柯春琴

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 工程背景

为方便某酒店两个已建地下车库之间的人员通行，决定在地下车库之间修建一条人行联络通道。地下联络通道为暗挖隧道，采用城门洞型结构，轴线总长44.21 m。工程位于南明河南侧之台地上，距南明河70 m多，场地相对高差较小。

2 工程水文地质

地下联络通道沿线主要地层有：

①褐黄、褐黑的杂填土，主要为建筑场地平场弃土及填埋建筑、生活废物垃圾等构成，场地内均有分布。

②强风化泥岩，岩芯大多为散体状，土状。

③褐黄、灰色的强～中风化泥岩为强风化与中风化的过渡层，风化裂隙发育，岩石结构面较完整，岩体工程性能较好，厚1.7～2.3 m，埋深在10～13.5 m。

④灰色、褐黄色的中风化泥岩，中厚层状，微节理裂隙发育，节理面平直度差，遇水浸泡易软化，失水易崩解，岩层厚大，岩性稳定且均匀，具有良好的工程性能，埋深在13.5～16.8 m。

场地内未见地下水露头，第四系松散土层的上层滞水分布于场地表层的杂填土和残积土层孔隙中，上层滞水主要接受大气降水补给，顺土层中的孔隙下渗。该场地的地下水对混凝土构件无侵蚀性。

场地处于中曹司向斜西翼南段近轴部，据区域地质资料及现场调查，区内及附近无活动性断层，下伏基岩连续稳定，场地类别为Ⅱ类，属抗震有利地段，本地区地震设计烈度为6度。

3 地下联络通道设计

地下联络通道开挖断面为3.3 m×4.02 m(宽×高)，洞顶开挖面以上土层厚度仅3～5 m，为开挖洞径的1倍左右，通道结构设计的重点是外荷载确定和支护措施设计。通道顶部土层稳定性差，不能形成塌落拱，衬砌结构所受的外荷载不均匀，偏安全考虑，结构外荷载拟定时，将顶部以上覆土计为围岩压力，两侧墙侧向土压力按0.1γh计算(h为隧洞开挖高度，γ为围岩重度)，计算中不考虑土体弹性抗力。

地下联络通道典型结构断面如图1所示，底宽2.5 m，高3.22 m，顶拱中心角120°，二期支护采用钢筋混凝土衬砌，厚0.4 m，衬砌和土体之间的缝隙是形成坍塌的主要原因，须对通道顶部进行回填灌浆，及时有效充填顶部缝隙，改善衬砌结构受力状态，在通道顶部布置回填灌浆孔，每个断面4孔，排距2 m。

图1 典型断面结构图

3.1 超前灌浆

地下联络通道底部距现有地面的深度在8 m左右，若采取明挖，受场地条件限制，不具备放坡空间，因此按地下开挖的方式设计。开挖深度范围内主要以杂填土质为主，土层松散，强度低，若直接开挖，易发生土方垮塌，无法保证安全施工，须对土体进行超前灌浆以提高其强度及整体性，典型断面布置如图2所示。

图2 超前灌浆典型剖面图

地面注浆锚杆入土深度，按至通道顶部设计高程以下1～2 m考虑，注浆分两序进行，一序孔用砂浆回填，二序孔用纯水泥浆灌注，浆液比例为：

(1)对于砂浆，水∶水泥∶砂分别为0.8∶1∶0.6、 0.8∶1∶0.8、 0.8∶1∶1、0.6∶1∶1共4个比级。

(2)对于纯水泥浆，水∶水泥分别为1∶1、 0.8∶1、 0.5∶1共3个比级。

所有钻孔开罐采用0.8∶1的纯水泥浆，当灌注砂浆不进浆时，再换用0.8∶1的纯水泥浆进行补灌，在规定压力下，注入率不大于0.4 L/min时延续30 min后结束，灌浆压力控制在0.3 MPa以内，灌浆前后应进行声波和单位吸水量检测；注浆结束后至少过7 d才能进行洞室开挖。

