既有市政道路下隧道施工方法-监控及其应用研究

既有市政道路下隧道施工方法\\监控及其应用研究

摘要：论文在阐述既有市政道路下隧道开挖基本施工方法的基础上，系统分析了既有市政道路下隧道的施工监控技术，并依托广州市某轨道施工项目进行了工程应用研究。 关键词：市政道路；隧道；施工方法；监控 中图分类号：u41 文献标识码：a 文章编号：

随着国家交通基础建设事业的发展，越来越多的市政道路下隧道工程投入建设，由于受地形、地质条件等因素的，新隧道开挖对原地区既有市政道路的影响成为隧道开挖中的重点与难点。在保证市政道路正常通行的前提下，地下隧道施工与监控技术的应用在现代城市隧道建设中显得尤为重要。

1既有市政道路下隧道开挖的基本施工方法分析

选择施工方案时，要考虑的因素主要有：工程重要性；隧道所处工程地质和水文地质条件；施工技术条件和机械装备情况；施工中动力和原材料供应情况；工程投资与运营后的社会效应和经济效益；施工安全情况；有关污染、地面沉降等环境方面的要求和。 目前国内对洞口段的施工主要以新奥法施工为主，大多考虑了预加固措施，但对施工方法不够明确，施工规范也仅简单阐述了洞口的施工原则。笔者认为施工方法的选择对洞口防坍和施工安全具有重要作用。

在制定既有市政道路下隧道洞口段施工方案时，应充分考虑了

地质和施工条件、埋深和断面尺寸、围岩类型、坡面情况、地表建筑物结构、地下水及气候条件、施工进度与围岩承载拱形式的关系、材料供应、队伍施工水平、方案经济性、工期要求、突发事件应对措施等因素，主要采用全断面法、正台阶法、正台阶环形开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法（cd 法)、交叉中隔壁法（crd 法）、中洞法、侧洞法、柱洞法等。这些方法的主要适应范围如表1：

表 1 浅埋暗挖法修建隧道主要开挖方法技术参数比较

2既有市政道路下隧道施工监控技术 2.1市政道路隧道监测仪器与原理 （1）钢弦式土压力盒

土压力计主要由压力盒、压力传感器、油腔、承压膜、连接管和屏蔽电缆组成。压力盒由两块圆形或矩形的不锈钢板焊接而成。两块钢板间约有 1~的间隙构成一空腔，腔内充满防冻的液体(如硅油)。油腔通过一根高强度的连接管与钢弦传感器连接形成封闭的承压系统。这种采用两次膜分离式结构的优点在于传感器只感应由压力盒连接管传递来的液体压力，而不直接测量土压力。 （2）钢弦式应变计

主要由应变片、钢芯、钢弦、钢套和引出电缆组成。由于应变体和钢弦是类材料。因此温漂极小，作为大体积混凝土或面板坝混

凝土中使用，用线圈电阻或加装测温。钢筋计与受力钢筋对焊后联成整体，当钢筋受到轴向拉力时，钢套便产生拉伸变形，与钢筋紧固在一起的感应组件跟着拉伸产生变化，由此求得轴向应力变化。 2.2隧道监测任务

根据交通部标准《公路隧道施工技术规范（jtj043-94）》及有关规范的要求，隧道施工过程中各类监测项目如表 2 所示。 表2 隧道施工过程中各类监测项目表

注：xxx—必须进行项目；xx—应进行项目；x—必要时进行项目。

3工程应用 3.1工程概况

广州市轨道交通三号线北延段某地铁站土建工程，其1号出入口过街暗挖隧道位于白云区同泰路下；同泰路交通繁忙，是国家领导人视察的必经之路，不允许路面出现较大变形，更不允许交通中断，对环境要求非常严格。

暗挖隧道全长 41.85m，最大宽度 7.7m，最大高度 6.6m，拱顶最大埋深约 5m。拱顶

上覆土层为软弱土层，远小于其塌落拱高度 h，属于浅埋暗挖法。

最初拟采用的技术方案为：

(1)暗挖隧道开挖采用中隔壁法（cd），将暗挖断面分成4个分

部，并按传统的左上→左下→右上→右下 四个小断面进行推进，展开挖掘。

(2)预加固技术采用长管棚、超前小导管和掌子面小导管注浆工艺。

3.2工程采用的主要技术方案 (1)超前支护

开挖前采用长管棚和超前小导管注浆工艺预加固地层。 长管棚采用直径φ108mm、壁厚 6mm 钢管，位于拱部 150°范围布置，长度 41.85m，环向间距 0.35m，外插沿通道走向坡度为 0.5%，由北向南一次打进完成。

超前小导管采用直径φ42mm、壁厚 4mm 钢管，位于拱部和拱墙范围布置，长度 3.5m，环向间距 0.35m，纵向搭接长度 1m，外插 10°左右。超前小导管注浆采用水泥-水玻璃双液浆。 (2)开挖

