浅埋暗挖法穿越地表民房控制沉降的方法

2019年 10月

工程技术Engineering and Technology建筑技术开发Building Technology Development浅埋暗挖法穿越地表民房控制沉降的方法谭泓(北京翔鲍水务建设有限公司,北京100191 )［摘 要］从工程实践出发，对于浅埋暗挖法穿越地面民房的沉降控制措施进行了分析和总结，通过试验段的研究，提出了 深孔注浆、采用正台阶预留核心土等主要的施工控制，达到防止塌方，控制地面沉降的施工目标，并对于施工中可能产生质量 缺陷的注意事项进行了说明。［关键词］浅埋暗挖法；穿越地面民房；沉降控制［中图分类号］TU96 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 20-0102-03Method of Controlling Subsidence by Shallow Buried Excavation

Method Through Ground HouseTan Hong[Abstract ] On the basis of the engineering practice, the settlement control measures for the shallow buried excavation method through the ground house are analyzed and summarized. Through the study of the test section, the main construction control is put forward, such as the deep hole grouting, the use of the positive steps to reserve the core soil, etc. The construction targets to prevent collapse and control ground subsidence are achieved, and points for attention that may produce quality defects in the construction are explained.[Keywords ] shallow buried excavation ； across the ground house ； subsidence control浅随着浅埋暗挖施工方法的兴起，其施工中地层变形和 周边建(构)筑物的沉降也日益引起重视。尤其是在穿越地 面建筑物进行浅埋暗挖施工时，对于地面沉降的控制措施, 成为浅埋暗挖技术研究的重点。本文通过北京市南水北调配收犒日期：2019-08-10作者简介：谭泓(1971-),女，山西河曲人，高级工程师，主要研究方

向为施工技术、施工管理。套工程南干渠工程第八标段浅埋暗挖法施工中，对穿越民房 段地面变形控制措施的研究、总结和归纳，体现了十八字方 针在穿越民房段的具体应用，为在软弱地层进行穿越地上建 筑物的暗挖隧洞有效控制沉降提供借鉴。1工程概况1.1工程简介南干渠工程是北京市南水北调配套工程的重要组成部分,

项工作协同开展。(3)建立模块化工期动态管控平台，项目 的工期模块一旦确定，立即导入模块化工期动态管控平台， 当模块工期发生偏差时，由平台直接预警，保障项目能及时 识别风险，及时纠偏，避免因工期延误造成不必要的损失, 通过信息化手段，提高管理效率。(4)完善考核机制，严肃 大计划执行。将预警机制与相关责任人绩效相挂钩，例如： 计划编制不合理要问责、不及时确认计划开始时间和完成时 间要问责、自身原因造成工期预警亮灯要问责、自身原因造 成工作未如期完成要问责、工期延误未及时釆取措施要问责 等。通过管理考核和底线约束，确保各项工期、工作目标均 能如期实现。(5)大计划管理中要工程是利用模块计划的支 撑体系进行运转，模块计划的基本支撑来源于大数据，高效 运行得益于管理中的高度穿插。高度穿插要求我们见缝插针， 创造出工作面就要有工序施工；有序衔接，工期紧可以抢工， 但是工序不能乱，组织管理不能乱。序就尤为重要。大计划就是把这些前置工作计划均纳入到整 个计划中，这样相互的逻辑关系和时间关系就明确了，出现 冲突时由计划工程师协调各部门进行工作计划调整，保证计 划有效性，实施过程中计划工程师要定期落实计划工作的开 展情况，推动各业务系统联动，保证工期计划和工作计划如 期开始如期完成，最终保证节点目标实现。(2) 大计划是由计划工程师编制。大计划的内容包括工 作计划和工期计划，不可能由一个人来编制完成。当工期计 划和工作计划由各业务系统相关负责人编制完成后，由计划 工程师组织大家共同梳理相互工作的逻辑关系和时间顺序, 形成总的大计划并发至各部门遵照执行。(3) 大计划中的工期计划就是报送业主审批的合同约定

