浅谈明挖下穿隧道横穿既有道路施工技术

陈荣

摘要：随着我国城市地下交通的发展，地铁和公路下穿明挖区间隧道与既有地面道路发生立体交叉的情况越来越多。如何在保证地面交通正常运营的前提下，安全、快速地横穿既有地面道路以及如何保护、悬吊沿路管线是明挖下穿隧道施工中难点。文章将以杭州滨江区彩虹快速路明挖下穿隧道（正线）横穿浦沿路施工为例，简要介绍明挖下穿隧道横穿既有地面公路的施工技术。

关键词：明挖下穿隧道；横穿；道路施工 ；悬吊管线；堵头支护

中图分类号：X731 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-

1 工程概况

彩虹快速路位于钱塘江冲海积平原区，第四纪覆盖层厚度较大。按其岩性及其工程特性，自上而下依次划分为8层19个亚层，分别为①1杂填土、①2素填土、②砂质粉土、③1砂质粉土、③2砂质粉土夹粉砂、③3砂质粉土夹粉砂、③4粉砂夹砂质粉土、③5含粘性土砂质粉土、④淤泥质粉质粘土、⑤1淤泥质粉质粘土夹粉砂、⑤2淤泥质粉质粘土与粉砂互层、⑤3淤泥质粉质粘土夹粉砂、⑤4粉细砂夹淤泥质粉质粘土、⑥淤泥质粉质粘土夹粉砂、⑦含砂粉质粘土、⑧1中细砂、⑧2圆砾、⑧3含粘性土粉砂、⑧4粉质粘土。本场地属钱塘江冲海积平原地貌单元，整体地势较为平缓，不存在有发生滑波、泥石流、地面沉降等不良地质作用的边界条件。不良地质主要有：沼气、管涌和现有景观河道的河水，基坑降水时容易形成坡降，施工时应引起重视。该工程范围内地下水比较多，埋藏浅且与钱塘江连通。工程地处在交通繁忙地区，滨江区的主干道浦沿路从中穿过，浦沿路宽28m，双向四车道，是一条滨江区的南北向交通主干道。沿路地下管线较多，有通讯电缆、军用光缆、给水管、煤气管等，且规划中的地铁五号线也是沿浦沿路走向，并将在近期实施。隧道暗埋段隧道断面宽27.7m，净空高度为5m，地面道路宽40m；隧道敞开段道路总宽77.6～85.5m，敞开段隧道断面宽33.5m。基坑开挖深度最深约15m，宽度28.7m，内支撑第一道为钢筋混凝土支撑，其余均为600mm钢支撑。围护结构基坑周边采用三轴搅拌桩裙边加固，加固体深入基底4m，加固体宽5.15m。主体结构采用钢筋混凝土框架结构，正线部分地段为单层两跨。

2 总体施工方案

根据现场的地形条件，结合本工程工期紧、施工工序之间的交叉比较多的特点，为尽量减少对地面道路浦沿路的影响，将明挖下穿的隧道施工与浦沿路交通疏解两者相结合，采用分东西两侧单侧倒边分段施工的方法。

首先施工浦沿路西侧临时道路（宽6m），将现有车流转移至西侧临时道路和保留的浦沿路西侧12m和道路上通行，完成第一期的交通疏解。其次。将浦沿路西侧围蔽起来，施工东侧的主体结构，建造临时道路。再次把车流转移到东侧的临时道路上，完成二期的交通疏解。最后进行西侧主体结构的施工，完成后回填并恢复浦沿路。

同时为了确保地面道路安全运行及东侧明挖下穿隧道施工过程中的开挖安全，在K1+804处增设堵头工法桩一排，SMW工法桩与隧道围护结构相连，造成对基坑的封闭围护。堵头支撑体系与隧道东西两侧基坑支撑体系相结合，基坑开挖过程中分层架设斜向支撑对堵头处的工法桩进行支撑围护。

因沿浦沿路横穿基坑的部分管线位置已侵入下穿隧道的上部结构，为保证基坑围护结构的安全和施工便利，故须对横穿基坑管线进行悬吊保护，需在K1+790处增设钢桁架梁横跨基坑的方式进行管线保护。

3 关键的施工技术

3.1 交通疏解临时道路施工

明挖下穿隧道横穿浦沿路时采用新建临时道路结合原有路面的方式进行疏解，分两期进行。一期工程临时道路宽6m，结合原浦沿路西侧12m宽道路共宽18m。二期工程道路宽度为共17m。

3.1.1 路基和基层施工。路基填筑前采用含水量适中的粘土作为填料，分层填筑压实土路基，分层松铺厚度30cm，压实后密实度不低于90%。然后采用35cm宕渣和25cm的5%水泥稳定层为基层，完成路基施工。

3.1.2 路面及配套设施施工。路基整平压实后，再进行路面施工。路面采用碎石沥青路面，厚度10cm，采用6+4cm的结构，路面设1.5%的横坡。道路中间采用水泥隔离墩进行隔离，机动车道与人行道采用塑料隔离墩进行隔离，标明车道，设置相关的交通标志线和标牌。

