浅埋暗挖隧道下穿综合管廊复合加固施工技术研究

摘要：简述了沈阳地铁9号线7标汪河路站过街浅埋暗挖大断面隧道下穿既有综合管廊工程概况，介绍了复合加固施工及其流程。结合该隧道工程，从施工准备、竖直旋喷桩施工、大管棚施工、水平旋喷桩施工、倾斜袖阀管施工等方面论述了复合加固施工关键技术。从施工质量要求、质量管理措施、安全控制措施等方面制定了施工质量安全保证措施，通过不同加固施工技术对比，验证了复合加固技术在经济效益、社会效益和环境效益等方面均表现突出。

关键词：浅埋暗挖隧道；下穿综合管廊；复合加固技术；旋喷桩；大管棚

0" "引言

在城市建设中，越来越多的地下空间被利用，其中包括修建了众多的综合管廊、轨道交通隧道、过街通道等地下结构物[1-2]。各类地下结构在建设过程中，会不可避免的下穿或上跨其他结构物。穿越过程中受各种因素影响风险较高，需要制定专项施工方案[3]。城市综合管廊一般设置在城市交通干线下面，管廊内布设的水、高（低）压电、通信等线路均为当地的主干管线，是当地生产和生活的重要设施[4]。暗挖段隧道下穿既有综合管廊施工会对地层产生扰动，可能引起既有综合管廊断裂、下沉，设施渗漏，甚至造成管廊整体破坏[5]。

目前针对暗挖隧道下穿综合管廊等构筑物的技术研究较多。北京交通大学贺美德[6]博士进行了浅埋暗挖法隧道上穿既有盾构隧道的变形控制研究。石家庄铁道大学张瑞顺[7]研究了城际铁路近接下穿既有综合管廊隧道施工技术。重庆交通大学杨川[8]进行了超长管幕施工缺陷下浅埋隧道下穿立交桥影响及控制研究。吉艳雷[9]研究了四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案。在上述研究中涉及到了多种加固措施，如水平袖阀管注浆法、旋喷加固法、顶进涵法、盖挖法、冷冻法、管幕法等，值得我们进一步探索和研究。

1" "工程概况

沈阳地铁9号线7标汪河路站1号出入口兼过街通道是一条不等高、超大断面、多连拱群组隧道，该隧道在主路位置下穿综合管廊，采用浅埋暗挖法施工。隧道暗挖段的原地貌为河道鱼塘，新城建设时以吹砂填筑为主，地质情况不确定性因素较多。

暗挖段地层以富水粉细砂层、中粗砂层、淤泥层为主，附近河道补给水丰富，穿越管廊暗挖施工和加固施工均存在较高风险，施工中极易发生突泥、涌水、涌砂等问题，会造成隧道上部综合管廊结构变形、破坏。

2" "复合加固施工及其流程

2.1" "复合加固施工方案

综合管廊及内部管线对沉降十分敏感。管廊建成后，暗挖隧道穿越段的两侧此前在附近建筑基坑施工时曾经产生过一定的沉降。受该沉降的影响，管廊及管线均处于受拉应力状态，导致其对沉降变形更加敏感，因此难以用规范值来评价下穿施工对管廊产生的影响。

管廊底部距隧道开挖面最小距离不足3.9m，主要地层为富水粉细砂层，从管廊底部穿越施工对管廊及内部的管线变形及安全影响巨大。该穿越段采用竖直旋喷桩、大管棚、水平旋喷桩、倾斜袖阀管组成复合加固体系，对需穿越综合管廊与暗挖隧道之间的软弱土体和部分掌子面进行最大限度的加固，并对开挖范围外的地下补给水进行隔离。

2.2" "加固措施

具体加固措施如下：在地表采用竖直高压旋喷群桩，对需穿越管廊周边的软土进行加固；在暗挖隧道开挖轮廓拱部外侧的水平方向钻设大管棚超前支护，在需穿越的综合管廊下方30～50m范围内形成管棚托架；在开挖轮廓拱部外侧实施单排咬合水平旋喷桩，对拱部土体进行加固及止水；在隧道左、右两侧从基底到管廊底部采用双排咬合水平旋喷桩对土体进行加固及对两侧进行止水；在地表从管廊两侧实施倾斜袖阀管对管廊底部土体进行局部加固，并利用袖阀管可重复利用的特性当作应急注浆通道。

