城市地下人行过街通道浅埋暗挖法施工技术

陈 炯，陈春华，项志梅

CHEN Jiong，CHEN Chunhua，XIANG Zhimei

(腾达建设集团股份有限公司，浙江 杭州310009)

城市地下人行过街通道施工方法大多采用明挖法，然而在既有道路改造中，采用明挖法施工占地多、交通干扰大、地下管线拆迁量大、容易造成环境污染。而采用浅埋暗挖法可以克服上述缺点，减少对环境的影响，能有效控制地面沉降，保证交通畅通和地下管线的正常使用，且浅埋暗挖法施工成本较明挖法和盾构法低。

1 工程概况

杭州市延安路整治工程解放路地下人行过街通道工程横穿延安路和解放路交叉口，其主通道成“口”字型布置，4 个主通道全部采用暗挖法施工，4个竖井及出入口采用明挖法施工。暗挖主通道拱顶覆土厚度4.9 m，开挖断面宽7.2 m，高5.8 m，东通道长32. 7 m，西通道长33. 6 m，南北通道长均为23.5 m，暗挖通道总长113.3 m。

暗挖主通道采用复合式衬砌，CRD 工法6 部开挖法施工，超前预支护采用φ108 ×6 mm 大管棚@300 mm(L=20 m、15 m)+φ42 ×4 mm 超前注浆小导管@300 mm(环)×1000 mm(纵)(L =3 m)，初期支护采用喷C25 混凝土300 mm+格栅钢架@500 mm+φ42 ×4 mm 径向小导管@600 mm(环)×500 mm(纵)(L=2.5 m，边墙及拱底)，二次衬砌采用500 mm厚、抗渗等级为P8 的C35 防水钢筋混凝土，其暗挖断面图见图1。

2 周边环境、工程地质及水文地质

2.1 周边环境及地下管线情况

通道处于延安路和解放路交叉口，是杭城最为繁华的商业街口之一，其延安路和解放路均为城市主干道，人流量和车流量较大，其东北临在建杭州湖滨区块25#地块，东南临解百商城，西南临解百元华购物中心，西北临广宇元华商场。其中杭州解百商城为3 层混凝土框架结构，浅基础;广宇元华商场为2～3 层砖砌结构，浅基础;通道底下有地铁1#线湖滨站—龙翔桥站区间隧道，且区间隧道已贯通，北通道、南通道坑底距离地铁隧道顶分别约为9. 30、10.60 m。

图1 通道暗挖断面图

在通道的施工范围内地下管线纵横交错，种类繁多，部分管线施工年代相对较久远，材质比较落后:其中沿延安路方向有2 条DN300 mm 燃气管道(埋深1.5 m)，1 条DN300 mm 自来水管道(埋深1.2 m)，1 条DN300 mm 雨水管道(埋深2. 0 m)，1 条10 kV 电力管道(埋深0.45 m)和4 条电信管道(埋深0. 1～1. 3 m);沿解放路方向有1 条DN1000 mm雨水管道(埋深2.5 m)，1 条DN400 mm污水管道(埋深3.0 m)、1 条10 kV 电力管道(埋深0.45 m)和3 条电信管道(埋深0.1～1.3 m)。

2.2 工程地质

暗挖通道通过的围岩土层包括②3砂质粉土、③3淤泥质粉质黏土夹粉土，其部分物理力学指标见表1，通道主要位于砂质粉土土层，其含水量高、强度低、韧性低、震动易液化，具有流砂、管涌特征，且夹杂粉质黏土，渗透系数大，透水性强，开挖后自稳能力较差，易坍塌。

