暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术研究.pdf

Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2024年 2月Feb.2024第6卷 第2期Vol.6 No.20 引言传统的地下人行通道工程施工方法对交通造成的负面影响相对较大，且施工效率低，施工成本大，难以有效应对地下复杂施工环境和地质条件。对此，通过提升地下人行通道施工建设水平，例如应用暗挖施工手段，来保障工程质量和施工进度。本文基于实际案例，探讨暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术的重要应用意义和实践价值。1 项目介绍某工程位于我国东南沿海地区某城市中心位置，为地下人行通道工程，该工程需横穿周边道路，且工程现场与汽车站、火车站距离相对较近，周边人流量大，车流密集，地下管线如水网、电网、通信管网等相对复杂。受本地地质条件特点影响，地质结构并不理想，且地下水位偏高，施工条件复杂，难以直接应用明挖施工技术。对此，该工程综合应用浅埋暗挖施工方法，该地下通道呈“上”字结构，通道内部总长 82 m，宽度为8 m，高度为 3.6 m。工程共设 4 个出入口，其中靠近火车站的出入口3 个，位置均处于道路右侧。工程上部覆土厚度约为2.2 3.2 m，工程各出入口应用暗挖施工段为海积平原地带，地质条件相对较差，主要为淤泥等。土壤含水量过高，自身稳定性较差，基体开挖过程中有可能引发土体变形，进而造成地面沉降等问题，极大影响工程结构安全。对此，该工程需全面做好支护和降水施工，保障工程项目的安全性和稳定性1。收稿日期：2003-10-20作者简介：庞继良（1982），男，广西玉林人，研究生，工程师，从事城市道路、桥梁、排水工程施工和管理工作。暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术研究庞继良（柳州市市政设施维护管理处，广西 柳州 545001）摘 要：结合具体工程项目案例，探讨暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术，论述施工原则、施工技术要点，如管棚支护、分部开挖、降水施工技术。质量管控策略主要体现为做好科学布设量测点，确定量测频率，分析量测结果等，从安全措施、风险管理和上跨既有管线施工 3 方面落实安全施工措施等，希望能够为当前城市道路施工和暗挖施工技术水平提升提供参考。关键词：暗挖；地下人行通道；下穿；城市道路；施工技术中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：2096-6903(2024)02-0046-032 施工技术要点2.1 施工机械选择由于该工程地下人行通道下穿城市道路，施工空间受限，且需要考虑对周边环境和管线的影响，因此施工机械的尺寸要适合隧道断面大小，不影响隧道内部的通风和安全。机械性能还要适应地质条件和施工工艺，能够有效完成开挖、支护、注浆等作业。在施工机械选择过程中，在人行通道开挖后期，选择小型液压挖掘机，其具有体积小、动力强、效率高、噪声低等特点，能够在隧道内灵活作业，并配备有破碎锤、液压剪等附件，用于处理难以开挖的岩石或钢筋混凝土等障碍物。在支护机械方面，选择自行式管棚钻进机，以便于快速准确地完成管棚支护作业。依靠机械自动调节钻压、转速、进给速度等参数的能力，能够适应不同地层的钻进条件。在注浆施工中，可以选择双液注浆机，依靠其压力大、流量大、混合比可调等特点，有效地将水泥浆或水玻璃浆注入管棚或基坑周边的土层中，增强土体的强度和稳定性，避免过量或过压注浆造成的溢浆或漏浆现象。由于施工位于城市中心位置，人流密集，在土方或材料运输中，可以选择小型自卸车和皮带输送机，将开挖出来的土方或其他材料运出隧道口或基坑外，减少堆放空间和时间，减少噪声问题，防止对周边人员和商业活动造成影响2。2.2 管棚支护该工程应用了超前大管棚施工技术，这也与施工现场周边管线复杂、埋设深浅度不一有很大关系。因此，该工程需全面做好管棚支护。智能建筑与设计施工2024年 第2期 47 应用超前大管棚支护手段之前，需提前做好定位勘察，保障管棚支护施工的精准度。对此可提前针对工程现场进行定位管预埋，保证定位管的所处位置与支护管棚基本一致，并确定定位管的埋设深度。通过前期设计和勘察，最终确定工程应用超前大管棚支护技术，起始于起拱线位置，外仰角设置为 1，且管棚的管道与管道之间保持平行。