城市浅埋箱型结构隧道施工工艺探讨

1、    城市浅埋箱型结构隧道施工工艺探讨    杜松摘 要：以重庆市渝中区解放碑金融中心某浅埋箱型结构隧道工程为例，探讨特殊地形条件下箱型结构隧道施工技术；详细介绍“城市箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺及操作要点。经实践证明，该工艺是切实可行的，对今后类似工程建设具有经验指导意义。关键词：浅埋 箱型结构 单洞八断面 分部开挖 1+1衬砌：u45 ：a ：1674-098x（2014）03（a）-0112-02随着城市交通基础设施的不断整合、完善，日益狭隘、匮乏的城市土地资源已难以支撑其继续在繁华区域陆上、空中发展。地上转入地下，深

2、埋转入浅埋，形成犬牙交错的地下交通网络趋势正逐渐发展壮大。然而，在施工过程中，如何快速、安全完成建设工程，确保建设工程周边建（构）筑物结构安全问题是摆在我们面前的一个急需解决的课题。1 工程概况该隧道为连接金融中心大都会、雨田大厦及渝都大酒店地下车库的支线隧道， 其起于五一路与邹容路交界处，沿邹容路向解放碑方向行进，至八一路交界处左转进入好吃街，通过横向连接通道分别接入大都会商厦、雨田大厦和渝都酒店地下车库。线路平面走向呈近l型，为箱型结构断面，净跨7米，洞高5.59 m，埋深2.276.45 m之间。隧道拟建区属平缓开阔台地地貌，隧顶上覆城市杂填土厚约2.905.50 m；隧址所处区域地下管

3、网复杂，涉及通信、电力、给排水、燃气等，管网埋深0.802.20 m之间。2 “城市箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺的提出和实施2.1 工艺提出隧顶位于渝中区商业核心圈，车辆、人行荷载非常密集，且隧道拱部及上部全覆城市杂填土，下部为砂质泥岩、砂岩，如此特殊地形、地质条件按传统新奥法或矿山法施工该隧道，易产生因支护体系失稳而导致隧道局部剥落、坍塌现象，造成较为严重的经济损失和恶劣的社会影响。（1）如何快速、有效、安全通过该段落施工；（2）如何确保隧道防排水体系畅通；（3）如何确保地下管线、周边建（构）筑物结构不受隧道施工影响；（4）如何确保隧道施工期间金融区交通畅通。面对

4、一系列施工难题，促使“城市箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺的诞生。2.2 工艺流程“城市箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”施工工艺流程：（1）左侧断面左上导坑超前支护、开挖支护施工；临时侧壁、临时仰拱施工。（2）左侧断面右上导坑超前支护、开挖支护施工；临时侧壁、临时仰拱施工；左侧断面左下导坑开挖支护施工；接长临时侧壁支护。（3）右侧断面左上导坑超前支护、开挖支护施工；临时侧壁、临时仰拱施工；左侧断面右下导坑开挖支护施工；接长临时侧壁支护。（4）右侧断面右上导坑超前支护、开挖支护施工；临时侧壁、临时仰拱施工；右侧断面左下导坑开挖支护施工；接长临时侧壁支护。（5）右侧断面右下

5、导坑开挖支护施工；接长临时侧壁支护。（6）左、右侧断面仰拱支护施工。（7）二次衬砌施工。“1+1衬砌”施工工艺流程：（1）初次混凝土浇筑：在未拆除临时支护体系情况下，按既有条件安设排水盲管、绑扎钢筋、拼装模板、搭设满堂支架、浇筑衬砌混凝土。（2）模板、支架及临时支护拆除：待混凝土达到设计强度后拆除模板、支架及临时支护，沿嵌入初次衬砌混凝土面切割临时支护体系，并对外露临时支护进行打磨，确保其光滑平整，不影响二次衬砌防排水体系铺设。（3）二次混凝土浇筑：初次衬砌模板、支架、临时支护拆除验收合格后，安设排水盲管、铺设防水卷材、绑扎钢筋、整体台车就位、浇筑衬砌混凝土。2.3 工艺操作要点（1）拱部围岩

6、治理：该隧道拱部均位于城市杂填土内，土体自稳性较差，且覆土内含城市管网较多，若产生小型冒顶或塌方，将影响城市通讯、电力、燃气及给排水正常供给，增加交通组织协调难度。因此，施工前需对拱部土体进行固结处理，该隧道采用导管注浆固结方式。（2）洞身开挖方式：综合考虑该隧道所处特殊环境，洞身土体部分采用人工开挖，岩石部分采用切割、破碎施工，尽量避免因爆破震动造成围岩及支护体系失稳而坍塌。（3）临时支护设置：该工艺重、难点在于临时支护体系稳定性。因隧址埋深小于1倍洞径，隧顶上覆城市杂填土，且线路方向车辆、人行荷载较为密集。因此，隧道临时支护体系的稳定与否是决定施工安全的关键因素。该隧道采用i25b工字钢与

