管幕超前支護(hù)在淺埋暗挖隧道下穿高速中的應(yīng)用

閆國(guó)英

摘要：管幕工法是地下工程的超前支護(hù)手段之一，本文以北京新機(jī)場(chǎng)次干一路下穿機(jī)場(chǎng)高速為例著重闡述管幕施工、大斷面平頂隧道分部開挖、隧道施工期防排水以及地表沉降控制;為同類工程提供參考。

Abstract： The pipe curtain construction method is one of the advanced support methods of underground engineering. This article takes the Beijing Airport's No.1 secondary trunk road underneath the Airport Expressway as an example to elaborate the construction of the pipe curtain， the excavation of large-section flat-top tunnels， the waterproof and drainage during the construction of the tunnel， and the control of the surface settlement; to provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：管幕;淺埋;暗挖;隧道;分部開挖

Key words： pipe curtain;shallow burial;underground excavation;tunnel;partial excavation

中圖分類號(hào)：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）12-0158-04

1? 工程概況

北京市次干一路與京霸鐵路、軌道交通及機(jī)場(chǎng)高速相交節(jié)點(diǎn)定線起點(diǎn)為規(guī)劃魏石路，定線終點(diǎn)為磁大路;相交節(jié)點(diǎn)采用平頂隧道形式下穿，K1+588-K1+643.5段下穿北京新機(jī)場(chǎng)高速Y線，交角86°，頂板埋設(shè)5.6m，至西向東設(shè)-0.3%坡度;平頂隧道橫斷面23.2×8.5m，頂、底板厚1.1m，側(cè)墻厚1.0m，中隔墻0.8m。

2? 施工工藝

暗挖隧道采用外徑402mm、壁厚12mm管幕做超前支護(hù)，管幕之前設(shè)置鎖扣裝置;管幕作業(yè)完成后進(jìn)行基底注漿止水，保證施工作業(yè)面無(wú)水、干燥;按分部開挖方法進(jìn)行隧道開挖并及時(shí)支護(hù)。為隧道管幕、暗挖施工提供作業(yè)面及出渣空間，在暗挖西側(cè)設(shè)置豎井。

3? 豎井施工

豎井平面圖如（圖1），尺寸為縱向25m×橫向28.2m×深15.2m，豎井支護(hù)采用鉆孔支護(hù)樁+高壓旋噴樁+錨索系統(tǒng)完成;鉆孔樁采用？準(zhǔn)1.0m@1.5m施作;樁間采用高壓旋噴樁止水，樁間設(shè)D800旋噴樁兩根（圖2）;基坑頂設(shè)截水溝，順接至自然排水系統(tǒng)，坑底設(shè)4×4×2m集水井。

豎井施工之前在豎井冠梁外邊緣及外側(cè)2m、7m、12m位置設(shè)置4排地表沉降觀測(cè)點(diǎn)對(duì)原地面進(jìn)行監(jiān)測(cè);高速公路在兩側(cè)路肩及道路中心設(shè)置3排監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度為暗挖隧道中線兩側(cè)各40m，點(diǎn)位間距為2×10m+8×5m+2×10m。

4? 超前支護(hù)

4.1 管幕施工

4.1.1 后背墻施工

基坑開挖至頂板管幕一下2m后澆筑后背墻，后背墻寬26m，高2.5m，埋入土體0.5m，墻厚80cm，采用鋼筋混凝土制作形成;待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，施作頂板55根，兩側(cè)各3根，共61根管幕。

下臺(tái)階管幕施工時(shí)，后背墻位于左右兩側(cè)，墻高7m，埋入土體0.5m，墻厚80cm;混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后施作兩側(cè)各16根，共32根管幕。

4.1.2 頂進(jìn)施工

①工藝流程：施工準(zhǔn)備—設(shè)備安裝調(diào)試—測(cè)量放樣—鉆機(jī)就位—管幕頂進(jìn)—注漿。

②材料準(zhǔn)備：管幕采用D402*12無(wú)縫鋼管、角鋼75*50*8組合加工而成，注漿采用DN32*2.75注漿管，管幕加工成互鎖公、母接頭;大樣圖如圖3。

③設(shè)備安裝調(diào)試：設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后需在場(chǎng)外安裝調(diào)試并經(jīng)項(xiàng)目部組織驗(yàn)收后方可在工作平臺(tái)進(jìn)行安裝。

④測(cè)量放點(diǎn)：測(cè)量人員經(jīng)過(guò)換手法采用全站儀對(duì)管幕位置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，在每個(gè)孔位上方懸掛編號(hào)，放樣完成后，安裝頂管設(shè)備就位。