3.2 悬吊管线

目前对需要跨基坑悬吊的管线主要为Φ800球墨给水管和Φ300煤气钢管。根据以往悬吊经验，拟采用槽钢架焊接拼装桁架梁的方式，通过对桁架梁结构的验算，采用2片主梁进行拼装，每片主梁用2根槽钢背靠背进行叠合焊接而成，主梁顶面焊接一块50cm宽100cm长2cm厚的钢板、每间隔1.0m焊一块焊接成整体。桁架梁基座采用C30钢筋混凝土支墩，架设于K1+790处基坑两侧冠梁上。同时因为考虑围护结构变形位移、钢支撑预加轴力以及桁架梁温度变形伸缩等的影响，支座的一端宜设滑动支座、另一端设固定支座。桁架梁下方采用角钢焊接吊栏，底部高度平齐冠梁顶，管线在吊栏上穿过。

安装完成后要在每片主梁两端支座以及中部各设3个变形监测点，测定初始值，以后每天观测一次，用以监测桁架梁下沉变形情况。同时在管道通水（气）前后测量其变形下沉值，以准确掌握桁架梁空载和悬吊加载后桁架梁变化情况。

3.3 基坑堵头支护

根据地勘报告的地质情况，正线堵头支护结构采用“SMW工法桩+内支撑体系”的方式进行。工法桩桩径采用Φ850mm，桩间搭接为250mm，密插700×300×13×24H型钢。桩头插入基底以下9m。基坑开挖后，采用四道斜撑的内支撑体系来维护基坑的稳定性。

3.3.1 SMW工法桩施工。堵头桩采用SMW工法桩围护施工。在施工过程中按区段分批施作工法桩，其中搅拌桩采用两搅两喷法施工。以专用搅拌头钻机钻孔，采用R32.5水泥作固化剂。桩顶以上部分空搅，在钻孔至有砂砾层地段适当增加搅拌次数。搅拌桩相互咬合250mm。

施工技术参数如下：

（1）搅拌钻杆的钻进、回转的提升速度（0.5～1.0m/min）。

（2）搅拌钻杆的转速（60r/min）。

（3）搅拌桩径：Φ850mm。

（4）水泥浆液配合比：水泥：水=1：0.55。

（5）每延米水泥用量：70kg。

3.3.2 堵头支撑体系的架设与换撑。堵头采用一道混凝土支撑+两道钢管支撑+一道换撑。钢管支撑架设时端头设置双拼H700×300×13×2型钢围檩。钢管支撑下采用H700×300×13×24槽钢作为连系梁。钢管支撑钢管直径为Φ609mm，壁厚16mm，管节间采用法兰盘螺栓连接，钢管支撑的活动端设预加轴力装置。

支撑和拆撑顺序为：整平地面标高至7m，并施工SMW工法桩，开槽浇筑顶圈梁及第一道混凝土支撑。由上往下依次开挖至每一道钢支撑底，安装钢支撑并及时施加预轴力直至坑底及时浇筑砼垫层和底板。待底板达到设计强度后拆除第三道支撑，浇筑侧墙至第二道支撑底，待侧墙达到设计强度后实施换撑，拆除第二道支撑并浇筑侧墙和顶板。待顶板达到设计强度后拆除换撑和第一道混凝土支撑，覆土至地面。支撑的计算轴力标准值与预加轴力施加：第一道支撑计算轴力为175kN/M；第二道支撑计算轴力为470kN/M，预加轴力330kN/M；第三道支撑计算轴力为270kN/M，预加轴力190kN/M；换撑计算轴力为310kN/M.在施工过程中应根据量测反映出的基坑形变进行轴力增减，使基坑变形在施工规范允许范围之内。

4 结语

彩虹快速路明挖下穿隧道横穿浦沿路施工现已基本完成主体结构施工，并已完成路面部分恢复工程且进展顺利。在施工过程中地面交通运转正常，基坑变形很小，且未发现明显的渗漏水，施工效果较为理想。从该工程的施工中得到了以下几个方面的体会：

（1）将明挖下穿隧道施工与浦沿路交通疏解两者相结合，采用分两侧翻边施工的方法是本次实践成功与否的关键，它巧妙化解了浦沿路对明挖下穿隧道施工过程中的各种影响。

（2）横穿基坑的管线采用定制的工字钢桁架焊接加固悬吊的方案既方便，又经济和安全。

（3）在不利地形条件下以“堵头工法桩+内支撑体系”为堵头深基坑支护结构确保了基坑的安全，能有效抑制临时路面的沉陷、塌滑，从而影响到现有道路的通行安全。

（4）过程监测是明挖下穿隧道施工过程中不可缺少的一个安全保障环节，它应贯穿施工的全过程。

参考文献

[1] 工程测量规范（GB50026-93）[S].

[2] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）[S].

[3] 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].

（责任编辑：吴 涛）