城市中心区管廊浅埋暗挖暗做检查室施工技术

潘国庆，唐金刚，辛弘峰

（1.北京城建道桥建设集团有限公司，北京 100124；2.北京宝嘉恒基础设施投资有限公司，北京 100027）

1 工程背景

南长街至北长街热力管线工程，工程地点位于北京市故宫与中南海之间，工程起点为北长街与景山前街交叉口，终点为南长街与织女桥东河沿交叉口。热力管线管径DN300，管线全长1646m。共设明开竖井11座，8处分支，竖井开挖尺寸8.6m×5.8m×9m，采用倒挂井壁工艺，隧道开挖尺寸3m×3.1m，覆土深度3.5～6.5m，采用浅埋暗挖施工工艺。

2 需解决的主要技术问题

（1）南、北长街现况道路为上下行机非混行车道，道路总宽度9.4m，道路狭窄，11座明开检查室不具备施工交通导行条件，由此需解决竖井施工，隧道施工作业空间要求。（2）检查室人孔、设备孔一般设置于检查室正上方，通过沉井工艺实现人孔建设。本工程隧道拱顶全线顺行1条300mm×600mm电信和1条DN600自来水管线，管线不具备改移条件，无法实现沉井施工。（3）地质情况复杂。土质为粉质黏土、中砂等且分布不均，土体含水量大，上层滞水丰富。（4）组织及施工工期问题。若占路施工，只能夜间施工，夜间作业有效时间较短，作业期间施工车辆与社会车辆在施工过程中有交叉，地下管线开挖及保护，以及施工对周边环境影响较大。施工组织难度大。

3 浅埋暗挖暗做检查室施工工法

3.1 出土旁井及横通道施工工艺

旁井、横通道结构示意图如图1所示。

图1 旁井、横通道结构示意图

（1）工艺流程。出土竖井圈梁施工→出土竖井开挖支护→出土竖井封底→出土横通道马头门→出土横通道开挖支护→出土横通道渐变加高→正线隧道处出土横通道开挖支护→横通道处主线马头门→主线隧道。

（2）旁井施工。旁井施工采用倒挂井壁施工方法，人工开挖土方，安装钢格栅，喷射混凝土逐榀开挖支护直至竖井封底，施工过程中注意井底标高与横通道相适应。

（3）横向通道施工。竖井侧壁小导管注浆加固后开挖隧道马头门，隧道采用上下台阶法人工开挖，安装钢拱架，喷射混凝土逐榀开挖支护。横向通道开挖至主线隧道前，逐榀加高横向隧道侧墙直墙段保证主线隧道马头门位于横向通道起拱线下方，并加设横向支撑加固隧道。横通道设置时，注意出土竖井马头门洞口尺寸，因为出土竖井可能也是下管工作井，注意预留足够的高度保证管道运输。通过在主线隧道两侧设置旁井利用横通道暗折施工工艺连接主线隧道，解决主线隧道出土问题，替代了传统施工方法中主路上方设置出土竖井对交通造成巨大影响，规避了夜间出土期间人员的交通安全隐患问题。旁井和横通道可同时兼做管线分支隧道及检查室，降低工程造价。旁井位置的灵活选择有效避免了开挖竖井上方的现况地下管线的拆改移问题；选址规避大型雨污水管线、建（构）筑物可以保证竖井基坑施工作业的安全；选址规避居民区、商场等人员密集场所，减小施工对周边环境的影响。旁井数量的灵活选择可控制隧道掌子面的开挖长度，有利于控制作业面数量，控制施工工期。

3.2 暗做检查室施工工艺

暗做检查室结构示意图如图2所示。

图2 暗做检查室结构示意图

（1）工艺流程。主线隧道初衬开挖支护→暗做检查室渐变段开挖支护→暗做检查室大断面隧道开挖支护→暗做检查室大断面隧道封端→封端处开马头门继续施工主线隧道→暗做检查室侧墙开马头门施工分支隧道。