⑤鉆機(jī)就位：鉆機(jī)操作平臺(tái)采用型鋼加工制作，高度根據(jù)鉆孔位置可調(diào)，鉆機(jī)與隧道之間鋪設(shè)可滑動(dòng)的軌道。操作平臺(tái)基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，確保平臺(tái)平穩(wěn)，防止在管幕頂進(jìn)過(guò)程中發(fā)生偏移或平臺(tái)坍塌。頂管鉆機(jī)定位完成后，在鉆機(jī)導(dǎo)向桿后方處安裝可成像的全站儀對(duì)導(dǎo)向鉆桿的靶盤進(jìn)行對(duì)位，以便在后續(xù)掘進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行糾偏觀測(cè)。

⑥頂進(jìn)施工：鉆機(jī)組裝調(diào)試完成就位后，調(diào)整導(dǎo)向鉆桿標(biāo)靶位置與后方成像儀器中心線軸重合。先對(duì)拱頂中部的中央定位管進(jìn)行頂進(jìn)施工，而后向兩側(cè)施工標(biāo)準(zhǔn)管。先頂進(jìn)端頭鉆頭，導(dǎo)向孔施工完畢后，利用全站儀對(duì)導(dǎo)向孔的水平及豎直方向進(jìn)行觀測(cè)及時(shí)糾偏。隨后跟進(jìn)螺旋鉆桿及第一節(jié)鋼管，管內(nèi)排出的渣土及時(shí)清理，避免土體對(duì)鉆機(jī)平臺(tái)造成偏壓而致其失穩(wěn)。同時(shí)利用鉆桿內(nèi)裝入的光學(xué)裝置，通過(guò)全站儀來(lái)測(cè)量方位，全程觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管幕鉆進(jìn)的偏差，通過(guò)方向調(diào)節(jié)油缸調(diào)整鉆頭方向，進(jìn)而改變鉆頭的鉆進(jìn)進(jìn)行糾偏，嚴(yán)格控制孔軸線，確保施工精度。

4.1.3 注漿

安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對(duì)孔內(nèi)注漿，注漿時(shí)先灌注“單”號(hào)孔，再灌注“雙”號(hào)孔。注漿材料為M30水泥漿，漿液由ZJ-400高速制漿機(jī)拌制。注漿壓力初壓1.0MPa，終壓2.0MPa，持壓15min后停止注漿。

4.2 基底注漿

根據(jù)暗挖長(zhǎng)度設(shè)置3排基底注漿孔，套管段采用80鉆頭成孔，后續(xù)注漿段采用60鉆頭成孔;漿液采用水泥漿液，水灰比0.51-1：1，注漿擴(kuò)散半徑1m;初始注漿壓力0.2-0.4MPa，穩(wěn)定壓力0.8-1.0MPa，終壓2-4MPa;縱斷面見（圖4），橫斷面見（圖5）。

5? 暗挖施工

暗挖采用多導(dǎo)洞分部開挖施工，共分十個(gè)導(dǎo)洞，單個(gè)導(dǎo)洞斷面4.4×4.7m;開挖過(guò)程中遵循“嚴(yán)工序、勤觀察、快閉合”的原則進(jìn)行，盡量減少群洞效應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)暗挖段隧道主體工程的建造。

5.1 施工工藝

總體施工步驟見圖6，暗挖隧道由于單洞斷面小，開挖采用小型機(jī)具配合人工進(jìn)行開挖。

5.2 初期支護(hù)

5.2.1 拱架安裝

多洞室施工，接頭部位較多，拱架需先制作模具進(jìn)行精加工;安裝拱架前需對(duì)巖面進(jìn)行初噴，拱架分臨時(shí)支護(hù)跟永久支護(hù)，永久支護(hù)采用I25b型鋼，臨時(shí)支護(hù)采用I22b型鋼;為保證鋼架整體受力，設(shè)置Φ22縱向連接鋼筋，環(huán)向間距1m，與鋼架焊接。

5.2.2 鋼筋網(wǎng)安裝

鋼筋網(wǎng)采用HPB？準(zhǔn)6.5mm鋼筋，網(wǎng)格尺寸為20×20cm，采用網(wǎng)焊機(jī)加工;鋼筋網(wǎng)沿鋼支撐內(nèi)、外弧布設(shè)兩層，需搭接時(shí)搭接長(zhǎng)度不得小于一個(gè)網(wǎng)格;鋼筋網(wǎng)與拱架接觸的地方進(jìn)行電焊連接。

5.2.3 鎖腳錨管施作

在每榀拱架施工完畢后及時(shí)對(duì)該榀拱架進(jìn)行鎖腳錨管施工，鎖腳錨管采用長(zhǎng)度為2.5m，？準(zhǔn)42×5mm注漿鎖腳錨桿（每處4根）。鎖腳錨管打設(shè)角度為下傾45°，施作完畢后與拱架焊接牢固并注漿，打設(shè)錨管角度采用數(shù)顯坡度尺控制錨管角度，在鉆孔時(shí)實(shí)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。

