再論互通式地下通道工程的引申價值

[ 摘要 ]科技進步極大地提升著市政公用工程品質。本文以呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道工程為例，結合本市通道北路、新華大街（市十四中、市十九中）三座地下人行通道工程的實例，從安全、質量、投資、工期方面分析、闡述地下過街人行通道工程，體現市政建設的科技進步。

[ 關鍵詞 ]地下人行通道工程;矩形頂管? 淺埋暗挖;防水;安全;質量;投資? 工期

中圖分類號：U44

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.06.002

1 各項工程概況

1.1 呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下人行通道工程

1.1.1 工程位置

工程位于呼和浩特市中心區域，周邊商業繁榮。工程采用矩形頂管機地下頂進施工工法，主通道由4條矩形地道和6座地面出入口構成，地面出入口分別位于大天酒店、金翡麗廣場、海亮廣場、維多利購物中心的地面廣場上。

1.1.2 場地現狀

地面較平坦，地下水位穩定在地面下10.6m～15.4m，有微腐蝕性，本次勘察未發現承壓含水層，本場地類別為Ⅱ類。

1.1.3 工程地質結構特征

地基由上至下依次為：雜填土，褐黃色粉土，黃褐色砂礫，黃褐色粉質粘土，黃褐-灰黑色粉質粘土，黃褐色粉細砂，灰綠-灰黑色粉質粘土。工程構建筑物底板位于黃褐色砂礫層。局部存在較厚的混凝土地坪或雜填土，埋深較淺對井體結構基礎影響不大，地下管線分布復雜。頂管標高為-5.65～-9.85m，穿越土層基本為砂礫及粉砂土，含水量較小。

1.2 市通道北路地下人行通道工程

1.2.1 工程位置

工程位于本市回民區通道北路醫學院附屬醫院西側，該地段車流、人流密集。

1.2.2 場地現狀

施工場地小，地下新舊綜合管線復雜，地下水位較高，本工程采用淺埋暗挖法施工。地下主通道長52m，凈高6m，寬11.5m。結構覆土厚度4～5m。施工采用豎井垂直提升系統。

1.2.3 工程地質結構特征

場地內土層劃分為三大層：雜填土：雜色，以路面破碎建筑垃圾較多，分布連續，厚度為0.40～2.00米;粉土：褐黃色，中密，均勻土質，在探孔中揭露有分選性較好的細砂夾層，分布連續;粗礫砂：褐黃色，中密-密實，稍濕。級配較好，有分選性較好的細砂和級配較好的圓礫薄層，磨圓度較好，多呈橢圓狀，以分選性較好的中粗砂填充。

1.3 新華大街十九中地下人行通道工程

1.3.1 工程位置

工程位于市新華大街與東護城河交匯處，道路北側緊臨市第十九中學，車流、人流密集。

1.3.2 場地現狀

工程施工場地小，地下不明物較多。本工程采用淺埋暗挖施工工法。地下主通道長45.77米，凈高3.6米，寬11.5米。結構覆土厚度4～5m。洞內施工采用豎井垂直提升系統進行運輸。

1.3.3 工程地質結構特征

場地內土層劃分為三大層：雜填土：雜色，以路面破碎建筑垃圾較多，分布連續，厚度為0.60～1.60m;粉質粘土：褐黃-黃褐，可塑-硬塑。含有鈣質結核，夾有粉土薄層及透鏡體，分布連0.9～3.1m;礫砂：褐黃色，中密-密實，稍濕-濕。分選性差，級配較好。母巖以花崗變質巖、大理巖粗碎屑為主要成份，局部呈棱角形，粒徑在0.2～4.0cm，磨圓度較差。礫砂0.3～9.7m，無地下水影響，主通道暗挖部分均處于砂礫層，不確定因素多，頂層砂礫坍塌時有發生。

1.4 新華大街十四中地下人行通道工程

1.4.1 工程位置

工程位于新華大街，北側為市第十四中學，南側為長安金座大樓，過往人流量大，常常出現人車爭道現象，存在安全隱患，因此修建人行地下通道。

1.4.2 場地現狀

工程主通道結構平均埋深約4～4.5m。南北兩側梯坡道采用明挖順筑法施工，主通道全長47.3m，凈寬9.1m，全寬11.5m，凈高3.6m，兩側梯坡道各長73.7m，凈高3.3m。南側梯坡道全寬6.3m，北側梯坡道全寬5m。主通道混凝土結構厚度為0.9m。坡梯道混凝土結構厚度為0.6m。

1.4.3 工程地質結構特征

場地內土層劃分為分三層，由上而下分別為：雜填土層，連續分布，厚度0.8～1.8m;粉土層，連續分布，厚度0.7～1.5m;砂礫層，粒徑為0.8～4.0cm，砂礫層頂板埋深2.3～2.7m。主通道暗挖部分均處于砂礫層，不確定因素多，頂層砂礫坍塌時有發生。