2.3" "施工流程

复合加固施工流程如图1所示。

3" "复合加固施工关键技术

3.1" "施工准备

对施工现场进行详细调查，掌握管廊结构形式、配筋、地基处理、管廊内管线布置情况以及管线对管廊沉降、防火等方面的特殊要求。在加固施工前审核施工图纸，进行现场测量放样，精确标注每个加固点。搭设好工作平台，完成施工用设备现场检验，完成施工用材料进场、检验验收。完成施工用电、用水、通风，并储备应急发电设备。

3.2" "竖直旋喷桩施工

现场勘查管线，通过雷达扫描、资料查阅、走访等方式，查明了除需穿越综合管廊外无其他地下管线影响。采用Φ600@400mm旋喷桩进行垂直加固，以提高地层的强度和抗渗性，避免开挖端开孔时发生涌砂。竖直旋喷桩需在管廊两侧地表精准定位，紧邻管廊两侧外壁的两排竖直旋喷桩的中心紧靠管廊打入，旋喷至管廊底部停止旋喷，利用旋喷形成的柱状固结体对管廊底部形成一定的承托作用。旋喷桩水泥渗入量不小于127kg/m，水灰比为0.7～1.1。

3.3" "大管棚施工

3.3.1" "管廊托底管棚

利用明暗挖交界处的地下连续墙和竖直旋喷桩作为支撑体系，在距离管廊底部50cm处，采用Φ159@500mm大管棚注浆加固托底，以改良管廊底部土体，施工时应避开管廊既有变形缝。托底管棚可在出现涌砂等突发事件时，防止管廊发生重大变形。为提高管棚的刚度，管棚施工时设置钢筋笼，钢筋笼采用4根Φ18mm做主筋，Φ89 钢管做固定环，间距为1.5m。

3.3.2" "隧道超前支护管棚

暗挖隧道拱墙采用Φ159@500mm管棚做超前支护，管棚施工时设置钢筋笼，钢筋笼结构与托底管棚相同。

3.4" "水平旋喷桩施工

竖直旋喷桩和大管棚加固施工后，对管廊下方无法实施加固的土体进行高压水平旋喷桩施工，以达到封闭止水目的。水平旋喷桩布置形式为：外侧墙采取2排Φ600@400mm咬合高压水平旋喷桩，拱部采用1排Φ600@400mm咬合高压水平旋喷桩。旋喷桩水泥渗入量不小于127kg/m，水灰比为0.75～1.0。水平旋喷桩施工位置如图2所示。

3.5" "倾斜袖阀管施工

对综合管廊下部及隧道拱顶之间的软弱土体进行注浆加固，即在其两侧斜向进行袖阀管施工，其间距为1.2m。在上述加固措施的基础上进行袖阀管施工，可进一步降低管廊和地表塌陷风险。袖阀管注浆采用水泥-水玻璃双液浆，压力保持在0.8～1.5MPa，孔间距为0.5m。

3.6" "变形监控量测

变形检测主要内容包含地表沉降、综合管廊沉降、隧道拱顶沉降、隧道净空收敛等，在地表、综合管廊、隧道内固定位置设置监测点，定期进行监测。

4" "施工质量安全保证措施

4.1" "施工质量要求

设置竖直旋喷桩注浆压力为15～20MPa，转速为10～15r/min，提升速度为12cm/min。水平旋喷桩注浆压力为15～20MPa，转速为10～15r/min，提升速度为10～12cm/min。管棚材料、搭接长度、浆液配比、注浆压力符合设计要求，钻孔方向角允许偏差为1°，孔深允许偏差为±50mm，倾斜袖阀管注浆钻孔方向角允许偏差为1°。

