地下通道工程施工方案.doc

地
下
通
道
施
工
初
步
方
案

地下通道工程施工初步方案
1 地下通道工程
本工程为解决南门大桥南桥头，岷江北路（岷江大桥北桥头），新三中（长江大道东段）的交通堵塞修建地下通道。该工程涉及桥涵，通路，给排水，照明，交安，防水等。
2 工程概况
本工程地处宜宾市中心城区。通道分三处，在相对标高约-5m处下施工。
南门大桥南桥头地下通道：主通道净宽5 米，净空3.5 米，通道主体部分长32 米；梯道净宽3 米，梯道长分别约32 米、29.4 米，以及“宜宾魂”改造。
岷江北路（岷江大桥北桥头）地下通道：主通道净宽5 米，净空3.5 米；西侧梯道净宽3 米，梯道分别长11.3 米和13.4 米；东侧梯道净宽2.5 米，梯道分别长10.7 米和12.5 米。
新三中（长江大道东段）地下通道：主通道净宽5 米，净空3.5 米，通道主体部分长28.8 米；梯道净宽3 米，梯道长分别约28.5 米、25 米。

3 工程重点与难点分析
（1）工程所穿越道路均主干道，交通繁忙，流量巨大，工程施工必须选择安全、工期尽可能短的措施；
（2）施工现场管线众多，涉及雨污水、给水、通信、电力、电视以及军用设施等涉及民生和国家安全的设施，除需要迁建或拆除的外，施工期间各类设施的使用安全；
（3）现场地处中心城区，施工工艺的选择尽可能少占道路设施，避免影响道路交通，造成交通拥堵或堵塞；
（4）工程内如有地下水，且施工开挖范围内可能存在透水层，因此水位变化将影响工程施工的安全，因此工程施工必须采取必要的透水层阶段措施。
4 施工方案
4.1总体设计方案
通道施工采用明挖与暗挖相结合的方法。穿越湘江大道部分采用暗挖法施工，两端采用明挖施工。为防止地下弱承压水层的影响，明挖基坑采用高压旋喷桩帷幕封闭止水，基坑开挖深度在5m之内采用双排高压旋喷桩进行支护，基坑挖深5m以上采用灌注桩结合止水帷幕支护。
地下通道暗挖法可以采用地道桥顶进法和管幕法（也叫排管顶进法）。
4.1.1地道桥顶进法
地道桥顶进法根据施工条件的影响，可分为整体顶入法、对顶法、中继间法、分节顺序顶入法和顶拉法等等。地道桥顶进法主要施工工艺流程如图3所示。
本工程预制箱涵长度为27m，净宽9m，净高2.5m，拟在进口坡道上预制箱涵，共预制6节，每节长度为4.5m，宽度为9m。所有箱涵同时进行预制，预制完成后，沿坡道依次将箱涵滑到顶进位置，然后用顶进设备依次将箱涵顶入设计位置。箱涵预制平面图如图4所示，箱涵顶进剖面图如图5所示。

施工准备
基坑围护施工
工作坑开挖
后背梁、滑板施工
箱身预制
顶进设备安装
顶进施工
顶进施工
测量放线
试顶、调整
结束

图3 地道桥顶进法施工工艺流程

图4 箱涵预制平面图

图4 箱涵顶进剖面图
4.1.2管幕法
管幕法是利用顶管机顶进钢管到土体中，各个钢管中进行注浆，使浆液渗入个管隙中达到止水要求，同时对土体进行加固，形成超前支护。然后再采用开挖与钢拱架初期支护的方案进行施工，最后进行钢筋混凝土衬砌施工。管幕法施工工艺流程如图6所示。
4.1.3方案比较
根据本工程规划方案和现场施工条件，综合比较地道桥顶进法和管幕法两种方案，比较详见表1所示。我单位建议地下通道的施工方案采用管幕法。
表1 方案比较
施工方案
优点
缺点
地道桥顶进法
1.整体顶进稳妥，方向易掌握，整体性好；
2.材料投入较少；