3.2 一期支护

洞室开挖前首先在拱顶设计开挖线外20 cm处布设一排水平超前锚杆，开挖到位后应及时进行工字钢支撑及喷混凝土支护，各榀工字钢间距0.5 m，一期支护背后喷10 cm厚聚丙烯纤维混凝土。

3.3 二期支护及回填灌浆

二期支护采用全断面C30钢筋混凝土衬砌，厚0.4 m，衬砌钢筋应与一期支护中的锚杆相焊接,以增强整体稳定性。

回填灌浆孔布置于拱顶范围，采用预埋Φ32普通焊接钢管，长度0.5 m，回填灌浆所用的浆液为MC超细水泥浆，灌浆压力不超过0.2 MPa。

3.4 防水工程

地下联络通道以结构自防水为根本，通道内设双侧水沟排水，二次衬砌环向变形缝处设止水带。

4 地下联络通道施工

地下联络通道具体施工顺序：测量放线→超前灌浆→超前锚杆→开挖支护(型钢支撑、挂网喷锚支护)→二期支护→洞顶回填灌浆→装修。

4.1 工程特点及重点

(1)标准高，质量要求严。

(2)地下联络通道所经地段地质条件复杂，主要通过回填覆盖层地段，且回填时间较短，施工中可能出现失稳。

(3)开挖支护困难。土体稳定性差，开挖自稳能力弱，对开挖控制不利，支护困难，施工难度较大。

(4)工序转换频繁。针对地质条件设计采用了超前固结灌浆、超前锚杆、暗挖法、型钢支护、挂网喷锚，混凝土衬砌等方法，工序间转换频繁。地下联络通道衬砌(耐火、防水)施工质量达到不渗不漏不裂，是本项工程质量控制的重点。开挖、支护为本工程的重中之重。

4.2 施工方案

整个地下联络通道均采用人工开挖，不允许采用机械开挖和爆破，用人工手推车将碴料运至指定卸碴点，再由自卸式汽车转运至指定碴场。

一期支护采用超前固结灌浆、超前锚杆、型钢刚架、锚喷网联合支护等支护形式，超前固结灌浆采用地质钻机钻孔；锚杆施工采用电钻钻孔+人工安装；喷混凝土作业采用湿喷机。

因地下联络通道不足50 m长，自然通风即可。开挖放线采用激光准直仪定向，轴线测量准确快捷；采用断面仪测定开挖轮廓，准确分析超欠挖情况。

4.3 施工方法及施工工艺

通道施工按全断面灌浆，开挖一段，支护一段，短进尺多循环开挖，一期支护再二期一次浇筑的方法，避免全面敞开开挖。每次短进尺一般在1～1.5 m，开挖过程中注意监测土体变形变位。

衬砌混凝土灌注采用全断面组合钢模一次性完成，混凝土采用商品混凝土，管道泵送入仓，插入式振捣器振捣密实。通道衬砌整体浇筑后从较低的一段开始，向较高端推进完成洞顶回填灌浆。

4.4 出碴运输及材料运输

(1)装碴运输方法。开挖碴料采用人工手推车出碴,再利用自卸汽车转运至弃碴场。施工计划安排时设备装运能力要大于开挖能力，装运设备有备用。

(2)材料运输方法。钢筋、锚杆、预制件等材料采用自卸汽车运输，混凝土、砂浆等材料采用混凝土罐车运输。

4.5 结构防排水施工

地下联络通道防水等级为一级，衬砌采用防水混凝土，通道双侧排水沟在二次衬砌全部完成后施作。排水沟采用立模板现浇混凝土，盖板为预制件。

5 结束语

地下联络通道结构设计的关键是土压力荷载的分析计算。由于土压力荷载大小与工程施工方法、地质条件、衬砌形式等因素相关，较难计算。偏安全考虑通常将洞顶顶拱以上覆土作为围岩压力进行荷载计算。

开挖前的灌浆处理只是为了提高土层的整体性和提高施工安全度，不考虑引起的土体弹性抗力变化。

地下水是影响地下洞室稳定和安全的最关键因素，本工程由于地下水埋藏较深对结构施工及长久运行影响不大。而位于地下水位线下的地下洞室工程在设计、施工中应引起重视。