暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)研究

龐繼良

摘 要：結(jié)合具體工程項目案例，探討暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)，論述施工原則、施工技術(shù)要點，如管棚支護(hù)、分部開挖、降水施工技術(shù)。質(zhì)量管控策略主要體現(xiàn)為做好科學(xué)布設(shè)量測點，確定量測頻率，分析量測結(jié)果等，從安全措施、風(fēng)險管理和上跨既有管線施工3方面落實安全施工措施等，希望能夠為當(dāng)前城市道路施工和暗挖施工技術(shù)水平提升提供參考。

關(guān)鍵詞：暗挖；地下人行通道；下穿；城市道路；施工技術(shù)

中圖分類號：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）02-0046-03

0引言

傳統(tǒng)的地下人行通道工程施工方法對交通造成的負(fù)面影響相對較大，且施工效率低，施工成本大，難以有效應(yīng)對地下復(fù)雜施工環(huán)境和地質(zhì)條件。對此，通過提升地下人行通道施工建設(shè)水平，例如應(yīng)用暗挖施工手段，來保障工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。本文基于實際案例，探討暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)的重要應(yīng)用意義和實踐價值。

1項目介紹

某工程位于我國東南沿海地區(qū)某城市中心位置，為地下人行通道工程，該工程需橫穿周邊道路，且工程現(xiàn)場與汽車站、火車站距離相對較近，周邊人流量大，車流密集，地下管線如水網(wǎng)、電網(wǎng)、通信管網(wǎng)等相對復(fù)雜。受本地地質(zhì)條件特點影響，地質(zhì)結(jié)構(gòu)并不理想，且地下水位偏高，施工條件復(fù)雜，難以直接應(yīng)用明挖施工技術(shù)。對此，該工程綜合應(yīng)用淺埋暗挖施工方法，該地下通道呈“上”字結(jié)構(gòu)，通道內(nèi)部總長82 m，寬度為8 m，高度為3.6 m。

工程共設(shè)4個出入口，其中靠近火車站的出入口3個，位置均處于道路右側(cè)。工程上部覆土厚度約為2.2～3.2 m，工程各出入口應(yīng)用暗挖施工段為海積平原地帶，地質(zhì)條件相對較差，主要為淤泥等。土壤含水量過高，自身穩(wěn)定性較差，基體開挖過程中有可能引發(fā)土體變形，進(jìn)而造成地面沉降等問題，極大影響工程結(jié)構(gòu)安全。對此，該工程需全面做好支護(hù)和降水施工，保障工程項目的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2施工技術(shù)要點

2.1 施工機(jī)械選擇

由于該工程地下人行通道下穿城市道路，施工空間受限，且需要考慮對周邊環(huán)境和管線的影響，因此施工機(jī)械的尺寸要適合隧道斷面大小，不影響隧道內(nèi)部的通風(fēng)和安全。機(jī)械性能還要適應(yīng)地質(zhì)條件和施工工藝，能夠有效完成開挖、支護(hù)、注漿等作業(yè)。

在施工機(jī)械選擇過程中，在人行通道開挖后期，選擇小型液壓挖掘機(jī)，其具有體積小、動力強(qiáng)、效率高、噪聲低等特點，能夠在隧道內(nèi)靈活作業(yè)，并配備有破碎錘、液壓剪等附件，用于處理難以開挖的巖石或鋼筋混凝土等障礙物。

在支護(hù)機(jī)械方面，選擇自行式管棚鉆進(jìn)機(jī)，以便于快速準(zhǔn)確地完成管棚支護(hù)作業(yè)。依靠機(jī)械自動調(diào)節(jié)鉆壓、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等參數(shù)的能力，能夠適應(yīng)不同地層的鉆進(jìn)條件。

在注漿施工中，可以選擇雙液注漿機(jī)，依靠其壓力大、流量大、混合比可調(diào)等特點，有效地將水泥漿或水玻璃漿注入管棚或基坑周邊的土層中，增強(qiáng)土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，避免過量或過壓注漿造成的溢漿或漏漿現(xiàn)象。

由于施工位于城市中心位置，人流密集，在土方或材料運輸中，可以選擇小型自卸車和皮帶輸送機(jī)，將開挖出來的土方或其他材料運出隧道口或基坑外，減少堆放空間和時間，減少噪聲問題，防止對周邊人員和商業(yè)活動造成影響[2]。

