城市淺埋箱型結(jié)構(gòu)隧道施工工藝探討

1、    城市淺埋箱型結(jié)構(gòu)隧道施工工藝探討    杜松摘 要：以重慶市渝中區(qū)解放碑金融中心某淺埋箱型結(jié)構(gòu)隧道工程為例，探討特殊地形條件下箱型結(jié)構(gòu)隧道施工技術(shù)；詳細(xì)介紹“城市箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝及操作要點。經(jīng)實踐證明，該工藝是切實可行的，對今后類似工程建設(shè)具有經(jīng)驗指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：淺埋 箱型結(jié)構(gòu) 單洞八斷面 分部開挖 1+1襯砌：u45 ：a ：1674-098x（2014）03（a）-0112-02隨著城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷整合、完善，日益狹隘、匱乏的城市土地資源已難以支撐其繼續(xù)在繁華區(qū)域陸上、空中發(fā)展。地上轉(zhuǎn)入地下，深

2、埋轉(zhuǎn)入淺埋，形成犬牙交錯的地下交通網(wǎng)絡(luò)趨勢正逐漸發(fā)展壯大。然而，在施工過程中，如何快速、安全完成建設(shè)工程，確保建設(shè)工程周邊建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)安全問題是擺在我們面前的一個急需解決的課題。1 工程概況該隧道為連接金融中心大都會、雨田大廈及渝都大酒店地下車庫的支線隧道， 其起于五一路與鄒容路交界處，沿鄒容路向解放碑方向行進(jìn)，至八一路交界處左轉(zhuǎn)進(jìn)入好吃街，通過橫向連接通道分別接入大都會商廈、雨田大廈和渝都酒店地下車庫。線路平面走向呈近l型，為箱型結(jié)構(gòu)斷面，凈跨7米，洞高5.59 m，埋深2.276.45 m之間。隧道擬建區(qū)屬平緩開闊臺地地貌，隧頂上覆城市雜填土厚約2.905.50 m；隧址所處區(qū)域地下管

3、網(wǎng)復(fù)雜，涉及通信、電力、給排水、燃?xì)獾?，管網(wǎng)埋深0.802.20 m之間。2 “城市箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的提出和實施2.1 工藝提出隧頂位于渝中區(qū)商業(yè)核心圈，車輛、人行荷載非常密集，且隧道拱部及上部全覆城市雜填土，下部為砂質(zhì)泥巖、砂巖，如此特殊地形、地質(zhì)條件按傳統(tǒng)新奧法或礦山法施工該隧道，易產(chǎn)生因支護(hù)體系失穩(wěn)而導(dǎo)致隧道局部剝落、坍塌現(xiàn)象，造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。（1）如何快速、有效、安全通過該段落施工；（2）如何確保隧道防排水體系暢通；（3）如何確保地下管線、周邊建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)不受隧道施工影響；（4）如何確保隧道施工期間金融區(qū)交通暢通。面對

4、一系列施工難題，促使“城市箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的誕生。2.2 工藝流程“城市箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”施工工藝流程：（1）左側(cè)斷面左上導(dǎo)坑超前支護(hù)、開挖支護(hù)施工；臨時側(cè)壁、臨時仰拱施工。（2）左側(cè)斷面右上導(dǎo)坑超前支護(hù)、開挖支護(hù)施工；臨時側(cè)壁、臨時仰拱施工；左側(cè)斷面左下導(dǎo)坑開挖支護(hù)施工；接長臨時側(cè)壁支護(hù)。（3）右側(cè)斷面左上導(dǎo)坑超前支護(hù)、開挖支護(hù)施工；臨時側(cè)壁、臨時仰拱施工；左側(cè)斷面右下導(dǎo)坑開挖支護(hù)施工；接長臨時側(cè)壁支護(hù)。（4）右側(cè)斷面右上導(dǎo)坑超前支護(hù)、開挖支護(hù)施工；臨時側(cè)壁、臨時仰拱施工；右側(cè)斷面左下導(dǎo)坑開挖支護(hù)施工；接長臨時側(cè)壁支護(hù)。（5）右側(cè)斷面右下