2.3 水文地质

通道地下水主要为松散孔隙型潜水，主要赋存于砂质粉土、淤泥质粉质黏土夹粉土等土层中，场地潜水稳定水位为1.40～2.00 m，受西湖水位影响，地下水位维持高水位。

3 工程特点及难点

3.1 工程环境复杂导致施工风险高

本工程在城市主干道延安路和解放路下暗挖施工，其地下市政管线密集，周边商用建筑物较多，个别属于年代相对较早的建筑，且在通道底下有2 条地铁区间在运行，在开挖范围内地质基本上都是饱和的砂质粉土和淤泥质粉质黏土夹粉土，地下通道开挖过程中在水土压力和施工扰动的情况下，容易产生流变和管涌现象，从而导致暗挖通道围岩变形和掌子面失稳局部塌方等不利现象，并引起周边建筑物和地铁区间的不均匀沉降破坏。因此，确保暗挖通道稳定、控制地表沉降和管线变形，保证周边地面及地铁隧道安全是本工程成败的关键，是本工程施工控制的重点和难点。

3.2 工程地质结构复杂

浅埋暗挖法地下通道施工成功与否的关键在于地下水的处理，本工程暗挖通道距离西湖不到200 m，地下水位比较高。影响暗挖施工的地下水主要是潜水，埋深在地表下1.4～2.0 m，受西湖水位影响，地下水位维持高水位，且场地所在地雨季较长，主要集中在6月和7月梅雨季节以及8月和9月台风季节，正好处在本工程暗挖施工的关键时刻，地下水对暗挖工程影响极大。根据地质资料显示，本暗挖通道围岩土层主要是砂质粉土，土层含水量较高，渗透系数较大，因此暗挖通道的注浆质量和止水效果如何是暗挖通道开挖是否顺利的关键。

3.3 沉降控制要求严

该暗挖拱顶埋深仅有4.9 m，整个施工过程道路地表沉降、地下管线沉降和拱顶沉降均不得超过30 mm，且施工地段位于解放路和延安路的交叉口，交通流量非常大，因此地面的交通荷载较大，且施工时不得中断交通，开挖风险较大。一旦沉降过大，易出现管线破坏、地面沉陷等危害，社会影响极大。因此必须严格按照CRD6 部工法开挖，同时必须加强拱顶和地表路面的沉降监测，及时为开挖掘进提供数据分析，确保沉降控制在允许范围之内。

3.4 施工组织难度大

延安路解放路口是杭城最繁华的商业街口之一，人流量密集，四周都是商场及在建的商业建筑，施工场地狭小，需要合理布置场地，同时分阶段施工，需要合理安排施工计划。且繁华市中心土方外运、商品混凝土运输等问题，给施工带来极大的不便。

4 施工方案

浅埋暗挖地下通道施工遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则。先施工管棚注浆，使拱顶预先形成加固的保护环，二重管无收缩浆液注浆加固改良掌子面土体，再破除洞门，施做超前小导管，然后开挖。先进行上台阶中导洞开挖，再进行上台阶两个边洞开挖，每个洞身开挖均落后上一步导洞进尺3～5 m。待上台阶贯通后，再开始开挖下台阶，顺序与上台阶一样，先中导洞，后两边导洞。每个导洞循环进尺0.5 m，及时初支封闭成环，采用格栅钢架+网喷混凝土+锁腰锁脚锚管联合支护形式，先仰拱后边墙最后拱顶的顺序进行二衬施工。

4.1 管棚施工

导向套护拱与竖井边墙一起施工，护拱内设两榀I20a 工字钢，布设φ152 孔口管，孔口管与工字钢焊接，采用C35P8 钢筋混凝土，形成环形钢筋混凝土梁作为护拱。钻机平台用钢管脚手架搭设，钻孔由钻机从高孔位向低孔位进行。

管棚注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆：水玻璃液体积比为1：1，水灰比1：1，水玻璃浓度35 波美度，注浆压力0.5～1.0 MPa，终压1.0 MPa。

