出入口通道暗挖连续下穿管线施工技术研究

陈 程

（中铁十六局集团有限公司，北京 100020）

0 前言

大多在城区施工的地铁工程会面临较为密切的地下管线干扰，连续下穿管线属于地铁工程施工的重点与难点。在出入口通道暗挖施工中，暗挖连续下穿管线施工技术的应用能够提高施工效率和施工水平，地铁的实践应用效果也能够得到更好保障，为保证该技术的应用取得预期效果，正是本文研究的目标所在。

1 工程概况

本文以长沙市轨道交通6 号线工程大路村站（简称大路村站工程）作为研究对象，该工程附属结构1 号出入口暗挖段，主要负责连通车站主体与出入口（1A、1B）、安全口（2 号），图1 为大路村站工程出入口暗挖段位置示意图。

图1 出入口暗挖段位置示意图

1 号出入口暗挖段采用箱型混凝土框架结构（地下一层），覆土厚度、通道净高、通道净宽分别为5.8～7.5m、4.3/5.5m、6.5m，侧墙、顶板、底板厚度分别为600mm、600mm、700mm，暗挖初支为350mm。基于结构断面尺寸进行划分，可得到断面两种，包括弧形顶和平顶直墙，前者可细分为五种断面，后者仅包含一种断面。1 号出入口暗挖段周边的管线及建构筑物较多，因此施工对管线及建构筑物的保护提出了较高要求。工程需要下穿雨水箱涵及污水管、下穿燃气管，具体设计按照永久结构开展，重要性系数、结构安全等级分别为1.1、一级，同时工程存在五级的周边岩石等级。

工程车站范围内地势西高东低，市政道路存在于东西两端，市政管线属于周边管线的主要工程，拥有条件较好的施工场地。暗挖范围内地层由下至上分别为中等风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、粉质黏土、素填土、沥青路面；场地包含基岩裂隙水和松散土层孔隙水类型，上层滞水主要靠地下管线渗漏、大气降水补给，受渗透性差异大的土质不均匀人工填土层影响，局部可能隔水。基岩裂隙水存在富水性贫乏特点，总体透水性差。出入口暗挖通道下穿矩形混凝土雨水箱涵、污水管及排水管；其中雨水为3m×2.5m矩形混凝土结构，底板持力层为强风化泥质粉砂岩，与结构初支最小净距约1.453m；污水管为直径800，PVC 管，与结构初支最小净距约1.7m；排水管为直径1500，砼，与结构初支最小净距约1.722m，下穿燃气管；其中燃气管直径为200mm，材质为PE 管，位于粉质黏土层，与结构初支最小净距约0.976m；此区域施工前探明燃气管道具体位置及埋深，确保燃气管线施工安全。

基于水文分析，由于存在较少的地质勘察显示水量，因此需重点关注排水管道渗漏水的监控，以此规避相关施工风险。

2 施工重、难点及解决方案

2.1 施工重、难点

案例工程的施工重、难点可细分为三个方面，包括保证结构稳定、确保施工期间管线安全、控制地面沉降。保证结构稳定属于浅埋暗挖隧道施工的重点，开挖掘进阶段属于其中关键，对于埋深较浅的案例工程来说，由于仅存在1～3m 厚度的拱顶以上中风化岩层，这对施工提出了一定挑战；确保施工期间管线安全同样属于施工的重、难点，具体涉及下穿雨水箱涵及污水管、下穿燃气管，包括PVC 材质的既有污水管、砼结构的排水管、PE 材质的燃气管；控制地面沉降是由于工程处于地处交通要道，存在较大的车流量，因此必须设法规避地表开裂、控制地表沉降，这同样对施工提出了较高挑战[1]。

2.2 解决方案

为保证结构稳定，浅埋暗挖隧道施工基于双台阶法开展，正式施工前开展超前地质预报并设置超前导管支护，以此开展短台阶、小分部、快封闭、短循环、强支护、勤量测式施工，具体施工做到了随挖随撑、分块成环，隧道进洞前的大管棚设置和监控量测的强化也为施工的顺利开展奠定了基础，以此结合监测得到的结果开展动态施工，即可较好满足工程建设需要；为确保施工期间管线安全，施工在排水管线、燃气管线保护中均投入了大量精力。

排水管线保护主要涉及复测管线位置及标高、勘察雨水管道内部、设置双排超前小导管于下穿段、加密双排超前小导管纵向间距（下穿管线风险段）、检查雨水管道渗漏情况并开展针对性处理，每次开挖前对开挖掌子面打设超前探孔，探测前方土体土质以及土体含水情况，是否有明水渗出，根据超前探孔情况及时调整开挖参数及提前进行注浆，采用双液浆确保注浆效果、严格落实设计方案和施工工序、重点开展监控量测工作并及时调整施工参数、避开雨水集中期进行施工。

燃气管线保护与排水管线保护基本一致，但需要在施工过程中配置燃气浓度检测设备，以此保证施工安全，同时严格观测管线沉降和差异沉降，在收敛速度异常或沉降出现时立即开展停工处理、根据设计方案，下穿管线段超前小导管需设置加密双排，但考虑燃气管道为水平定向钻拉管施工，管道埋深较深，无法精确探测管道位置，根据产权单位提供的管线资料，燃气管底与结构初支最小净距约0.976m，所以下穿燃气管道段超前小导管应采取“短打、密打”的方式，调整小导管打设角度，合理减少小导管长度，加密每环小导管打设数量，临近燃气管道前后3m 上台阶开挖采用人工开挖，减少对土体的扰动，确保安全下穿燃气管道。