（2）设计参数。隧道结构为马蹄型，直边墙、平底板，采用复合衬砌结构型式，初期支护为格栅喷射混凝土结构（钢筋格栅＋钢筋网＋喷射混凝土），二次衬砌为模筑钢筋混凝土结构，两层衬砌之间设防水层（ECB/EVA拱挤复合防水板），防水层厚度为1.5mm。拱部单超前小导管，环向间距300mm，纵向水平投影搭接长度2m，浆液采用水泥、水玻璃双液浆。初支结构为钢格栅外挂双层φ6（100mm×100mm）钢筋网片，喷射250mm厚C20早强砼，网片搭接长度不小于一个网格。钢格栅间距4Φ25钢筋，纵向连接筋Φ18间距1000mm，钢格栅钢筋保护层厚度40mm。

（3）主线隧道初衬施工至暗做检查室设计位置时，利用渐变段逐步加高、加深、加宽隧道断面，直至隧道断面增大至暗做检查室设计断面尺寸。渐变段的长度、每榀拱架尺寸、拱架安装位置等具体参数利用三维BIM技术获得，并实际放样指导加工、安装。施工至暗做检查室设计断面尺寸后，继续施工暗做检查室隧道初衬结构至暗做检查室施工完成，并正式封端。暗做检查室的施工根据隧道实际开挖断面尺寸选择上下台阶法或CD法施工，保证施工安全。暗做检查室施工完成后，再次开马头门继续主线隧道施工作业。

（4）管线检查室通过渐变扩大隧道断面以满足设备安装空间要求将传统明开竖井施工替代为隧道开挖作业，避免了占用现况道路，减小了明开施工对周边地下管线的影响。

（5）施工过程中加强超前支护，并严格按照设计及规范要求施工。必要时可提高超前支护参数，并加强监控测量，及时反馈信息，提高应变能力。

3.3 人孔通道施工

人孔结构示意图如图3所示。工艺流程：通行隧道初衬施工完成→地面测量定位→人工坑探地下管线分布位置→人孔土方开挖→绑扎支护钢筋→模板支护→浇筑混凝土→破除人孔与隧道连接处初衬钢筋混凝土→焊接井筒加固型钢→防水施工→地下隧道二衬施工→吊装预制井筒→人孔与井筒之间灌注防水砂浆。

图3 人孔结构示意图

根据暗做检查室上方施工工况合理选择人孔开挖位置，若暗做检查室上方具备人孔开挖条件，于暗做检查室隧道拱顶上方通过人工挖孔法施工检查室人孔。先行施工洞口护筒，并高出地面200mm以上，防止施工过程中地面积水进入洞内。使用三脚架提升土方，人工开挖土方作业，开挖断面直径1600～2000mm，每一段面开挖深度1m。开挖完成后，绑扎单层φ8@100mm×100mm钢筋网片，安装环形支护模板并人工填筑预拌混凝土进行支护，预拌混凝土配比同隧道初衬锚喷混凝土，保证快速凝结支护。待混凝土强度满足支护要求后继续开挖支护下一循环直至暗做检查室隧道拱顶。人工破除人孔井内隧道拱顶初衬混凝土连通人孔与隧道，并裸露出初衬结构内的钢筋拱架，使用槽钢抱扣型钢与原初衬隧道内钢筋拱架焊接连接用于加固洞口。若暗做检查室上方不满足人孔开挖条件，从暗做检查室侧墙拱部以下的直墙段向两侧开马头门，开挖横向导洞至暗做检查室两侧的步道下方，于步道上选择适当位置施工人孔，如图4所示。横向导洞的二衬底板与暗做检查室齐平，便于检查室抽水作业和人员通行。人孔与隧道接缝处凿除裸露的尖锐钢筋混凝土，人工抹灰保证平顺后，统一施做隧道和人孔防水层，保证防水结构的整体性。隧道二衬结构施工前，提前安装1个预制井筒坐落于人孔和隧道连接处的加固型钢上，便于洞口处圆形内模的安装。绑扎隧道二衬钢筋并浇筑二衬混凝土，待二衬混凝土强度达到设计要求后，安装人孔内其余预制井筒。人工挖孔法组合隧道暗折施工施做检查室人孔灵活布置检查室人孔位置，规避地下管线，施工周期短，施工工艺安全可靠。