1.预制构件施工场地占用大，影响城市环境；
2.施工过程中止水效果较差；
3.设备投入较大；
4.工期长。
管幕法
1.不影响地面的正常交通，地面道路不用改造；
2.无需进行道路改建，即不需开挖道路；
3.无需进行线路改接；
4.不抽取地下水，地面沉降较小；
5.管幕注浆后可以有效地防止渗漏水；
6.使用的机械设备少；
7.施工场地占用小，城市环境影响小；
8.施工速度快；
9.施工安全。
1.管幕钢管不能回收利用；

打设第一个孔
钻机就位
安装钢管
施工准备
基坑围护施工
工作坑开挖
测量放线
安装钢筋骨架
注浆
土体开挖
初期支护
钢筋混凝土施工
结束
下一个孔

图6 管幕法施工工艺流程
4.2总体部署
先施工湘江大道西侧的围护结构和土方开挖，为管幕施工创造条件；再施工湘江大道东侧的围护结构和土方开挖。总体施工平面图如图7所示。
4.3施工方法
4.3.1施工场地布置
地下通道施工场地布置尽量减少用地，减小对城市交通和环境的影响，钢筋加工场地同主体结构加工区设置一起。施工现场进行全封闭，四周砌筑围墙，围
墙高度按城市要求，并做好粉刷和宣传图片，与城市环境相适应。

图7 总体施工平面图
4.3.2围护结构施工
地下通道围护结构采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合，全部围护施工分AB段、BR段、RC段、CD段和DE段五种不同的支护类型，各施工段的支护参数如下：
（1）AB段的A处是通道的起始位置，地面标高为36.10m，向下的坡度为12%，长度40m。B处的标高为31.30m，开挖深度为4.8m，本段采用双排高压旋喷桩进行支护与止水，旋喷桩直径为800mm，间距600mm，长度为12.0m。
（2）BR段长18m，开挖深度达7m，该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。灌注桩直径1200mm，间距1800mm，长度9500mm。旋喷桩直径为800mm，间距600mm，长度为12.0m。在灌注桩上设两道预应力锚索，其中第一排距顶面1200mm，长度为27m；第二排距第一排距离2200mm，长度为22m，两排锚索下倾角度为30o。灌注桩顶设置一圈冠梁（1200mm×600mm）。
（3）RC段长24m，开挖深度达9.844m，该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。灌注桩长度为12.0mm，旋喷桩长度为12.0m。在灌注桩上设两道预应力锚索，其中第一排距顶面1200mm，长度为27m；第二排距第一排距离2800mm，长度为22m，锚索下倾角度为30o。
（4）CD段长24m，开挖深度达12m，该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。灌注桩长度为15.0mm，旋喷桩长度为12.0m。在灌注桩上设三道预应力锚索，其中第一排距顶面1200mm，长度为27m；第二排距第一排距离2800mm，长度为22m；第三排距第二排距离2800mm，长度为19m，锚索下倾角度为30o。
（5）DE段处是管幕进口位置，本段只采用一排高压旋喷桩进行支护与止水，旋喷桩直径为800mm，间距600mm，长度为12.0m。
地下通道其他段的支护方式与上述几种类型相同，详见附件支护剖面图。
地下通道围护施工与主体结构的基坑围护同时进行，首先进行湘江大道西侧的围护结构施工，待湘江大道西侧施工完毕后再进行湘江大道东侧施工，钻孔灌注桩与高压旋喷桩同时进行施工，灌注桩从BR段和GS段开始，旋喷桩从AH段和AB段开始，分别用两台钻机进行施工。
桩与冠梁采用C30混凝土，锚索处采用2[25b钢腰梁，槽钢采用Q345钢；
As预应力钢绞线公称直径15.2mm，强度等级1860MPa；锚索锚固体砂浆强度M30。采用普通硅酸盐水泥，等级42.5R。
4.3.3明挖通道施工
待湘江大道西侧围护结构施工完毕后，开始地下通道基坑开挖，基坑开挖分层进行开挖，按设计坡比进行放坡。第一层开挖600mm，然后进行冠梁施工；第二层开挖1000mm，进行第一排锚索打设、安装、注浆、张拉、封锚，待强度达到设计要求；第三层开挖2500mm，打设BR段和GS段的第二排锚索、安装、注浆、张拉、封锚；第四层开挖600mm，进行RC段、FS段、FE段和CD段的第二排锚索施工；第五层开挖2500mm，进行CD段和FE段的第三排锚索施工；第六层开挖到基底。
湘江大道西侧开挖完成后进行湘江大道东侧通道的明挖，土层分四层开挖，第一层开挖600mm；第二层开挖1000mm；第三层开挖3000mm；第四层开挖到设计基底。
明挖通道施工过程中在基坑四周施做30cm挡水围捻，基底处设置积水井，防止雨水、地表水进入基坑。
4.3.4暗挖通道施工
地下通道采用管幕暗挖法，也叫排管顶进法，利用顶管机顶进钢管到土体中，各个钢管中进行注浆，使浆液渗入个管隙中达到止水要求，同时对土体进行加固，形成超前支护。然后再采用开挖与钢拱架初期支护的方案进行施工，最后进行钢筋混凝土衬砌施工。钻机采用FDP-15DA型非开挖导向钻机。
（1）管幕进行设计验算，管幕验算模型看作为一端固定，一端铰支的梁，如图8所示。管幕顶层为填土，厚度5.9m，土压力为：109.15kPa，湘江大道的车载取20kPa，考虑到地下埋设的各种管线等因素，荷载系数设置为1.4。
分别以跨度2.5m和3.0m进行计算比较，初步选Φ219mm×10mm的无缝钢管，支护钢架间距为2.5m。

