新管幕法下穿火车站大断面隧道施工及监测方案

李宁宁

摘 要：新管幕法是浅埋暗挖法发展出的一种施工方法，可以运用小口径顶管技术制造大截面地下施工空间，对城市环境下浅埋软围岩施工的技术工艺和设计工作起到了重要作用。太原市迎泽大街下穿火车站隧道工程施工采用了新管幕法，在隧道挖掘施工前形成稳固的钢筋混凝土支护结构，然后挖出管幕中的土体，形成下穿通道。

关键词：新管幕法;大断面;顶管;暗挖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.115

1 研究背景

我国城市轨道交通建设事业发展迅速，地下综合管廓的修建规模也随之不断扩大，这对城市环境下浅埋软围岩施工的技术工艺和设计工作带来严峻考验。新管幕法作为浅埋暗挖法发展出的一种施工方法。管幕工法是使用小口径顶管技术制造大截面地下施工空间的工程施工方法。我国新管幕法施工案例较少，而且由于各个具体工程的特殊性，新管幕施工技术难度和风险的差别也较大，很必要根据工程特点进行专门研究。

太原市迎泽大街下穿火车站隧道工程施工采用了新管幕法，具有埋深浅、开挖断面大等特点，本地区地下环境复杂而敏感，隧道施工要采用多种工序，支护构造受力复杂多变，暗挖施工扰动范围大，工程建设风险大，地表沉降控制要求严格，因此有必要深入分析施工和监测方案[1]。

2 施工方案

本项目采用管幕暗挖法，该方法拟采用密闭式顶管机下穿铁路并敷设钢管，按照设计的隧道结构形成环形钢管幕，之后在管内分层、分段切割，同时浇筑形混凝土成钢筋砼衬砌，在隧道挖掘施工前形成稳固的钢筋混凝土支护结构，然后挖出管幕中的土体，形成下穿通道。

本次施工挖掘行车隧道管幕结构使用的是直径2000mm的钢管，管壁厚度为20mm，隧道顶板及底板总布设14根钢管，左右侧壁各布设3根，钢管间距离都在165mm到265mm之间，采用土压平衡顶管机施工。如图1所示。

3 管幕结构受力及变形监测方案

施工中对明挖施工的地表沉降、桩顶位移、支撑轴力、土压力、钢筋轴力及坑底隆起等进行监测，对管幕段施工的地面沉降、钢管收敛变形、钢管柱轴力监测、钢筋轴力、水土压力及主体结构变形及管线沉降等进行监测。管幕段既有轨道、雨棚基础、接触网柱、站台墙等既有构建筑物由第三方进行监控量测。因地铁的运营不能间断，所以使用自动化监测的同时还要加以人工监测来保证施工的绝对安全。

（1）铁路轨道沉降。每股道需监测段长度约 50m，在沿线路方向每 3-8m 设一沉降观测断面，沉降观测点的布置应遵循铁路运营部门的相关规定。

（2）雨棚柱、接触网柱。对临近侧穿的雨棚柱、接触网柱等布置沉降、倾斜测点进行监测。

（3）站台墙、南侧行包地道。对下穿的站台墙、南侧行包地道等布置沉降、倾斜测点进行监测。

（4）基坑或隧道内、外观察。基坑挖掘开始之后，要对水文地质和工程地质进行实时观察和记录;施工中对邻近建（构）筑物及地面的裂缝或变形等现象的监测和描述记录;顶管顶进施工中对邻近地表、建（构）筑物等进行观察和记录。

（5）钢管收敛变形和主体结构收敛变形。通过收敛计量测钢管及主体内壁间产生的相对位移，来判断钢管及主体结构周围土体的稳固程度。

（6）铁路路基沉降监测。用精密水准仪对各点进行观测，与最初的数据信息对比并进行分析，同时绘制路基变形沉降曲线图，如果产生的沉降变形超出允许值得70%则超出预置范围，必须立刻实施地层加固工作;工程施工的同时要注意排水工作，以免大量地下水聚集造成路基下沉。在容易产生沉降槽的位置要加设监测布点，同时根据有线轨道的构造特点，在道床上布设监测点，在沿线路方向每 3-8m 设一沉降观测断面[2]。

（7）明挖基坑围护桩变形监测。围护桩沉降观测点布于围护结构的转角处及每一支撑端头处，测点用 Φ12 的钝头钢筋制作，露出地面 5-10mm。当测点不足或被破坏时，可用冲击钻钻孔理设或用射钉枪补点。①垂直位移监测。沉降观测采用水准尺和精密水准仪。基坑开挖前，对每一个测点进行首次观测，每个测点观测两次，误差不超过 0.1mm，取二者平均值作为初值。基坑挖掘施工开始后每天至少进行一次观测，若数据参数发生了较大的变化，则需要增加观测频率。每天绘制时间-沉降曲线，指导调整施工直至工程结束。②水平位移监测水平位移监测的测点利用沉降观测点，在测点上端刻十字凿或凿出中心位置。水平位移采用视准线法用精密经纬仪，置于测点上，读取数值。使用经纬仪进行正倒镜读数四次，取其中数作为此次观测值。后期的测试结果都与初期数值进行比较，即可获取测点的水平位移量。③围护桩（土体）深部水平位移监测。对围护桩中的水平位移进行观测，观测值与桩顶沉降测点对应，测斜管固定在钢筋笼里与其一起下到桩中，灌注混凝土后即可进行观测，以桩底作为不动点进行计算。 埋设时，测斜管的一对槽口必须与所在的围护桩墙成垂直位置。

4 结论

新管幕法作为浅埋暗挖法发展出的一种施工方法，对于大断面隧道施工，由于施工步序复杂，施工环节不可控制因素多，因此必须严格进行每一步的施工监测，及时作出施工调整，优化施工方案，保证工程安全有序完成。

参考文献：

[1]胡俊，刘勇，曾晖.新型管幕冻结法不同管幕填充形式的温度场数值对比分析[J].森林工程，2015，31（06）：135-141+145.

[2]趙文，贾鹏蛟，王连广，关永平，李慎刚，赵朕.地铁车站STS新管幕构件抗弯承载力试验研究[J].工程力学，2016，33（08）：167-176.