暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)研究

龐繼良

摘 要：結(jié)合具體工程項(xiàng)目案例，探討暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)，論述施工原則、施工技術(shù)要點(diǎn)，如管棚支護(hù)、分部開(kāi)挖、降水施工技術(shù)。質(zhì)量管控策略主要體現(xiàn)為做好科學(xué)布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，確定量測(cè)頻率，分析量測(cè)結(jié)果等，從安全措施、風(fēng)險(xiǎn)管理和上跨既有管線(xiàn)施工3方面落實(shí)安全施工措施等，希望能夠?yàn)楫?dāng)前城市道路施工和暗挖施工技術(shù)水平提升提供參考。

關(guān)鍵詞：暗挖；地下人行通道；下穿；城市道路；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）02-0046-03

0引言

傳統(tǒng)的地下人行通道工程施工方法對(duì)交通造成的負(fù)面影響相對(duì)較大，且施工效率低，施工成本大，難以有效應(yīng)對(duì)地下復(fù)雜施工環(huán)境和地質(zhì)條件。對(duì)此，通過(guò)提升地下人行通道施工建設(shè)水平，例如應(yīng)用暗挖施工手段，來(lái)保障工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。本文基于實(shí)際案例，探討暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技術(shù)的重要應(yīng)用意義和實(shí)踐價(jià)值。

1項(xiàng)目介紹

某工程位于我國(guó)東南沿海地區(qū)某城市中心位置，為地下人行通道工程，該工程需橫穿周邊道路，且工程現(xiàn)場(chǎng)與汽車(chē)站、火車(chē)站距離相對(duì)較近，周邊人流量大，車(chē)流密集，地下管線(xiàn)如水網(wǎng)、電網(wǎng)、通信管網(wǎng)等相對(duì)復(fù)雜。受本地地質(zhì)條件特點(diǎn)影響，地質(zhì)結(jié)構(gòu)并不理想，且地下水位偏高，施工條件復(fù)雜，難以直接應(yīng)用明挖施工技術(shù)。對(duì)此，該工程綜合應(yīng)用淺埋暗挖施工方法，該地下通道呈“上”字結(jié)構(gòu)，通道內(nèi)部總長(zhǎng)82 m，寬度為8 m，高度為3.6 m。

工程共設(shè)4個(gè)出入口，其中靠近火車(chē)站的出入口3個(gè)，位置均處于道路右側(cè)。工程上部覆土厚度約為2.2～3.2 m，工程各出入口應(yīng)用暗挖施工段為海積平原地帶，地質(zhì)條件相對(duì)較差，主要為淤泥等。土壤含水量過(guò)高，自身穩(wěn)定性較差，基體開(kāi)挖過(guò)程中有可能引發(fā)土體變形，進(jìn)而造成地面沉降等問(wèn)題，極大影響工程結(jié)構(gòu)安全。對(duì)此，該工程需全面做好支護(hù)和降水施工，保障工程項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工機(jī)械選擇

由于該工程地下人行通道下穿城市道路，施工空間受限，且需要考慮對(duì)周邊環(huán)境和管線(xiàn)的影響，因此施工機(jī)械的尺寸要適合隧道斷面大小，不影響隧道內(nèi)部的通風(fēng)和安全。機(jī)械性能還要適應(yīng)地質(zhì)條件和施工工藝，能夠有效完成開(kāi)挖、支護(hù)、注漿等作業(yè)。

在施工機(jī)械選擇過(guò)程中，在人行通道開(kāi)挖后期，選擇小型液壓挖掘機(jī)，其具有體積小、動(dòng)力強(qiáng)、效率高、噪聲低等特點(diǎn)，能夠在隧道內(nèi)靈活作業(yè)，并配備有破碎錘、液壓剪等附件，用于處理難以開(kāi)挖的巖石或鋼筋混凝土等障礙物。

