再论互通式地下通道工程的引申价值

[ 摘要 ]科技进步极大地提升着市政公用工程品质。本文以呼和浩特市锡林南路与中山路口互通式地下通道工程为例，结合本市通道北路、新华大街（市十四中、市十九中）三座地下人行通道工程的实例，从安全、质量、投资、工期方面分析、闡述地下过街人行通道工程，体现市政建设的科技进步。

[ 关键词 ]地下人行通道工程;矩形顶管  浅埋暗挖;防水;安全;质量;投资  工期

中图分类号：U44

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.06.002

1 各项工程概况

1.1 呼和浩特市锡林南路与中山路口互通式地下人行通道工程

1.1.1 工程位置

工程位于呼和浩特市中心区域，周边商业繁荣。工程采用矩形顶管机地下顶进施工工法，主通道由4条矩形地道和6座地面出入口构成，地面出入口分别位于大天酒店、金翡丽广场、海亮广场、维多利购物中心的地面广场上。

1.1.2 场地现状

地面较平坦，地下水位稳定在地面下10.6m～15.4m，有微腐蚀性，本次勘察未发现承压含水层，本场地类别为Ⅱ类。

1.1.3 工程地质结构特征

地基由上至下依次为：杂填土，褐黄色粉土，黄褐色砂砾，黄褐色粉质粘土，黄褐-灰黑色粉质粘土，黄褐色粉细砂，灰绿-灰黑色粉质粘土。工程构建筑物底板位于黄褐色砂砾层。局部存在较厚的混凝土地坪或杂填土，埋深较浅对井体结构基础影响不大，地下管线分布复杂。顶管标高为-5.65～-9.85m，穿越土层基本为砂砾及粉砂土，含水量较小。

1.2 市通道北路地下人行通道工程

1.2.1 工程位置

工程位于本市回民区通道北路医学院附属医院西侧，该地段车流、人流密集。

1.2.2 场地现状

施工场地小，地下新旧综合管线复杂，地下水位较高，本工程采用浅埋暗挖法施工。地下主通道长52m，净高6m，宽11.5m。结构覆土厚度4～5m。施工采用竖井垂直提升系统。

1.2.3 工程地质结构特征

场地内土层划分为三大层：杂填土：杂色，以路面破碎建筑垃圾较多，分布连续，厚度为0.40～2.00米;粉土：褐黄色，中密，均匀土质，在探孔中揭露有分选性较好的细砂夹层，分布连续;粗砾砂：褐黄色，中密-密实，稍湿。级配较好，有分选性较好的细砂和级配较好的圆砾薄层，磨圆度较好，多呈椭圆状，以分选性较好的中粗砂填充。

1.3 新华大街十九中地下人行通道工程

1.3.1 工程位置

工程位于市新华大街与东护城河交汇处，道路北侧紧临市第十九中学，车流、人流密集。

1.3.2 场地现状

工程施工场地小，地下不明物较多。本工程采用浅埋暗挖施工工法。地下主通道长45.77米，净高3.6米，宽11.5米。结构覆土厚度4～5m。洞内施工采用竖井垂直提升系统进行运输。

1.3.3 工程地质结构特征

场地内土层划分为三大层：杂填土：杂色，以路面破碎建筑垃圾较多，分布连续，厚度为0.60～1.60m;粉质粘土：褐黄-黄褐，可塑-硬塑。含有钙质结核，夹有粉土薄层及透镜体，分布连0.9～3.1m;砾砂：褐黄色，中密-密实，稍湿-湿。分选性差，级配较好。母岩以花岗变质岩、大理岩粗碎屑为主要成份，局部呈棱角形，粒径在0.2～4.0cm，磨圆度较差。砾砂0.3～9.7m，无地下水影响，主通道暗挖部分均处于砂砾层，不确定因素多，顶层砂砾坍塌时有发生。

1.4 新华大街十四中地下人行通道工程

1.4.1 工程位置

工程位于新华大街，北侧为市第十四中学，南侧为长安金座大楼，过往人流量大，常常出现人车争道现象，存在安全隐患，因此修建人行地下通道。

1.4.2 场地现状

工程主通道结构平均埋深约4～4.5m。南北两侧梯坡道采用明挖顺筑法施工，主通道全长47.3m，净宽9.1m，全宽11.5m，净高3.6m，两侧梯坡道各长73.7m，净高3.3m。南侧梯坡道全宽6.3m，北侧梯坡道全宽5m。主通道混凝土结构厚度为0.9m。坡梯道混凝土结构厚度为0.6m。

1.4.3 工程地质结构特征

场地内土层划分为分三层，由上而下分别为：杂填土层，连续分布，厚度0.8～1.8m;粉土层，连续分布，厚度0.7～1.5m;砂砾层，粒径为0.8～4.0cm，砂砾层顶板埋深2.3～2.7m。主通道暗挖部分均处于砂砾层，不确定因素多，顶层砂砾坍塌时有发生。

