2022城市明挖地下道路设计施工关键技术

1.概述

01明挖法

将地面挖开，在露天情况下修筑结构，而后进行覆土回填。是最基本、最

常见的地下工程施工方法。

02盖挖法

由明挖法发展而来，为满足交通疏解、施工场地、环保等的需要，在明挖

基坑顶架设盖板，在盖板及支护体系保护下，进行土方开挖、结构施工。可分

为顺作法和逆作法等。围护结构宜采用排桩或地下连续墙，以方便架设盖板。

03浅埋暗挖法、钻爆法

浅埋暗挖法是指在距离地表较近的地下进行各种洞室暗挖施工的一种方

法，围岩常为松散土层，注重超前支护和初期支护。钻爆法适用于坚硬岩石地

层，通常埋深较深，主要用钻眼爆破的方法开挖断面修筑隧道。

04盾构法

暗挖法施工中的全机械化施工方法。盾构机在地层中推进，前方刀盘切削

土体，盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生坍塌，后部千斤顶加压顶进，并

拼装管片形成隧道。

01建、构筑物密集

工业与民用建筑、市政道路及桥梁、地下管线、地铁车站及区间、隧道、

古树等。远期规划预留。

02交通保障要求高

市区交通繁忙，交通拥堵社会影响大，代价高。交管部门常要求占一还

O

03施工场地紧张

场地总宽度常仅限于道路红线内，考虑交通疏解道路布设、避开既有建构

筑物并保留安全距离、设置围挡设施等因素后，施工场地常狭窄局促。

04环境保护要求严

风险源保护种类多、难度大；地层损失及地下水控制要求高。施工期间扬

尘、噪音、污染物排放等要求严。

城市建成区明挖法修建地下道路需解决的关键技术难点

01交通疏解方案、路口通行保障

02周边建筑物保护、管线保护

03地下水控制

04土方开挖及结构施工

♦结合今年通车运行的北京广渠路东延工程（运通隧道）进行阐述。

北京广渠路东延道路工程概述

>>广渠路东延工程位于北京市通州城区，是建设标准仅次于长安街的一条

东西向城市连廊。

>>广渠路东延道路工程设计按地面、地下两套系统设置。地面系统为宽

90m的景观大道，地系统分为两层，地下一层为综合管廊，地下二层为城市地

下道路。

>>项目位于城市建成区，线位沿现况运河东大街往东，下穿北运河后接入

东六环西侧路。

»为实现项目预定功能，工程主要采用明挖顺筑法施做。

项目起点接怡乐西路高架桥、终点与东六环相交，路线沿现况通朝大街，

运河东、西大街布线，全长约7.6km。道路红线90m。

全线隧道长6.5km;与现况南北向通行干路相交点共14处；临近基坑未按

计划拆除的建筑物3处。

基坑标准段宽30.1m;平均深度18m,最深处32m.主要采用地连墙+内支撑进

行围护。

北京广渠路东延道路工程概述

工程地质及水文地质

本工程沿线第四纪沉积由古金沟河及古潮白河冲积形成。沿线地层为黏性

土、粉土与砂土互层沉积为主。地层沉积物的组构、空间相变规律具有较为明

显的区域性特征和过渡、渐变性，并具有典型的多沉积旋回的特征。

沿线上部的粉土层及砂类土层具有赋存上层滞水的条件。地面下埋深

6.4m〜13.6m间的砂类土层中分布有潜水，埋深在13.2~14.5m以下的砂类土

层中分布有承压水，水位标高在6.5~9.7m。

2.交通出行保障

01机动车道占一还一

02非机动车道满足通行要求；人行道》2m,非机动车道》2m。

03保障小区出入口人行过街需求

♦广渠路项目交通保障要求更为严格，交管部门要求南北向路口不能进行

围挡，不能影响白天交通。

路口盖挖顺筑，采用夜间施工方案

路面铳刨、护筒埋设4.25

