浅埋暗挖隧道穿越回填土施工设计
时间：2022-12-06 09:45:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
高全虎
(北京伊诺天成建筑工程有限公司，北京 101499)
随着我国经济技术的高速发展，基础设施建设不断加大，电网作为城市的重要基础设施，其供电线路建设更是重中之重。电力隧道作为电网主要敷设通道，对电网具有不可或缺的作用。随着城市的不断发展，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的应用。
浅埋暗挖法是在地面以下且距离地面较近施工的一种施工方法，依靠围岩自身的稳定性，结合不同的地层加固措施，先使地层达到稳固而后进行结构施工。浅埋暗挖隧道近年来广泛应用于全国类似地层和各种地下工程中，由于具有整体造价较低、地上拆迁少、可灵活躲避各种地下管线及不干扰地面交通等优点，近年来在北京市各大电力管线工程中更是得到推广应用。虽然浅埋暗挖施工工艺已经较为成熟在实际应用中难免会遇到回填土工程，尤其是在河道两岸施工时，由于回填土工程施工的环境具有复杂性和不可预测性，这在一定程度上加大了回填土施工的难度， 因此在具体的回填土施工中，必须要加强对施工技术进行控制。
1.1 工程背景
北京市门头沟区泰安路(三石路—右堤路)随路电力管线工程，起点为石龙南路(即三石路)，终点为右堤路。电力隧道需要从泰安路路南侧穿越现状冯村沟，冯村沟两侧规划为公园绿地。
1.2 隧道地理环境
拟建场地地貌单元属北京永定河冲洪积扇的中上部，地形整体起伏平缓，两侧高中间低。电力隧道主要穿越卵石素填土和卵石，隧道位置无地下水。地质勘查报告显示，围岩级别主要为Ⅵ类。冯村沟东侧为采砂场旧址，近5年内回填建筑生活垃圾形成较厚的人工填土层，厚度17～22 m，填土范围长度约为210 m，填土成分主要有生活垃圾、建筑垃圾、卵石填土及砂土、黏性素填土，无层理， 该层人工填土在空间分布不均且成分杂乱，工程性质较差。
1.3 方案选择
电力隧道穿越现状河道，可采用明开施工或浅埋暗挖施工工艺。
如采用明开施工方案，根据防洪评价报告，电力隧道结构外顶需保证距规划河道6 m净距，需对河道内水进行导流，电力隧道埋深20 m左右，需对沟槽侧壁采取护壁措施，对电力隧道基底存在的填土层则需要采用碎石挤密桩处理。虽然此方案施工简单，操作方便，但冯村沟河道两侧公园绿化已经完成，采用明开施工开挖面积大，占地范围广，需破坏刚刚建成的绿化园林，因此前期赔偿费用巨大。
故只能采用浅埋暗挖施工方案，施工过程中需重点解决穿越回填土问题，包括隧道一衬开挖过程中支护安全问题，以及隧道永久不均匀沉降问题。
1.4 隧道结构设计
隧道采用浅埋暗挖原理进行设计，根据现场地质情况、围岩级别、隧道埋置深度等因素确定复合式衬砌设计参数。隧道结构采用“喷射混凝土+格栅钢架+钢筋网支护”+“防水膜”+现浇钢筋混凝土(二衬)” ，初衬结构厚度为250 mm，钢架间距为500 mm，钢榀架之间由φ20 mm纵向连接筋焊接；
二衬结构厚度为250 mm，采用钢筋混凝土结构。2 600 mm×2 900 mm 隧道断面图如图1所示。隧道永久净空尺寸为宽2 600 mm、高2 900 mm；
隧道一衬净空尺寸为宽3 130 mm、高3 690 mm。
图1 2.6 m×2.9 m隧道断面图
2.1 初期支护措施
在浅埋暗挖隧道施工过程中，土方开挖的每一步都需初期支护的紧随。土方开挖完毕，通过中线高程法定位格栅钢架位置，同时采用水准仪测量格栅钢架的拱顶、拱脚、仰拱底等控制点的高程。钢架与初喷混凝土之间紧贴，两榀间设φ20 mm纵向连接钢筋，搭接长度不小于200 mm，环向间距1 m，内外交错布置。相邻两段格栅之间先用螺栓固定，然后将格栅间的连接角钢焊牢。钢筋网片采用绑丝绑扎在内、外侧拱架上，喷射混凝土。
