綜合管廊頂推上穿地鐵既有線施工技術(shù)

張艷松 方言

摘 要：近年來，隨著綜合管廊在國內(nèi)很多中大型城市的大量應用，在施工過程中遇到了各種不同的情況，采用了各樣的施工技術(shù)。本文以北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動區(qū)綜合管廊工程（七標段）為背景，針對綜合管廊頂推上穿既有地鐵區(qū)間施工作業(yè)展開探討，總結(jié)技術(shù)要點，為工程施工難題提供解決思路，以期給類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：綜合管廊;衡重頂推;上穿地鐵

緒論：

當前，我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，城市基礎(chǔ)設施建設發(fā)展不協(xié)調(diào)，地下基礎(chǔ)設施建設嚴重滯后，管理水平不高，一些城市相繼發(fā)生大雨內(nèi)澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴重影響了人民群眾生命財產(chǎn)安全和城市運行秩序。與傳統(tǒng)管線直埋方式相比，建設地下綜合管廊優(yōu)勢明顯：一次性解決各類城市管線敷設，而且可以長期運行，便于巡檢;充分利用地下空間，不僅節(jié)約土地，還可以使城市更美觀、舒適。黨中央、國務院也高度重視地下綜合管廊建設，先后印發(fā)了數(shù)個指導性文件，進一步推進城市地下綜合管廊建設。

隨著國內(nèi)中大型城市大量建設地下綜合管廊工程，出現(xiàn)了許多施工技術(shù)問題，主要是新建管廊與既有地鐵、管道交叉的問題。為了更好的促進地下綜合管廊施工技術(shù)發(fā)展，加快國內(nèi)地下綜合管廊建設，我以北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動區(qū)綜合管廊工程（七標段）為背景，針對性的研究探討綜合管廊頂推上穿既有地鐵區(qū)間施工技術(shù)，并且對遇到的一些問題及解決辦法歸納總結(jié)，以項目實體工程為基礎(chǔ)，以工程中存在的問題為例，來總結(jié)出一套關(guān)鍵技術(shù)，以期給類似的施工項目提供參考。

1工程背景

北京城市副中心行政辦公區(qū)啟動區(qū)綜合管廊工程（七標段）主要沿宋梁路設置，全長2044m，設計起點近芙蓉路，向北沿宋梁路至通胡路附近。其中在宋梁路與運河東大街交叉口位置，新建綜合管廊上穿既有北京地鐵6號線東夏園站至潞城站區(qū)間，此段綜合管廊截面為4倉結(jié)構(gòu)（燃氣艙、水信艙、高壓電力艙、低壓電力艙），結(jié)構(gòu)尺寸為17.55m（寬）*5.2m（高）。管廊過地鐵箱涵結(jié)構(gòu)頂板及側(cè)墻均為0.8m厚，底板厚1m。

2頂推施工

頂推管廊上穿地鐵施工流程見圖1所示：

2.1上穿地鐵段土體注漿加固

為了能精準控制注漿范圍，注漿采用袖閥管注漿工藝;注漿材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥;注漿孔按750*750mm梅花形布置。注漿工藝流程為：鉆機定位→開孔→鉆孔→終孔→注入套殼料→下袖閥管→待凝→開環(huán)→（自下而上分段）灌漿→灌漿結(jié)束→移機。

既有地鐵區(qū)間注漿加固范圍見圖2所示：

（1）鉆孔施工

采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機成孔。采用針狀合金鉆頭鉆進，泥漿作為沖洗液，開孔孔徑110mm，灌漿孔孔徑91mm。采用一次成孔法，鉆至設計高程后停止鉆進。

（2）灌注套殼料

套殼料是由水泥、粘土按一定配比（水泥：粘土：水為1：1.5：1.9）混合制成的漿液。將導管下至孔底10cm處，用灌漿泵通過導管將套殼料送到孔底，使套殼料自下而上全部置換孔內(nèi)泥漿，直到套殼料從孔口溢出。澆注套殼料必須連續(xù)進行，不得中間停頓。灌注套殼料的時間力求最短，最長不宜超過20分鐘。

