超浅埋暗挖富水砂性地层隧道施工技术

超浅埋富水砂性地层隧道施工技术

中铁十三局二公司 李迎春

【内容提要】超浅埋暗挖隧道采用中洞法、预加固地层、“Ц”型钢管维护结构，可防止掌子面涌砂，结合初支背后注浆、路面下注浆、基底加固等工法控制地表沉降。用“三向法”控制曲线隧道净空尺寸

【关键词】富水砂层 中洞法 “Ц”型钢管 预加固 三向 1.工程概况

深圳市政工程在滨河路下修建一过街通道，作为连接高新技术会展中心地下车库与滨河路的交通线路。隧道全长87.91m，平面曲线半径63m，竖曲线半径450m，线路坡度由0.3％过渡到7％。隧道呈矩形平顶断面，宽10.3m，高7.65m，埋深度2.0～3.0m，地下管线密集，有Φ800给水管，Φ1500污水管，高压电缆，通信光缆等管线。 隧道穿越的地质条件差，顶部为人工填土层，中部为人工填砂层和淤泥质中粗砂层、淤泥质粘土层，隧道底部为流塑状淤泥质粘土层，地下水位在地表下4.0m。如图1隧道地质剖面图 砼路面填土，粘土中含中砂，夹砖、碎石，较松散填砂，黄色，松散淤泥质中粗砂，灰黑色，夹粉细砂淤泥质粘土，质纯，细腻，湿，流塑砾质亚粘土，含砂占25％，湿，可塑～硬塑 图1隧道地质剖面图 2、工程特点 隧道穿越含水量极其丰富的砂层，砂层无粘聚力，无摩擦力，无自稳能力，上导洞涌砂，会导致顶部填土坍塌，甚至波及路面，造成沉降过大，路面断裂；下导洞涌砂，会使上导洞钢架悬空，造成上导洞结构整体沉降，波及路面；地面交通主干道车辆多，车流量达160辆/分钟，车速快，夜间有70顿的重型车通过；隧道为平顶结构，且地下管线多，施工难点表现为

2.1控制掌子面涌砂和顶部坍塌，控制地表沉降在规定的30～50mm范围内，确保砼刚性路面不断裂，及路面交通安全；控制隧道两侧壁涌砂、涌泥，确保隧道不失稳。

2.2隧道底部位于软土地基上，控制隧道整体沉降，确保结构施工和使用安全。 2.3平顶结构隧道控制拆撑时顶板沉降过大造成结构开裂。 2.4控制曲线隧道顺利贯通和几何尺寸的准确。

为保证隧道施工、周边交通和地下管线安全，针对本工程特点，采用力学计算，工程类比方法，选择合理的隧道结构设计和科学的施工方案至关重要。

3、隧道设计 3.1．设计原则

确保隧道初期支护结构具有足够的刚度、强度和稳定性。确保一次性拆撑长度不小于8m.。

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2003年度优秀施工论文（技术总结） 超浅埋富水砂性地层隧道施工技术

3.2结构形式

根据力学验算，确定采用加劲砼支护，初期支护喷C25钢纤维砼，厚度40cm，两侧墙及底板采用I22a工字钢支撑，顶板采用I32b工字钢支撑；工字钢间距为50cm，两榀工字钢之间采用Φ25钢筋横向布置。二次衬砌用C30P8补偿收缩砼，复合式衬砌结构，初期支护与二次模浇砼之间用PVC防水板柔性防水。

4、施工方案

隧道施工的关键是防止掌子面、侧壁涌砂及顶部坍塌。根据本工程特点，采用“中洞法”施工，即通过临时支撑将开挖断面分成6部分，中上部导洞（即中洞）先行，然后再根据围岩情况进行细分部开挖。施工中采用“地层预加固、化大为小、分块开挖、分部封闭”的开挖和支护程序，通过超前导管，锚喷洞壁，钢拱架支护系统和临时支撑联系，及时封闭开挖面，边挖即支，控制围岩变形，严格执行浅埋暗挖“十八字”方针，信息化施工，及时调整施工工艺和设计参数，层层控制沉降。如图2施工工艺流程图，如图3中洞法施工示意图