根据防洪评估报告要求，穿越冯村沟施工前进行河道导流，导流完成后再进行电力隧道开挖施工。由于穿越回填土层，为保证开挖安全，采用注浆加固措施，开挖前对隧道拱顶及两侧墙体开挖轮廓线外1 m范围内土体预加固注浆，由于本工程地下未见地下水，故加固注浆浆液采用水泥浆。
注浆措施可采取两种方式，即由地面直接向地下注浆和洞内注浆。由于地面注浆需破坏刚刚建成的绿化园林，前期赔偿费用巨大，故采用洞内加固注浆措施。
穿越位置为回填土层时，拱架间距为500 mm，需在拱顶打设小导管，小导管直径32 mm，长1 750 mm，环向间距 300 mm，仰角12°～ 15°，必须从首榀钢架腹部穿过，立一榀钢架打设一次超前小导管，两次打设超前小导管重叠1 000 mm。
制作超前小导管时，应先把钢管截成设计长度，在钢管的一端做成300 mm 长的圆锥状，在距另一端100 mm处焊接φ6 mm的钢筋箍。钢筋箍一端600～1 000 mm范围内钢管不开孔，剩余部分钢管每隔200 mm梅花型布设φ6～8 mm的溢浆孔。
2.2 底板加固措施
底板加固措施可以选择洞内基桩和注浆加固两种方式。
由于电力隧道隧洞较小，隧道一衬净空尺寸为宽3 130 mm、高3 690 mm。由于洞内尺寸较小，无法满足洞内基桩施工场地要求，故本工程不适合采用洞内基桩加固方法。
底板加固措施是指在暗挖电力隧道一衬贯通后对底板以下人工填土层采用洞内加固注浆，加固注浆效果可以通过钻孔提取土样进行检测。
如注浆效果未能达到要求，应及时补充注浆。
根据工程特点，为有效控制由于回填土引起的地基不均匀沉降问题，隧道变形缝由不得大于30 m设置一道变形缝调整为不得大于20 m设置一道变形缝，使隧道沉降在可控范围内。加强二衬配筋，根据全土荷载计算隧道二衬受力，按照计算结果提高二衬配筋。如发生沉降以20 m为一个单位整体沉降。
在隧道变形缝处对底板每侧加固长度5 000 mm，加固深度6 000 mm，注水泥浆，分3次注浆。其他段对底板加固深度为2 000 mm，注水泥浆，分3次注浆。对原状土与回填土交接段在分界线每侧加固长度5 000 mm，加固深度6 000 mm，使隧道在交接处基础受力均匀，保证隧道不出现不均匀沉降。底板注浆加固示意如图2所示。
图2 底板注浆加固示意图(单位：m)
注浆时相邻孔位应错开，交叉进行。注浆顺序一般由外向内，间隔对称注浆。注浆采取前进式分段注浆，安装孔口管后，接上注浆管向孔内注浆，第一段注浆完成后，进行第二次钻进、注浆，直至整个注浆段注浆完毕，浆液可根据地质情况和注浆效果可进行适当调整。注浆时要按照程序施工，每段进浆要准确，注浆压力需严格控制。
2.3 雷达探测
在隧道初衬完成后进行雷达探测，检测初衬后背注浆的填充效果，若检测局部不合格则需对该位置补充注浆。
2.4 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。
随着现代城市交通网的不断扩大，地下空间的开发利用将是长期趋势。对于管线或道路穿越地下管线较复杂的城市道路以及穿越现状铁路、地铁、沟渠等较重要设施时，由于其基坑施工的位置常处于地表以下很深的位置，并且受到地质条件的影响，其施工的难度相对较大，施工环境相对恶劣。在这种情况下，回填土施工中极容易出现安全事故。因此，在暗挖隧道回填土施工中，必须要加强施工技术控制，从而保证暗挖隧道穿越回填土施工的顺利进行，进而有效保障整个工程的施工质量。
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