随后在钻井施工中，要合理强化施工技术和施工质量控制，管棚进行钻进施工方法，提前应用导向仪进行监控，配合水平导向钻孔钻进，并以膨润土泥浆做好护壁灌注处理。可将施工操作平台搭设于竖井内，坚持一端进另一端出的方法，合理控制单边钻进长度。在平行钻进时，综合考量该区域地质条件和钻杆质量。为减少钻头钻进过程中出现的偏差问题，可应用信息化管理方法，将钻管与导线进行连接，确保施工现场工作人员可及时调整跟进钻头和钻机的前进方向，将误差控制在 3以下。在注浆施工中，提前焊接好注浆管，并应用球形止水阀门进行注浆控制。将工程项目双液注浆机压力设定为 3 MPa 以内，随着注浆推进缓慢加压，当达到设计要求后，维持加压注浆 2 min。在管棚支护和注浆施工中，需选派专业人员观察地表、路面情况，避免出现个别区域溢浆、漏浆，导致地面凸起、变形等情况3。2.3 分部开挖经前期工程设计，最终确定应用分部开挖手段，以CAD 施工方法为主。CAD 施工及交叉中隔墙法，主要用于对软弱地层的隧道施工，有利于抑制地表沉陷和膨胀土地层之中。此类施工方法见效显著，优势明显，安全性更高，不同开挖步骤均可以封闭成环，支护能力更强，随挖随撑，有强大应用优势。对此，将此类施工技术应用于 A 工程地下人行通道施工中，同样能够发挥其优点。A 工程所处区域地层软弱，含水量过多，相对松散，因此可以应用 CAD 施工方法，将地下人行通道施工断面划分为不同小断面，进行逐层逐步施工。严格控制地面沉降度和分部开挖速度，确保能够在最短时间内稳定闭环，降低和缩短开挖面临空时间，避免对地表道路造成负面影响。应用弧形开挖方法，在工作面开挖中预留核心部位结构，消除掌子面应力松弛问题，搭配人工开挖进度，将循环进尺范围控制在 0.5 m左右，避免同时开挖导致的地层不稳定问题。对不同工作面进行分部开挖时，也要间隔 6 m 以上。2.4 降水施工降水施工是直接影响地下人行通道稳定结构的重点，因此需结合前期地质勘查和地下水勘查结果，应用深井管井降水手段，井深维持在 35 m，且管井孔径设定为 5.5 m。在落实降水手段时，需保障施工现场电源供应的稳定性。A 工程现场应用完善的供配电系统并搭配双回路电源，保障工程建设期间电源供应的持续性和稳定性。在降水施工中采取跟踪注浆手段，对井口进行及时回填。尤其在基坑地下水处理中，需提前 20 d 做好基坑开挖坑内降水，以进一步增强地下基坑、土体的抗剪强度，降低土体含水量。3 质量管控策略3.1 地下勘测和地质情况分析在实际进行地下人行通道的施工过程中，为充分保证施工的质量，需要做好地下勘测和地质情况的分析工作，防止地质问题对施工造成影响，导致施工质量产生问题。在地下勘测及地质情况分析的过程中，主要对地层情况、地下水位、地下管线、地表建筑物等信息进行检测，以为后续的施工奠定基础。在地下勘测过程中，可以使用钻探法。在施工区域内布设多个钻孔，获取岩土样本，进行力学性质测试，同时观测地下水位和水压情况，有效评估底层的承载力和渗透情况。此外，还可以使用地质雷达，对地下空洞、裂隙、断层等异常情况进行分析，及时通过合理的施工方式降低影响，使施工的质量得到保证。3.2 科学布设量测点在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，受工程土体影响，很容易导致地表路面和通道结构出现变形问题，所以需要在工程施工建设过程中做好质量管控。可在通道内和路面合理布设量测点，一旦出现洞内塌陷下沉问题会在最短时间内反馈于路面中。通过布设量测点位进行实时监测，能够及时发现问题，做好应对。根据A 工程结构情况，根据不同大断面设定多个测量点位，各个测量点位之间间隔 3 m，另外在通道内部设置周边收敛点和顶部下沉观测点。3.3 确定量测频率在施工建设过程中，选派专业监测人员实时注意周边收敛点及地表下沉观测点的波动情况。选择周期式量测，频率可根据不同施工进程合理确定量测频率。在量测结束之前，可根据收敛速度判断该工作是否结束。一般条件下如果监测点位的收敛速度在 5 mm/d 条件以上，则证明该环节施工进程中地下围岩变化条件相对显著，需要对支护系统进行全面强化。如果收敛速度相对较低，一般为 0.2 mm/d 左右，则证明此类工程的围堰结构已经基本稳定。3.4 分析量测结果对暗挖地下人行通道下穿城市道路施工进行质量管庞继良：暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术研究智能建筑与工程机械 48 第6卷控和点位量测，不但需要进行实时观察，还需要监测人员根据点位监测结果绘制时态曲线，可以每完成一次监测得出一条时态曲线，从而更加清晰明了地感知不同监测点位的下沉及位移变化情况。