（a）一端固定，一端铰支 （b）弯矩图
图8 计算模型
（2）管幕采用小型水平定向钻将直径Φ219mm×10mm的无缝钢管顶进到土体中，形成闭合的超前支护管幕，管幕横向穿过湘江大道。在管幕无缝钢管中安装钢筋骨架，采用4根直径为22螺纹钢筋组成，并在钢管中注1:1的水泥浆。钢管编号为奇数的钢管钻孔径为10mm出浆孔，其呈梅花型布置，间距为300mm。管幕立面图如图9所示。

图9 管幕立面图
（3）地下通道施工与土层开挖相结合进行，地道入口处底面标高为26.56m，与地面高差9.54m；出口处底面标高为26.99m，高差9.11m；地下通道自东向西设置1.6%的坡度。管幕施工标高为30.11m处，距地面为5.99m，因此基坑开挖完第五层土后，进行管幕施工准备，测量定位顶排管幕，并做好标记。
（4）管幕施工过程中采用跳打方式，每个孔钻好后用钻机将钢管顶进，钢管每节长分9m和8m两种，相邻钢管接头错开布置，使同一截面的接头数不超过50%。钢管连接采用焊接方式。
完成一根钢管顶进后，及时在钢管内安装钢筋骨架，钢筋骨架用支架进行固定牢固，并将管口临时填塞牢固，防止管口堵塞。
管幕顶排完成后进行两侧顶进，钻机在施工过程中需要适时调整土层高度，使钻机顶管顺利进行。
（5）管幕底层一排开挖时，需要将基坑降低2.5m，待底排管幕施工完毕后及时将该部分回填至设计标高，并进行碾压处理。
（6）管幕顶管完毕后，进行管幕注浆，注浆从下到上依次进行，水泥采用普通硅酸盐水泥，等级42.5R。水泥浆为1:1，注浆压力为0.5-1.0MPa，施工过程中要注意控制注浆质量。
（7）待注浆浆液强度达到30%后，通道开始进行开挖，通道开挖后采用I25a工字钢加工成闭合架进行支护，钢架间距2.5m，钢架纵向用Φ22钢筋连接，环向间距1.5m。支护如图10所示。
钢架连接采用焊接方式，在焊接处用钢板或Φ22钢筋绑焊，保证钢架的加工质量。

图10 I25a工字钢支护
（8）通道开挖一段距离后，立即进行组织钢筋混凝土衬砌的施工，混凝土施工距开挖面不超过9m，混凝土每次浇筑3m。衬砌混凝土采用为C35防腐混凝土，厚度为80cm，主筋采用HRB335级钢φ22@200，纵向采用HRB335级钢φ12@200，箍筋为HPB235级钢φ8@200，主筋净保护层厚度50mm。通道衬砌图如图11所示。

图11 通道衬砌图