交叉中隔壁法在电力隧道中的应用实践

高全虎

(北京伊诺天成建筑工程有限公司，北京 101499)

电力隧道作为电网主要敷设通道，对电网有着不可或缺的作用。电力隧道施工不仅需要穿越城市道路、躲避各种地下管线，更会有穿越现状房屋、河流、湖泊等地上结构，浅埋暗挖工艺在电力隧道施工中得到了广泛应用[1-5]。为保证工程顺利实施，研究交叉中隔壁法(Cross Diaphargm，简称CRD)开挖电力四通井室的可实施性，论述断面尺寸确定方法，提高施工进度，保证安全施工，均需要更多了解CRD施工工艺及具体施工方法[6]。在实际工程中，应根据不同的环境制定具体的设计文件，给出在工程中所应该注意的的控制要点、难点。

1 工程概况

1.1 工程背景

北京市光华路电力管线设计起点需与东三环路西侧现状电力隧道接通，沿光华路路北侧向东至针织路为设计终点。采用浅埋暗挖施工工法，干线断面采用 2.6 m×2.9 m暗挖电力隧道、支线采用2.0 m×2.3 m暗挖电力隧道和2.0 m×2.3 m双孔暗挖电力隧道。

1.2 隧道地理环境

本工程场地地形基本平坦，根据勘探、试验所揭示的场地沿线土体类型、状态等特征，本工程电力隧道及工作竖井的围岩为第四纪土层，黏性土主要呈可塑状态，粉土为中密～密实，砂土为稍密～中密；涉及的围岩主要有填土、黏性土、粉土及砂层，均属于Ⅵ级围岩。

2 施工方案

2.1 施工工艺选取

按照一般浅埋暗挖工艺要求，需先做施工竖井，再从施工竖井横向开挖隧道。施工竖井的作用主要是为开挖隧道提供工作面，以及为敷设电缆及人员提供出入口，因此施工竖井的大小既要满足开挖工作面要求，又要满足敷设电缆转弯半径要求。

本工程电视台中路、航华东路竖井位于光华路人行道上，均不同程度侵占周边单位钢围栏及监控设施，经多次沟通，无法满足周边单位要求，且光华路地处繁华商业区，日常交通、人流量大，特别是上下班高峰期，人行道及行车道拥堵严重，目前竖井不能及时开工。同时，竖井井位及周围分布有地下管线，在竖井施工前需迁改、保护好管线方可进行施工。

电视台中路、航华东路竖井地面无法占地，导致无法开挖，需采用其他施工方法施工。

为保证工程顺利实施，根据本工程特点、电力隧道远景规划、地上物情况及地下管线位置关系，经过比选，本工程电视台中路、航华东路竖井采用CRD暗挖，由支线开口掘进，开挖断面由正常尺寸渐变至四通井尺寸要求，然后施工四通井。

2.2 交叉中隔壁法概况

交叉中隔壁法是将大断面隧道分成4个或者6个相对独立的小洞室分步施工[6]。施工遵循“小分块、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的原则,自上而下,分块成环,随挖随撑,及时做好初期支护。

在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动,通过超前导管、锚喷网、格栅洞壁支护系统和中隔壁、临时仰拱联结,使断面支护及早闭合,控制围岩的变形,并使之趋于稳定。同时,建立围岩支护结构监控量测系统,随时掌握施工过程中的动态变化,合理安排,调整施工并修改设计参数,确保施工安全。

3 主要施工方法

3.1 井室尺寸确定

本文以电视台中路竖井为例介绍工程，航华东路竖井不作介绍。

电视台中路竖井，由于原设计考虑施工占地及施工难度，将此处拆分成2个竖井，此位置为向东、向西为单孔2.6 m×2.9 m电力隧道，向南为双孔2.0 m×2.3 m电力隧道，向北为单孔2.0 m×2.3 m电力隧道； 现需要将2个竖井合并为1个整体井室考虑，按照2.0 m×2.3 m电力隧道转弯半径计算，转弯半径+隧道净宽+转弯半径=最终尺寸,此竖井最终尺寸为6.6 m×9.5 m。竖井平面图如图1所示。