2.2 管棚支護(hù)

該工程應(yīng)用了超前大管棚施工技術(shù)，這也與施工現(xiàn)場周邊管線復(fù)雜、埋設(shè)深淺度不一有很大關(guān)系。因此，該工程需全面做好管棚支護(hù)。

應(yīng)用超前大管棚支護(hù)手段之前，需提前做好定位勘察，保障管棚支護(hù)施工的精準(zhǔn)度。對此可提前針對工程現(xiàn)場進(jìn)行定位管預(yù)埋，保證定位管的所處位置與支護(hù)管棚基本一致，并確定定位管的埋設(shè)深度。通過前期設(shè)計和勘察，最終確定工程應(yīng)用超前大管棚支護(hù)技術(shù)，起始于起拱線位置，外仰角設(shè)置為1°，且管棚的管道與管道之間保持平行。隨后在鉆井施工中，要合理強(qiáng)化施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制，管棚進(jìn)行鉆進(jìn)施工方法，提前應(yīng)用導(dǎo)向儀進(jìn)行監(jiān)控，配合水平導(dǎo)向鉆孔鉆進(jìn)，并以膨潤土泥漿做好護(hù)壁灌注處理。可將施工操作平臺搭設(shè)于豎井內(nèi)，堅持一端進(jìn)另一端出的方法，合理控制單邊鉆進(jìn)長度。

在平行鉆進(jìn)時，綜合考量該區(qū)域地質(zhì)條件和鉆桿質(zhì)量。為減少鉆頭鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的偏差問題，可應(yīng)用信息化管理方法，將鉆管與導(dǎo)線進(jìn)行連接，確保施工現(xiàn)場工作人員可及時調(diào)整跟進(jìn)鉆頭和鉆機(jī)的前進(jìn)方向，將誤差控制在3‰以下。在注漿施工中，提前焊接好注漿管，并應(yīng)用球形止水閥門進(jìn)行注漿控制。將工程項目雙液注漿機(jī)壓力設(shè)定為3 MPa以內(nèi)，隨著注漿推進(jìn)緩慢加壓，當(dāng)達(dá)到設(shè)計要求后，維持加壓注漿2 min。在管棚支護(hù)和注漿施工中，需選派專業(yè)人員觀察地表、路面情況，避免出現(xiàn)個別區(qū)域溢漿、漏漿，導(dǎo)致地面凸起、變形等情況[3]。

2.3 分部開挖

經(jīng)前期工程設(shè)計，最終確定應(yīng)用分部開挖手段，以CAD施工方法為主。CAD施工及交叉中隔墻法，主要用于對軟弱地層的隧道施工，有利于抑制地表沉陷和膨脹土地層之中。此類施工方法見效顯著，優(yōu)勢明顯，安全性更高，不同開挖步驟均可以封閉成環(huán)，支護(hù)能力更強(qiáng)，隨挖隨撐，有強(qiáng)大應(yīng)用優(yōu)勢。

對此，將此類施工技術(shù)應(yīng)用于A工程地下人行通道施工中，同樣能夠發(fā)揮其優(yōu)點。A工程所處區(qū)域地層軟弱，含水量過多，相對松散，因此可以應(yīng)用CAD施工方法，將地下人行通道施工斷面劃分為不同小斷面，進(jìn)行逐層逐步施工。

嚴(yán)格控制地面沉降度和分部開挖速度，確保能夠在最短時間內(nèi)穩(wěn)定閉環(huán)，降低和縮短開挖面臨空時間，避免對地表道路造成負(fù)面影響。應(yīng)用弧形開挖方法，在工作面開挖中預(yù)留核心部位結(jié)構(gòu)，消除掌子面應(yīng)力松弛問題，搭配人工開挖進(jìn)度，將循環(huán)進(jìn)尺范圍控制在0.5 m左右，避免同時開挖導(dǎo)致的地層不穩(wěn)定問題。對不同工作面進(jìn)行分部開挖時，也要間隔6 m以上。