2 矩形顶管工法与三个“工”字结构设计

2.1 呼和浩特锡林南路与中山路口互通式地下通道矩形顶管工法

2.1.1 主通道结构采用预制矩形钢筋混凝土C50管节，非开挖顶进法施工，主通道一次顶进长度分别为过中山路48m、过锡林路45m，结构净高3.3m，净宽6.0m。顶管工作井，设置在大天酒店和海亮广场区域，双向顶进，夹角为65°，工作坑的内边尺寸9.0×11.8m，开挖深度12.2m。接收井设置在维多利购物中心和太古广场区域，双向接收，夹角为115°，工作坑的内边尺寸9.0×6.0m，开挖深度12.2m。出口梯道基坑内边尺寸分别为26.0×5.7m和26.0×8.4m，分段开挖深度11.6m、8.0m和5.0m。顶管工作竖井、接收竖井、出入口梯坡道都采用明挖顺筑法[1]施工，围护结构：φ600钻孔灌注桩和水平内支撑钢筋混凝土、钢结构体系，止水帷幕采用单排φ600旋喷桩，顶管出竖井洞口及后靠背处采用φ600旋喷桩加固土体。竖井内村为现浇钢筋混凝土结构[1]，结合顶管工况的要求在内结构顶部设置一水平顶框架梁，工作竖井、接收竖井壁厚80cm，底板、顶板厚均为100cm，出口梯道壁厚、底板、顶板厚为60～70cm。

2.1.2 主要施工步骤

顶管坑围护结构、止水帷幕土体加固施工;明挖顺筑顶管工作坑;明挖顺筑法顶管接收井;主通道结构采用矩形顶管工法施工;顶管坑顶板施工覆土回填;出入口梯道围护结构、止水帷幕施工。

2.1.2.1 围护桩施工要求

鉆孔灌注桩混凝土强度设计等级C30，浇筑水下混凝土，成桩后，凿去约1m桩头后桩顶混凝土强度应该满足设计要求。

2.1.2.2 旋喷桩的施工要求

首先，围护结构外侧止水帷幕、出洞口及顶管后靠土体处采用φ600旋喷桩（双管法）。

其次，先期进行钢筋混凝土灌注桩单排桩施工，再进行高压旋喷桩止水帷幕施工。

最后，施工操作顺序采用隔孔分程序方式，相邻孔喷注浆液的间隔时间宜大于24h。

2.1.2.3 竖井基坑开挖施工要求

首先，竖井基坑开挖前，需要对坑底进行降水，提高土体抗剪强度，降至坑底下0.5m水位，确认达到设计深度后，拆除降水设施。

其次，竖井基坑开挖前，需要降水、土体加固、围护结构（包括墙顶圈梁）达到设计要求后，才可进一步实施。

第三，竖井基坑开挖后，应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。

最后，竖井基坑开挖按照分层挖土。开挖顺序遵循“开槽支撑、随撑随挖、分层开挖、严禁超挖”原则。

2.2 三个“工”字形过街地下通道结构设计

2.2.1 通道北路附属医院地下人行通道结构

主通道全长52m，净高3.6m，宽11.5m，单侧梯道加自行车坡全长54.1m，梯坡道净宽5.1m，全宽6.3m。该项目总占地面积为2407m2。主通道及梯道框架均采用钢筋混凝土结构，其中混凝上采用C40P6防渗混凝土。主结构壁厚0.9m，采用浅埋暗挖法施工。梯道结构：采用闭合框架、异形框架接合转换梁柱和U型挡墙结构四种结构形式。

2.2.2 新华大街十九中地下人行通道结构

主通道全长45.77m，净高3.6m，宽11.5m。两端梯道长60m，宽6.3m，总占地面积为2407m2。主通道及梯道框架均采用钢筋混凝土结构，其中混凝上使用防渗混凝土C40P6。主结构壁厚0.9m，采用浅埋暗挖法施工。梯道结构：采用闭合框架、异形框架接合转换梁柱和U型挡墙结构四种结构形式。

2.2.3新华大街十四中地下人行通道结构

主通道全长47.3m，净宽9.1m，全宽10.9m，两侧梯坡道各长73.7m，南侧梯坡道全宽6.3m，北侧梯坡道全宽5m。总占地面积：1915m2。主通道结构：钢筋混凝土箱体结构，主结构壁厚0.9m。主通道均采用浅埋暗挖法施工。梯道结构：采用闭合框架、异形框架接合转换梁柱和U型挡墙结构四种结构形式。

2.3 主通道采用浅埋暗挖工法及其结构施工

2.3.1 在施作完成竖井后，开始主通道暗挖段施工

采用非开挖水平导向钻进法[2]，水平导向钻进技术特点是利用水平导向钻机在导向仪导向控制下钻进形成导向孔，然后进行顶管钻进，最后进行注浆。采取施工技术：HGT-100水平导向钻机先成孔后跟管钻进完成管棚施工，HGT-100水平导向钻机配备DITRA-1导向系统，在管棚施工过程中，可随时测量及控制管棚钻进方向，能充分保证管棚施工的精度，有利于长管棚施工，整个暗挖段土方采取CRD法施工，即先施工顶部大管棚，然后拱顶小导管注浆。