7、对应导洞初期支护体系相连，形成导坑初期支护的闭合加劲措施，利于初期支护与临时支护整体受力。（4）临时仰拱设置：鉴于该隧道结构受力多为柱状受力，故增设临时仰拱措施，以规避因拱顶集中应力作用致使洞顶大幅沉降，边墙收敛变形，导致隧道坍塌现象发生。该隧道采用i25b工字钢与对应导洞形成初期临时闭合支护，利于隧道结构受力，有效控制隧道周边收敛和拱顶沉降。（5）1+1衬砌工艺：因该段落地下水、城市管网雨污水丰富，为避免因初期支护体系复杂导致衬砌结束后隧道产生渗漏水现象，影响运营安全；仰拱衬砌可采取整幅仰拱或半幅仰拱施工，仰拱施工完毕后及时进行填充层施作。隧道拱墙衬砌采用“1+1衬砌”工艺，即在未拆除临时支

8、护时，采用小钢模、满堂支架进行第一次衬砌施工，待达到设计强度后，拆除模板及支架，对临时支护沿嵌入初衬混凝土界限处进行切割、拆除处理；然后挂设防排水盲管及防水卷材，绑扎衬砌钢筋，利用整体衬砌台车进行二次衬砌。2.4 工艺注意事项（1）管网探测及保护由于电力管线、电信管线、给水管线和排水管线埋设年代久远，具体埋深和位置不详，需在地表进行人工凿沟探测。鉴于该段落特殊地理环境，可沿隧址影响范围，采取人工开凿管线探测沟方式，精确探测管网位置，利于施工保护。endprint（2）路面、管网保护及交通组织隧道暗挖施工期间，由于该段落拱部以上围岩均为杂填土，自身稳定性较差。为避免因隧道大跨度（开挖跨度9.14

9、 m，高度6.63 m）开挖施工期间，好吃街和邹容路上人群荷载和车辆荷载密集集散易导致隧道掌子面局部失稳、坍塌进而破坏地表路面和地下管线；而隧址位于繁华区域，对其进行全部围挡、中断交通以减小动荷载组织施工可能性较小。通过比选，采用移动式钢结构栈桥保护方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二衬端头间于对应路面设置移动式钢栈桥，跟随施工进度进行路面拆装，便于保护地下管线，利于交通组织。（3）监控量测地表及隧道周边构筑物监测。基本水准点的布设：地表、构筑物沉降观测基准点于隧址埋深深度2倍距离以外，稳定可靠不易被破坏处埋设三个基本水准点，构成基本水准网，作为沉降观测的起算依据；位移观测：地表、建（构）筑

10、物位移观测采用全站仪进行，观测点设置在距离隧道开挖边线5 m以外的稳定构筑物上，用以测量地表、构筑物的水平位移。洞内监控量测。施工初期阶段或地质变化显著，位移及沉降较大时，量测断面间距应适当加密；对围岩位移量较大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情况，量测频率应适当增加；当位移速度增大，位移量过大，喷射混凝土出现大量裂隙，应加强量测并采取补强措施。3 结语随着城市基础设施建设的快速发展，像该隧道工程建设所处特殊地形、地质条件现象在今后将日益增多。该工程采用“箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺的成功实施，表明该工艺是成功的，切实可行的。与传统施工工艺相比具有以下优点：（1

11、）有效保证了地表建（构）筑物安全，顺利完成该段落工程施工；（2）利用“1+1衬砌”工艺，有效解决特殊施工工艺隧道防排水难题；（3）采取多断面，小面积循环开挖模式，降低围岩扰动幅度，有效确保隧顶管网结构安全；（4）采用移动栈桥模式，有效确保金融区交通畅通。参考文献1 姚宣德.浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评估d.北京交通大学，2009（7）.2 周文清.城市浅埋暗挖隧道施工沉降控制技术j.国防交通工程与技术，2009（3）.3 孟灵波.探讨城市隧道施工中浅埋暗挖法的应用j.城市建设理论研究，2012（9）.4 田宪国.浅埋暗挖大跨箱型隧道施工技术研究d.同济大学，2007（7）.5

12、史少佳.吕晓菲.浅埋段隧道施工技术探讨j.城市建设理论研究，2012（3）.6 欧阳晓梅，高永立.浅埋暗挖法电力隧道的设计与施工j.华北电力技术，1995（12）.endprint（2）路面、管网保护及交通组织隧道暗挖施工期间，由于该段落拱部以上围岩均为杂填土，自身稳定性较差。为避免因隧道大跨度（开挖跨度9.14 m，高度6.63 m）开挖施工期间，好吃街和邹容路上人群荷载和车辆荷载密集集散易导致隧道掌子面局部失稳、坍塌进而破坏地表路面和地下管线；而隧址位于繁华区域，对其进行全部围挡、中断交通以减小动荷载组织施工可能性较小。通过比选，采用移动式钢结构栈桥保护方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至