预加固地层中洞上导开挖支护中洞向两侧及下导洞顶加固两侧下导洞开挖支护中下导洞开挖支护左右两侧上导洞开挖支护基底加固 图2施工工艺流程图 应根据监控量测结果，待初期支护保持稳定后拆除临时支撑，施作二次衬砌砼。 图3中洞法施工示意图 4.2顶加固地层 4.2.1开挖前，在顶部及掌子面上分别置入Φ42×4，L＝2.5m和4.0m钢花管，注水泥~水玻璃浆加固地层，注浆压力为0.8～1.0Mpa，浆液凝结时间5～6min。注浆1天后，打探管检查注浆效果，确认合格后方可开挖。导管间距：洞顶30cm，掌子面60～70cm，搭接长度为1.0m，用C25厚20cm网喷砼封闭作止浆墙。上导洞及下导洞底部一排掌子面水平方向注浆管不注浆，作泄水孔，并适当增加钢花管长度到6m左右，使前方地下水通过该管集中导水。 4.2.2上导洞开挖支护后，由上导洞向下导洞置入Φ42×4，L＝3.5～4.0m长钢花管，在下导洞两侧及前进方向2～3m横断面处形成一个“Ц”形的钢花管维护结构，并对其注入水泥~水玻璃双浆 【参考文献】 第 2 页 共 4 页 2003年度优秀施工论文（技术总结） 超浅埋富水砂性地层隧道施工技术

液加固地层，可有效阻止涌砂。

4.3导洞开挖

上导中洞超前两侧导洞6m，下导洞中洞超前两侧导洞5m，上导洞超前下导洞10～15m。上导 开挖高度4.0m，为减小开挖高度，降低临空面，将其采用上部2m高，下部2m高的分台阶法开挖，上部超前3m，分台阶处，竖向工字钢设节点板，用螺栓连接，上部工字钢底脚处垫30号槽钢。同时，上部开挖高度减小，有利于I32b工字钢的快速、安全的安装。下导洞开挖后，对其软土地基置入Ф42 Ll=4.5m长钢花管，底板初支完成后，注水泥净浆加固地层。

4.4 分部封闭

导洞开挖完成后，及时喷5cm厚砼封闭临空面，架立工字钢支撑，安装Ф8、15×15cm钢筋网，复喷C25钢纤维砼厚35cm，封闭永久结构，喷C25砼厚20cm封闭临时支撑，使开挖后的导洞及时封闭，控制围岩变形发展。

4.5初支背后注浆

初期支护完成且达到70%强度后，对其顶部及时回填注浆，用以填充初支喷砼与土层间不密实的空隙。采用水灰比1：0.6的水泥净浆，注浆压力为0.2~0.3Mpa。 4.6路面下注浆 因隧道施工的沉降产生刚性砼路面与地基土之间的空隙累计到一定程度（5cm以上），就可能导致路面断裂，危机交通安全。本工程采用路面下注浆方法，很好地控制了地表沉降，浆液水灰比1：0.6，注浆压力0.1~0.2Mpa。如图4路面下注浆断面图。 砼路面路基层初支背后注浆孔注浆管 图4路面下注浆断面图 4.7信息化施工 信息化施工是城市浅埋暗挖地下工程施工最关键的环节，可称之为地下工程施工的“中枢神经”。本工程监测内容见表1监测动态表

表1监测动态表 项 目 地 表 沉 降 洞 顶 沉 降 洞室初支收敛 底 板 隆 起 钢 支撑内力 测点布置 3个断面 每5m一个点 每10m一断面 每10m一个点 40m一个断面 监测频率（稳定前） 1—2次/日 1次/日 1次/周 1次/日 1次/周 监测频率同时要根据变形量的大小及时调整。 【参考文献】

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2003年度优秀施工论文（技术总结） 超浅埋富水砂性地层隧道施工技术 通过科学的设计和施工，地表沉降最大值为50.52mm，在规范之内， 确保了路面交通安全和结构本身的施工安全。如图5 地表沉降槽图 路面沉降曲线 图5 地表沉降槽图 5.隧道曲线控制 中洞法隧道分成6部施工，相互独立。隧道平曲线半径63m，竖曲线半径450m，曲线控制难度大，施工中主要采用“三向“控制法，即：5m布一轴线控制点，通过“弦线偏移法”计算出每前进50cm的偏移量，控制轴向位置，通过钢尺量测“双里程法”控制半径方向，通过“高程腰线法”控制高度方向。隧道初支完成经检测后，净空尺寸最大偏差为30mm。 6.结束语 6.1城市超浅埋富水砂性地层地下通道采用中洞法开挖施工，辅以预加固地层，“Ц”形管钢围护加固，能防止掌子面涌砂，控制地表沉降。但该方案还有待进一步研究。 6.2基底淤泥质粘土，通过注水泥浆加固，可提高地基承载力，保证结构整体稳定；路面下注浆，能及时填充空隙，控制刚性砼路面断裂。 6.3平、竖曲线采用“三向”控制法，可确保隧道净空尺寸正确。

【参考文献】

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