超浅埋暗挖技术在地下工程中的应用

沈茂盛

摘要 以上海某地下人行通道工程为例，在富水的滨海相淤泥质地层中用，在多次调整注浆参数，选取最佳注浆材料和配比的情况下，进行注浆改良地层，应用浅埋暗挖施工工艺严格遵循浅埋暗挖“十八字方针”，成功施做了地下过街道，为淤泥质地层中进行暗挖施工提供经验，也打破了淤泥质地层是暗挖禁区的言论。

Abstract An underground pedestrian passageway construction in Shanghai as an example, in rich water in littoral facies silt stratum, several times in the adjustment of parameters of grouting, grouting materials and selecting the best proportion of cases, improvement of soil grouting, application of shallow excavation construction technique strictly abide by shallow excavation" ten approach", success application of the underground Street, for the silt stratum for excavation construction experience, also broke the silty stratum is the excavation area of speech.

关键词 超浅埋暗挖富水淤泥质地层 地层改良施工技术

Key wordsSuper Shallow buried tunnel, Rich water, Silty stratum, Strata improved, Construction technology

中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

前言

上海淤泥质粘土层曾被视作暗挖施工禁区，在城市修建地下过街通道、城市地铁附属结构时常采用明挖法，需要占用大量公用资源；城市的商业繁华、交通繁忙、建筑物林立、地下管线密布，明挖施工的外部压力艰巨。我单位凭借丰富的城市施工经历、强大科研攻关实力及浅埋暗挖施工的开创者优势，在上海滨海相沉积淤泥质粘土层中采用超浅埋暗挖法成功修建了人行过街地道。

工程概况

上海某地下人行通道工程。全长102.5m，标准断面尺寸为7.86m（宽）×5.51m（高），如图所示。

本场区属于滨海平原地形，属于冲积沉积地层。与本工程有关的地层是①1杂填土、①2素填土、②褐黄-灰黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土④灰色淤泥质粘土，地层含水量在40%左右，详细参数见表2－2。通道穿越主要地层②灰黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土层，地下水位埋藏较浅，水位埋深在0.3-1.5m，随季节、受大气降水影响较大。

本工程另一特点为超浅埋，拱顶埋深最小为2.5米，距离市政管线非常近，最小距离市政管线0.5米，为确保施工安全，采取以全断面二重管预注浆加固改良土体为前提，辅以φ108大管棚超前支护、TSS小导管补注浆、临时支护等工艺。

超前大管棚施工

本工程通道所处淤泥地层，土体蠕动性强、灵敏度高，需预先通过大管棚提供增强地层承载力的临时支护方法。有效地控制管棚施工精度是施工重难点，通过通道开挖验证管棚精度，管棚精度控制良好，未出现超净空现象，采用的控制措施如下：

⑴严格控制套拱、套管施工精度，套管的施工精度直接影响到管棚施工精度，为此套管定位时采用经纬仪严格控制。

⑵根据套管内径尺寸及套管精度计算，管棚控制精度可达0.25%。

⑶根据管棚机械配备的专用光源测斜法，及时调整管棚的偏差。

⑷一般管棚施工长度为40m，为提高管棚的精度，根据设计纵断面布置本工程分5段进行管棚施工，最长管棚为18米，大大提高了管棚最远端的误差。

⑸管棚离管线最小距离为50cm，根据本工程管棚控制精度，可以避免管棚破坏管线的事故发生。

⑹钻孔施工中严格控制钻孔轴线，采用定位导向技术进行一杆多次测量的方法来提高精度，使误差保证在规范允许范围内，若有不利偏向要及时进行纠正，纠偏遵守“勤纠少纠”的原则。

地层注浆加固改良

淤泥质粘土层具有“四高两低”（高压缩、高灵敏、高蠕变、高含水率、低强度、低透水）的特性，暗挖施工的首要问题是解决淤泥质地层加固改良，确保安全；通过预注浆的方法可达到有效地改善淤泥质粘土地层，提供暗挖施工的条件。预注浆工艺繁多，且用注浆改善土体存在地面隆起、局部注浆盲区、造价太高、钻孔与布管分工序造成二次扰动等问题，由于本工程地处繁华的商业区，周边建筑物众多，地面交通流量大且持续时间长，管线密集，必须严格控制注浆时地面的隆起，尽量减少注浆对周边环境的影响。采用何种工艺能达注浆效果，将决定工程的成败。

通过对二重管注浆、TSS注浆、水泥浆液、水泥—水玻璃双液浆等进行针对性试验，选择适宜的注浆方法、材料、工艺，进行相互对比。比选后注浆方案确定为二重管钻机无收缩浆液加固技术为主， TSS注浆管无收缩液浆加固为辅。二重管钻机采用特殊的端头混合器和二重管注入方式；TSS注浆管溢浆孔上覆盖着贴片，具有逆止阀作用，可以满足后退式分段注浆工艺、操作简单。

主要施工工艺及参数：

⑴在超前管棚保护下，通过竖井对通道拱部及边墙开挖轮廓线外2m、底部3m范围内土体采用二重管水平注浆工艺进行土体改良并对开挖面进行适当加固。

⑵通道上半部超前，对未开挖的下半部及底部3m范围内采用二重管垂直注浆工艺，进行再次补注。

⑶每部开挖前对开挖轮廓线外设径向超前TSS注浆管，与拱部管棚共同形成超前棚幕支护，补注双液浆。

特殊部位注浆控制：

⑴地面埋深小于2米的注浆控制：根据纵断面图，通道相接口与扩大段处结构埋深小于2m，无法满足通道周边加固2米的要求，针对此地段的二重管全断面注浆加固，采取弱注（即减少注浆压力、注浆量），以现场监测数据来控制注浆压力和注浆量，以满足地表不隆起为控制值。

⑵管线下方注浆控制：根据现场管线图，可知大部分管线均位于通道顶注2m加固范围内，对于该部分的注浆可采取斜孔注浆、或减小注浆固范围。

二重管注浆参数见表2；TSS管注浆参数见表3。

通道暗挖施工

城市通道施工工法常用有明挖、暗挖、盖挖及顶管等工法。根据工程周边环境采用明挖、盖挖需要工程成本较小，但是前期费用很大，估算工程费用在40-60万元/m；暗挖施工前期费用极少，因具有开创性而工程成本较高，估算工程费用在约20万元/m；顶管工艺在淤泥地层中存在沉降不易控制、且通道结构型式和场地条件不具备顶管施工；为此该通道采用暗挖法施工。

浅埋暗挖施工必须遵循以下原则：

⑴管超前：采用超前支护的各种手段提高掌子面的稳定性，防止周围土体液化松弛和坍塌，本工程采用φ108大管棚+TSS管联合进行超前支护。