在支護(hù)機(jī)械方面，選擇自行式管棚鉆進(jìn)機(jī)，以便于快速準(zhǔn)確地完成管棚支護(hù)作業(yè)。依靠機(jī)械自動(dòng)調(diào)節(jié)鉆壓、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等參數(shù)的能力，能夠適應(yīng)不同地層的鉆進(jìn)條件。

在注漿施工中，可以選擇雙液注漿機(jī)，依靠其壓力大、流量大、混合比可調(diào)等特點(diǎn)，有效地將水泥漿或水玻璃漿注入管棚或基坑周邊的土層中，增強(qiáng)土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，避免過(guò)量或過(guò)壓注漿造成的溢漿或漏漿現(xiàn)象。

由于施工位于城市中心位置，人流密集，在土方或材料運(yùn)輸中，可以選擇小型自卸車(chē)和皮帶輸送機(jī)，將開(kāi)挖出來(lái)的土方或其他材料運(yùn)出隧道口或基坑外，減少堆放空間和時(shí)間，減少噪聲問(wèn)題，防止對(duì)周邊人員和商業(yè)活動(dòng)造成影響[2]。

2.2 管棚支護(hù)

該工程應(yīng)用了超前大管棚施工技術(shù)，這也與施工現(xiàn)場(chǎng)周邊管線(xiàn)復(fù)雜、埋設(shè)深淺度不一有很大關(guān)系。因此，該工程需全面做好管棚支護(hù)。

應(yīng)用超前大管棚支護(hù)手段之前，需提前做好定位勘察，保障管棚支護(hù)施工的精準(zhǔn)度。對(duì)此可提前針對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位管預(yù)埋，保證定位管的所處位置與支護(hù)管棚基本一致，并確定定位管的埋設(shè)深度。通過(guò)前期設(shè)計(jì)和勘察，最終確定工程應(yīng)用超前大管棚支護(hù)技術(shù)，起始于起拱線(xiàn)位置，外仰角設(shè)置為1°，且管棚的管道與管道之間保持平行。隨后在鉆井施工中，要合理強(qiáng)化施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制，管棚進(jìn)行鉆進(jìn)施工方法，提前應(yīng)用導(dǎo)向儀進(jìn)行監(jiān)控，配合水平導(dǎo)向鉆孔鉆進(jìn)，并以膨潤(rùn)土泥漿做好護(hù)壁灌注處理?？蓪⑹┕げ僮髌脚_(tái)搭設(shè)于豎井內(nèi)，堅(jiān)持一端進(jìn)另一端出的方法，合理控制單邊鉆進(jìn)長(zhǎng)度。

在平行鉆進(jìn)時(shí)，綜合考量該區(qū)域地質(zhì)條件和鉆桿質(zhì)量。為減少鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的偏差問(wèn)題，可應(yīng)用信息化管理方法，將鉆管與導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行連接，確保施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員可及時(shí)調(diào)整跟進(jìn)鉆頭和鉆機(jī)的前進(jìn)方向，將誤差控制在3‰以下。在注漿施工中，提前焊接好注漿管，并應(yīng)用球形止水閥門(mén)進(jìn)行注漿控制。將工程項(xiàng)目雙液注漿機(jī)壓力設(shè)定為3 MPa以?xún)?nèi)，隨著注漿推進(jìn)緩慢加壓，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，維持加壓注漿2 min。在管棚支護(hù)和注漿施工中，需選派專(zhuān)業(yè)人員觀(guān)察地表、路面情況，避免出現(xiàn)個(gè)別區(qū)域溢漿、漏漿，導(dǎo)致地面凸起、變形等情況[3]。

2.3 分部開(kāi)挖

經(jīng)前期工程設(shè)計(jì)，最終確定應(yīng)用分部開(kāi)挖手段，以CAD施工方法為主。CAD施工及交叉中隔墻法，主要用于對(duì)軟弱地層的隧道施工，有利于抑制地表沉陷和膨脹土地層之中。此類(lèi)施工方法見(jiàn)效顯著，優(yōu)勢(shì)明顯，安全性更高，不同開(kāi)挖步驟均可以封閉成環(huán)，支護(hù)能力更強(qiáng)，隨挖隨撐，有強(qiáng)大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