5、導(dǎo)坑開挖支護(hù)施工；接長臨時側(cè)壁支護(hù)。（6）左、右側(cè)斷面仰拱支護(hù)施工。（7）二次襯砌施工?！?+1襯砌”施工工藝流程：（1）初次混凝土澆筑：在未拆除臨時支護(hù)體系情況下，按既有條件安設(shè)排水盲管、綁扎鋼筋、拼裝模板、搭設(shè)滿堂支架、澆筑襯砌混凝土。（2）模板、支架及臨時支護(hù)拆除：待混凝土達(dá)到設(shè)計強度后拆除模板、支架及臨時支護(hù)，沿嵌入初次襯砌混凝土面切割臨時支護(hù)體系，并對外露臨時支護(hù)進(jìn)行打磨，確保其光滑平整，不影響二次襯砌防排水體系鋪設(shè)。（3）二次混凝土澆筑：初次襯砌模板、支架、臨時支護(hù)拆除驗收合格后，安設(shè)排水盲管、鋪設(shè)防水卷材、綁扎鋼筋、整體臺車就位、澆筑襯砌混凝土。2.3 工藝操作要點（1）拱部圍巖

6、治理：該隧道拱部均位于城市雜填土內(nèi)，土體自穩(wěn)性較差，且覆土內(nèi)含城市管網(wǎng)較多，若產(chǎn)生小型冒頂或塌方，將影響城市通訊、電力、燃?xì)饧敖o排水正常供給，增加交通組織協(xié)調(diào)難度。因此，施工前需對拱部土體進(jìn)行固結(jié)處理，該隧道采用導(dǎo)管注漿固結(jié)方式。（2）洞身開挖方式：綜合考慮該隧道所處特殊環(huán)境，洞身土體部分采用人工開挖，巖石部分采用切割、破碎施工，盡量避免因爆破震動造成圍巖及支護(hù)體系失穩(wěn)而坍塌。（3）臨時支護(hù)設(shè)置：該工藝重、難點在于臨時支護(hù)體系穩(wěn)定性。因隧址埋深小于1倍洞徑，隧頂上覆城市雜填土，且線路方向車輛、人行荷載較為密集。因此，隧道臨時支護(hù)體系的穩(wěn)定與否是決定施工安全的關(guān)鍵因素。該隧道采用i25b工字鋼與

7、對應(yīng)導(dǎo)洞初期支護(hù)體系相連，形成導(dǎo)坑初期支護(hù)的閉合加勁措施，利于初期支護(hù)與臨時支護(hù)整體受力。（4）臨時仰拱設(shè)置：鑒于該隧道結(jié)構(gòu)受力多為柱狀受力，故增設(shè)臨時仰拱措施，以規(guī)避因拱頂集中應(yīng)力作用致使洞頂大幅沉降，邊墻收斂變形，導(dǎo)致隧道坍塌現(xiàn)象發(fā)生。該隧道采用i25b工字鋼與對應(yīng)導(dǎo)洞形成初期臨時閉合支護(hù)，利于隧道結(jié)構(gòu)受力，有效控制隧道周邊收斂和拱頂沉降。（5）1+1襯砌工藝：因該段落地下水、城市管網(wǎng)雨污水豐富，為避免因初期支護(hù)體系復(fù)雜導(dǎo)致襯砌結(jié)束后隧道產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象，影響運營安全；仰拱襯砌可采取整幅仰拱或半幅仰拱施工，仰拱施工完畢后及時進(jìn)行填充層施作。隧道拱墻襯砌采用“1+1襯砌”工藝，即在未拆除臨時支

8、護(hù)時，采用小鋼模、滿堂支架進(jìn)行第一次襯砌施工，待達(dá)到設(shè)計強度后，拆除模板及支架，對臨時支護(hù)沿嵌入初襯混凝土界限處進(jìn)行切割、拆除處理；然后掛設(shè)防排水盲管及防水卷材，綁扎襯砌鋼筋，利用整體襯砌臺車進(jìn)行二次襯砌。2.4 工藝注意事項（1）管網(wǎng)探測及保護(hù)由于電力管線、電信管線、給水管線和排水管線埋設(shè)年代久遠(yuǎn)，具體埋深和位置不詳，需在地表進(jìn)行人工鑿溝探測。鑒于該段落特殊地理環(huán)境，可沿隧址影響范圍，采取人工開鑿管線探測溝方式，精確探測管網(wǎng)位置，利于施工保護(hù)。endprint（2）路面、管網(wǎng)保護(hù)及交通組織隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩(wěn)定性較差。為避免因隧道大跨度（開挖跨度9.14