暗挖隧道开挖严格按照“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针施工，即“先注浆，后开挖，及时支护”。

沿隧道横断面土方开挖施工顺序如图1所示。 图1 开挖顺序调整示意图 （3）初期支护

隧道初期支护采用喷射混凝土工艺，安装钢格栅、挂钢筋网、

湿喷350mm厚c25早强混凝土。 （4）二次支护（二衬）

隧道二次衬砌采用模筑混凝土工艺，为500mm厚c30p8 钢筋混凝土结构。

3.3施工遇到的难题

暗挖隧道右上导洞开挖进去 5m 以后，遇到以下难题： 超前小导管和全断面小导管注浆，在富含水砂层地质条件下注浆效果不理想，不能有效固结砂层；掌子面开挖时砂层下滑，右上拱脚、右下拱脚部位均流水、流砂比较严重，甚至塌方；中粗砂层中夹有一层冲积—洪积粉细砂层，以石英质粉细砂为主，粘粒含量高，在无水条件下能够自稳，但在有水条件下崩解、软化。

因挖掘过程中流水、流砂不止，试挖后发现工程无法按原定技术方案进行掘进，必须对开挖方法与施工工艺进行改进。 3.4分析与解决措施 （1）降水

基坑外设钢管降水井，竖井内设集水井，将竖井开挖至暗挖隧道初支底以下 1m，形成降水漏斗有利于开挖。 （2）改进加固注浆工艺

将超前小导管和掌子面小导管注浆均改为双重管后退式注浆。双重管后退式注浆，钻杆就是注浆管，钻头就是喷浆头，钻杆钻到规定孔深后开始注浆，浆液在喷浆头集中向前喷射，沿着土层、砂

层裂隙、孔洞中填充，土层中哪里薄弱浆液就流向哪里；注浆达到一定压力或一定量后，注浆管向后退 0.4m，再进行注浆；达到一定压力或一定量后再向后退 0.4m，如此循环，直到注浆管退出钻孔。

（3）留核心土开挖

上导洞留核心土，小断面开挖可增加掌子面稳定性，相应的临时中立柱也要增加分节。见图2。

图2格栅钢架节点和上导洞留核心土对比图 调整开挖顺序与引水措施

原cd 法开挖顺序：右上→右下→左上→左下。调整后最终为为：右上→左上→左下→右下。通过调整下导洞进洞顺序引水，将水从暗挖隧道中间（即左下导洞的右侧）引出来，而不是从拱墙外围护壁（左下导洞左侧或右下导洞右侧）流出来，减少对围壁稳定性的破坏。

按调整后方法施工，先开挖右上导洞，水从右侧拱脚部位流进来，当左上导洞跟进开挖时，左侧拱脚部位就很少水，可确保左上导洞开挖顺利进行。对下导洞的开挖，根据前述流水规律利用，可预测水流将汇集在右下导洞。通过风钻对左下洞门和右下洞门打探水孔，右下洞门出水量较大且一直在流，左下洞门探水孔流了一段时间就不流了，证实了预测。 3.5施工监控

（1）变形

根据第三方监测数据表明，调整导洞挖掘施工顺序与并改进注浆工艺后，同泰路车道范围累计下沉最大值为 9.6mm，暗挖隧道拱顶下沉最大值为 14.2mm，隧道收敛变形最大值为 15.3mm，均满足要求，确保了同泰路交通正常运行。 （2）渗漏

调整施工方法与改进施工工艺后，因双重管后退注浆的良好处理效果，左右两侧的上导洞挖掘成形良好，渗流量明显减少、带出的含粘粒粉细砂也大大减少；掌子面也未再发生坍塌；左下导洞开挖时，明显减少的渗流也主要集中在右侧（即左右下导洞之间），且基本不再带出含粘粒粉细砂；右下导洞开挖时，虽然还有一定渗流量，但通过降水、左下导洞先掘进，即渗流主要在挖掘段的前方出现，在正在挖掘的右下导洞段位置则基本没渗流出现。 （3） 过程验证

按照改进的暗挖方案实施后，初支外围形成坚硬护壁便于安装格栅钢架，掌子面砂层固结但强度并不是很高，比较好挖；下导洞渗流水被引到隧道中间位置，下导洞两侧水比较小，未出现较大的流水流砂现象，确保了暗挖隧道开挖的安全，也加快了暗挖的施工进度，比原计划提前8天贯通隧道。 4结束语

笔者在工程实施过程中，通过观察前期施工现象，总结最初施

工的经验与教训，细化分析场地地质条件，改换施工工艺，改善对软弱围岩的预加强处理。在富含水砂层复杂地质条件下，在拱顶埋深 5m 的浅埋暗挖隧道中，本文采用“预排水、预注浆、小断面开挖、及早成小环、大环套小环”指导思路，采用降水、引水、上导洞留核心土、合理设置开挖－引流措施等施工技术与施工方法，解决暗挖施工难题取得了成功。 参考文献

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