套殼料注入完畢后立即下入袖閥管，袖閥管位置應居中并固定，管底高程應滿足設計要求，管口出地面10～20cm，管口加以保護。

袖閥管為專用管材，外徑55mm，內(nèi)徑39mm，底端封閉，每環(huán)鉆孔6個，環(huán)距33cm，環(huán)孔用橡皮箍箍住。

套殼料灌注完畢后，須待凝3～5d才能灌漿。

（3）灌漿

灌漿采用自下而上灌漿法，先灌最底環(huán)（第一環(huán)），逐環(huán)上移，最后灌最上一環(huán)。

套殼料待凝到規(guī)定強度后，即準備灌漿工作。首先用清水將袖閥管沖洗干凈，然后向袖閥管內(nèi)下入雙塞式灌漿塞，灌漿塞出漿口與袖閥管環(huán)孔位置應一致。用灌漿泵對袖閥管內(nèi)灌漿段逐漸加壓，直到清水通過花管的孔眼將套殼料壓開，使套殼料產(chǎn)生裂縫，即開環(huán)。

灌漿段在規(guī)定最大壓力下，注入率不大于0.4L/min 后繼續(xù)灌注30 min即可結(jié)束灌漿，或注入率不大于1L/min 后繼續(xù)灌注60min即可結(jié)束灌漿。袖閥管灌漿結(jié)束并驗收合格后對袖閥管進行封孔，封孔采用純水泥漿。

（4）加固效果檢測

注漿效果檢測采用地質(zhì)鉆機鉆孔取樣，注漿檢驗點為注漿孔的2%，28天無側(cè)限單軸抗壓強度不小于0.8mpa。

2.2后背樁及圍護樁施工

后背樁及圍護樁采用旋挖鉆成孔，具體施工流程及工藝此處不再贅述。樁位布置圖見圖3所示：

2.3土護降、后背墻施工

在樁基檢測完成后，進行土護降施工，本工程工作坑圍護結(jié)構(gòu)周邊部分采用鉆孔灌注樁+錨索框架梁支護模式，樁間掛網(wǎng)噴射混凝土擋土。

后背采用鋼筋混凝土后背，后背與樁之間密貼;在樁的臨近基坑半圓斷面必須清除干凈后，作為側(cè)向模板，進行混凝土施工;所有的在頂進過程中后背梁與后背樁整體受力;后背墻鋼筋與滑板預留鋼筋錨固在一起，然后進行澆筑混凝土。等待后背墻與后背樁混凝土達到規(guī)定強度后，方可進行使用。

2.4滑板施工

滑板是以提供承載、潤滑功能的混凝土結(jié)構(gòu)物。擬采用0.2m厚的C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滑板兩側(cè)按照圖紙要求設置導向墩。

滑板設置示意圖見圖4所示：

（1）施工工藝流程

測量放線確定滑板頂高程→鋼筋綁扎（留出與后背錨固鋼筋）→澆筑混凝土→養(yǎng)護→設置潤滑層和隔離層→澆筑隔離層保護層。

（2）施工要求

①滑板應滿足預制箱涵主體結(jié)構(gòu)所需強度及穩(wěn)定要求。

②按中線、標高打出施工水平樁及尺寸樁。開挖完成后澆筑10cm厚碎石混凝土墊層，然后澆筑20cm厚C25混凝土滑板，按照設計文件要求設置防滑錨梁。

③為加強頂進后背力量，在滑床板靠近后背處預留不小于1.5米長鋼筋，深入到后背范圍，待頂進后背施工時，與其一起澆筑，使滑板與后背形成一體。

④為防止扎頭現(xiàn)象，在箱涵主體結(jié)構(gòu)前端設置船頭坡，船頭坡的坡度為1：10，長度為1m，高度是長度的0.1倍。

⑤施工時嚴格控制滑板頂面標高、平面尺寸及縱向坡度。測量人員要控制好水平控制樁，降低測量誤差。樁位間距采用5m×3m，控制水平所用材料，要求平直無彎曲。

⑥結(jié)合每處工程當?shù)氐牡刭|(zhì)資料，確定是否在滑板施工時預留坡度及防扎頭措施，比如在滑板制作時將其標高整體抬高5cm并將滑板設置成前高后低的1‰～5‰的仰坡，以防止頂進時因土質(zhì)原因造成扎頭等。