图4 暗做检查室人孔与通行隧道及暗做检查室之间纵断面图

4 暗做检查室施工影响预测分析

4.1 计算模型及参数选取

采用数值计算软件FLAC 3D对暗做检查室隧道进行三维全过程施工模拟，综合分析暗做检查室施工对路面变形的影响规律，对隧道开挖引起的路面沉降进行预测。计算中采用不同的本构模型模拟不同的材料，对于混凝土材料以及沥青路面应用线弹性模型，而各层土体采用莫尔-库仑（M-C）模型，如图5所示。

4.2 计算结果分析

工程施工的主要影响范围为隧道开挖施工影响范围内的上方路面，对整个施工过程进行模拟，可以得到计算云图如图6所示。

在正常施工条件下，正线隧道、出土竖井、及暗做检查井施工影响路面沉降值均未超过相应控制标准的控制值。表明在管线施工控制措施得当的情况下，管线施工不会对路面产生较大危害。

图5 暗做检查室周边相对位置关系示意图

图6 热力管线、旁井隧道及暗做检查室施工影响道路总体沉降云图

5 解决的主要问题

通过现场调查及隧道里程分析，确定旁井井位。模拟扩大检查小室初期支护，分析施工开挖工序。并通过设置人孔、设备孔安装方法，完善检查室使用。

（1）通过在原设计主线隧道两侧设置旁井，于旁井内开马头门向主线隧道方向开挖横向通道，自横向通道内开马头门掘进施工主线隧道，土方自旁井向上提升弃土外运。（2）主线隧道施工至原设计检查室位置时，隧道断面逐渐加宽、加高至满足检查室安装设备空间需求。（3）根据暗做检查室隧道上方道路通行情况和地下管线分布位置选择检查室人孔开挖位置，若暗做检查室拱顶上方道路不满足明开施工人孔条件或密布地下管线无人孔开挖位置时，可自暗做检查室向两侧开挖横向通道至道路两侧步道或其他适当位置灵活选择人孔位置。（4）关键技术为主线隧道渐变加宽、加高和利用隧道暗折施工灵活设置施工检查室人孔，借助BIM三维绘图技术实现隧道小断面至大断面的平滑转换，绘图获取渐变段每榀隧道拱架的详细尺寸参数、安装位置指导钢筋拱架的加工、安装。检查室人孔内径空通常为800mm，满足运行期间检修人员出入，开挖孔径≤1600mm，深度小于7m。结合人工挖孔桩法替代传统沉井施工方法施做人孔外壁支护结构，内部吊装预制井筒，井筒与护壁之间衬砌防水层。结合隧道暗折施工方法，根据检查室隧道上方道路情况和现况地下管线的分布灵活设置检查室人孔位置。（5）施工工程中加强对隧道暗折、渐变、人孔开挖位置处的地面、地下施工监测，保证施工安全。

6 结束语

浅埋暗挖暗做检查室施工工艺主要是通过对暗挖隧道和人工挖孔法的组合应用，在城市浅埋暗挖隧道施工建设中，有效地避免竖井作业区长期占压道路，影响交通；旁井的灵活选位有效避免竖井开挖范围内地下管线的改移和保护，选择远离建（构）筑物施做竖井结构保证基坑的支护安全，减小施工对周边环境的影响，适当设置旁井数量以缩短隧道掌子面开挖距离有利于缩短施工工期。对城市地下管线密集区域、交通繁忙区域、环境保护要求比较高的地区进行浅埋暗挖施工具有广泛应用条件，可大幅减小施工对交通、拆迁等的破坏和影响，有效确保施工工期，减少施工占地，环保节能效益显著。在城市中心区浅埋暗挖施工作业领域具有显著的推广和应用价值，可为同类工程提供示范和借鉴。