城市地铁暗挖隧道连续浅埋下穿管渠河桥施工技术1

周伟 杨选择

（中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南昆明，655000）

【摘要】本文从施工前的调查和方案制定、施工中规范工序实施和要点控制、地质预报、爆破控制、施工监测等方面，详细阐述了青岛地铁三号线君峰路站—西流庄站区间暗挖隧道连续浅埋下管渠河桥的施工技术，取得了良好的效果，为今后类似工程积累了经验，值得推广运用。

【关键词】暗挖隧道；浅埋下穿；管渠河桥；施工技术 1工程概况

青岛地铁3号线君西区间起讫里程为K20+982.795～K21+767.196，区间长度784.402m，为并行单洞单线隧道，左右线间距13米，于区间中部K21+542处设施工竖井及横通道，从横通道向大、小里程暗挖施工。区间小里程端K21+317～K21+238.4段埋深16米，其中左线ZK21+317～K21+249段、右线ZK21+307～K21+238.4段连续下穿穿一根DN1500排污管道、一座桥梁、一条距3米宽暗渠、一条40米宽河流。地质情况从地面至上而下分别为素填土、粉质粘土、粗砂层、粗粒花岗岩等，拱顶以上岩体厚度约6米，其中左线中风化岩层最小厚度仅2米，并有两条断层破碎带。该段隧道与管渠河桥里程平面关系及地质情况见平面图及左右线纵断面图：

2施工技术准备 2.1施工调查

管线调查：原设计无暗渠通过，隧道下穿两条直径1.8米的排污管道、下穿河流和桥梁，由于河道已经过改造，现场实际有可能已发生变化。在下穿施工前项目部进行了现场调查，并邀请产权单位现场指认和核实，结果为：由于河道改造，两条直径1.8米的排污管道已拆除，改成了一条直径1.5米的排污管道和一条3米宽的暗渠，桥梁全长60米，扩大基础，埋深浅，简支板梁，见上图所示。

地质调查：项目部在河中进行了竖向地质钻探，结果显示，拱部岩体厚度3～4米。 2.2方案确定

小里程K20+317～K21+238.4段连续下穿管渠河桥，桥面交通繁忙，管渠、桥梁保护和防坍塌涌水是重点。方案确定如下：

（1）本段采用上下台阶法爆破开挖施工，每循环进尺1米；

（2）小导管超前支护，格栅钢架加强支护，及时系统支护封闭成环；

（3）加强超前地质预报，除TSP远距离地质预报和地质雷达近距离预报外，增加加深炮孔短距离预报手段，及时掌握掌子面最近处地质信息，以便提前采取措施。如果探测到前方为断层破碎带或裂隙发育水量丰富，则先采取帷幕注浆加固堵水，再进行开挖支护施工。

（4）加强监测布点及量测，做好爆破振速监测。

（5）适时时掌握掌子面与及管渠河桥相对位置，及时采取措施，确保平稳穿越。 3施工工序及技术要点 3.1施工工序流程

测量放线→布孔→钻孔→上台阶装药爆破→下台阶装药爆破→上台阶扒碴→上台阶钢架网片安装，同时下台阶出碴→上台阶安装小导管注浆、下台阶网片钢架安装→上下台阶喷射混凝土→回弹料及场地清理→转入下一循环。 3.2爆破开挖与振速监测

单段最大装药量计算：爆破振动速度计算公式为:

VK3QR，式中V：地震

波波速，2cm/s；K、a与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，根据本区段地质情况取K=150，a =1.8； Q：单段最大装药量，单位kg；R：爆源至被保护构筑物之间的距离，即R=16m，代入公式验算得经计算得允许单段最大装药量：Q≤3.07kg。