4.2 二重管无收缩浆液注浆加固改良掌子面土体

二重管无收缩浆液对暗挖通道外扩2 m 范围内进行辐射注浆加固，加固范围见图2。因地下过街通道长度相对较短，从两端一次性注浆加固。长度较长的，以15～20 m 为一循环段注浆，下一段注浆时掌子面采用钢筋网喷射混凝土封住，再钻孔注浆，浆液采用AB、AC 液，注浆结束后方可进行开挖。注浆压力0.5～1.0 MPa;浆液扩散半径500 mm;浆液初凝时间1～2 min;外插角10°～15°。

图2 二重管无收缩浆液注浆加固范围示意图

4.3 超前小导管施工

(1)在开挖前，布设φ42 钢花管作注浆管，长为3 m，壁厚4 mm 的热轧无缝钢管，钢管前段呈尖锥状，尾部焊接Φ6 加强箍，管壁四周钻直径6 mm 的溢浆孔，环向为0.3 m，纵向间距1.0 m。

(2)按孔位布置用风镐将TSS 管顶入，顶入长度不得小于钢管长的90%，顶完后用双液浆胶泥将孔口及周围裂隙封牢，并用棉纱封住管口，管尾端外露长度为100～150 mm。

(3)注浆施工工艺采取后退式分段注浆，第一段注浆完成后，放松止浆塞，将芯管后退0.33 m，进行第二段注浆，如此下去，直到将整个注浆孔完成，然后再跳孔注浆。如此下去完成该段注浆。注浆采用水泥-水玻璃双液浆。

4.4 洞身开挖与支护

(1)洞身开挖采用“CRD”法施工，为了确保开挖安全，通道分上下两台阶6 个导洞施工，先施工上台阶3 个导洞，待上台阶贯通形成稳定支护体系后，再施工下台阶3 个导洞。前导洞超后导洞3～5 m。每循环进尺为0.5 m，开挖完成后及时支护并设置临时钢架支撑，确保安全。洞身开挖施工示意图见图3。

图3 洞身开挖施工示意图

(2)开挖顺序:先行开挖Ⅰ部土体，随后依次开挖Ⅱ部→Ⅲ部→Ⅳ部→Ⅴ部→Ⅵ部。开挖采用人工手持风镐和铲土机具开挖，单导坑沿周边开挖出环状空间，以便于安设钢拱架，中间预留核心土，核心土与掌子面平行推进，核心土退后该导坑立拱处1.0 m 左右。开挖后进行混凝土初喷和架设钢格栅，立即施作超前小导管，复喷混凝土。

(3)喷射混凝土采用湿喷工艺，分步开挖完后，即进行初喷，初喷厚度50 mm;待钢格栅拱架、纵向连接筋施作完成后进行混凝土复喷。

(4)永久支护部分采用钢格栅拱架，临时支护部分采用I18 工字钢格栅钢架，拱架间距0.5 m，并用φ22 钢筋连接，环间距0.5 m;每榀拱架安装好后，在其拱腰或拱脚处各设置两根锁腰或锁脚锚杆，以限制初支下沉和防止初支向通道内收敛变形，其锚杆采用Φ42 mm 钢管，长L=4 m，其尾部与拱架焊接牢固。

4.5 二次衬砌及注浆施工

(1)洞身二次衬砌开挖支护贯通后，待初期支护沉降基本稳定后进行衬砌。衬砌采用分段整体衬砌，每段分通道底板、边墙和顶板三次浇筑。

(2)人工分段拆除临时工字钢支撑，拆除长度比每段衬砌长度长500 mm。

(3)拱顶模板采用I18 工字钢作为模板骨架+PM2012 组合钢模板加工制成，支撑采用满堂扣件式钢管支架。在拱部中央位置均匀设置灌注窗口，间距3 m。

(4)拱顶混凝土采用附着式振动器振捣，对称分层浇筑，拱部从拱脚处压注，拱顶处从搭接端向自由端灌注，每层的浇筑顺序从混凝土已施工端开始。

(5)二次衬砌混凝土施工时在拱顶、边墙、底板和施工缝部位预埋Ф42 小导管作为注浆管，二衬混凝土结束后，通过预埋导管压注水泥浆充填初期支护与二次衬砌之间的空隙。注浆采用水灰比为1：1的纯水泥浆液。

