非開挖技術(shù)在城市隧道施工中的應(yīng)用

1、非開挖技術(shù)在城市隧道施工中的應(yīng)用來源：非開挖技術(shù) 作者：王銀獻(xiàn) 江源日期：2009年08月28日訪問次數(shù)：備3361、非開挖技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用概述隨著我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，城市地下空間開發(fā)利用力度不斷增大，相關(guān)城市基 礎(chǔ)設(shè)施、城市各類管網(wǎng)和城市交通地下化，已成為未來城鎮(zhèn)建設(shè)的重要發(fā)展方向，特別是城 市有軌交通系統(tǒng)，作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施和災(zāi)害防御設(shè)施，得到了巨大發(fā)展，這是城市國際化、 現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。地下空間的不斷開發(fā)，勢必向大斷面、長距離、深層化及多樣化發(fā) 展，這就需要高度發(fā)展地下工程施工技術(shù)，滿足地下空間開發(fā)利用要求。目前用于城市隧道施工的主要方法有礦山暗挖法和機(jī)械法（盾構(gòu)

2、、頂管等），特別是礦山暗 挖法，由于其優(yōu)越性日益明顯，已成為城市地下工程施工的主要方法之一。城市地下工程的 施工，大多數(shù)是在繁華地段和靠近密集建筑物群或居民區(qū)進(jìn)行的，控制好施工過程中引起的 地表下沉和對周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)物的影響，是礦山暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。因此大多數(shù)情況下， 在進(jìn)行“鋼筋格柵+混凝土噴射”的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)前，常輔以一定的輔助技術(shù)手段以確保隧道 圍巖和掌子面穩(wěn)定。目前用于暗挖隧道控制地表下沉和加強(qiáng)圍巖的輔助施工技術(shù)方法，主要有漿液壓注、凍結(jié)、 垂直錨桿、管棚、水平高壓噴射等。經(jīng)過近年來的不斷發(fā)展與實(shí)踐，強(qiáng)度大、支護(hù)效果好的 管棚支護(hù)已成為控制地面下沉和加強(qiáng)隧道圍巖的主要技術(shù)手段。而且

3、隨著隧道施工要求的不 斷提高，管棚支護(hù)已由原先的短、小超前支護(hù)向長、大超前支護(hù)發(fā)展，這對管棚施工的精度、 施工能力及相應(yīng)設(shè)備提出了較高要求。非開挖技術(shù)作為一項(xiàng)新興的施工技術(shù)由初期的市政無 法開挖區(qū)域的地下管線鋪設(shè)，向城市隧道暗挖施工的超前支護(hù)技術(shù)方向延伸，并已顯示出較 大的優(yōu)越性，而得到了蓬勃發(fā)展。就北京地鐵而言，較具代表性的有北京地鐵五號線崇文門站穿越既有環(huán)線地鐵，在車站隧道 開挖前，采用水平螺旋鉆進(jìn)法鋪設(shè)了600mm、長36m的大管棚；地鐵五號線蒲黃榆站采 用導(dǎo)向鉆進(jìn)管棚法，鋪設(shè)了114x5mm、單根長146.6m，一次性貫通車站中洞拱部的超前 管棚；地鐵十號線光華路站采用導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法，

4、單向盲孔跟管鋪設(shè)159管棚，最長鋪設(shè) 長度達(dá)120m，成為國內(nèi)首例單向盲孔跟管鋪設(shè)最長隧道超前支護(hù)管棚的工程。2、管棚法非開挖施工技術(shù)為提高施工效率，減少暗挖隧道因管棚水平施工而多次進(jìn)行隧道抬高擴(kuò)大段面，因此在地鐵 暗挖隧道超前支護(hù)中，管棚鋪設(shè)長度要求越來越長，盡可能長地一次性支護(hù)。如有的地鐵車 站和隧道區(qū)間要求一次或盡可能少的分次鋪設(shè)，以便可以進(jìn)行連續(xù)暗挖作業(yè)，這就對管棚鋪 設(shè)提出了較高要求，如地鐵五號線蒲黃榆車站拱部管棚進(jìn)行一次貫通施工；而有的車站由于 施工條件制約，不具備貫通式鋪設(shè)條件，只能采用單向盲孔式管棚鋪設(shè)，施工難度較大，且 不具備地面無線導(dǎo)向條件，因此采取了“有線導(dǎo)向，一次性跟管