爆破设计：按开挖进尺1米进行爆破设计，主要控制上台阶爆破，控制最大单段装量不超过允许最大单段装药量。爆破设计一图一表如下，最大装药量3.05kg，爆破设计符合

要求。

台阶 炮眼分类 炮眼数 个 2 2 4 4 5 6 7 8 8 7 5 6 64 段位 段 1 4 7 9 11 13 15 16 17 18 19 20 炮眼每孔药深度 卷数 m 卷/孔 1.28 3 1.54 3 1.54 2.5 1.28 2 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 0.5 1.2 0.5 1.2 0.5 1.2 1 1.2 1 单孔装药量 Kg/孔 0.9 0.9 0.75 0.6 0.45 0.45 0.45 0.15 0.15 0.15 0.3 0.3 合计 药量 Kg 1.8 1.8 3 2.4 2.25 2.7 3.05 1.2 1.2 1.05 1.5 1.8 23.75 备注 连续装药 连续装药 连续装药 连续装药 连续装药 连续装药 连续装药 间隔装药 间隔装药 间隔装药 连续装药 连续装药 掏槽眼 掏槽眼 掏槽眼 掏槽辅助眼 辅助眼 上台辅助眼 阶进辅助眼 尺1米 周边眼 周边眼 周边眼 底板眼 底板眼 合计 施工过程中按爆破设计进行布孔、钻孔和装药爆破，并进行振速监测。本段开挖过程中，由于上覆步层和土层的衰减效应，实测振速均小于2cm/s，大部分实测振速小于1.5cm/s，对管渠桥梁起到了很好的保护作用。 3.3开挖面初喷

安装钢架之前行进行初喷，尤其对于围岩较差段落，喷厚3～5cm，封闭开挖面，防止长时间暴露。

（2）施工要点

①初喷前检查无有侵限，如有侵限及时处理，确保钢架安装轮廓尺寸。 ②先初喷掌子面，后喷拱墙，先喷危险部位，后喷稳定部位。 3.4钢架安装

格栅钢架是在隧道开挖初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓布设的钢格栅支护骨架结构，钢架安装后可阻止岩体过度变形和承受部分松弛荷载，达到支护围岩稳定，限制围岩变形的目的，它与钢筋网、喷射混凝土等结合在一起共同受力。

（1）施工工序流程：施工准备（测量放线、钢架运至作业面）→安装钢架安装→钢架断面位置检查→安装锁脚锚杆。

（2）施工要点

①钢架安装前抄平放线，为钢架安装提供中线标高基点。 ②钢架进洞前须在洞外进行质量检查，合格钢架方能进洞安装。

③钢架应在初喷混凝土后及时架设，并严格控制其内轮廓尺寸，且预留沉降、变形量，防止侵入衬砌净空。

④钢筋格栅应垂直线路中线,允许偏差为横向±30mm,纵向±50mm,高程±30mm,垂直度5‰。作业人员安装过程中须尺量和吊线控制和检查。

⑤每节钢架间应以螺栓连接，连接板应密贴（连接板不密贴或螺栓连接困难处应垫钢件焊接牢固）。

⑥检查钢架安装位置，确认架立位置准确且净空符合设计要求后利用锁脚锚杆定位，锁脚锚杆置于钢架主筋内侧，并与钢架上下焊接锁死。

⑦两排钢架间用Φ22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1m，以便形成整体受力结构。 3.5钢筋网安装

施工要点

①钢筋网采用直径6.5mm圆钢，网格间距200mm。

②纵横向钢筋采用点焊连接，与钢架采用焊接联结方式固定。 ③每层钢筋网之间应搭接牢固且搭接长度不应小于200mm。 ④钢筋网要被喷射混凝土包裹，混凝土保护层不小于20mm。 3.6超前小导管

（1）施工工序流程：钻孔并检查孔深→清孔→插入小导管→注浆。 （2）施工要点

①小导管沿隧道拱部128°范围均匀布设，间距为400mm，水平倾角15°，纵距15m。 ②小导管直径42mm，长3m，小导管的前端做成约10cm长的圆锥状，在距后端100cm内不开孔，剩余部分按20～30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔。

③小导管的钻孔直径50mm，钻孔方向应顺直，采用吹管法清孔，安设采用引孔顶入法（在孔口端用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，把小导管插入孔内，

带好丝扣保护帽，用风钻打入到设计深度，使麻丝柱塞与孔壁压紧， 小导管外露长度以不超过喷射砼面及便于便连接孔口阀门和管路为宜。

④小导管安装完成后，压注水泥浆，比例1：1，注浆压力0.5MPa。

⑤注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，注浆压力由小到大。注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10min，可结束该孔注浆。

⑥当注浆压力突然升高时应停机查明原因；当水泥浆进浆量很大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。