的总进度计划。大计划中的工期计划是根据现场实际情况编 制的内控计划，而不是报业主审批的合同约定的总进度计划。(4) 大计划节点不能变动。大计划中的一级、二级节点 原则上是不能变动，但可根据现场实际情况做减法。三级节 点内容按照项目部的实际情况进行编写，顺序可变化，内容 可增减。5大计划管理中误区(1)大计划包括工期计划和各项保障性计划，每个计划

都独立存在并在各业务体系内部运转通畅，保障工期计划的 实现。大计划本身就是各项计划集合在一起的一个综合计划， 是以时间为轴将工期计划和工作计划融合在一起，过程中通 过计划工程师的监督、监控、督导，促使各业务系统为实现 工期节点目标而进行联动，真正确保节点目标的如期实现。 例如要实现主体结构施工，依次向前追溯的工作应包括结构 劳务队伍进场、劳务分包合同签订、劳务分包招投标、结构 队伍招标、方案编制、结构施工方案编制、结构施工图纸会审、 结构施工图纸接收等，以上工作分别牵扯着技术部、商务部、 工程部，这些工作虽然在各个部门的工作计划中，但由于这 些工作之间有一定的逻辑关系，前置工作不完成影响后续工 作的开展，进而会影响施工进度，因此以时间为轴的逻辑顺

6结束语大计划管理的控制直接影响项目的工期与成本，关系着 项目既定目标的实现与保证，大计划管理是外部联动和内部 互动的结果，项目管理者应当结合当今的工程模式和工程特 点，努力开阔新思路，积极探索项目管理新模式，提高项目 管理水平，逐步向发达先进的工程管理体系和管理模式靠拢, 通过完善的项目管理体系，科学的管理方法实现项目目标。参考文献［1］ 马宗胜.关于工程进度控制的探讨［J］.煤矿现代化，2004 (3) : 59.［2］ 陈晓兵.建筑工程施工工期计划管理的方式与方法探究［J］,建材发展导

向：上，2015, 13 (5) : 105-106.• 102 •建筑技术开发工程技术第46卷第20期Building Technology DevelopmentEngineering and Technology2019年10月工程承担着为北京南部地区提供水源的任务。工程共分为13个 隧洞开挖轮廓线外1.5m。通过对不同试验段隧洞开挖轮廓线 标段，本合同为第八标段，起点桩号9+797.04,终点桩号 外不同厚度土层的预加固效果进行比较，优化深孔注浆参数, 11+302.04,中心导线全长1505m,为双线圆形浅埋暗挖输水 从而达到如下目标：减小地表沉降；减小坍塌概率，确保施 隧洞,开挖洞径4.6m。在左线的9+818.291至9+798.775和右 工安全。线的9+836.153至9+816.637,穿越民房，穿越长度约19.5m, (2) 深孔注浆试验方案的实施。深孔注浆帷幕采用ZLJ- 穿越位置为院墙和房屋，地面民房距离洞顶开挖线6~7m,民 250煤矿用坑道钻机进行钻孔。深孔注浆每一循环做12m,开 房为自建单层砖砌结构，未设置地下圈梁，建筑质量较差。挖10m,留2m作为下一循环的止浆墙，以防止正式注浆时浆 1.2水文、地质情况液外溢渗漏。掌子面喷射30cm厚C20混凝土进行封闭，然后

该段地下水水位较低，埋深大,为潜水。勘探期间(2009.04) 按要求进行孔位放线、钻机定位。注浆按先四周后中间的顺 地下水位为15.26~18.39m,输水管道底高程33.10~32.10m, 序进行，周边孔向外倾角为3。~5。,在止浆面上测量放点，定好 地面高程约45.4~43.lm,不存在大规模施工降水问题。根据 孔位，孔位偏差为±3cm,入射角度偏差不大于1。。钻孔釆用 地质报告中描述，本工程起点段拱顶均为粉细砂层，含水量低， 钻机直接成孔，孔径为46 mm,第一个孔施工时，要慢速运转， 较干燥，属于极不稳定类土层，不易成型，极易产生塌落。掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参 2施工难点数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即 (1)围岩自稳定能力差，开挖后易产生塌方，地层加固 停钻，分析原因后再进行施工。制备浆液时，严防水泥包装 难度大；(2)地面沉降控制难度大，极易造成地面沉降，导