2 矩形頂管工法與三個“工”字結構設計

2.1 呼和浩特錫林南路與中山路口互通式地下通道矩形頂管工法

2.1.1 主通道結構采用預制矩形鋼筋混凝土C50管節，非開挖頂進法施工，主通道一次頂進長度分別為過中山路48m、過錫林路45m，結構凈高3.3m，凈寬6.0m。頂管工作井，設置在大天酒店和海亮廣場區域，雙向頂進，夾角為65°，工作坑的內邊尺寸9.0×11.8m，開挖深度12.2m。接收井設置在維多利購物中心和太古廣場區域，雙向接收，夾角為115°，工作坑的內邊尺寸9.0×6.0m，開挖深度12.2m。出口梯道基坑內邊尺寸分別為26.0×5.7m和26.0×8.4m，分段開挖深度11.6m、8.0m和5.0m。頂管工作豎井、接收豎井、出入口梯坡道都采用明挖順筑法[1]施工，圍護結構：φ600鉆孔灌注樁和水平內支撐鋼筋混凝土、鋼結構體系，止水帷幕采用單排φ600旋噴樁，頂管出豎井洞口及后靠背處采用φ600旋噴樁加固土體。豎井內村為現澆鋼筋混凝土結構[1]，結合頂管工況的要求在內結構頂部設置一水平頂框架梁，工作豎井、接收豎井壁厚80cm，底板、頂板厚均為100cm，出口梯道壁厚、底板、頂板厚為60～70cm。

2.1.2 主要施工步驟

頂管坑圍護結構、止水帷幕土體加固施工;明挖順筑頂管工作坑;明挖順筑法頂管接收井;主通道結構采用矩形頂管工法施工;頂管坑頂板施工覆土回填;出入口梯道圍護結構、止水帷幕施工。

2.1.2.1 圍護樁施工要求

鉆孔灌注樁混凝土強度設計等級C30，澆筑水下混凝土，成樁后，鑿去約1m樁頭后樁頂混凝土強度應該滿足設計要求。

2.1.2.2 旋噴樁的施工要求

首先，圍護結構外側止水帷幕、出洞口及頂管后靠土體處采用φ600旋噴樁（雙管法）。

其次，先期進行鋼筋混凝土灌注樁單排樁施工，再進行高壓旋噴樁止水帷幕施工。

最后，施工操作順序采用隔孔分程序方式，相鄰孔噴注漿液的間隔時間宜大于24h。

2.1.2.3 豎井基坑開挖施工要求

首先，豎井基坑開挖前，需要對坑底進行降水，提高土體抗剪強度，降至坑底下0.5m水位，確認達到設計深度后，拆除降水設施。

其次，豎井基坑開挖前，需要降水、土體加固、圍護結構（包括墻頂圈梁）達到設計要求后，才可進一步實施。

第三，豎井基坑開挖后，應及時設置坑內排水溝和集水井，防止坑底積水。

最后，豎井基坑開挖按照分層挖土。開挖順序遵循“開槽支撐、隨撐隨挖、分層開挖、嚴禁超挖”原則。

2.2 三個“工”字形過街地下通道結構設計

2.2.1 通道北路附屬醫院地下人行通道結構

主通道全長52m，凈高3.6m，寬11.5m，單側梯道加自行車坡全長54.1m，梯坡道凈寬5.1m，全寬6.3m。該項目總占地面積為2407m2。主通道及梯道框架均采用鋼筋混凝土結構，其中混凝上采用C40P6防滲混凝土。主結構壁厚0.9m，采用淺埋暗挖法施工。梯道結構：采用閉合框架、異形框架接合轉換梁柱和U型擋墻結構四種結構形式。

2.2.2 新華大街十九中地下人行通道結構

主通道全長45.77m，凈高3.6m，寬11.5m。兩端梯道長60m，寬6.3m，總占地面積為2407m2。主通道及梯道框架均采用鋼筋混凝土結構，其中混凝上使用防滲混凝土C40P6。主結構壁厚0.9m，采用淺埋暗挖法施工。梯道結構：采用閉合框架、異形框架接合轉換梁柱和U型擋墻結構四種結構形式。

2.2.3新華大街十四中地下人行通道結構

主通道全長47.3m，凈寬9.1m，全寬10.9m，兩側梯坡道各長73.7m，南側梯坡道全寬6.3m，北側梯坡道全寬5m?？傉嫉孛娣e：1915m2。主通道結構：鋼筋混凝土箱體結構，主結構壁厚0.9m。主通道均采用淺埋暗挖法施工。梯道結構：采用閉合框架、異形框架接合轉換梁柱和U型擋墻結構四種結構形式。

2.3 主通道采用淺埋暗挖工法及其結構施工

2.3.1 在施作完成豎井后，開始主通道暗挖段施工

采用非開挖水平導向鉆進法[2]，水平導向鉆進技術特點是利用水平導向鉆機在導向儀導向控制下鉆進形成導向孔，然后進行頂管鉆進，最后進行注漿。采取施工技術：HGT-100水平導向鉆機先成孔后跟管鉆進完成管棚施工，HGT-100水平導向鉆機配備DITRA-1導向系統，在管棚施工過程中，可隨時測量及控制管棚鉆進方向，能充分保證管棚施工的精度，有利于長管棚施工，整個暗挖段土方采取CRD法施工，即先施工頂部大管棚，然后拱頂小導管注漿。