9、 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導(dǎo)致隧道掌子面局部失穩(wěn)、坍塌進(jìn)而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區(qū)域，對其進(jìn)行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結(jié)構(gòu)棧橋保護(hù)方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二襯端頭間于對應(yīng)路面設(shè)置移動式鋼棧橋，跟隨施工進(jìn)度進(jìn)行路面拆裝，便于保護(hù)地下管線，利于交通組織。（3）監(jiān)控量測地表及隧道周邊構(gòu)筑物監(jiān)測。基本水準(zhǔn)點的布設(shè)：地表、構(gòu)筑物沉降觀測基準(zhǔn)點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩(wěn)定可靠不易被破壞處埋設(shè)三個基本水準(zhǔn)點，構(gòu)成基本水準(zhǔn)網(wǎng)，作為沉降觀測的起算依據(jù)；位移觀測：地表、建（構(gòu)）筑

10、物位移觀測采用全站儀進(jìn)行，觀測點設(shè)置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩(wěn)定構(gòu)筑物上，用以測量地表、構(gòu)筑物的水平位移。洞內(nèi)監(jiān)控量測。施工初期階段或地質(zhì)變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應(yīng)適當(dāng)加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應(yīng)適當(dāng)增加；當(dāng)位移速度增大，位移量過大，噴射混凝土出現(xiàn)大量裂隙，應(yīng)加強量測并采取補強措施。3 結(jié)語隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，像該隧道工程建設(shè)所處特殊地形、地質(zhì)條件現(xiàn)象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統(tǒng)施工工藝相比具有以下優(yōu)點：（1

11、）有效保證了地表建（構(gòu)）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環(huán)開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區(qū)交通暢通。參考文獻(xiàn)1 姚宣德.淺埋暗挖法城市隧道及地下工程施工風(fēng)險分析與評估d.北京交通大學(xué)，2009（7）.2 周文清.城市淺埋暗挖隧道施工沉降控制技術(shù)j.國防交通工程與技術(shù)，2009（3）.3 孟靈波.探討城市隧道施工中淺埋暗挖法的應(yīng)用j.城市建設(shè)理論研究，2012（9）.4 田憲國.淺埋暗挖大跨箱型隧道施工技術(shù)研究d.同濟(jì)大學(xué)，2007（7）.5

12、史少佳.呂曉菲.淺埋段隧道施工技術(shù)探討j.城市建設(shè)理論研究，2012（3）.6 歐陽曉梅，高永立.淺埋暗挖法電力隧道的設(shè)計與施工j.華北電力技術(shù)，1995（12）.endprint（2）路面、管網(wǎng)保護(hù)及交通組織隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩(wěn)定性較差。為避免因隧道大跨度（開挖跨度9.14 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導(dǎo)致隧道掌子面局部失穩(wěn)、坍塌進(jìn)而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區(qū)域，對其進(jìn)行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結(jié)構(gòu)棧橋保護(hù)方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至

13、二襯端頭間于對應(yīng)路面設(shè)置移動式鋼棧橋，跟隨施工進(jìn)度進(jìn)行路面拆裝，便于保護(hù)地下管線，利于交通組織。（3）監(jiān)控量測地表及隧道周邊構(gòu)筑物監(jiān)測。基本水準(zhǔn)點的布設(shè)：地表、構(gòu)筑物沉降觀測基準(zhǔn)點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩(wěn)定可靠不易被破壞處埋設(shè)三個基本水準(zhǔn)點，構(gòu)成基本水準(zhǔn)網(wǎng)，作為沉降觀測的起算依據(jù)；位移觀測：地表、建（構(gòu)）筑物位移觀測采用全站儀進(jìn)行，觀測點設(shè)置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩(wěn)定構(gòu)筑物上，用以測量地表、構(gòu)筑物的水平位移。洞內(nèi)監(jiān)控量測。施工初期階段或地質(zhì)變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應(yīng)適當(dāng)加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應(yīng)適當(dāng)增加；當(dāng)位移速度增