2.4 降水施工

降水施工是直接影響地下人行通道穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重點，因此需結(jié)合前期地質(zhì)勘查和地下水勘查結(jié)果，應(yīng)用深井管井降水手段，井深維持在35 m，且管井孔徑設(shè)定為5.5 m。在落實降水手段時，需保障施工現(xiàn)場電源供應(yīng)的穩(wěn)定性。A工程現(xiàn)場應(yīng)用完善的供配電系統(tǒng)并搭配雙回路電源，保障工程建設(shè)期間電源供應(yīng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。在降水施工中采取跟蹤注漿手段，對井口進(jìn)行及時回填。尤其在基坑地下水處理中，需提前20 d做好基坑開挖坑內(nèi)降水，以進(jìn)一步增強(qiáng)地下基坑、土體的抗剪強(qiáng)度，降低土體含水量。

3質(zhì)量管控策略

3.1 地下勘測和地質(zhì)情況分析

在實際進(jìn)行地下人行通道的施工過程中，為充分保證施工的質(zhì)量，需要做好地下勘測和地質(zhì)情況的分析工作，防止地質(zhì)問題對施工造成影響，導(dǎo)致施工質(zhì)量產(chǎn)生問題。在地下勘測及地質(zhì)情況分析的過程中，主要對地層情況、地下水位、地下管線、地表建筑物等信息進(jìn)行檢測，以為后續(xù)的施工奠定基礎(chǔ)。

在地下勘測過程中，可以使用鉆探法。在施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個鉆孔，獲取巖土樣本，進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)測試，同時觀測地下水位和水壓情況，有效評估底層的承載力和滲透情況。此外，還可以使用地質(zhì)雷達(dá)，對地下空洞、裂隙、斷層等異常情況進(jìn)行分析，及時通過合理的施工方式降低影響，使施工的質(zhì)量得到保證。

3.2 科學(xué)布設(shè)量測點

在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，受工程土體影響，很容易導(dǎo)致地表路面和通道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問題，所以需要在工程施工建設(shè)過程中做好質(zhì)量管控。可在通道內(nèi)和路面合理布設(shè)量測點，一旦出現(xiàn)洞內(nèi)塌陷下沉問題會在最短時間內(nèi)反饋于路面中。通過布設(shè)量測點位進(jìn)行實時監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，做好應(yīng)對。根據(jù)A工程結(jié)構(gòu)情況，根據(jù)不同大斷面設(shè)定多個測量點位，各個測量點位之間間隔3 m，另外在通道內(nèi)部設(shè)置周邊收斂點和頂部下沉觀測點。

3.3 確定量測頻率

在施工建設(shè)過程中，選派專業(yè)監(jiān)測人員實時注意周邊收斂點及地表下沉觀測點的波動情況。選擇周期式量測，頻率可根據(jù)不同施工進(jìn)程合理確定量測頻率。在量測結(jié)束之前，可根據(jù)收斂速度判斷該工作是否結(jié)束。一般條件下如果監(jiān)測點位的收斂速度在5 mm/d條件以上，則證明該環(huán)節(jié)施工進(jìn)程中地下圍巖變化條件相對顯著，需要對支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面強(qiáng)化。如果收斂速度相對較低，一般為0.2 mm/d左右，則證明此類工程的圍堰結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本穩(wěn)定。

3.4 分析量測結(jié)果

對暗挖地下人行通道下穿城市道路施工進(jìn)行質(zhì)量管控和點位量測，不但需要進(jìn)行實時觀察，還需要監(jiān)測人員根據(jù)點位監(jiān)測結(jié)果繪制時態(tài)曲線，可以每完成一次監(jiān)測得出一條時態(tài)曲線，從而更加清晰明了地感知不同監(jiān)測點位的下沉及位移變化情況。在此基礎(chǔ)上，實施時態(tài)曲線的回歸分析，判斷拱形下沉及水平位移沉降速度等不同參數(shù)的合理預(yù)測。

4安全施工措施

4.1 安全措施

A項目工程管理及施工方在隧道內(nèi)設(shè)置了多個通風(fēng)點位和通風(fēng)設(shè)施，同時合理規(guī)劃消防設(shè)備，以便及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險隱患問題，做好專項處理。

4.2 風(fēng)險管理

在風(fēng)險管理中，A工程項目針對此次施工進(jìn)行全面化風(fēng)險預(yù)警，提前規(guī)劃應(yīng)急演練預(yù)案，由全體施工人員和管理人員參與其中。結(jié)合A工程實際情況，針對安全意識、安全施工要素等進(jìn)行全方位培訓(xùn)，制定安全管理制度和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)管理方法等，確保地下人行通道工程有序開展。