4.2" "质量管理措施

进场材料须符合规范和设计要求，严格执行出场检测制度，加强材料入场验收管理，必须经过检验合格方可使用。高压水平旋喷桩施工时，间隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不小于12h。根据地质条件的变化及时调整施工工艺参数。

4.3" "安全控制措施

严格按照设计参数施工，控制涌砂涌水，确保地面无塌陷。监测频率和安全巡视频率不小于每天2次，对监测数据和巡视信息进行整理、分析。遇到沉降速率超限情况，应及时设置警戒线，并做好预处理。加强同步注浆及二次补注浆管理，确保浆液注入的质量和数量，及时稳定地层结构。

5" "复合加固技术应用效果

5.1" "不同加固施工技术对比

通过以往施工经验，对各类浅埋暗挖隧道加固施工技术进行适用性与造价对比。不同施工技术的适用性与造价对比数据如表1所示。

5.2" "复合加固技术实施效果

该大断面隧道下穿综合管廊浅埋暗挖工程采用复合加固技术，成功穿越了综合管廊，施工过程中隧道开挖安全、稳定，沉降可控。开挖对管廊变形无影响，对周边道路通行无影响，该区间施工从未出现过地表沉降速率和沉降值超标预警现象。该复合加固技术保障了施工安全，提高了施工效率，加快了施工进度，确保了隧道上部综合管廊及隧道周边各类建筑物的安全。

5.3" "经济效益分析

该大断面隧道下穿综合管廊浅埋暗挖工程采用复合加固技术进行施工，减少了大量临时支护措施，施工成本较低，一次投入到位，无后期成本。与常规加固施工方案相比，可节省拱部超前大管棚及管棚双液浆注浆2478m3，玻璃纤维锚杆及锚杆注双液浆1766m3。

5.4" "社会效益分析

该大断面隧道下穿综合管廊浅埋暗挖工程采用复合加固技术，为类似地层暗挖下穿综合管廊段超前预加固和预支护工程提供了参考，社会效益显著。该技术具有安全稳定、施工速度快的特点，能实现地表可控沉降、管廊沉降、隧道收敛沉降安全可控。

5.5" "环境效益分析

该复合加固技术缩短了施工工期，节约了材料消耗，降低了施工能耗。该复合加固技术可以一次性加固到位，加固部位可避免破坏地表绿植和路面，保护了生态环境。

6" "结束语

复合加固技术对管廊的影响较小，管廊沉降、地表沉降、初支变形较小。复合加固技术能最大程度的改良土体性质，增加综合管廊的承载力及掌子面的稳定性。复合加固技术对地层加固的可靠性较好，加固一步到位，不受工期影响，无后期成本，造价低。该加固技术适用范围广，适用于富水砂层地质条件下穿越既有综合管廊等地表建筑物的超浅埋、大断面、短暗挖隧道施工。

参考文献

[1]" 刘冰.城市开发与土地经济[J].城市规划学刊，2024（1）：120-122.

[2]" 路德春，廖英泽，曾娇，等.城市地下空间恢复韧性发展策略研究[J].中国工程科学，2023，25（1）：38-44.

[3]" 王䶮.城市地铁隧道事故案例统计分析与风险评价方法研究[D].北京：北京交通大学，2018.

[4]" 张扩.浅埋暗挖隧道下穿既有管廊地层沉降研究[D].北京：中国地质大学，2019.

[5]" 袁方.地铁隧道开挖对地下综合管廊影响规律的研究[D].北京：中国矿业大学，2018.

[6]" 贺美德.浅埋暗挖法隧道上穿既有盾构隧道的变形控制研究[D].北京：北京交通大学，2015.

[7]" 张瑞顺.城际铁路近接下穿既有综合管廊隧道施工技术研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2019.

[8]" 杨川.超长管幕施工缺陷下浅埋隧道下穿立交桥影响及控制研究[D].重庆：重庆交通大学，2023.

[9]""""" 吉艳雷.四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案研究：以广佛城际下穿华康道管廊工程为例[J].隧道建设（中英文），2021，41（7）：1197-1205.