浅埋暗挖隧道下穿大断面雨水箱涵的施工技术

浅埋暗挖隧道下穿大断面雨水箱涵的施工技术

刘 ,博

陕西建工第五建设集团有限公司 陕西省西安市710032

摘要：本文选用XX路项目浅埋暗挖隧道在淤泥、砂砾层中近距离下穿雨水箱涵的施工案例，阐述了在近距离下穿大断面雨水箱涵施工时，为保护雨水箱涵和施工安全采用的中断地面交通、增设旋喷桩加固及止水帷幕、放坡开挖卸荷、严控大管棚施工精度、全断面注浆加固等施工技术，以期为今后类似工程的施工提供参考和借鉴。

关键词：浅埋暗挖隧道；下穿雨水箱涵；控制施工沉降；全断面注浆加固

引言

在城市中，浅埋暗挖法施工的隧道经常下穿地下管网，如果施工控制不当会造成管线开裂破坏，甚至会造成地面塌陷、交通中断、人员伤亡等灾难性后果。近年来，因施工措施不当等原因造成管线破坏、地面沉陷等工程事故频发，产生了巨大的经济损失和严重的社会影响。隧道近距离下穿管线是浅埋暗挖施工中的技术难题，采取合理的施工技术，能够提高浅埋暗挖隧道近距离穿越大断面雨水箱涵的施工安全。

一、工程概况

XX路为地面、地下双层城市支路，其中K1+612.10m~K1+666.20m里程采用浅埋暗挖法施工，下穿2道3.8×2.8m既有雨水箱涵。隧道断面为矩形，其断面尺寸为10.34m×6.94m，顶部覆土约为3.5m，采用CRD法开挖。根据勘察报告，暗挖段从上往下主要地层为素填土、填碎（块）石、淤泥、粉质粘土、砾砂层。地下水位埋深0.1～3.7m，地下水随海水潮汐涌动，地质条件对暗挖施工沉降控制极为不利。

雨水箱涵净尺寸2.0mx3.0m，壁厚0.4m，箱涵垫层下回填开山石厚度为0.8m，箱涵每节长30m，在暗挖段范围内为完整的一节。雨水箱涵修建于2005年，将XX区雨水排向大海，末端位于海面下。隧道距离雨水箱涵最近处为0.8m,一旦变形过大会对雨水箱涵正常使用带来安全隐患。

二、工程分析

由于埋深浅且距离雨水箱涵较近，所以隧道施工对雨水箱涵的影响显著而快速。根据以往的施工经验，影响雨水箱涵安全的主要原因是施工沉降过大，或施工中发生坍塌使雨水箱涵发生破坏，从而引发地面塌陷、人员伤亡等安全事故。如何在大跨度、多工序的浅埋暗挖隧道施工中控制地层沉降和坍塌，是保证雨水箱涵安全的主要问题。

XX路浅埋暗挖隧道跨度大、施工工艺复杂、工序较多，施工造成土应力释放，对围岩造成多次扰动，易造成地层累积沉降较大，对雨水箱涵极为不利。根据原雨水箱涵设计图纸要求，箱涵变形需控制标准20mm以内，否则会对箱涵正常使用造成严重影响。

三、下穿管线段的施工技术

1、总体思路

根据以上存在的问题分析，施工中必须解决的核心问题是：防塌方、控制施工沉降。总体施工思路为：首先，中断地面交通，杜绝交通动荷载影响；其次，在暗挖段两侧增设旋喷桩止水帷幕，同时加固暗挖段两侧土体；再次，放坡开挖雨水箱涵顶部土体，减少雨水箱涵上部荷载；大管棚施工时严控钻孔精度，避免钻机破坏雨水箱涵；最后，在暗挖段外3.0m范围内采用全断面注浆加固暗挖段土体，同时补充雨水箱涵两侧止水帷幕缺失。暗挖施工中辅以超前地质探测、初支背后回填注浆等措施，稳定暗挖段土体，过程中加强监控量测，坚持信息化施工，确保暗挖段施工期间雨水箱涵安全。

2、具体施工措施

2.1旋喷桩止水帷幕

旋喷桩主要用于加固地基，改善地基的变形性质，也可组成闭合的帷幕用于截阻地下水流和治理流砂。本项目旋喷桩桩径600mm，平面沿暗挖初支边线3m范围内布设3排，平均加固深度约13.85m，互相咬合200mm。从雨水箱涵顶面开始加固，穿透隧道底板3m，采用二重管法施工。