5.2.4 噴射混凝土

為減少圍巖暴露的時(shí)間，開挖完成后先采用高壓風(fēng)自上而下吹凈基巖，埋設(shè)控制噴混厚度的觀測(cè)標(biāo)，然后進(jìn)行初噴;復(fù)噴在拱架、鋼筋網(wǎng)、鎖腳等施作完成后進(jìn)行;噴射作業(yè)時(shí)要遵循“自下而上，分片、分層”的方法，噴頭與巖面垂直，距離巖面0.8m。

5.2.5 回填注漿

為加強(qiáng)周邊圍巖與初期支護(hù)的密實(shí)度，使二者形成共同作用體系，減少因二者之間存在空隙致使拱頂覆土的沉降對(duì)上部建筑物造成不利影響，初期支護(hù)背后注漿應(yīng)緊跟開挖作業(yè)面，并距開挖作業(yè)面5-10m的地方進(jìn)行。

5.2.6 監(jiān)控量測(cè)

單個(gè)開挖洞室拱頂中部設(shè)沉降點(diǎn)1個(gè)，側(cè)墻中部設(shè)收斂點(diǎn)2個(gè);制作觀測(cè)點(diǎn)的鋼筋入基巖不得小于50cm;觀測(cè)要定人定儀器，減少誤差，及時(shí)分析數(shù)據(jù)并共享。

5.3 二襯施工

單次澆筑二次襯砌長(zhǎng)度為10m，橫斷面施工順序見圖7，監(jiān)控量測(cè)變化累計(jì)值及速率達(dá)到要求后方可進(jìn)行二襯施工;施工前需進(jìn)行斷面檢測(cè)，確保二襯厚度;測(cè)量放樣后進(jìn)行土工布、防水板掛設(shè)、鋼筋模板安裝及混凝土澆筑工序。

■

6? 施工質(zhì)量控制

6.1 管幕施工精度控制

①孔位放樣時(shí)要進(jìn)行換手測(cè)量，保證放樣精度。

②頂管設(shè)備安裝前對(duì)頂管平臺(tái)及滑道進(jìn)行水平檢測(cè)并及時(shí)調(diào)整，設(shè)備就位后進(jìn)行復(fù)測(cè)。

③頂管過(guò)程中速度不宜太快，要與出土速度協(xié)調(diào);每頂進(jìn)一根管（2.8m），在鉆機(jī)后面架設(shè)全站儀通過(guò)觀察孔跟蹤測(cè)量機(jī)頭尾部的激光靶上的紅外線點(diǎn)位，得到偏差值，利用方向調(diào)節(jié)油缸對(duì)鉆頭運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到糾偏效果，保證成孔精度。頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量，多微調(diào);要求管幕精度上下±5cm，左右±5cm。

6.2 防水板施工質(zhì)量控制

防水板施工質(zhì)量決定隧道建成后防水質(zhì)量，無(wú)紡?fù)凉げ技胺浪鍜煸O(shè)前對(duì)初支面進(jìn)行檢查，對(duì)局部突出部分進(jìn)行修整，若初支面由異物，如鋼筋頭、鐵釘?shù)瓤汕懈?、打扁或用砂漿包裹。示意圖如圖8所示。

6.3 二襯施工質(zhì)量控制

邊墻單側(cè)設(shè)置2層共8個(gè)灌注孔（振搗共用），窗口水平中心距2.5m，層間中心距2.0m，窗口大小為0.5×0.5m，下層灌注孔距底板2.0m，上下兩側(cè)交錯(cuò)布置，澆筑砼時(shí)左右對(duì)稱澆筑;頂板橫向中心位置設(shè)置泵送接口管，縱向設(shè)置3個(gè)，泵送接口管中心距為3.5m，距端模均為1.5m。頂板泵送接口布置見圖9。

7? 結(jié)語(yǔ)

市政道路下穿公路、鐵路等結(jié)構(gòu)物時(shí)，采用管幕法施工時(shí)地面及結(jié)構(gòu)物沉降可控;平頂隧道分部開挖可減少對(duì)原地層擾動(dòng)，但施工過(guò)程中不得冒進(jìn)，合理進(jìn)行初支、二襯工序轉(zhuǎn)換，減少群洞效應(yīng)影響;平頂隧道頂板注漿采用橫向多孔注漿可避免二襯空洞。

參考文獻(xiàn)：

[1]王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖通論[M].合肥：安徽教育出版社，2006.

[2]曾潤(rùn)忠.下穿鐵路的淺埋隧道長(zhǎng)距離管幕施工[J].鐵道建筑，2009（9）：43-45.

[3]李興高，袁大軍.超長(zhǎng)管幕在淺埋暗挖隧道下穿機(jī)場(chǎng)高速跑道施工中的應(yīng)用[A].鐵道建筑，2014（2）：67-69.

[4]郭明俊.城市淺埋暗挖平頂隧道施工技術(shù)[A].施工技術(shù)，2015，5（25）.