2.3.2 具体通道开挖及初期支护

严格执行“18字施工方针”：管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测。首先，保证暗挖施工无水作业。其次，采用分步开挖步序，并应该尽早使格栅封闭成环。第三，要加强对开挖掌子面土质的情况观察，判断其稳定性并预测掌子面前方的土质情况来操作施工。必要时采取锚喷、压浆等措施，以保证开挖掌子面的稳定性。第四，初期支护所使用的钢筋格栅，要在竖井外地面上加工成型，在导洞内拼装焊接。初衬混凝土C25喷射混凝土;钢格栅间距0.5m。第五，喷射混凝土要分层操作，一次喷射混凝土的厚度：拱部3～5cm，边墙6～8cm，并要控制两次喷射混凝土间隔时间，保证混凝土早期强度。最后，初期支护形成后，要尽早进行初衬背后注浆填充。

2.3.3 具体施工步骤

施工步骤包括：中隔板的破除，防水板布设，二衬钢筋安装，二衬砼施工。二衬砼采用自流平C50抗渗砼，采用80输送泵将砼送入通道内进行施工。砼模板采用满堂架钢管支撑，上铺22#槽钢、双层10x10方木，16mm竹胶板。在施工顶板时为保证顶板砼、钢筋与防水板的整体性，首先破除施工段的东、西中隔墙，并将中隔墙格栅切除，其相邻段的中隔墙在施工完成此段的顶板砼后方可逐段破除。顶板砼完成，拆除底模后，由机械破除中隔墙及清除废碴，开挖中导洞底板。

3 施工监测与地下综合管线搬迁保护

3.1 市政工程方面

市政工程范围内地下管线较多，中山路、锡林南路、新华大街、通道北路均有雨、污水管道，同时还铺设了电力、通信、燃气、热力、给水、国防军用光缆等市政专业管线。在基坑开挖和顶管施工过程中注意对已有建筑和专业管线的保护，特别是距基坑较近的给水、排水、天然气、热力管线，施工中均应采取有效措施进行保护。

3.2 呼和浩特市锡林南路与中山路口互通式地下通道方面

呼和浩特市锡林南路与中山路口互通式地下通道与三个“工”字形地下人行通道相同内容：首先，竖井内的钢筋混凝土和钢结构水平支撑内力监测及临近建筑物、路面监测委托第三方监测内容一致。其次，地下综合管线搬迁与保护内容一致。第三，若有地下水侵扰，地下水位较高，则降水工程内容一致。最后，工作竖井施作内容一致，在此均不做比较。

4 工程总结

经本市安全质量检测中心对通道结构验收[3]，符合设计施工验收规范。三个“工”字形地下通道浅埋暗挖工法与矩形顶管机工法比较有以下特点。

4.1 工艺方面

“工”字形地下主通道，由工作竖井的一端开始，全部靠人工开挖，向另一端掘进，属于浅埋暗挖工法，其工艺包括：大管棚、小导管施工，结合玻璃水、水泥砂浆配置浆液高压注浆工艺，钢筋焊接网片、钢筋连接格栅，喷射C30早强混凝土形成初衬混凝土。主通道导洞内空间狭窄，人工CRD法土方施工、钢筋混凝土施工操作，困难重重，不论防水、初衬、二衬施工都是如此。

4.2 缺点

施工周期长、效率低下、局部塌方、路面沉降等安全危险性大、工艺、工序繁杂。在不阻断道路交通的情况下，交通需要交警部门管制，控制车速，需要介入雷达探测、检测地下综合管线安全状况，现场进行原材料加工的场地狭窄受限，施工周转难度较大。

4.3 采用矩形顶管法施工的优点

4.3.1 无需人工掘进主通道掌子面进行导洞、初衬钢筋混凝土闭环施工;无需喷射混凝土;无需钢管支撑体系施工，极大地缩短施工周期，大幅提高施工效率，安全风险可以降到最低，工艺比较简单、容易操作、节约资金、降低能耗、社会效益、经济效益显而易见。

4.3.2 借鉴矩形顶管机施作过街地下人行主通道的高科技含量成功案例，比对以上两类施工工艺工法，业内读者想必会作出理智选择。

4.3.3 通过优化比对，“工”字形钢筋混凝土过街地下人行主通道，其管节段面结构采用6.9×4.2m几何尺寸，比较适合国内外一、二、三线城市的交通需求。

参考文献

[1]王君培.地下室自防水工程细部渗漏的防治[J].安徽建筑，2000（1）：55-56.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[ 作者简介 ]王宇飞，男，内蒙古包头人，呼和浩特市市政建设服务中心，路桥副高级工程师，本科，研究方向：市政道路、桥梁、地下100米空间开发利用。