由于暗挖段地层为地质差、地层变化大，现场试桩选取互相咬合的4根旋喷桩，确定适合于各地层的施工技术参数和浆液性能。固结体达到龄期后，邀请业主、设计、监理共同查看试桩桩体质量和效果，确认旋喷桩各项施工参数。施工中根据各地层特性动态调整注浆压力、提升速度、钻杆转速等施工技术参数，同时优化浆液配比提高浆液性能，高压旋喷桩的施工质量得到保证。

2.2大管棚超前支护

大管棚是保证施工过程中地层的安全稳定、控制地质条件变换引起的坍塌的重要措施。大管棚采用φ108壁厚6mm的热轧无缝钢管，环向间距300mm，外插角为1.5°，布置于暗挖隧道顶部。管棚节长为2m、4m，采用丝扣连接，前端成锥状，在尾部焊接φ10加劲箍，钢管上钻φ10mm间距150mm梅花型注浆孔。管棚内注水灰比1：1水泥浆。

暗挖段初支沿隧道纵向坡度约为6.6%，初支距离雨水箱涵最近处仅0.8m，大管棚设置在暗挖初支开挖面上0.3m，距离雨水箱涵最近处仅0.4m，大管棚的施工精度控制尤为重要。

管棚施工前首先在围护桩上测放出孔位，用水钻开孔预埋φ127的孔口管作管棚定位钢管，后施做0.5×0.5m导向墙。由于施工精度要求高，现场采用导向钻进技术施工大管棚。施工中随着钻机不断钻进，必须时刻观察钻杆倾角变化情况，角度偏差大于2°时，应及时纠偏。钻孔完毕后将钻杆全部退出，逐节顶进大管棚，在大管棚尾部设置止浆环。现场注浆试验，确定注浆参数。导向钻进确保了管棚的精度，确保了管棚施工中雨水箱涵的安全。

2.3全断面注浆

全断面注浆加固范围为初支开挖外轮廓线顶部至管涵底，底部外3m边墙外3m，采用后退式分段注浆。西侧注浆长度16m，东侧注浆长度12m，围护桩作为止浆墙。注浆孔间距水平0.6米，竖向间距0.8米梅花形均匀布设，采用水泥--水玻璃双液浆。

由于暗挖段地层以淤泥、粉质粘土、砾砂层为主，且地下水位埋深0.1～3.7m，随海水潮汐涌动，全断面注浆的施工参数控制将直接影响注浆效果。暗挖段基底砂砾层处于砾砂层，临海软土砾砂地层加之潮汐涌动的特性，过程下导洞出现多次涌水事件。通过多次涌水的抢险实践研究，充分了解了地质特性，通过调整水玻璃模数、水玻璃浓度、水泥～水玻璃比例、初始注浆压力、稳定压力等参数，通过添加外加剂调节凝结时间，有效解决了暗挖段基底砂砾层漏水情况，确保了暗挖段土体稳定和雨水箱涵的安全。

2.4沉降控制措施

暗挖初支开挖采用人工配合小型挖掘机开挖，掌子面留核心土，施工中严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的原则。开挖前在掌子面打设地质超前探孔，及时了解施工前方地质及渗漏水等情况；施工中，在进出洞门桩位置采用密拼3榀钢架并快速封闭的加固措施；初支全部施工完毕后立即进行初支背后回填注浆，填充喷射混凝土之间及初支与围岩间空隙。

2.5监测结果

暗挖施工前，即在地面和沿雨水箱涵上布置沉降监测点，初支内布设拱顶沉降、断面收敛监测点，按照设计明确的频率开展监测工作在取得监测数据后，绘制位移的平纵断面曲线图和时态变化曲线图。

根据数据统计结果显示，初支施工阶雨水箱涵的累积沉降值控制在3~6mm以内，占沉降控制值的15%~ 30%，二衬施工阶段雨水箱涵累积沉降值为8~12mm，占沉降控制值的40%- 60%。通过多项措施的治理，雨水箱涵沉降值均未超过沉降警戒值16mm，雨水箱涵沉降得到了有效控制。

结束语

目前XX路项目下穿雨水箱涵地段暗挖隧道施工已全部完成，整个施工过程严格按照本文的技术方案组织施工。采用了中断地面交通、增设旋喷桩加固及止水帷幕、放坡开挖卸荷、严控大管棚施工精度、全断面注浆加固土体等组合方式，暗挖段初支及二衬施工完成后地面沉降较小，有效的保护了暗挖段上方的雨水箱涵。

参考文献：

[1]王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论[M]．合肥：安徽教育出版社，2005．

[2]刘招伟，赵运臣．城市地下工程施工监测与信息反馈技术[M].北京：科学出版社，2006.

[3]王凯.隧道近距离穿越箱涵对其沉降影响及控制措施研究[D].河南工业大学.2015(U449；U455.43)