纸及其他杂物混入，注浆时应对浆液设滤网过滤，不经滤网 致地面民房产生裂缝，或危及地面民房的安全。针对上述情 过滤的浆液不得进入注浆泵内。注浆过程中的注意事项如下：

况可知，防止塌方控制地面沉降是穿越民房段的施工目标。 1)严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上

结合民房的现状情况，把穿民房段地面沉降的最大容许值限 升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因

制在-30~H-10mm以内。后釆取调整注浆参数或移位等措施重新注浆；2)注浆过程中 如果出现压力没有达到要求，或出现跑浆、串浆，可重新换孔， 3目标分析和控制进行后续作业，或待浆液初凝后再进行补注；3)注浆过程中 3.1目标分析随时观察注浆部位地面的变化情况，如果发现地表裂开、隆 在软弱、松散的地层中施工，防止塌方，控制地面沉降 起等异常现象要立即停止注浆，汇报现场技术人员，进行分

的关键是保持开挖面的稳定。为保证开挖面的稳定，需要在 析原因并做出相应的处理；4)注浆结束时，应及时对注浆泵、 施工的各个阶段釆取有针对性的措施，尽量减少开挖对地层 制浆机及所有注浆管进行清洗，保证注浆设备完好，管路畅通。的扰动，充分利用围岩的自承能力，进行严格的施工监测， (3) 试验数据和分析。试验段一：其所注浆液为水泥浆，

确保施工安全和有效控制地层变形。其特点是强度高，但水泥浆扩散呈线状，放射形分布，未形 3.2目标控制成大面积的帷幕固结。在施工过程中，由于注浆帷幕所加固 (1)开挖前采用预加固方法对地层进行固结；(2)开挖 地层位于隧洞开挖线3m范围内，对隧洞顶部开挖范围的地层 中釆取分步开挖法，以保证开挖面的稳定和及时有效地进行

固结未到位，在开挖工程中容易产生坍塌，对施工安全不利， 支护，减少对地层的扰动；(3)为了保证支护及时、密贴、 开挖时还需增设超前小导管注浆，增加了工程造价。试验段二：

大刚度的要求，选择适用、经济的支护方式。且所注浆液为改性水玻璃，扩散半径基本在0.7m左右，形成 4方案选择环环相交的大面积固结帷幕，强度可以满足开挖要求，不需 针对上述3个主要方面进行方案比选。要进行超前小导管注浆进行二次加固。在施工过程中，由于 4.1地层预加固方法的选择注浆帷幕所加固地层位于隧洞外开挖线外1.5m范围内，对隧 在软弱、松散、易坍塌、对地面沉降要求高的地层中，可 洞顶部开挖范围的地层也起到了固结作用，在开挖过程中地 以选择深孔注浆或超前大管棚对地层进行超前固结和支护，考 层基本较为稳定，不需增设超前小导管注浆，在安全和成本 虑到超前大管棚施工精度要求高，造价高、施工速度慢、施工 方面更为有利。难度大，相比较而言，深孔注浆的注浆开挖面小，造价低，施工 (4) 试验结论。综上所述，通过对试验段一和二的分析，