2.3.2 具體通道開挖及初期支護

嚴格執行“18字施工方針”：管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測。首先，保證暗挖施工無水作業。其次，采用分步開挖步序，并應該盡早使格柵封閉成環。第三，要加強對開挖掌子面土質的情況觀察，判斷其穩定性并預測掌子面前方的土質情況來操作施工。必要時采取錨噴、壓漿等措施，以保證開挖掌子面的穩定性。第四，初期支護所使用的鋼筋格柵，要在豎井外地面上加工成型，在導洞內拼裝焊接。初襯混凝土C25噴射混凝土;鋼格柵間距0.5m。第五，噴射混凝土要分層操作，一次噴射混凝土的厚度：拱部3～5cm，邊墻6～8cm，并要控制兩次噴射混凝土間隔時間，保證混凝土早期強度。最后，初期支護形成后，要盡早進行初襯背后注漿填充。

2.3.3 具體施工步驟

施工步驟包括：中隔板的破除，防水板布設，二襯鋼筋安裝，二襯砼施工。二襯砼采用自流平C50抗滲砼，采用80輸送泵將砼送入通道內進行施工。砼模板采用滿堂架鋼管支撐，上鋪22#槽鋼、雙層10x10方木，16mm竹膠板。在施工頂板時為保證頂板砼、鋼筋與防水板的整體性，首先破除施工段的東、西中隔墻，并將中隔墻格柵切除，其相鄰段的中隔墻在施工完成此段的頂板砼后方可逐段破除。頂板砼完成，拆除底模后，由機械破除中隔墻及清除廢碴，開挖中導洞底板。

3 施工監測與地下綜合管線搬遷保護

3.1 市政工程方面

市政工程范圍內地下管線較多，中山路、錫林南路、新華大街、通道北路均有雨、污水管道，同時還鋪設了電力、通信、燃氣、熱力、給水、國防軍用光纜等市政專業管線。在基坑開挖和頂管施工過程中注意對已有建筑和專業管線的保護，特別是距基坑較近的給水、排水、天然氣、熱力管線，施工中均應采取有效措施進行保護。

3.2 呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道方面

呼和浩特市錫林南路與中山路口互通式地下通道與三個“工”字形地下人行通道相同內容：首先，豎井內的鋼筋混凝土和鋼結構水平支撐內力監測及臨近建筑物、路面監測委托第三方監測內容一致。其次，地下綜合管線搬遷與保護內容一致。第三，若有地下水侵擾，地下水位較高，則降水工程內容一致。最后，工作豎井施作內容一致，在此均不做比較。

4 工程總結

經本市安全質量檢測中心對通道結構驗收[3]，符合設計施工驗收規范。三個“工”字形地下通道淺埋暗挖工法與矩形頂管機工法比較有以下特點。

4.1 工藝方面

“工”字形地下主通道，由工作豎井的一端開始，全部靠人工開挖，向另一端掘進，屬于淺埋暗挖工法，其工藝包括：大管棚、小導管施工，結合玻璃水、水泥砂漿配置漿液高壓注漿工藝，鋼筋焊接網片、鋼筋連接格柵，噴射C30早強混凝土形成初襯混凝土。主通道導洞內空間狹窄，人工CRD法土方施工、鋼筋混凝土施工操作，困難重重，不論防水、初襯、二襯施工都是如此。

4.2 缺點

施工周期長、效率低下、局部塌方、路面沉降等安全危險性大、工藝、工序繁雜。在不阻斷道路交通的情況下，交通需要交警部門管制，控制車速，需要介入雷達探測、檢測地下綜合管線安全狀況，現場進行原材料加工的場地狹窄受限，施工周轉難度較大。

4.3 采用矩形頂管法施工的優點

4.3.1 無需人工掘進主通道掌子面進行導洞、初襯鋼筋混凝土閉環施工;無需噴射混凝土;無需鋼管支撐體系施工，極大地縮短施工周期，大幅提高施工效率，安全風險可以降到最低，工藝比較簡單、容易操作、節約資金、降低能耗、社會效益、經濟效益顯而易見。

4.3.2 借鑒矩形頂管機施作過街地下人行主通道的高科技含量成功案例，比對以上兩類施工工藝工法，業內讀者想必會作出理智選擇。

4.3.3 通過優化比對，“工”字形鋼筋混凝土過街地下人行主通道，其管節段面結構采用6.9×4.2m幾何尺寸，比較適合國內外一、二、三線城市的交通需求。

參考文獻

[1]王君培.地下室自防水工程細部滲漏的防治[J].安徽建筑，2000（1）：55-56.

[2]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]GB50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[ 作者簡介 ]王宇飛，男，內蒙古包頭人，呼和浩特市市政建設服務中心，路橋副高級工程師，本科，研究方向：市政道路、橋梁、地下100米空間開發利用。