在此基础上，实施时态曲线的回归分析，判断拱形下沉及水平位移沉降速度等不同参数的合理预测。4 安全施工措施4.1 安全措施A 项目工程管理及施工方在隧道内设置了多个通风点位和通风设施，同时合理规划消防设备，以便及时发现风险隐患问题，做好专项处理。4.2 风险管理在风险管理中，A 工程项目针对此次施工进行全面化风险预警，提前规划应急演练预案，由全体施工人员和管理人员参与其中。结合 A 工程实际情况，针对安全意识、安全施工要素等进行全方位培训，制定安全管理制度和相关机械设备的维护管理方法等，确保地下人行通道工程有序开展。4.3 上跨既有管线施工正式开挖之前，在隧道顶部设置钢板，以进一步平衡和分散地表道路土体和车辆带来的负载力影响，避免局部压缩应力，控制地面的沉降与变形。在后续开发中应用后退式注浆方法，优先选择超细水泥和水玻璃双液浆。在注浆过程中，应用监控技术及时跟进注浆情况，确保浆液分布均匀，实现良好止水效果。4.4 地下通风及照明系统设计地下通风及照明系统设计关系到地下空气质量及紧急情况下的施工管理，是安全施工的重要部分。因此，应当切实做好地下通风及照明系统的设计工作。A 工程项目在设计地下通风及照明系统时，需充分考虑隧道的长度、断面、结构、用途、交通流量、气候条件等因素，合理选择通风方式和照明设备，满足隧道内的空气换气和照度要求，同时考虑节能和环保的原则。在 A 工程建设过程中，通风系统应保证地下人行通道内的空气质量，满足国家标准和规范的要求，防止有害气体和粉尘的积累，维持适宜的温湿度和气压，防止火灾和爆炸的发生。通风系统应具有灵活可调的特点，能够根据施工需要和环境变化，及时调整通风参数，实现最优化控制。照明系统应保证地下人行通道内的光照强度，满足国家标准和规范的要求，为施工人员提供良好的视觉条件，防止事故的发生。5 施工技术选择与优化A 工程项目在地下人行通道下穿城市道路暗挖施工中，采用了超前大管棚支护技术、分部开挖技术、深井管井降水技术等先进的施工技术，对于保障工程的质量和安全，提高施工的效率和经济性，具有重要的价值。超前大管棚支护技术是一种有效的隧道预支护方法，可以在隧道开挖前提前形成稳定的管棚结构，增强围岩的承载能力，减少地表沉降和变形，保护上跨的既有管线和道路。该技术适用于软弱、松散、含水量高的地层，可以有效防止地层塌陷和渗水事故，提高隧道的安全性和稳定性。分部开挖技术是一种灵活的隧道开挖方法，可以根据地层情况和设计要求，将隧道断面划分为多个小断面，进行逐层逐步开挖。通过技术的应用，可以实现随挖随撑，及时对开挖面进行喷射混凝土支护，避免围岩松动和变形，保证开挖面的稳定性。深井管井降水技术是一种有效的地下水控制方法，可以通过在预定位置钻设深井管井，利用泵站设备将地下水抽出，降低地下水位，减少地下水对围岩和基坑的压力。通过应用该技术，可以改善地层的物理力学性质，增强土体的抗剪强度和承载能力，防止基坑塌方和涌水事故，保证基坑的稳定性。该技术还可以避免对周边建筑物和管线造成不利影响，减少环境污染和资源浪费，提高施工的安全性和环保性。综上所述，施工技术的改进对提升施工质量，满足施工要求具有关键的作用，应当根据实际情况合理应用施工技术，提高施工效率与效果。6 结束语在地下人行通道下穿城市道路工程施工中，如果单一应用明挖手段，不仅会造成更大交通局限性和成本投入，也会延长施工周期。应用暗挖方法可以全面保障工程质量和施工进度，避免对城市道路通行造成负面影响，及时发现施工过程中各项风险隐患问题。本文结合东南沿海城市 A 地下人行通道项目进行案例分析与项目原则概述，重点围绕管棚支护、分部开挖、降水施工技术要点进行实际论述，探讨了在 A 工程项目中做出的各项质量管控策略，如科学布设量测点，确定量测频率，分析量测结果等，指出该项目中所落实的各项安全施工措施，希望能够给与之相似的地下人行通道工程提供施工参考和案例借鉴。参考文献1 侯烨.暗挖地下人行通道下穿城市道路施工技术探析J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2023(8):191-194.2 贺红星,邓运生,蒋少武,等.新建地下通道下穿既有综合管廊节点施工关键技术J.建筑施工,2023,45(1):125-129.3 王建.浅谈地下车站暗挖通道近距离下穿综合管廊施工技术J.智能建筑与工程机械,2020,2(11):41-43.