复杂环境条件下城市综合管廊超浅埋暗挖施工技术研究

郑 凯

中铁十四局集团有限公司，山东 济南 250000

1 管廊工程概况

金顶东路综合管廊是配合北京地铁六号线西延工程同步实施的新建综合管廊，位于规划金顶东路与现状苹果园南路交叉口，沿金顶东路西侧南北向布置。

该工程在施段设计长度为125.38m，分为电力舱、水信舱和热力舱；管廊标准段、穿越道路段及穿越铁路段为三孔单层拱顶直墙断面；两处管线分支口为六孔双层拱顶直墙断面。管廊正线采用浅埋暗挖法，复合式衬砌结构，初衬结构为钢筋格栅+350mm厚喷射混凝土，二衬结构为模筑防水混凝土，初衬与二衬之间设置柔性卷材防水层。金顶东路综合管廊平面如图1所示。

图1 金顶东路综合管廊平面图（单位：mm）

2 管廊工程特点

2.1 周边环境复杂

金顶东路综合管廊由南向北分别穿越大台铁路，地铁六号线苹果园站、苹果园南路、临近苹果汇商业建筑物及多幢高层住宅楼，如图2所示。

图2 金顶东路综合管廊局部剖面图（单位：mm）

穿越道路段及两处管线分支口位于苹果园南路下方，地铁六号线苹果园站车站结构上方。施工期间，苹果园南路有公交车、自卸货车等大吨位车辆通行。道路下方有φ1000mm给水管、φ600mm雨水管、φ300mm污水管及多条通信管线与该管廊相交或平行。管廊初衬结构最浅覆土2.92m，与地铁车站结构最小净距0.636m。综上所述，该管廊周边环境复杂，对变形控制要求高，施工技术难度大。

2.2 地质条件复杂

金顶东路综合管廊从上至下依次穿越粉质黏土填土①层、杂填土①1层、卵石②层、粉质黏土②1层、卵石③层、卵石④层、粉质黏土⑤层。

两处管线分支口段拱部为人工填土层，以路基土为主，含大量碎石、夹杂少量砖渣等，回填成分复杂、土质较为松散，且强度低，自稳能力差，容易发生土体坍塌、滑移。

3 杂填土地层超浅埋暗挖施工控制措施

该工程暗挖施工严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针。施工前采取地面深孔注浆加固地层、路面铺装钢板防护等措施，施工过程中采取径向注浆加固地层、优化初衬扣拱格栅等措施，确保超浅埋暗挖的施工安全。

3.1 地面深孔注浆加固地层

设计方案要求对拱顶及起拱线以下1.5m高度内侧墙进行超前深孔注浆加固，加固范围为初衬外1.5m、初衬内0.5m，如图3所示。

图3 管线分支口超前注浆加固示意图（单位：mm）

两处管线分支口及穿越道路段位于苹果园南路下方，近距离垂直下穿多条市政管线，地质条件复杂，洞内深孔注浆施工风险大、加固效果无法保证。因此，该工程调整为地面深孔注浆方式进行地层超前加固，要求注浆后开挖面无明显渗水，无侧限抗压强度为0.1～0.3MPa，渗透系数≤1.0×10-6cm/s。

地面注浆孔间距为0.8m×0.8m，梅花形布置，根据实际地面标高确定各钻孔深度。要求钻孔临界位置与初衬外轮廓间距大于30cm，避免由于钻孔过长导致浆液流窜至开挖面，降低施工功效；同时避免由于钻孔过短，影响注浆加固效果。各钻孔与地下管线须保持1m以上的安全距离，钻孔注浆遵循隔孔施工原则，保证浆液扩散均匀。

注浆浆液选用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆与水玻璃配比为1∶0.5～1∶1的体积比。水泥浆采用P·0 42.5普通硅酸盐水泥，水灰比（按质量）为1∶1；水玻璃需稀释至浓度25Be’后使用。浆液配合比是调节浆液可灌性和凝结时间的重要参数因素，经多次试验发现浆液凝结时间为40s时效果最佳，故每次注浆前需对配比浆液凝结时间进行试验，合格后方可使用。

注浆加固坚持以注浆压力控制为主、注浆量控制为辅的双控原则；结合工程地质条件，将注浆压力控制在0.8～1.0MPa、瞬间压力不大于1.5MPa，单孔每延米注浆量为0.2m3。注浆过程中，当压力过低时应检查是否漏浆，避免浆液流窜至地下管道；当压力过高时应检查是否管路被堵塞；压力稳定后保持3～5min，即可结束注浆。