14、大，位移量過大，噴射混凝土出現(xiàn)大量裂隙，應(yīng)加強量測并采取補強措施。3 結(jié)語隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，像該隧道工程建設(shè)所處特殊地形、地質(zhì)條件現(xiàn)象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統(tǒng)施工工藝相比具有以下優(yōu)點：（1）有效保證了地表建（構(gòu)）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環(huán)開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區(qū)交通暢通。參考文獻(xiàn)1 姚宣德.淺埋暗挖法城

15、市隧道及地下工程施工風(fēng)險分析與評估d.北京交通大學(xué)，2009（7）.2 周文清.城市淺埋暗挖隧道施工沉降控制技術(shù)j.國防交通工程與技術(shù)，2009（3）.3 孟靈波.探討城市隧道施工中淺埋暗挖法的應(yīng)用j.城市建設(shè)理論研究，2012（9）.4 田憲國.淺埋暗挖大跨箱型隧道施工技術(shù)研究d.同濟(jì)大學(xué)，2007（7）.5 史少佳.呂曉菲.淺埋段隧道施工技術(shù)探討j.城市建設(shè)理論研究，2012（3）.6 歐陽曉梅，高永立.淺埋暗挖法電力隧道的設(shè)計與施工j.華北電力技術(shù)，1995（12）.endprint（2）路面、管網(wǎng)保護(hù)及交通組織隧道暗挖施工期間，由于該段落拱部以上圍巖均為雜填土，自身穩(wěn)定性較差。為避免因

16、隧道大跨度（開挖跨度9.14 m，高度6.63 m）開挖施工期間，好吃街和鄒容路上人群荷載和車輛荷載密集集散易導(dǎo)致隧道掌子面局部失穩(wěn)、坍塌進(jìn)而破壞地表路面和地下管線；而隧址位于繁華區(qū)域，對其進(jìn)行全部圍擋、中斷交通以減小動荷載組織施工可能性較小。通過比選，采用移動式鋼結(jié)構(gòu)棧橋保護(hù)方式施工，即暗挖隧道掌子面前5 m至二襯端頭間于對應(yīng)路面設(shè)置移動式鋼棧橋，跟隨施工進(jìn)度進(jìn)行路面拆裝，便于保護(hù)地下管線，利于交通組織。（3）監(jiān)控量測地表及隧道周邊構(gòu)筑物監(jiān)測。基本水準(zhǔn)點的布設(shè)：地表、構(gòu)筑物沉降觀測基準(zhǔn)點于隧址埋深深度2倍距離以外，穩(wěn)定可靠不易被破壞處埋設(shè)三個基本水準(zhǔn)點，構(gòu)成基本水準(zhǔn)網(wǎng)，作為沉降觀測的起算依據(jù)

17、；位移觀測：地表、建（構(gòu)）筑物位移觀測采用全站儀進(jìn)行，觀測點設(shè)置在距離隧道開挖邊線5 m以外的穩(wěn)定構(gòu)筑物上，用以測量地表、構(gòu)筑物的水平位移。洞內(nèi)監(jiān)控量測。施工初期階段或地質(zhì)變化顯著，位移及沉降較大時，量測斷面間距應(yīng)適當(dāng)加密；對圍巖位移量較大，位移值突然增大，位移速度突然加快等情況，量測頻率應(yīng)適當(dāng)增加；當(dāng)位移速度增大，位移量過大，噴射混凝土出現(xiàn)大量裂隙，應(yīng)加強量測并采取補強措施。3 結(jié)語隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，像該隧道工程建設(shè)所處特殊地形、地質(zhì)條件現(xiàn)象在今后將日益增多。該工程采用“箱型結(jié)構(gòu)隧道單洞八斷面分部開挖”、“1+1襯砌”施工工藝的成功實施，表明該工藝是成功的，切實可行的。與傳統(tǒng)施工工藝相比具有以下優(yōu)點：（1）有效保證了地表建（構(gòu)）筑物安全，順利完成該段落工程施工；（2）利用“1+1襯砌”工藝，有效解決特殊施工工藝隧道防排水難題；（3）采取多斷面，小面積循環(huán)開挖模式，降低圍巖擾動幅度，有效確保隧頂管網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全；（4）采用移動棧橋模式，有效確保金融區(qū)交通暢通。