围护桩及中间柱4.26-5.10

止水桩5.11-5.16

路面破除及开槽5.17

凿桩头5.18-5.19

冠梁、盖梁5.20-5.27

降水井5.26~5.27

开挖及军用梁架设5.28~6.7

混凝土盖板铺设及铺油6.8

1.围护桩及中间柱：1根/夜/台，桩长约30m,共30根。

2.止水桩：2根/夜/台，桩长约30m,共24根。

3.降水井：1口/夜/台，深27m,共2口。

4.军用梁架设：5根/夜，共55根。

施工场地布置示意图

围护桩及冠梁、盖梁施工I版时盖板施工图

8：二子不

----1::争g-:

——中—-M

工字钢段比当校=宜西

2c®eSS

1-^24

工字纲格里差咬断面医

1.军用梁、空心板必选

（1）安装工效：军用梁架设每夜5根，共154根，架设时间为32天；空

心板架设每夜4块，共74块，架设时间为17天。

（2）目前市场上军用梁租赁资源紧缺。

（3）军用梁体系行车舒适性及稳定性不及空心板。

沥青路面（7cm）

磴找平层（10cm7

空心板路灯1孔1条

路灯1孔1条雨水中800燃气630。埋深0.5

（0.95XL24m）

埋深O5'\埋深1.4埋深1.819.42

ZA\/A\

Z

3间距6nl通讯12孔19条

埋深1.0

/

间距3m、通讯12孔30条

埋深1.2

00

9

间距31n~L

9635

止水帷幕.

D=0.8m/

间距L5m

支护桩

D=l.2m

间距1.5m

分幅施工方案

半铺盖施工方案

半盖挖施工：采用钻孔灌注桩作为盖板下部支撑体系，面板采用贝雷梁+钢

板的组合形式，铺盖宽度为10m,施工长度为720m。

2418.52918.5

北90

红南

域占

地

施工图挡施工圉挡身行区雄

贝雷获

混凝土湾

90m

北

占

地

线

北

红

级

■10,95

90m

北

占

地

战

半幅施工：在南侧增设地下连续墙，先施工框架左侧部分，右侧部分暂不

施工，待左侧施工完成后，对于中墙左侧部分框架顶部进行回填，之后进行交

通导行，而后进行右侧部分施工.土方开挖时，随挖随拆除新增地下连续墙，

设置钢支撑，完成剩余部分施工。

经济技术必选

序

项

号半盖挖施工半幅施工比较结果

H

安基坑支护要进行两次，

全部分车行道位于

增大了深基坑施工风

1分盖板上，存在一半盖挖法占优。

险。且需对钢支撑多次

析定安全风险。

安拆。

技

术垂直运输方便，钢筋连

盖板下垂直运输半盖挖法更能保证

2分接量很大。接缝处质量

困难施工质量

析难以保证。

工

期

半幅法施工效率较

3分工期约270天工期325天

低，工期较长。

析

经

济增加地下连续墙，挡土半盖挖法经济性较

增加支撑桩、盖

4分墙，地下连续墙在第二优，造价比半幅法

板体系。

析次施工时还需破除施工节省7万/m。

交

通

5影导改3次导改3次几乎相同

响

结

6论建议半盖挖法施工

•盖挖半逆筑法方案

♦上述盖挖法指盖挖顺筑法，具备条件时，可以考虑的工法还有盖挖逆筑

法、盖挖半逆作筑等。

w«Hiro«.«x

©

盖挖半逆筑法施工示意图

盖挖逆筑法、盖挖半逆筑法优缺点：

♦利用结构顶板作为铺盖板，减少交通疏解次数，减少施工占用地面时

间。

♦节省了临时铺盖板费用。

♦对结构防水处理、混凝土浇筑质量要求较高。

临时人行便桥

3.周边环境保护

北京市地方标准《穿越既有道路设施工程技术要求》(DB11T716-2019)

