技術領域

本發明屬于下穿道路淺埋大跨隧道施工方法。

背景技術

有限的地面資源以及通行效率難以滿足交叉路口快速通行的需求，以地下隧道(或人行地下通道)與地面道路形成立交是避免干擾、緩解擁堵的工程方案之一。

置于城市環境的下穿隧道(或通道)通常具有如下特點：

①淺埋。城市環境條件下，地面與地下空間資源的有限，均要求下穿隧道以盡可能淺埋的豎向位置敷設。對于下穿隧道而言，更淺的豎向埋深可以在相同的坡度下，縮短隧道長度，有利于減少兩端敞口爬坡段對地面空間的占用及避免對相鄰路口的影響；對于人行地下通道而言，更淺的豎向埋深可以減小兩端爬坡段提升高度，降低通行難度與體力消耗，并便于梯道或坡道的地面布設。某些情況下，地鐵及部分地下大型管線的位置，也限制了下穿隧道在更深的地層布置。

②大跨。為充分利用地下空間及適應交通需求的未來增長，下穿隧道通常為大跨結構。以單向雙車道為例，建筑限界全寬即可達0.75+0.25+2×3.5+0.25+0.75＝9.0m。當采用暗挖法施工時，需采用設置臨時豎向支撐的分部開挖。

③地層條件差。淺表地層受人類活動影響大，通常由人工填土等地層構成，自穩能力差，且受反復擾動及管線滲漏等影響，可能存在空洞、富水夾層等不利于暗挖施工安全的條件，易引發坍塌事故。

④交通繁忙。被穿道路通常為交通繁忙的主要道路，城市交通環境的脆弱迫使下穿隧道施工方法的選擇必須考慮并受限于交通狀況。

下穿隧道施工方法主要有：明挖法(包括蓋挖法、鋪蓋法等)及淺埋暗挖法。另外矩形盾構頂管工藝已在國內成功應用，但工程實例尚少。

明挖法，自地面向下開挖基坑，在基坑內進行結構施工，然后回填恢復地面。明挖法簡單易行，施工作業面寬敞、施工速度較快、質量易保障。在埋深淺、地面交通量小、管線數量少、周邊環境要求不高的地段應用，是最為經濟、可靠的施工方法。

以明挖法修建下穿隧道的建設條件在城市交通、管線、環境的多重壓力下已難具備，逐漸發展演變成對被穿道路交通及周邊環境影響較小、占用場地周期較短的蓋挖法及鋪蓋法。

蓋挖法是在地面施做鉆孔灌注樁或連續墻等圍護結構、止水帷幕及中間樁后，開挖淺基坑，架設臨時覆蓋結構或澆筑永久結構頂板，而后即回填至路面以恢復被交道路通行。在臨時或永久頂板的保護下分層開挖及加設橫撐(或打設錨索等)，直至隧道設計底板高程。依據由下而上或由上而下的主體結構施工順序可分為順做、逆做或半逆做法。蓋挖法較明挖法占用地面道路時間大為縮短，適用于需盡快恢復道路交通的路段。

裝配式鋪蓋法簡稱鋪蓋法，即以工廠化、標準化、裝配式蓋板或定型構件(如軍用梁等)鋪設臨時路面，維持交通順暢，借助標準化、裝配式縱橫連接構件形成基坑支護與臨時支撐體系，進行基坑開挖與管線保護的施工方法。鋪蓋法具有施工周期較短、標準化構件可重復利用、大規模應用時工程造價較低、對周圍環境影響小的特點。

淺埋暗挖法是在近地表進行隧道暗挖施工的一種方法。該工法采用復合式襯砌結構，即初期支護由噴射混凝土、錨桿(管)、鋼筋網、剛拱架組成，二次襯砌為鋼筋混凝土結構，初、二襯之間設置夾層防水板。開挖方法包括預留核心土的正臺階法，單側壁導洞、中隔墻法(也稱CD法、CRD法)、雙側壁導洞法(或稱眼鏡工法)等分部開挖工法。通常需輔以大管棚注漿、小導管注漿等超前地層加固的輔助措施，施工中應用監控量測、信息反饋等手段，結合變位反分析的計算方法優化設計，提出“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”的18字方針，突出時空效應對防塌的重要作用，具有拆遷占地少、對被交道路交通干擾小、方便靈活的特點，目前廣泛應用于軟弱地層條件下的地下工程施工。

道路下穿隧道或人行地下通道工程，采用明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法等工法施工，均有大量的成功案例，但在工程實踐中也暴露出各自的局限與不足。

(1)城市交通環境的日益復雜，在確保通行、不斷道施工的背景下，大大限制了明(蓋)挖法等破路施工工法的應用范圍。

在城市環境下，各主要道路呈現擁堵漸成常態，通行保障壓力巨大。急需改造的擁堵路段，同時也是無可繞避的重要節點，破路開挖的改建工程所需付出的社會成本難以估量。某些特定通勤路線，即使有限范圍與周期內的斷路施工亦成為難以接受的組織方案。

(2)淺埋暗挖法的工藝特性，不可避免地發生以地表沉降為主要表現的環境影響，在某些狀態下易引發坍塌等重大事故。