⑦滑板混凝土澆筑要隨澆筑隨振搗并摸平表面，并用抹子壓平壓光。

⑧滑板混凝土澆筑之前，首先根據(jù)設計文件要求設置導向墩。

⑨按規(guī)定鋪設隔離層，滑板的潤滑層鋪設3mm厚的3：7機油和滑石粉的混合料。

2.5衡重頂進

（1）頂力及配重計算

頂進時，為避免土方開挖卸載對地鐵區(qū)間的影響，內(nèi)設置鋼錠。鋼錠設置的原則為卸一補一。

經(jīng)計算需補充鋼錠重量為6438.21t

采用14寸鋼錠補充差重。14寸鋼錠規(guī)格：頭部尺寸353mm ，尾部尺寸295mm，長度1430mm，單個鋼錠重1.03t，共放置鋼錠6251個。

頂力需要128788.9KN，經(jīng)計算，選擇40臺500T千斤頂能滿足施工。

施工時，再備用5臺，防止頂進時出現(xiàn)大的偏差備用。

（2）頂鎬布置

本工程的后背梁厚度為2m，箱體頂進采用中繼間法頂進，箱體底板寬17.55m，厚1m，頂鎬布置間距0.5m。頂鎬布置示意圖如下圖5所示：

頂涵液壓系統(tǒng)由高壓油泵、控制閥、調(diào)節(jié)閥電氣集中控制平臺、千斤頂、油箱油管、液壓元件、壓力表等組成。頂涵傳力設備包括頂鐵、頂柱、分配鋼板等，中繼間由鋼板制的殼體與千斤頂組成，配備獨立的電力、油路系統(tǒng)。

（3）頂進施工

①為減小頂進過程中頂涵與下方土體的摩擦阻力，采用注黃油減阻劑的方法，原則為“先注后頂、隨頂隨注、及時補漿”。減阻劑注漿管布置在箱涵底部，注漿壓力0.3MPa，注漿管設置止水措施。

②箱涵內(nèi)部凈高3.4m，底板放置鋼錠后挖掘機械無法在箱涵內(nèi)施工，又由于頂涵覆土很淺，故采用敞開式開挖，在坡頂設長臂挖掘機，隨挖隨運。上穿地鐵頂涵每次開挖進尺控制在0.4m內(nèi)，隨開挖隨頂進，縮短進間隙時間，嚴禁超前挖土，以減小頂涵作業(yè)對地鐵的影響。頂進前在箱涵頂板四角點設標高監(jiān)測點，在中軸線兩端設中線位移監(jiān)測點。頂進過程中用全站儀、水平儀隨時觀測，每頂進1次測量1次四角高低和中線偏差等數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整頂鎬頂力，隨時糾偏。通過調(diào)節(jié)兩側(cè)頂鎬頂力的方法糾偏。頂鐵與頂桿應在同一軸線上，為防止失穩(wěn)用高強螺栓連接頂鐵，每隔4m設一道橫向鋼連梁，以提高整體穩(wěn)定性。

③左右糾偏可采用增減一側(cè)千斤頂頂力的方法，也可調(diào)整后背頂鐵，根據(jù)偏差大小楔緊一側(cè)頂鐵，而將另一側(cè)頂鐵楔松或預留間隙;還可通過一側(cè)前端超挖，另一側(cè)不挖土來調(diào)整。

④根據(jù)箱體“抬頭”程度，通過適當超挖，在頂進過程中逐步消減“抬頭”情況。

⑤挖土時預留8～10cm土方不挖，使箱涵吃土頂進，形成上坡趨向，通過船頭坡將預留土方壓入箱底，以糾正扎頭;若基地土質(zhì)松軟，可采用小范圍換填級配碎石、混凝土碎塊、混凝土板塊，或澆筑速凝混凝土等方法，通過增加地基承載力來糾正扎頭。

（4）鋼錠拆除

管廊箱涵頂進結(jié)束、南北兩側(cè)銜接段管廊施工完成后，配合管廊土方回填同步拆除鋼錠，根據(jù)每次土方回填量準確算出土方荷載，根據(jù)土方加載量分批次逐步拆除相應重量的鋼錠，直至全部拆完。拆除方法為先用5t叉車水平運輸?shù)降跹b口，再使用汽車起重機吊運至地面。

3實施效果

地鐵既有線沉降控制值為2mm，管廊上穿地鐵最大上浮值為1.12mm，均在既有線沉降控制范圍內(nèi)，施工過程中未發(fā)生監(jiān)測及巡視預警情況。

4結(jié)論

經(jīng)過前期充分的技術(shù)論證，以及頂涵實施過程精細化控制順利實施，綜合管廊近頂推上穿地鐵即有線最終不僅確保了既有地鐵隧道的安全，且為后續(xù)其他穿越工程預留了實施條件，得到了包括地鐵運營公司及其他工程建設單位在內(nèi)的認可。該頂推上穿地鐵的技術(shù)應用，節(jié)約了地下空間、實現(xiàn)了地下綜合管廊的規(guī)劃。可為今后類似大規(guī)模管廊工程規(guī)劃、設計、施工提供借鑒和經(jīng)驗。

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