表10道路结构变形控制值

对预警警戒变形控制

象控制项目

值值值

路面沉降-9mm-12mm-15mm

路面沉降速率//-2mm/d

沥青路面

路面差异沉降//4.5mm/3m

道路面隆起3mm4mm5mm

路

路面沉降-8mm

混凝土路4.8mm6.4mm

面路面相邻伸缩缝差异沉

4.8mm6.4mm8mm

降

人行步道步到沉降-12mm-16mm-20mm

表2T一工区典型检测点第三方检测数据情况

监测点本期累计变上期累计变预警值控制值备

监测项目注

号形量[mm]形量[mm][mm][mm]

桩顶沉降检ZQC-

+4.69+5.521620

测03-02

周边地表及

D1G-

管线沉降监-24.16-24.832225

24-02

测

建筑物沉降JC-01-

-3.01-2.412535

监测07

桩顶水平位ZQS-

5.856.602130

移监测14-01

现场监测数据

0602桩体测斜孔时间.变形曲线图

工程名*，广M东修(怡乐H・东六环■)道第工WB三方■,事目1嘛及

X®•号，«1741_2018tX045

♦一—一一今

向幅外偏移累计支附管E)向局内偏移

建筑物保护

1、依据规范

《建筑结构检测技术标准》(GB/T50344-2004);

《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2015)；

《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系》。

2、工作流程

>>对基坑影响区内建筑进行调查、统计，按受影响程度划分级别。

>>对显著影响区内建筑进行鉴定评估，出具检测评估报告。

>>通过数值模拟计算等，进行前评估，提出建筑变形控制指标。

>>施工期间严格按控制标准进行变形控制。若超出控制指标则危及建筑安

全，需进行后评估鉴定，判定建筑物状况。

建筑物现状调查建筑物现状检测建筑物已有切分析

建

技

号

术

工繁

建筑物现状及剩余安全度评估

作

普

建筑物变形控制标准

基于PLAX1S数值分析方法

tt道

安

基

全

空

度隆道基坑派工对建筑物及周边地层的变形影响分析9（费

工

评

期

曹

间

术隧道基坑施工期间建筑物安全度坪估

建

工

筑

作

物针对设计、施工、监测方案的建议

评估方法及技术路线

《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344-2004）；

3.4.6建筑结构的常规检测宜以下列部位为检测重点：

（1）出现渗水漏水部位的构件；

（2）受到较大反复荷载或动力荷载作用的构件；

（3）暴露在室外的构件；

（4）受到腐蚀性介质侵蚀的构件；

（5）受到污染影响的构件；

（6）与侵蚀性土壤直接接触的构件；

（7）受到冻融影响的构件；

（8）委托方年检怀疑有安全隐患的构件；

（9）容易受到磨损、冲撞损伤的构件。

4.1.2混凝土结构的检测可分为原材料性能、混凝土强度、混凝土构件外

观质量与缺陷、尺寸与偏差、变形与损伤和钢筋配置等项工作，必要时，可进

行结构构件性能的实荷检验或结构的动力测试。

3.3.13建筑结构检测中，检测批的最小样本容量不宜小于表

3.3.13的限定值.

表3.8.13建筑结构抽样检测的最小样本容量

检测类别和样检测类别和样

检测批本最小容量检测批木最小容量

的容量的容量

ABCABC

2〜8223501-12003280125

9〜152351201—320050125200

16〜253583201-1000080200315

26〜50581310001~35000125315500

51〜905132035001~150000200500800

91~15082032150001-5000003158001250

151-280133250>50000050012502000

281〜500205080————

注,检测类别A适用「ft*I：质虽:的检测，检测类别B适用「结构质量或性

能的检测，检测类别C适用于结构质最或性能的严格检测或复检.