图1 竖井平面图

3.2 初衬施工工艺

拟自中央商务区(CBD)核心区地下管廊北侧B3层电力仓接口处作为开口，通过西侧支线(由南向北)向干线掘进，接至主线隧道再向两侧展开施工。

电视台中路竖井，由西侧支线隧道由南往北渐变挑高形成横通道后，在挑高段东西侧墙向东、西两个方向开挖形成井室。西侧支线为2.0 m×2.3 m电力隧道，至电视台中路竖井南侧从南往北渐变挑高，挑高高度需满足向东、西两个方向开挖高度。向东、西开挖高度尺寸为7.423 m，根据工艺要求挑高段高度最终外结构尺寸确定为10.276 m，此处挑高后覆土厚度为7.092 m，满足技术要求。

变断面段初支结构图如图2所示。

图2 变断面段初支结构图

西侧支线挑高至10.276 m需分上下三层导洞开挖，开挖前先进行周圈注浆加固，按照从上至下的顺序开挖。变断面段开挖步序图如图3所示，依次开挖①、②、③区域并施作初期支护，及时施作中撑。

图3 变断面段开挖步序图

西侧支线挑高段稳定后，向东、西开挖采用交叉中隔壁法施工，分4个导洞开挖。井室开挖步序图如图4所示，依次开挖①、②、③、④区域并施作初期支护。上面两个导洞开挖时，在上台阶拱脚处打设锁脚锚管，并注水泥浆液。

图4 井室开挖步序图

电视台中路竖井，由西侧支线隧道从南往北渐变挑高后，开挖前先进行管棚及超前注浆加固。先向东开挖，待井室东侧初支完成并稳定后，再向西开挖。各处马头门开挖进洞超过10 m且初支稳定后，才能开始下一处马头门施工。

东侧支线隧道由南向北开挖，至东侧支线马头门南侧10 m处停止开挖，由电视台中路竖井向南施做马头门，向南开挖隧道直接与东侧支线接通。

3.3 土体预加固

西侧支线隧道挑高段开挖前对周圈土体采用超前注浆加固，注浆范围为开挖轮廓线外1.5 m。

电视台中路竖井采用CRD开挖施工前对周圈土体采用超前注浆加固，注浆范围为开挖轮廓线外2 m、开挖轮廓线内1m。采用长管注浆，打设φ108 mm的热轧无缝钢管，注浆后掌子面周圈范围的土体无侧限抗压强度达到0.3～0.5 MPa。

3.4 信息化施工

为了确保施工安全，做到信息化施工，必须加强施工过程中的监控量测，建立有效的监控量测体系，做到随时预报、及时处理、防患于未然。根据本工程的特点，确定的施工监测项目主要有：隧道净空收敛、顶部下沉、底部隆起、地表沉降(隆起)及周边重要现况管线和管沟的变形、基坑内外观察、地表沉降等变形监测。隧道测点布置图如图5所示。

图5 隧道测点布置图

3.5 背后回填注浆

初期支护形成后在其背后及时注浆填充空隙，使附近土层得到加固，减小因隧道开挖引起的地面沉降。电视台中路竖井位置注浆孔位沿隧道顶部及边墙布置，纵向间距2 m，环向间距拱顶为2 m，边墙为3 m，梅花形布置。

3.6 二衬施工工艺

根据结构计算，本工程初衬采用300 mm厚钢格栅+C20挂网喷射混凝土，二衬拱圈及侧墙厚600 mm，仰拱厚900 mm。井室二衬施工图如图6所示。

图6 井室二衬施工图

挑高段初支二衬间空洞较大，需待二衬浇筑后再用轻质混凝土填充，应分层多次填充，避免一次加载过大。隧道二衬达到设计强度100%后方可拆除模板。

为保证井室正常检修及电缆敷设需求，待井室二衬施作完成后，由地面采用人工挖孔护壁措施，新建人孔接入井室内。

4 结语

在电力隧道采用CRD法施工，对土体进行加固是非常重要的,针对沉降的不同部位，一般可以选取超前小导管的方法进行控制，而对于受力较为复杂、沉降要求较高的区段，则应该采用超前长管棚方法。

根据每个工程特点、断面要求、场地条件，综合考虑选取合理的施工工序，可按照实际情况选取多种暗挖工艺，以满足工程实际需求。此外,建立监控量测体系,可以对施工过程进行全程监控，实现“动态注浆”，确保施工安全。