5、鉆進(jìn)鋪管法”，如地鐵十號線 光華路站的管棚施工。顯然地鐵隧道的管棚鋪設(shè)采用傳統(tǒng)的管棚施工法已無法滿足施工要 求。我們知道，對于傳統(tǒng)管棚施工法，主要存在以下幾個(gè)技術(shù)問題：（1）鋪管方向控制難，（2） 由于方向性差，管棚一次性支護(hù)長度短，降低了隧道開挖效率，提高了施工成本。（3）采 用的管棚短、小，其現(xiàn)有的管棚設(shè)備已無法滿足長、大管棚的鋪設(shè)要求，要求鋪設(shè)較大直徑 管棚時(shí)，施工工藝復(fù)雜。因此隧道超前支護(hù)中引進(jìn)和應(yīng)用非開挖技術(shù)，較好地解決了傳統(tǒng)大 管棚施工法的不足，為城市隧道的暗挖施工提供了一項(xiàng)行之有效的輔助技術(shù)手段。目前，用于地鐵隧道超前管棚施工法主要有：夯管法、螺旋鉆進(jìn)法和導(dǎo)向鉆進(jìn)法，夯管法與 水

6、平螺旋鉆進(jìn)法主要用于管徑較大、一次鋪設(shè)長度較短的情況，導(dǎo)向鉆進(jìn)法則主要用于一次 鋪設(shè)長度較長、方向要求較高的管棚施工。特別是大管棚導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)，在隧道超前支護(hù)中 具有很大的優(yōu)點(diǎn)。由于管棚施工大多在隧道內(nèi)進(jìn)行，施工地段往往位于交通要道，施工安全 要求高，另外一些隧道不具備雙向鋪設(shè)作業(yè)條件。為此對現(xiàn)有非開挖施工工藝和施工機(jī)具進(jìn) 行了改進(jìn)，使其能更好地適用于隧道管棚施工中：（1）將非開挖鉆機(jī)進(jìn)行改造，取消鉆機(jī)底盤，在現(xiàn)場搭設(shè)具有升降功能的支架，調(diào)節(jié)鉆機(jī) 施工高度，這樣大大減輕了設(shè)備重量，有利于在隧道狹窄空間內(nèi)作業(yè)；同時(shí)適當(dāng)加長鉆機(jī)桅 桿長度，增加鉆機(jī)回次鋪設(shè)管棚長度；另外增大鉆機(jī)扭矩，以滿足（P15

7、9以下長管棚既作鉆 桿又作管棚直接鉆入土層的動力需要，減少鋪管作業(yè)工序，有利于進(jìn)行單向盲孔跟管施工。（2）采取有線導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行管棚方向控制，保證管棚施工精度和交通繁忙地段的導(dǎo)向安 全。（3）將p159鋼管既作鉆桿又作管棚，在鉆進(jìn)同時(shí)即進(jìn)行管棚鋪設(shè)，鉆進(jìn)結(jié)束，管棚鋪 設(shè)也告完成。為此采用了具有專利技術(shù)的管棚鋪設(shè)導(dǎo)向鉆頭（見圖1實(shí)用新型導(dǎo)向鉆頭結(jié) 構(gòu)圖）。管棚鋪設(shè)完成后，用事先固定的鋼絲繩將導(dǎo)向探頭拉出管外。h3 N圖1實(shí)用新型導(dǎo)向鉆頭結(jié)構(gòu)圖h3、非開挖技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用實(shí)例（1）工程概況本工程位于北京地鐵十號線光華路站，車站上部為交通繁忙的東三環(huán)路，車站施工方法 采用淺埋暗挖法，為防止地表及

8、初期支護(hù)拱部沉降，車站主體部分暗挖施工前，要求在隧道 拱部開挖線外環(huán)向鋪設(shè)直徑為p159x8mm的鋼管作管棚。由于車站兩側(cè)風(fēng)道無法同時(shí)開挖， 管棚施工無法進(jìn)行一次性貫通式鋪設(shè)，因此只能將管棚分為兩段分別進(jìn)行施工，由先完成的 一側(cè)風(fēng)道向車站中間鋪設(shè)，待鋪設(shè)完成后，即進(jìn)行隧道開挖。另一側(cè)管棚則待該側(cè)風(fēng)道施工 完成后施工。因此兩側(cè)管棚施工均為單向盲孔式鋪設(shè)，管棚每側(cè)鋪設(shè)長度77.5m，每側(cè)33 根，管棚間距為300mm，管棚中心距隧道初支結(jié)構(gòu)外皮輪廓線距離為250mm，地鐵車站的結(jié)構(gòu)及管棚鋪設(shè)位置各見圖2車站主體結(jié)構(gòu)縱剖面圖和圖3車站主體1-1橫斷面圖。圖3 車站主體1-1橫斷面圖v（2）主要施工技術(shù)根據(jù)本工程特點(diǎn)，采用了前述的“有線導(dǎo)向，一次性跟管鉆進(jìn)鋪管法”，即導(dǎo)向鉆進(jìn)與鋪管 同時(shí)施工的工藝技術(shù)。采用了自行改造的具有較大扭矩和頂