《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2015)；

3.2.5民用建筑可靠性鉴定评皴的层次、等级划分以及］作步骤利内容，应符分

下列规定：“

1安全性和正常使用性的鉴定评级，应按构件（含节点、连按，以卜1司）、

r单兀和鉴定单兀各分二个层次.传•层次分为四个安全性等级和：个使用性等

级,并应按表3.2.5规定的检交项H和步骤,从第一层开始,逐层进行：，

去325可靠性鉴定评纺的层次、等级划分及「作内容.

层次。:/三，

层名3构件。子单寿鉴定单元。

/fjuxBsu、CfU、

等级“Ou、瓦1、Gi、4口、3口、Cu、

Dw

—・1地基变形评级。

地基.按同类材料枸件各边坡场地稔定性评地基基

基础，检杳顶II评定单个基级一础评级'

础等级。地城求载力评级“

安“

按承载能力、构造、每种构件集评级a

全"

小适J•承载的位移或

件“

损伤等校代项口评定结构侧向位移评级.鉴定单元安

鉴“上聃上部承

单个构件等级。全性评级a

承重“重结构

定"按结构体置、支撑、

结构。评级，

圈梁、结构向连系等

-4>

检表项目评定结构整

体性等级，

围护系统按上部承址结构检盒项H及步骤评定围护系统承甫

承应部分.部分各乂次安全性等级~

层切一言z>三，

层名3构¥用子隼寿鉴定单永

等皴，。|、瓦、3di、B$、G/•4“、B”、Cu*

地揭按上部承重结构和医护系统

一卓

基础*工作状态评估地基基础等初

按位移、裂缝、风化、年种构件集评级，上部承

上部承委.

锈蚀等检查项目评定重结构

结构，结构侧向位移泮级，

般个构件等级。砰初

按屋面防水、吊顶、鉴定单元正

墙、门窗、地下防水用使用性泮级

及其他防护设施等检

围护泵缆圉护系

铉项目评定圉护系统

功施，统评初

功熊等浓

按上部承电结构检查项目及步骤评定围护

系统承取部分各层次使用性等g的

可*1等羯小b、。、启4、B、C、1、II、IlkIV.

和地基基卷

博上部承蕈以同层次次全性和iE常便用性评定结果并列表达,成鉴定电元可

熟结构，按本标选规定的原则确定其可索性等物靠性评怒4

定~闱护系缄

3.3鉴定评级标准,

3.3.1民用建筑安全性鉴定评级的各层次分级标准，应按表3.3.1的规定采用。，

表3.3.1安全性鉴定分级标准"

层次「鉴定对象C等-分级标准。处理要求。

安全性符合本标准对优级的

不必采取措施"

要求,具有足够的承载能力2

安全性略低广本标准时的级

单个构件如可不采取措施。

的要求，尚不显著影响承载能力+

或其检查项

安全性不符合本标准时flu级

目2应采取措施"

的要求，显著影响承载能力C

安全性不符合本标准对«u级必须及时或立即

的要求，己严电影响承载能力"采取措施。

安全性符合本标准对A级的可能有个别一般

义武

要求，不影响整体承载。构件应采取措施。

安全性略低广本标准对Ju级可能有极少数构

B^

f单元或u的要求，尚不显著影响整体承载，件应采取措施*

二r子单元中的应采取措施，且

安全性不符合本标准对Ju级

某种构件弊Cu「可能有极少数构件

的要求，显著影响整体承载。

必须立即采取措施"

安全性极不符合本标准对自必须立即采取措

zv

级的要求，严重影响整体承载2施7

续表3.3.1“

层次.鉴定对象。等级。分级标准2处理要求。

安全性符合本标准时Jsu级的可能有极少数一

要求，不影响整体承载。般构件应采取措施，

安全性略低r本标准对八级可能有极少数构

Bsu-

的要求，尚不显著影响整体承载+件应采取措施。

三。鉴定单元。应采取措施，且

安全性不符合本标准对Nsu级

Csu「可能有极少数构件

的要求,显著影响整体承载，

必须及时采取措施"