對(duì)此，將此類(lèi)施工技術(shù)應(yīng)用于A(yíng)工程地下人行通道施工中，同樣能夠發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。A工程所處區(qū)域地層軟弱，含水量過(guò)多，相對(duì)松散，因此可以應(yīng)用CAD施工方法，將地下人行通道施工斷面劃分為不同小斷面，進(jìn)行逐層逐步施工。

嚴(yán)格控制地面沉降度和分部開(kāi)挖速度，確保能夠在最短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定閉環(huán)，降低和縮短開(kāi)挖面臨空時(shí)間，避免對(duì)地表道路造成負(fù)面影響。應(yīng)用弧形開(kāi)挖方法，在工作面開(kāi)挖中預(yù)留核心部位結(jié)構(gòu)，消除掌子面應(yīng)力松弛問(wèn)題，搭配人工開(kāi)挖進(jìn)度，將循環(huán)進(jìn)尺范圍控制在0.5 m左右，避免同時(shí)開(kāi)挖導(dǎo)致的地層不穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)不同工作面進(jìn)行分部開(kāi)挖時(shí)，也要間隔6 m以上。

2.4 降水施工

降水施工是直接影響地下人行通道穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)，因此需結(jié)合前期地質(zhì)勘查和地下水勘查結(jié)果，應(yīng)用深井管井降水手段，井深維持在35 m，且管井孔徑設(shè)定為5.5 m。在落實(shí)降水手段時(shí)，需保障施工現(xiàn)場(chǎng)電源供應(yīng)的穩(wěn)定性。A工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用完善的供配電系統(tǒng)并搭配雙回路電源，保障工程建設(shè)期間電源供應(yīng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。在降水施工中采取跟蹤注漿手段，對(duì)井口進(jìn)行及時(shí)回填。尤其在基坑地下水處理中，需提前20 d做好基坑開(kāi)挖坑內(nèi)降水，以進(jìn)一步增強(qiáng)地下基坑、土體的抗剪強(qiáng)度，降低土體含水量。

3質(zhì)量管控策略

3.1 地下勘測(cè)和地質(zhì)情況分析

在實(shí)際進(jìn)行地下人行通道的施工過(guò)程中，為充分保證施工的質(zhì)量，需要做好地下勘測(cè)和地質(zhì)情況的分析工作，防止地質(zhì)問(wèn)題對(duì)施工造成影響，導(dǎo)致施工質(zhì)量產(chǎn)生問(wèn)題。在地下勘測(cè)及地質(zhì)情況分析的過(guò)程中，主要對(duì)地層情況、地下水位、地下管線(xiàn)、地表建筑物等信息進(jìn)行檢測(cè)，以為后續(xù)的施工奠定基礎(chǔ)。

在地下勘測(cè)過(guò)程中，可以使用鉆探法。在施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個(gè)鉆孔，獲取巖土樣本，進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)測(cè)試，同時(shí)觀(guān)測(cè)地下水位和水壓情況，有效評(píng)估底層的承載力和滲透情況。此外，還可以使用地質(zhì)雷達(dá)，對(duì)地下空洞、裂隙、斷層等異常情況進(jìn)行分析，及時(shí)通過(guò)合理的施工方式降低影響，使施工的質(zhì)量得到保證。

3.2 科學(xué)布設(shè)量測(cè)點(diǎn)

