分級開挖，同時開展初期支護施工，墻腳加固選用鎖腳錨管；第四，初期支護背后注漿，臨時支撐需結合監測數據進行分段拆除，最大按照8m 控制拆除支撐的每次長度。依次開展底部防水層、底部及下部邊墻二次襯砌施工，防水板及鋼筋接頭的預留不容忽視；第五，開展拱部、邊墻防水層的施工，并同時進行二次襯砌施工，得到封閉成環的結構，在二次襯砌背后注漿完成后，需基于達到設計強度的結構開展后續施工[3]。

3.2 CRD 法施工

工程采用CRD 法進行D 斷面施工，基于一榀拱架間距控制開挖循環進尺，施工以機械開挖為主，拱腳等隅角處需進行土體預留，規格為60～70cm，以此開展人工或小型設備開挖，規避超挖問題，預留核心土體積需在淺埋地段適當加大，CRD 法施工的具體流程可概括為：“①：開挖左側上洞室，超前支護→②：格柵架設，臨時仰拱施工，拱部掛網，側壁錨桿打設，混凝土噴射→③：開挖左洞室下洞室→④：格柵架設，拱部掛網，側壁錨桿打設，混凝土噴射→⑤：開挖右側上洞室，超前支護→⑥：同②→⑦：右側下洞室→⑧：同④→⑨：底板墊層及防水、模筑底板及部分二次襯砌→?：側墻及頂拱防水，模筑側墻及拱部二次襯砌”。

可將上述流程概括為以下施工步驟：第一，施工完成1A 號出入口主體結構后，將φ108 管棚分別打設于拱部兩側，地層需開展超前預注漿加固，具體采用的超前小導管規格為φ42，開展CRD 法施工，左上洞室開挖后需進行初期支護，墻腳由鎖腳錨管加固；第二，開挖左下、右上、右下洞室并進行初期支護，墻腳由鎖腳錨管加固；第三，初期支護背后注漿，不拆穿臨時支撐，開展底部防水層施工，進行底部及下部邊墻二次襯砌，防水板及鋼筋接頭需要預留；第四，基于監測結果將水平臨時仰拱分小段拆除，拱部、邊墻防水層和二次襯砌施工采用跳格法。結構封閉成環，將豎向支撐拆除，最后開展二次襯砌背后注漿。

3.3 施工細節要點

為保證出入口通道暗挖連續下穿管線施工質量，施工單位在各環節施工中均投入大量精力和資源。超前大管棚施工為例，具體施工流程如圖2 所示。

圖2 超前大管棚施工流程

4 結論

綜上所述，地鐵出入口通道暗挖連續下穿管線施工技術的應用需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的CD 法施工、CRD 法施工、施工細節要點等內容，則提供了可行性較高的技術應用路徑。為更好滿足地鐵出入口通道暗挖連續下穿管線施工需要，針對性的監控量測工作必須嚴格開展。