⑦注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。 3.7喷射混凝土

（1）施工工序流程：施工准备→砼拌和运输→喷射砼→表面处理→清理回弹料。 （2）施工要点

①认真把好原材料关，原材料质量符合规范要求。 ②严格按配合比进行配料。

③喷前检查并清除松动岩及欠挖断面处理，根据石质情况，用高压风或水处理受喷面，处理岩面集中渗水，埋设喷层厚度检查标志。

④为提高工效及保证质量，应采取分次喷射方法。原则是，多分段、分部、分块，由下而上，先边墙后拱脚，最后喷射拱顶。一次喷射厚度一般应不小于最大骨料粒径的1.5倍，拱部不得超过10cm，边墙不得超过15cm，喷嘴与岩面保持垂直，距受喷面0.8～1.2m。

⑤喷射压力宜控制在0.15-0.2MPa，混凝土喷射终凝2h后，应进行湿润养护，养护时间不得少于14d。

⑥喷射作业人员应戴防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具、作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗，喷射混凝土作业完成后应及时对机具进行清洗。

⑦喷射混凝土表面应平整、无空鼓、裂缝、松酥，进行找平处理，平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差满足验标相关要求。

⑨超挖部位不得填碴及杂物，不得施放空，接头处不得放空。 ⑩对前一循环不到位处进行补喷，及时清除回弹料，收整规范。 3.8初支后注浆

衬支后注浆主要为了确保初支后密实，并起到一定堵水作用。

（1）施工工序流程：施工准备→连接注浆管路→压水试验→浆液配制→压注浆→终孔→下一孔注浆

（2）施工要点

①注浆管直径42m，长0.5m，施作初支时按设计位置预埋。若注浆管未及时预埋，注浆前须打孔安装注浆管

②压注水泥浆，比例1：1，注浆压力0.3～0.5Mpa。 ③顺序为由下至上，注浆压力由小到大。

④注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10min，可结束该孔注浆。 4施工监测

施工前进行了监测布点，主要监测项目有地表沉降、洞内拱顶沉降、洞内净空收敛、管线沉降、水位监测、建筑物（桥梁沉降）、建筑物（桥梁）表面观测。

监测情况为：

（1）实测振速均小于2cm/s，大部分实测振速小于1.5cm/s；

（2）地表沉降监测数据变化趋势整体稳定，日变化量及累计变化量均较小，累计最大值为-15.1mm（控制值为30mm），但其变化量较小，且数据较稳定；

（3） 拱顶沉降监测数据变化趋势整体稳定，累计最大值为-11mm（控制值为30mm），变化量较小，且数据较稳定；

（4）净空收敛监测数据变化趋势整体稳定，累计最大值为9mm，变化量较小，且数据较稳定；

（5）水位监测数据变化在允许范围之内，处于安全状态；

（6）排污管道、暗渠和桥梁无明显沉降；桥梁表观监测与施工前对比无变化，处于安全状态。 5地质预报及措施

项目部重视地质超前预报工作，利用TSP远距离地质预报和地质雷达近距离预报，掌握本段地质大体情况，同时每4.5米进行一次加深炮孔短距离探测，准确掌握掌子面近端地质及富水情况，及时采取措施。通过及时掌握掌子面最近处地质信息，以便提前采取措施，如果地设计地质相符合，则按设计规范施工，如果探测到前方为断层破碎带或裂隙发育水量丰富，则先采取帷幕注浆加固堵水，再进行开挖支护施工。在施工过程中未遇到较破碎带及涌水情况，对局部破碎岩体及裂隙水进行了局部处理，促进了施工进度和安全。 6进展信息与动态控制

施工过程中加强进展信息收集和动态控制，利用形象进展图（如下图所示），及时掌握左右线掌子面所在位置及穿越管渠河桥情况，在管渠墩台前后5米范围及时预警和并采取相关措施稳步推进。通过动态控制，确保穿越时的安全，防止事故的发生。

7结语

施工前认真调查并制定方案，施工中坚持“管超前，弱爆破；短进尺，强支护；早封闭，勤量测”的原则，加强超前地质预报，规范施工工序，适时监测，动态控制，稳步推进。目前，已安全顺利通过管渠河桥，且施工进度达到计划要求，施工中未发生坍塌涌水和管渠桥梁破坏事故。本段连续穿越管渠河桥的成功，为类似工程施工提供了经验。