在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，受工程土體影響，很容易導(dǎo)致地表路面和通道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問(wèn)題，所以需要在工程施工建設(shè)過(guò)程中做好質(zhì)量管控。可在通道內(nèi)和路面合理布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，一旦出現(xiàn)洞內(nèi)塌陷下沉問(wèn)題會(huì)在最短時(shí)間內(nèi)反饋于路面中。通過(guò)布設(shè)量測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做好應(yīng)對(duì)。根據(jù)A工程結(jié)構(gòu)情況，根據(jù)不同大斷面設(shè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)位，各個(gè)測(cè)量點(diǎn)位之間間隔3 m，另外在通道內(nèi)部設(shè)置周邊收斂點(diǎn)和頂部下沉觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

3.3 確定量測(cè)頻率

在施工建設(shè)過(guò)程中，選派專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)注意周邊收斂點(diǎn)及地表下沉觀(guān)測(cè)點(diǎn)的波動(dòng)情況。選擇周期式量測(cè)，頻率可根據(jù)不同施工進(jìn)程合理確定量測(cè)頻率。在量測(cè)結(jié)束之前，可根據(jù)收斂速度判斷該工作是否結(jié)束。一般條件下如果監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的收斂速度在5 mm/d條件以上，則證明該環(huán)節(jié)施工進(jìn)程中地下圍巖變化條件相對(duì)顯著，需要對(duì)支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面強(qiáng)化。如果收斂速度相對(duì)較低，一般為0.2 mm/d左右，則證明此類(lèi)工程的圍堰結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本穩(wěn)定。

3.4 分析量測(cè)結(jié)果

對(duì)暗挖地下人行通道下穿城市道路施工進(jìn)行質(zhì)量管控和點(diǎn)位量測(cè)，不但需要進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察，還需要監(jiān)測(cè)人員根據(jù)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果繪制時(shí)態(tài)曲線(xiàn)，可以每完成一次監(jiān)測(cè)得出一條時(shí)態(tài)曲線(xiàn)，從而更加清晰明了地感知不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的下沉及位移變化情況。在此基礎(chǔ)上，實(shí)施時(shí)態(tài)曲線(xiàn)的回歸分析，判斷拱形下沉及水平位移沉降速度等不同參數(shù)的合理預(yù)測(cè)。

4安全施工措施

4.1 安全措施

A項(xiàng)目工程管理及施工方在隧道內(nèi)設(shè)置了多個(gè)通風(fēng)點(diǎn)位和通風(fēng)設(shè)施，同時(shí)合理規(guī)劃消防設(shè)備，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題，做好專(zhuān)項(xiàng)處理。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)管理

在風(fēng)險(xiǎn)管理中，A工程項(xiàng)目針對(duì)此次施工進(jìn)行全面化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提前規(guī)劃應(yīng)急演練預(yù)案，由全體施工人員和管理人員參與其中。結(jié)合A工程實(shí)際情況，針對(duì)安全意識(shí)、安全施工要素等進(jìn)行全方位培訓(xùn)，制定安全管理制度和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)管理方法等，確保地下人行通道工程有序開(kāi)展。

4.3 上跨既有管線(xiàn)施工

正式開(kāi)挖之前，在隧道頂部設(shè)置鋼板，以進(jìn)一步平衡和分散地表道路土體和車(chē)輛帶來(lái)的負(fù)載力影響，避免局部壓縮應(yīng)力，控制地面的沉降與變形。在后續(xù)開(kāi)發(fā)中應(yīng)用后退式注漿方法，優(yōu)先選擇超細(xì)水泥和水玻璃雙液漿。在注漿過(guò)程中，應(yīng)用監(jiān)控技術(shù)及時(shí)跟進(jìn)注漿情況，確保漿液分布均勻，實(shí)現(xiàn)良好止水效果。

4.4 地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)系到地下空氣質(zhì)量及緊急情況下的施工管理，是安全施工的重要部分。因此，應(yīng)當(dāng)切實(shí)做好地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。A工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)地下通風(fēng)及照明系統(tǒng)時(shí)，需充分考慮隧道的長(zhǎng)度、斷面、結(jié)構(gòu)、用途、交通流量、氣候條件等因素，合理選擇通風(fēng)方式和照明設(shè)備，滿(mǎn)足隧道內(nèi)的空氣換氣和照度要求，同時(shí)考慮節(jié)能和環(huán)保的原則。