5 质量控制措施

5.1 关键部位质量控制

5.1.1 土体超前注浆加固改良土体质量控制

(1)严格按照施工设计图布孔并进行复核，钻机定位准确。

(2)注浆按照设计的注浆程序施工。进浆量必须准确，严格控制注浆压力。注浆要由专人操作，当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆以及跑浆时，应立即停止注浆，采取措施解决以确保注浆量。

(3)注浆完毕后，采取措施保证不溢浆、不跑浆。

(4)注浆全过程应加强施工检查和监测，防止地面出水溢浆、隆起和施工段的地面沉降。

5.1.2 洞身开挖初支质量控制

(1)初喷混凝土施作钢筋网后，立即安设格栅钢拱架。

(2)为保证钢拱架的稳定和整体受力，设置纵向连接钢筋，其与钢拱架的连接点及已施工相邻拱架连接筋应焊接牢固。

(3)在初期支护形成“闭合”结构前，为减少初期支护下沉量，每个台阶安装钢拱架时，均应在其基底设一块“托板”，以增大受力面积，减少下沉量。托板采用22 mm ×20 mm ×1.5 mm 钢板，钢板与拱架采用焊接顶紧，临时工字钢间采用两层钢板通过4 个M24 螺栓螺母连接。

(4)格栅钢架应和围岩尽量靠近，未进行初喷的应留20～30 mm 间隙作混凝土保护层。

(5)喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。

5.1.3 二衬施工质量控制

(1)开挖贯通、初期支护沉降基本稳定后进行模筑衬砌。

(2)拱部钢筋绑扎前应设3～5 道拱顶固定筋，该固定筋在拱部模板铺设、混凝土垫块设置前严禁取掉，以免钢筋下沉。

(3)拱部混凝土左右对称灌注，灌注拱部混凝土时，应采用有效措施，减少拱顶空洞，保证拱顶混凝土达到设计质量。

(4)仰拱灌注混凝土前应检查开挖断面尺寸，并将底部杂物浮渣清理干净，排除积水。

5.2 沉降控制质量保证措施

为降低沉降，使拱顶下沉、地表沉降及管道沉降等累计沉降均控制在30 mm 范围内，在施工中主要采取以下措施:

(1)过程监控，在通道内、地表和管线上方设置监测点，定时定期全过程连续监测，确保在施工过程中及时了解通道及周边各位置沉降变化。

(2)对现有的雨污水管道采用CIPP 内衬翻转保护。

(3)在雨水管、污水管前后各3 m 范围内加强支护，顶拱超前注浆小导管间距为300 mm(环)×900 mm(纵);径向注浆小导管间距为600 mm(环)×300 mm(纵)，其中管位左右1 m 范围内顶拱径向小导管取消，格栅钢架按每300 mm 布置一道。

(4)为减少机动车停车刹车对暗挖通道的冲击，将位于暗挖通道上方的机动车停车线后移5 m。

6 结 语

在繁忙的城市主干道上，采用浅埋暗挖法施工城市地下过街通道，关键在于超前预支护、土体注浆加固、CRD 工法6 部开挖法等技术实施，有效控制了地表和地下管线的沉降;具有不破坏既有路面，影响交通少，地下管线的改迁少，施工对环境污染少的特点。有效保证了周边建筑物及地下管线的安全，社会效益显著，经济效益也相当可观。

［1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论［M］. 合肥:安徽教育出版社，2004.

［2]段英丽.不停航跑道超长管幕保护超浅埋大断面暗挖施工积水［J］.施工技术，2013，42(19):95 -99.

［3]樊月趁.软流塑地层地铁隧道浅埋暗挖施工技术［J］. 辽宁师专学报，2008，10(1):90 -92.