安全性严直不符合本标准时必须立即采取措

级的要求，严肃影响整体承载,施2

注：1本标准对"U级和所级的具体要求以及对其他各级不符合该要求的允许程度，分别由

本标准第5童、第7童及第9章给出；。

2表中关于“不必采取措施”和“可不采取措施”的规定，仅对安全性鉴定而言，不包

括使用性鉴定所要求采取的措施。“

类似，民用建筑使用性、可靠性鉴定评级的各层次分级标准

基坑与建筑物平面位置关系

4.3房屋安全性鉴定等级

根据《通朝大街65号院1号楼房屋建筑安全鉴定报告》（北京市建设工程质量第

三检测所有限责任公司，2019年2月），通朝大街65号院1号楼主楼目前的危险性等

级为B级（基本能满足安全使用要求），即个别结构构件评定为危险构件，但不影响主

体结构安全，基本能满足安全使用要求；南侧平房目前的危险性等级为D级，即承重构

件已经不能满足安全使用要求，房屋整体处于危险状态，构成整幢危房。

848~8.96

平房

568~7.31

o24.07

隧道围护桩0

1B«1.3000

Q

6

7

m6

6

I8

基坑与建筑物位置关系剖面图

主楼模型内部

[-W4-][

估算的基坑开挖引起的沉降

1号住上幡

整体分析模型

建筑最大控

控制指标预警值

物制值

最大沉降

16.0

北侧(mm)

主楼局部倾斜

1.0

(%)施工预警值按照上述控制指标的0.85考

最大沉降虑，满足其中之一即应预警

8.0

南侧(mm)

平房局部倾斜

0.5

(mm)

变形控制指标及控制值

管线保护

1、常见市政管线种类

»按功能和用途分类：电力管、电信管、上水管、雨水管、污水管、热力

管、燃气管、LNG管、航空煤油管等。

〉〉按材质分类：PVC管、多孔管块(PVC)、砖砌、混凝土、铸铁、钢管、

玻璃钢管等。

>>接口形式分类：丝扣、焊接、法兰、承插口.

»按管身刚度分类：柔性、刚性。

2、风险高低划分

＞＞柔性〈刚性；

＞＞丝扣、焊接、法兰等〈承插口；管线保护

3、变形敏感度划分

电信管〈电力管〈上水管、雨水管、污水管〈热力管〈燃气管＜LNG管、

航空煤油管等。

4、变形控制标准

〉〉按产权单位、运营单位提出的指标控制；中、低压燃气管：水平10mm;

沉降10mm高压燃气管、航空煤油管：水平3mm，沉降5mm;

＞〉建筑基坑工程监测技术标准(GB50497-2019)