速度较快，因此本工程中选择了深孔注浆法进行土层预加固。 表明按照试验段二的施工参数进行深孔注浆既可以满足加固 4.2分步开挖法的选择土层，防止地面沉降的要求，又可以满足安全和成本的要求。 保持开挖面的稳定，减少对地层的扰动，对于控制地面 5.1.2根据试验段二确定的深孔注浆施工参数沉降是极其重要的。在软弱、松散土层中开挖，即使釆取了 (1)注浆孔直径：46mm。(2)浆液扩散半径：0.6~0.8m。地层预加固措施，也不宜使用全断面开挖。为了稳定开挖面， (3)浆液凝结时间：l~4min。(4)注浆压力：设定为 本工程釆用正台阶预留核心土法进行隧洞断面的开挖。0.3-1 MPa,实际试验段所用压力为0.5~0.8MPa« (5)注浆速 4.3支护方式的选择度：依据工程类比法确定：y=3O~5OL/min。(6)单孔注浆量： 为了稳定开挖面，控制地面沉降，支护要及时、密贴、大刚度、 Q=LnR2 n K u.式中：R为浆液扩散半径，可按0.7m考虑； 早封闭。因此，本工程在开挖后，掌子面喷射混凝土，架钢格栅， Z为导管长度，为10m； n为浆液有效充填率，取60% : u为 挂钢筋网，网喷混凝土作为初期支护。在初衬混凝土施工完 岩体孔隙率，取35% ；K为浆液损失率，取1.25。(7)注浆 毕后，及时进行回填灌浆，补充加固地层。材料：改性水玻璃，以浓度为10~20Be的水玻璃加入浓度为 5方案的实施10%~20%的硫酸。5.2正台阶预留核心土法开挖5.1深孔注浆帷幕法的施工为了提高掌子面的稳定性，减少地面沉降，隧洞内土方 首先通过深孔注浆试验确定深孔注浆的施工参数。暗挖釆取正台阶预留核心土法。5.1.1深孔注浆试验5.2.1台阶长度的确定(1)深孔注浆试验方案的设计。设计2个试验段，长度 台阶分为上下两级，台阶长度一般定为1.0Q,主要是在 均为10m。试验段一：浆液为水泥浆，加固范围为隧洞开挖 1倍洞径区段周围地层产生横向和纵向两个承载拱的作用，这 轮廓线外3.0m。试验段二：浆液为改性水玻璃，加固范围为

对于开挖是有利的。如果台阶长度超过1倍洞径，设置过长，

• 103 •第46卷第20期2019年10月工程技术Engineering and Technology建筑技术开发Building Technology Development将失去纵向承载拱的受力结构，在开挖时容易导致拱脚失稳； 上台阶若过短，易造成洞顶土体下滑，导致开挖工作面不稳定。考虑到深孔注浆加固土层、快速出渣、快速封闭等要求,

穿越民房地段开挖台阶长度取值为4.0m,上、下台阶步距为 4m,下台阶与上台阶同时掘进。5.2.2预留核心土核心土是软弱地层稳定掌子面的一种重要方法，核心土 必须要有足够的长度，即核心土不得“切断”岩层，否则核 心土就失去了其稳定作用，在本段中釆取环形开挖预留掌子 面核心土，在上半断面初期支护喷射混凝土施工完毕后，开 挖核心土和下台阶，迅速闭合，以减少地面的沉降。5.3初期支护体系的施工本工程的初期支护体系由钢拱、网喷混凝土和临时支撑 等共同组成，以控制地面的沉降，减少水平收敛。设位置(图2)。(3) 一衬混凝土背后回填灌浆。受到喷射混5.3.1格栅钢架、钢筋网施工(1) 格栅钢架、钢筋网施工流程：前期准备一断面检查〜

测量定位一格栅钢架、钢筋网加工〜洞内格栅拼装〜格栅钢 架架立一钢架位置检查、调整一挂网、纵向连接筋焊接。(2) 格栅钢架、钢筋网施工要点。1)格栅制造中要随时 检查校准模具的精度。2)钢格栅安装间距在穿越段从原来 的50cm缩短到30cm,以增强初支的刚度，减少地面沉降。 3)双层钢筋网从原来的釆用©6,网格间距100mm,改为直 径10mm钢筋，网格间距80mm。4)对纵向连接筋进行加密。 5.3.2喷射混凝土施工要点初衬喷射混凝土釆用C25混凝土，掌子面喷射混凝土釆 用C30混凝土，喷射混凝土掺速凝剂。施工控制要点如下。(1)初期支护喷射混凝土在每步开挖后及时进行，缩短 开挖面暴露时间，使其与工作面围岩密贴。(2)喷射混凝土

作业时，喷嘴与受喷面垂直，根据风压的大小喷嘴与受喷面

保持0.6-1.0m的距离。(3)喷射混凝土分段、分片、分层， 从下向上顺序进行，按螺旋轨迹及时均匀分层喷射。每层的 喷射厚度最大不超过60mm (后一层在前一层终凝后进行，但 不得超过lh)。操作过程中，按照规定的水灰比，使其达到表 面平整、圆顺、无干斑或流淌滑坠现象。钢支撑与开挖边线 之间的空隙，必须用喷射混凝土填实，喷射的混凝土将钢支

