浅埋暗挖综合管廊下穿城市主干道超前加固技术

2021-08-03姜世超

建筑机械化 2021年7期

姜世超

(中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100023)

城市地下管廊是通过通信、供水、中水、热力、真空管道等多种媒介，在同一空间内形成一个现代化、集中化、科学化的城市地下空间建筑[2]。它能有效解决城市发展中各种管线维护和扩建所带来的“拉链路”问题[3]。

为了保证地面道路及地下管线正常运行，北京城市副中心城市干线综合管廊采用“初支联立二衬独立法”暗挖法施工。该工程地下土层松散、自稳能力差，施工中易对地面道路、管线的沉降产生影响，通过采用合理开挖及初期支护施工方法，同时在施工过程中对穿越城市主干道路段的土体采取有效加固措施并且针对上部道路实时进行监控量测指导暗挖施工技术方案调整，保证施工安全及地面道路及管线沉降变形处于正常控制范围。

1 工程概况

北京城市副中心城市干线综合管廊下穿既有玉带河大街，采用浅埋暗挖法施工。暗挖段管廊长度为56.34m，从两侧明挖段对向施工。暗挖段断面为四仓结构，分为燃气仓、水信仓、电力仓和能源仓（图1）。入廊管线包括燃气管线(DN300mm)、给水（DN800mm)、再生水（DN400mm)、气力垃圾管（DN500)、电力（110kV 及10kV 电缆）、地埋管（DN600mm)，环境风险如表1 所示。

表1 环境风险工程情况汇总表

图1 暗挖结构拱顶断面示意图

暗挖段结构顶拱主要位于粉质粘土②1 层，结构主要穿越地层主要为粉细砂③层，结构持力层主要位于粉细砂③层及粉细砂④1 层。根据地勘报告，本工程地下水潜水水位标高为10.53m，位于结构拱顶以上。

2 工程难点

1）暗挖结构上方有多条市政管线横跨，暗挖结构与管线十分接近，实际施工时管廊初支结构密贴热力管沟底施工，如何控制管线结构及道路沉降严重制约暗挖结构施工。

2）暗挖支护结构断面跨度及宽度在同类施工中较大，开挖步序多，且暗挖结构从拱顶结构断面渐变为平顶断面存在转化难度大的难题，如何有效控制结构断面转换工序严重制约暗挖结构施工。

3 超前加固施工技术

管廊主要位于细砂、粉砂层，土体自稳性差，开挖极易造成水土流失及坍塌。根据已施工的临近基坑水位在明开底板以下1m，考虑暗挖管道廊道的纵向坡度，底板局部处于水层，通廊纵向不具备打设降水井条件，故需对隧道周边地段进行注浆止水。注浆止水后，必须按照设计图纸要求进行超前注浆[4]。

3.1 注浆止水及加固范围

为保证无水作业，确保施工安全，需增加弧形底板注浆，隧道范围内拟采用全断面深孔注浆的施工方法。根据隧道注浆扩散半径计算，隧道注浆孔间距50cm，隧道内注浆止水范围按照隧道一衬外扩3m 计算[5]，注浆注入顺序为从上至下进行施工。

3.2 全断面注浆施工

3.2.1 封闭掌子面

施工前采用钢筋网片+C25 喷射混凝土封闭掌子面。在掌子面上打入不少于1.5m 间距1.0m的∅25 钢筋锚杆，打入角度为斜下方15°，外露25cm。在锚杆上方安放双层∅6＠150×150mm钢筋网片，间距120mm，留置40mm 厚保护层，形成钢筋骨架形成钢筋骨架后，喷射200mmC25混凝土。待掌子面混凝土达到设计强度后方可进行超前隧道全断面注浆。

3.2.2 钻孔布置

如图2 所示，在钻孔过程中先上后下，先外后内，布孔间距600mm，注浆采用后退式分段注浆。钻孔施工按照上下台阶拉开4m 距离，每循环进尺结合现场实际情况北向南划分（7+12+9+9)m 4 个注浆段，由南向北施工段为（7+10.1）m 两个注浆段，后序注浆段预留2m 已注浆段作为止浆盘。

图2 钻孔布置图

3.2.3 浆液配制

在施工过程中采用双重管A（磷酸+水玻璃）+B（水泥浆+水玻璃）无收缩双液注浆工法[6]。采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆，两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合[7]。对隧道开挖面外侧加固将采用外扩角度进行钻孔，对开挖面采用水平钻杆注浆法施工（即钻杆回抽法）。根据隧道穿越不稳定土层自上向下为细砂、中砂的特点，对隧道全部断面进行注浆处理土体。

3.2.4 注浆

隧洞拱顶、两侧及底板按照8°～10°采用钻杆（根据现场情况确定），采用∅42 注浆管，注浆压力为0.8～1.2MPa。隧道注浆止水范围按照初期支护外扩3m计算。浆液配比可根据现场情况调整。注浆顺序从上往下注浆。根据注浆压力变化，判断注浆是否达到要求，从而保证注浆止水效果。注浆施工后，待土体达到一定强度后，方可开挖隧道掌子面。每次注浆前，用喷射混凝土封闭掌子面，注浆施工结束后再进行隧道开挖[8]。