13、二衬端头间于对应路面设置移动式钢栈桥，跟随施工进度进行路面拆装，便于保护地下管线，利于交通组织。（3）监控量测地表及隧道周边构筑物监测。基本水准点的布设：地表、构筑物沉降观测基准点于隧址埋深深度2倍距离以外，稳定可靠不易被破坏处埋设三个基本水准点，构成基本水准网，作为沉降观测的起算依据；位移观测：地表、建（构）筑物位移观测采用全站仪进行，观测点设置在距离隧道开挖边线5 m以外的稳定构筑物上，用以测量地表、构筑物的水平位移。洞内监控量测。施工初期阶段或地质变化显著，位移及沉降较大时，量测断面间距应适当加密；对围岩位移量较大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情况，量测频率应适当增加；当位移速度增

14、大，位移量过大，喷射混凝土出现大量裂隙，应加强量测并采取补强措施。3 结语随着城市基础设施建设的快速发展，像该隧道工程建设所处特殊地形、地质条件现象在今后将日益增多。该工程采用“箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺的成功实施，表明该工艺是成功的，切实可行的。与传统施工工艺相比具有以下优点：（1）有效保证了地表建（构）筑物安全，顺利完成该段落工程施工；（2）利用“1+1衬砌”工艺，有效解决特殊施工工艺隧道防排水难题；（3）采取多断面，小面积循环开挖模式，降低围岩扰动幅度，有效确保隧顶管网结构安全；（4）采用移动栈桥模式，有效确保金融区交通畅通。参考文献1 姚宣德.浅埋暗挖法城

15、市隧道及地下工程施工风险分析与评估d.北京交通大学，2009（7）.2 周文清.城市浅埋暗挖隧道施工沉降控制技术j.国防交通工程与技术，2009（3）.3 孟灵波.探讨城市隧道施工中浅埋暗挖法的应用j.城市建设理论研究，2012（9）.4 田宪国.浅埋暗挖大跨箱型隧道施工技术研究d.同济大学，2007（7）.5 史少佳.吕晓菲.浅埋段隧道施工技术探讨j.城市建设理论研究，2012（3）.6 欧阳晓梅，高永立.浅埋暗挖法电力隧道的设计与施工j.华北电力技术，1995（12）.endprint（2）路面、管网保护及交通组织隧道暗挖施工期间，由于该段落拱部以上围岩均为杂填土，自身稳定性较差。为避免因

16、隧道大跨度（开挖跨度9.14 m，高度6.63 m）开挖施工期间，好吃街和邹容路上人群荷载和车辆荷载密集集散易导致隧道掌子面局部失稳、坍塌进而破坏地表路面和地下管线；而隧址位于繁华区域，对其进行全部围挡、中断交通以减小动荷载组织施工可能性较小。通过比选，采用移动式钢结构栈桥保护方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二衬端头间于对应路面设置移动式钢栈桥，跟随施工进度进行路面拆装，便于保护地下管线，利于交通组织。（3）监控量测地表及隧道周边构筑物监测。基本水准点的布设：地表、构筑物沉降观测基准点于隧址埋深深度2倍距离以外，稳定可靠不易被破坏处埋设三个基本水准点，构成基本水准网，作为沉降观测的起算依据

17、；位移观测：地表、建（构）筑物位移观测采用全站仪进行，观测点设置在距离隧道开挖边线5 m以外的稳定构筑物上，用以测量地表、构筑物的水平位移。洞内监控量测。施工初期阶段或地质变化显著，位移及沉降较大时，量测断面间距应适当加密；对围岩位移量较大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情况，量测频率应适当增加；当位移速度增大，位移量过大，喷射混凝土出现大量裂隙，应加强量测并采取补强措施。3 结语随着城市基础设施建设的快速发展，像该隧道工程建设所处特殊地形、地质条件现象在今后将日益增多。该工程采用“箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1+1衬砌”施工工艺的成功实施，表明该工艺是成功的，切实可行的。与传统施工工艺相比具有以下优点：（1）有效保证了地表建（构）筑物安全，顺利完成该段落工程施工；（2）利用“1+1衬砌”工艺，有效解决特殊施工工艺隧道防排水难题；（3）采取多断面，小面积循环开挖模式，降低围岩扰动幅度，有效确保隧顶管网结构安全；（4）采用移动栈桥模式，有效确保金融区交通畅通。