为了控制地面沉降，施工单位在强化监控量测、暗挖施工工序控制方面投入大量精力和资源，以此开展数据分析，现场施工得以获得充分指导，施工进尺、初支后背注浆量的动态控制得以实现，同时隧道施工在空间和时间的顺接上也投入了大量精力，同时对各分步台阶间开展进度协调，相关问题得以有效规避[2]。

在出入口通道暗挖连续下穿管线施工技术的具体应用中，需关注施工工法的优化和施工区域的深入分析。施工工法的优化需结合管线沉降预防需要，具体施工中需分部开挖导洞一侧，随后施作中隔壁，之后分布开挖另一侧，以此得到施工状况良好的两个导洞，每侧导洞处理采用上下台阶法，各导洞纵距控制的强化也需要得到重视；施工区域的深入分析需强化超前支护设计，结构上方土体需同时采用加固方法进行处理，通过对上方土体的改善，得到渗透性较低、强度较高的客体，以此控制沉降并防止塌方，采用全断面注浆加固法科学处理开挖前的断面土体，结构稳定性能够进一步提升。由于案例工程采用了超前小导管支护方法，因此在地铁通道拱部进行设置，优选性能可靠注浆管并对其横向间距、长度等进行控制，辅以功能特性良好的注浆浆液，出入口通道暗挖连续下穿管线施工质量即可更好得到保障。

3 主要施工技术措施

3.1 CD 法施工

工程采用CD 法进行五种断面施工，基于一榀拱架间距控制开挖循环进尺，即0.5m，机械开挖优先进行，拱脚等隅角处需进行土体预留，规格为60～70cm，以此开展人工或小型设备开挖，规避超挖问题，预留核心土体积需在浅埋地段适当加大，CD 法施工的具体流程可概括为：“①：开挖左侧上部，超前支护→②：格栅架设，拱部挂网，侧壁锚杆打设，混凝土喷射→③：开挖左洞室下部→④：同②→⑤：开挖左洞室下部→⑥：同②→⑦：开挖右侧上部，超前支护→⑧：同②→⑨：开挖右侧下部→⑩：同②→⑪：开挖右侧下部→⑫：同②→⑬：底板垫层及防水、模筑底板及部分二次衬砌→⑭：侧墙及顶拱防水，模筑侧墙及拱部二次衬砌”。

可将上述流程概括为以下施工步骤：第一，完成2 号安全口结构施工后，将φ108 管棚分别打设于拱部两侧，地层需开展超前预注浆加固，具体采用的超前小导管规格为φ42，开展台阶法施工。左洞室上部开挖的过程中需做好初期支护，墙脚加固选用锁脚锚管；第二，依次开挖左洞室中部、下部、上部，同时墙脚加固采用锁脚锚管；第三，右洞室下部分级开挖，同时开展初期支护施工，墙脚加固选用锁脚锚管；第四，初期支护背后注浆，临时支撑需结合监测数据进行分段拆除，最大按照8m 控制拆除支撑的每次长度。依次开展底部防水层、底部及下部边墙二次衬砌施工，防水板及钢筋接头的预留不容忽视；第五，开展拱部、边墙防水层的施工，并同时进行二次衬砌施工，得到封闭成环的结构，在二次衬砌背后注浆完成后，需基于达到设计强度的结构开展后续施工[3]。

3.2 CRD 法施工

工程采用CRD 法进行D 断面施工，基于一榀拱架间距控制开挖循环进尺，施工以机械开挖为主，拱脚等隅角处需进行土体预留，规格为60～70cm，以此开展人工或小型设备开挖，规避超挖问题，预留核心土体积需在浅埋地段适当加大，CRD 法施工的具体流程可概括为：“①：开挖左侧上洞室，超前支护→②：格栅架设，临时仰拱施工，拱部挂网，侧壁锚杆打设，混凝土喷射→③：开挖左洞室下洞室→④：格栅架设，拱部挂网，侧壁锚杆打设，混凝土喷射→⑤：开挖右侧上洞室，超前支护→⑥：同②→⑦：右侧下洞室→⑧：同④→⑨：底板垫层及防水、模筑底板及部分二次衬砌→⑭：侧墙及顶拱防水，模筑侧墙及拱部二次衬砌”。

可将上述流程概括为以下施工步骤：第一，施工完成1A 号出入口主体结构后，将φ108 管棚分别打设于拱部两侧，地层需开展超前预注浆加固，具体采用的超前小导管规格为φ42，开展CRD 法施工，左上洞室开挖后需进行初期支护，墙脚由锁脚锚管加固；第二，开挖左下、右上、右下洞室并进行初期支护，墙脚由锁脚锚管加固；第三，初期支护背后注浆，不拆穿临时支撑，开展底部防水层施工，进行底部及下部边墙二次衬砌，防水板及钢筋接头需要预留；第四，基于监测结果将水平临时仰拱分小段拆除，拱部、边墙防水层和二次衬砌施工采用跳格法。结构封闭成环，将竖向支撑拆除，最后开展二次衬砌背后注浆。

3.3 施工细节要点

为保证出入口通道暗挖连续下穿管线施工质量，施工单位在各环节施工中均投入大量精力和资源。超前大管棚施工为例，具体施工流程如图2 所示。

图2 超前大管棚施工流程

4 结论

综上所述，地铁出入口通道暗挖连续下穿管线施工技术的应用需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的CD 法施工、CRD 法施工、施工细节要点等内容，则提供了可行性较高的技术应用路径。为更好满足地铁出入口通道暗挖连续下穿管线施工需要，针对性的监控量测工作必须严格开展。