在A(yíng)工程建設(shè)過(guò)程中，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)保證地下人行通道內(nèi)的空氣質(zhì)量，滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，防止有害氣體和粉塵的積累，維持適宜的溫濕度和氣壓，防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)具有靈活可調(diào)的特點(diǎn)，能夠根據(jù)施工需要和環(huán)境變化，及時(shí)調(diào)整通風(fēng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。照明系統(tǒng)應(yīng)保證地下人行通道內(nèi)的光照強(qiáng)度，滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，為施工人員提供良好的視覺(jué)條件，防止事故的發(fā)生。

5施工技術(shù)選擇與優(yōu)化

A工程項(xiàng)目在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，采用了超前大管棚支護(hù)技術(shù)、分部開(kāi)挖技術(shù)、深井管井降水技術(shù)等先進(jìn)的施工技術(shù)，對(duì)于保障工程的質(zhì)量和安全，提高施工的效率和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的價(jià)值。超前大管棚支護(hù)技術(shù)是一種有效的隧道預(yù)支護(hù)方法，可以在隧道開(kāi)挖前提前形成穩(wěn)定的管棚結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)圍巖的承載能力，減少地表沉降和變形，保護(hù)上跨的既有管線(xiàn)和道路。該技術(shù)適用于軟弱、松散、含水量高的地層，可以有效防止地層塌陷和滲水事故，提高隧道的安全性和穩(wěn)定性。

分部開(kāi)挖技術(shù)是一種靈活的隧道開(kāi)挖方法，可以根據(jù)地層情況和設(shè)計(jì)要求，將隧道斷面劃分為多個(gè)小斷面，進(jìn)行逐層逐步開(kāi)挖。通過(guò)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)隨挖隨撐，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，避免圍巖松動(dòng)和變形，保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定性。

深井管井降水技術(shù)是一種有效的地下水控制方法，可以通過(guò)在預(yù)定位置鉆設(shè)深井管井，利用泵站設(shè)備將地下水抽出，降低地下水位，減少地下水對(duì)圍巖和基坑的壓力。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，可以改善地層的物理力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)土體的抗剪強(qiáng)度和承載能力，防止基坑塌方和涌水事故，保證基坑的穩(wěn)定性。該技術(shù)還可以避免對(duì)周邊建筑物和管線(xiàn)造成不利影響，減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，提高施工的安全性和環(huán)保性。

綜上所述，施工技術(shù)的改進(jìn)對(duì)提升施工質(zhì)量，滿(mǎn)足施工要求具有關(guān)鍵的作用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況合理應(yīng)用施工技術(shù)，提高施工效率與效果。

6結(jié)束語(yǔ)

在地下人行通道下穿城市道路工程施工中，如果單一應(yīng)用明挖手段，不僅會(huì)造成更大交通局限性和成本投入，也會(huì)延長(zhǎng)施工周期。應(yīng)用暗挖方法可以全面保障工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，避免對(duì)城市道路通行造成負(fù)面影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題。

本文結(jié)合東南沿海城市A地下人行通道項(xiàng)目進(jìn)行案例分析與項(xiàng)目原則概述，重點(diǎn)圍繞管棚支護(hù)、分部開(kāi)挖、降水施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際論述，探討了在A(yíng)工程項(xiàng)目中做出的各項(xiàng)質(zhì)量管控策略，如科學(xué)布設(shè)量測(cè)點(diǎn)，確定量測(cè)頻率，分析量測(cè)結(jié)果等，指出該項(xiàng)目中所落實(shí)的各項(xiàng)安全施工措施，希望能夠給與之相似的地下人行通道工程提供施工參考和案例借鑒。

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