3.2 路面铺装钢板防护

为了降低地面车辆荷载对暗挖施工的影响，防止因道路沉降引发地面塌陷或管线破裂，该工程在管廊上方的沿苹果园南路铺装钢板。路面钢板铺装范围超出初衬结构外轮廓线至少5m，钢板单块尺寸2m×6m、厚20mm，总宽度24m，相邻钢板通过连接件连接，如图4所示。

图4 路面铺装钢板剖面图（单位：mm）

为了解决地面塌陷等特殊问题，满足施工监测要求，在路面钢板留置注浆孔及沉降监测孔。注浆孔直径50mm，横、纵向间距为2.5m，梅花形布置；沉降监测孔直径108mm，横、纵向间距为5m。

钢板铺装前，对沥青混凝土路面铣刨，铣刨厚度为3cm，确保基面整体平整，钢板铺装完成后能够与原有路面平顺过渡。钢板铺装后，及时清除表面浮锈，滚涂环氧封闭底漆；然后均匀涂刷基层黏结胶，铺设1cm厚防滑陶瓷颗粒，待基层胶硬化后均匀喷涂封层胶，形成整体保护膜，如图5所示。

图5 路面铺装钢板详图（单位：mm）

路面铺装钢板可以减弱集中荷载作用下的应力集中现象，使车辆荷载通过钢板扩散，从而有效减小开挖面前后地面集中力引起的变形量。其在两处管线分支口位置的作用效果明显。

3.3 洞内径向注浆加固

该工程初衬结构采用双侧壁导洞工法、台阶法分别开挖，先边洞开挖成环、后中洞扣拱。两侧边导洞开挖对中洞扣拱节点处土体将产生扰动，影响超前注浆的加固效果；二衬结构施工破除初支中隔壁时，易对该处地层再次扰动，造成初衬背后土体松散，增加了施工风险。因此，中洞扣拱开挖前对拱部地层进行研判。当深孔注浆效果不佳或地层不稳定时，需通过超前小导管注浆方式进行二次加固处理，保证初衬扣拱施工质量。

因为管廊中导洞作业空间狭小、施工困难，所以实际施工采用边导洞径向注浆方式加固中洞拱部地层。边导洞初衬施工时，在初支中隔墙预埋直径50mm套管，其下端距拱顶400mm、呈30°斜角；后续施工通过该穿墙管打设超前小导管完成径向注浆。该方法可以避免中洞开挖与超前加固交叉施工，保证施工进度；同时可以实现对扣拱节点等易扰动部位重点注浆加固，减小开挖坍塌风险，保证施工安全，如图6所示。

图6 径向注浆预留套管示意图（单位：mm）

3.4 优化初衬扣拱格栅

初衬施工中，两边洞格栅安装质量影响中洞扣拱施工。边导洞格栅中线误差会导致边导洞位置偏移，造成中洞净空偏差；边导洞格栅同步里程误差会造成扣拱格栅两侧的节点步距偏差。上述因素会造成扣拱格栅连接板不密贴。

为了保证扣拱格栅的连接质量，实际施工将扣拱格栅分成两节加工、安装。两节格栅与边导洞预留节点通过螺栓连接，在扣拱1/3处采用主筋搭接焊接方式连接。相邻格栅的主筋焊接位置要相互错开、避免共线，并加密连接筋布置间距；同时，利用钢套管对主筋焊接位置嵌套加固。扣拱格栅安装前，在任意节格栅预先安装套管，待格栅主筋焊接完成后，将套管移至主筋搭接处，形成穿管保护。该方法能纠正扣拱格栅安装偏差，加强焊接节点连接强度，确保初衬施工质量，如图7所示。

图7 扣拱格栅优化示意图（单位：mm）

3.5 施工监控量测

该工程监控量测贯穿整个施工过程，可以利用监测结果指导现场施工。监测项目主要包括初衬结构拱顶沉降、底板隆起、水平收敛、地表沉降等。

目前，管廊初衬已全部完成，施工过程未发生开挖面塌方情况，且各监测项目数据稳定。其中，地表沉降整体规律表现为开挖初期沉降变化较大，随时间推移沉降速率变小，最终沉降值趋于稳定。

4 结束语

在金顶东路综合管廊施工中，采用地面深孔注浆加固地层、路面铺装钢板防护、边导洞径向注浆加固、优化初衬扣拱格栅等控制措施，既保证了施工安全质量，又提高了施工作业效率，同时为同类型城市综合管廊施工积累了宝贵的实践经验。