表8.0.5基坑工程周边环境监测预警值

变

项目化

累计值(mm)备注

监测对象速

率

1地下水位变化1000-2000(常年变幅以外)500—

压力10-202直接

刚性观察

非压

管线管道10-302点数

2力

位移据

3-

柔性管线10-40—

5

>>地下空间的保护（可回收锚索、临时结构的拆除）

>>地下空间集约利用（预留条件、玻璃纤维筋围护结构）

4.地下水控制

•项目位置

拟建道路位于古金沟河、古潮白河、温榆河冲洪积扇的交汇地带，地形整

体西高东低，起伏不大，自然地面标高18.76〜22.45m。

•地质条件：

本工程沿线第四纪沉积物主要由古金沟河及古潮白河冲积形成。沿线地层

主要为黏性土、粉土与砂卵石互层沉积为主。地层沉积物的组构、空间相变规

律具有较为明显的区域性特征和过渡、渐变性，并具有典型的多沉积旋回的特

征。

•水文条件：

沿线上部的粉土层及砂类土层具有赋存上层滞水的条件。地面下埋深

6.4m〜13.6m间的砂类土层中分布有潜水，埋深在13.2-14.5m以下的砂类土

层中分布有承压水，水位标高在6.5〜9.7m。

止水帷幕形式比选

三”水泥土贸井林M-B-

D-6500400500«2（X）«1啬以发，收止木幡基

0=60001200

u~TTTT~n~口.n~n衣加nxxuxrncmxxrxtnXT）

结构边■

体枇.D.8OO012OO

主体络#

主体结构

地下***

D=8000600、t-600

站何速■

结构边■

文体结构

主体结杓

围护结构延米造价表

典

型

基

排桩（桩间止

坑SMW工法桩咬合桩地下连续墙

水）

深

度

（

m（万元/m）（万元/m）（万元/m）（万元/m）

）

止

水地连

SMW工法桩排桩排桩

帷主工回

体合幕体合体合合

结计高结计结计接计

构（压构（构（导头（

侧万旋侧万侧万结墙钢万

结构桩喷墙元结构桩墙元构墙板元

纭构形式体增）

形式体桩增）形式体增）形身）

，/于

D8

00

基1

D60@4500*200.1.2.D80@l0.1.3.D80@2.1.3.B=02.0.0.2.

见

0cm；0*10*195151020cm'38150360cm551570.6m15272264

深5

106隔一

m插一

桩

长

14

.5

m

基

坑

深

15

口700*303D100

D85@62.1.3.D100@0.1.4.5.1.6.B=04.0.0.

桩5.

0*13*2@80c

Ocm；611576140cm521567491564.8m732733

长4密插0m

251

m

基

坑

深

2m0

5D120

D120@7.B=1

桩0.1.7.1.8.6.0.0.7.

@90c

150cm541509371552.Om3727461

长4m

25

m

止计算主

水

支护型支护体结构造

效施工难度备注

式效果共同受价

果

力

不宜应用于深层基

SMWI较N>30土层成桩难

较好否低坑；硬土地区应用经

法桩好度大，

验少。

排桩+L>25m后桩间旋较

较

桩间止好否喷桩垂直度控制低无

好

水难度大

套管咬较需控制素桩缓凝

好好否高市场设备相对少

合桩时间

地下连抓斗式成槽机施

好好是高无

续墙工，成熟工艺

>>从支护型式应用经验方面，排桩+桩间止水、地下连续墙工艺成熟可靠，

市场施工设备充裕；

〉〉地连墙与排桩相比，考虑对主体结构的贡献后，两者造价基本相当；

》〉本工程承压水埋深10〜16m,且坑底位于承压水层，基坑侧壁止漏、坑

底防突涌为工程重难点。沿埋深约10m分布连续密实砂层④，厚3-6m,标贯28-

46击；埋深20m分布连续密实砂层⑤2,厚2-3m,标贯36-68击,其下分布密实

砂层⑥，厚5-8m,标贯42-83击。地下连续墙作为止水帷幕能够保证33m施工

深度的垂直度，以及能够在高标贯砂层范围内的可靠施工。

>〉综上，本工程基坑深h<10m段，采用SMW工法桩或排桩（桩间止水）；

坑深h》10m段,采用地连墙；相交路口盖挖段（只能夜间施工），采用钻孔灌

注桩。

1、悬挂式止水帷幕（地下连续墙）+坑内疏干井

地下连续墙可作为悬挂式止水帷幕使用，基坑内施工疏干井，可以达到控

制坑内地下水的目的，该方案基坑涌水量小，周边地表沉降小，适合用于周边

环境条件复杂的区域，本工程建议使用该方案控制场区地下水。

含水层厚度与基坑涌水量曲线

根据《城市建设工程地下水控制技术规范》（DBU/1115-2014）第6.2.5

条：悬挂式隔水帷幕插入深度应符合本规范第5.2.6条的要求，且不宜小于降

水含水层厚度的1/2,本工程基底含水层平均厚度近40m,若按照此含水层厚度

计算，帷幕的插入深度应不少于20m。

通过总含水层厚度与基坑涌水量曲线，总含水层厚度超过40m后基坑涌水

量变化不大，基坑水位降深约10m,基底含水层厚度可取30m,帷幕插入深度不

应小于0.5X30