凝土的自重作用和施工工艺限制，初衬背后存在孔洞和间隙, 如不及时注浆回填，会导致地面沉降，所以需进行初衬混凝土 的背后灌浆填充。在喷射混凝土前预先在拱部埋设注浆导管， 注浆导管釆用直径32mm钢管，长度为700,外露200mm,环 向间距2m呈梅花形布置，在喷射混凝土达到70%强度后开始 回填灌浆。(4)加强动态管理。现场人员时刻注意量测结果， 随时发现失控点，及时釆取补救措施，进行动态管理。7穿越民房段的监测撑平整覆盖。(4)喷层厚度和强度按设计要求严格执行。不 得有空鼓、漏筋、脱落、裂缝，渗透水处必须进行封堵；喷 层要密室、圆顺，局部凹凸不平不超过±3mm。5.3.3临时支撑支护每棉喷射混凝土完成后，随即釆用钢支撑对成型暗挖洞 进行临时支撑，钢支撑采用型钢。钢支撑焊接在格栅钢架连 接板上。临时支撑在暗挖施工暗挖断面没有闭合前，可以起 到减少水平收敛的作用。待整洞成型后，将临时支撑割除。 临时支撑支护方式如图1所示。(1) 地面安全监测。施工前，在暗涵结构正上方居民房 屋四周共布置8个监控测量点，施工期间监控其沉降及变形， 日变形速率超过5mm/d时，应加强观测，施工时应注意方法， 日变形速率超过10mm/d时，应立即停止掘进，釆取加固措施。(2) 隧洞内安全监测。隧洞施工过程中，每隔10m在隧

洞拱顶设置沉降观测点，在隧洞两侧壁设置水平收敛观测点。

观测点累计变形超过15mm,或连续两次测量数值差超7mm 时，分析位移产生的原因，约请设计、业主、监理讨论处理措施。

6施工注意事项(1)必要的初喷混凝土。减少地面的沉降和变形，就要

及时支护，初喷混凝土是最及时有效的措施，初喷后可以有 效保证后续钢支撑和锚固作业的安全，因为其不仅起支护作 用，而且起安全警示作用。(2)打设锁脚锚杆。从经验得知， 如果支护不是封闭的(上半段网喷混凝土完成，正在进行下 部台阶和核心土开挖等工作时)，必然于初期支护基底产生剪 切滑面，造成支护下沉、变形，从而引起地面的变形和沉降， 可釆取锁脚锚管打设的措施减小作用于基底的应力及加固地 基，具体作法如下：上部拱架装正后，釆用风钻钻孔，人工

监测频率：0~15d,每日观测1次；16~30d,每2d观测一次； 31~90d,每周观测1次。(3) 监测结论。穿民房段浅埋暗挖施工的监测数据都在 允许范围内，施工完毕后，居民屋周围的8个观测点累计沉降 最大值为25 mm,在允许范围内。8结束语在上述易坍塌地段穿越地面建筑物的施工中，应结合不同 的施工阶段，对十八字方针进行灵活运用，在开挖、支护阶段， 强调一个“快封闭”的“快”字：开挖后及时喷射掌子面稳定 混凝土，及时安装钢格栅，及时设置水平支撑进行临时封闭， 及时喷射初衬混凝土，及时进行回填灌浆。要做到这一系列 的“及时”，需要对现场进行严格的策划和管理，做好施工的 先期准备工作，才能最大限度地降低时空效应对围岩的影响， 确保工程安全及控制地面变形。参考文献[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安微教育出版社， 2004.持风镐在拱脚处打设锁脚锚管，锁脚锚管采用直径42mm焊 接钢管，长2.5m,前80cm做成花管。打入地层的长度至少 为设计长度的90%.尾部焊接在钢拱架上，以支撑上部拱架， 在格栅钢架没有形成封闭的环形之前，对上部拱架进行支撑。 待成环之后灌注水泥浆，以加强格栅拱架稳定。锁脚锚管打• 104 •