4.3 上跨既有管線施工

正式開挖之前，在隧道頂部設(shè)置鋼板，以進(jìn)一步平衡和分散地表道路土體和車輛帶來的負(fù)載力影響，避免局部壓縮應(yīng)力，控制地面的沉降與變形。在后續(xù)開發(fā)中應(yīng)用后退式注漿方法，優(yōu)先選擇超細(xì)水泥和水玻璃雙液漿。在注漿過程中，應(yīng)用監(jiān)控技術(shù)及時跟進(jìn)注漿情況，確保漿液分布均勻，實現(xiàn)良好止水效果。

4.4 地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)設(shè)計

地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)設(shè)計關(guān)系到地下空氣質(zhì)量及緊急情況下的施工管理，是安全施工的重要部分。因此，應(yīng)當(dāng)切實做好地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)的設(shè)計工作。A工程項目在設(shè)計地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)時，需充分考慮隧道的長度、斷面、結(jié)構(gòu)、用途、交通流量、氣候條件等因素，合理選擇通風(fēng)方式和照明設(shè)備，滿足隧道內(nèi)的空氣換氣和照度要求，同時考慮節(jié)能和環(huán)保的原則。

在A工程建設(shè)過程中，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證地下人行通道內(nèi)的空氣質(zhì)量，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，防止有害氣體和粉塵的積累，維持適宜的溫濕度和氣壓，防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具有靈活可調(diào)的特點，能夠根據(jù)施工需要和環(huán)境變化，及時調(diào)整通風(fēng)參數(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)化控制。照明系統(tǒng)應(yīng)保證地下人行通道內(nèi)的光照強(qiáng)度，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，為施工人員提供良好的視覺條件，防止事故的發(fā)生。

5施工技術(shù)選擇與優(yōu)化

A工程項目在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，采用了超前大管棚支護(hù)技術(shù)、分部開挖技術(shù)、深井管井降水技術(shù)等先進(jìn)的施工技術(shù)，對于保障工程的質(zhì)量和安全，提高施工的效率和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的價值。超前大管棚支護(hù)技術(shù)是一種有效的隧道預(yù)支護(hù)方法，可以在隧道開挖前提前形成穩(wěn)定的管棚結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍巖的承載能力，減少地表沉降和變形，保護(hù)上跨的既有管線和道路。該技術(shù)適用于軟弱、松散、含水量高的地層，可以有效防止地層塌陷和滲水事故，提高隧道的安全性和穩(wěn)定性。

分部開挖技術(shù)是一種靈活的隧道開挖方法，可以根據(jù)地層情況和設(shè)計要求，將隧道斷面劃分為多個小斷面，進(jìn)行逐層逐步開挖。通過技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)隨挖隨撐，及時對開挖面進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，避免圍巖松動和變形，保證開挖面的穩(wěn)定性。

深井管井降水技術(shù)是一種有效的地下水控制方法，可以通過在預(yù)定位置鉆設(shè)深井管井，利用泵站設(shè)備將地下水抽出，降低地下水位，減少地下水對圍巖和基坑的壓力。通過應(yīng)用該技術(shù)，可以改善地層的物理力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度和承載能力，防止基坑塌方和涌水事故，保證基坑的穩(wěn)定性。該技術(shù)還可以避免對周邊建筑物和管線造成不利影響，減少環(huán)境污染和資源浪費，提高施工的安全性和環(huán)保性。

綜上所述，施工技術(shù)的改進(jìn)對提升施工質(zhì)量，滿足施工要求具有關(guān)鍵的作用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況合理應(yīng)用施工技術(shù)，提高施工效率與效果。

6結(jié)束語

在地下人行通道下穿城市道路工程施工中，如果單一應(yīng)用明挖手段，不僅會造成更大交通局限性和成本投入，也會延長施工周期。應(yīng)用暗挖方法可以全面保障工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，避免對城市道路通行造成負(fù)面影響，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中各項風(fēng)險隱患問題。

本文結(jié)合東南沿海城市A地下人行通道項目進(jìn)行案例分析與項目原則概述，重點圍繞管棚支護(hù)、分部開挖、降水施工技術(shù)要點進(jìn)行實際論述，探討了在A工程項目中做出的各項質(zhì)量管控策略，如科學(xué)布設(shè)量測點，確定量測頻率，分析量測結(jié)果等，指出該項目中所落實的各項安全施工措施，希望能夠給與之相似的地下人行通道工程提供施工參考和案例借鑒。

參考文獻(xiàn)

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