公路隧道逆做法施工技術

孫連成

1 工程概況

中央大道海河隧道工程位于天津市濱海新區于家堡中心商務區。穿越海河采用沉管隧道,與沉管相連的B1段～B4段采用蓋挖逆做法雙層隧道。B1～B4里程為K28+352.00～K28+492.000,長度為140 m,縱向分段采用35 m基本跨徑。其中B1段與沉管相對接。B1基坑開挖深度最深為24.17 m,B2～B4開挖深度為16.4 m～20.3 m。

2 施工步驟

1)施作連續墻,坑內土體加固。施作降水井、減壓井、工具柱及灌注樁。2)降水,基坑開挖至第一道支撐下。施作連續墻混凝土冠梁與第一道混凝土支撐。3)基坑開挖至第二道支撐下。施作第二道鋼支撐。4)基坑開挖至頂板下。施作頂板土模、側墻防水并留槎、頂板結構。5)基坑開挖至第三道鋼支撐下。施作第三道鋼支撐。6)基坑開挖至中板下。施作中板土模、側墻防水并留槎、中板結構。7)基坑開挖至第四道鋼支撐下。施作第四道鋼支撐(雙撐)。8)基坑開挖至底板下。施作混凝土墊層、防水、底板結構。9)拆除第四道支撐。施作地下二層側墻防水、側墻、中隔墻。10)拆除第二道鋼支撐。施作地下一層側墻防水、側墻、中隔墻。頂板防水、回填、封降水井等。

3 主要施工技術

B1～B4逆做法施工段總體原則:“縱向分段,豎向分層,先支撐后開挖。”按頂板→中板→底板→下側墻→上側墻的順序施工。

3.1 圍護施工技術

隧道基坑圍護采用100 cm厚地下連續墻。

1)導墻施工。根據水文地質條件,導墻截面采用“┒┏”形式,局部地基較軟區段采用“][”形式。本工程采用C20鋼筋混凝土現澆導墻。測量定位后,沿地下連續墻縱軸線分段開挖導溝,每段長度20 m～30 m,深度一般為1.5 m～2 m,以見原狀土或堅土為準。2)泥漿制備。先配制 1.5%CMC均勻溶液,靜止5 h,按配合比在攪拌桶內加水,純堿,膨潤土,攪拌3 min以后方能加入CMC溶液,繼續攪拌數分鐘,24 h后方可使用。3)成槽施工。標準槽段采用6 m,在各轉角處采用非標準槽段。采用GB-34型液壓抓斗成槽。連續墻施工采用跳槽法,根據槽段長度與成槽機的開口寬度,確定出首開幅和閉合幅。4)鋼筋籠的制作與吊裝。鋼筋籠采用整體制作、整體吊裝入槽。按橫筋→縱筋→桁架→縱筋→橫筋順序鋪設鋼筋,交叉點采用焊接成型。現場設置鋼筋籠加工平臺。鋼筋籠吊裝采用100 t和50 t履帶吊,直立后由100 t吊車吊入槽內。5)灌注水下混凝土和鎖口管拔升。水下混凝土灌注采用D300 mm導管,混凝土連續澆筑,控制槽段混凝土面均勻上升。鎖口管拔升與混凝土灌注相結合。

3.2 降水施工技術

圍護結構封閉后,基坑開挖前15天～前20天開始降水。采用坑內降水法,縱向布置兩排大口井,間距12 m～14 m,橫向間距16 m～23.5 m。基坑外側距地下連續墻3 m和13 m布置潛水觀測井,縱向間距40 m。基坑開挖過程中保持水位在開挖面以下0.5 m～1 m。基坑回填后方可停止降水。

3.3 支撐施工技術

1)工具柱鋼管在B1～B4范圍內采用φ 609×16 mm鋼管混凝土柱,內灌C40混凝土,管頂用δ=6 mm鋼板封焊,管底采用錐形封板封底。鋼管與灌注樁鋼筋籠焊接在一起進行吊裝,工具柱較長時孔口進行對接,從工具柱內下導管并灌注水下混凝土,待混凝土達到設計強度30%后,用石屑或粗砂將鋼管與孔壁之間空隙填滿至地面,以固定工具柱樁位置,防止傾斜和偏移。2)在基坑開挖后16 h內完成鋼支撐體系的安裝。土方開挖至混凝土支撐設計標高后,鑿出地下連續墻上的預埋件,在工具柱上挖到支撐位置。支撐主筋與預埋件焊接,在土模上現場綁扎。然后進行模板和混凝土施工。混凝土達到設計強度后進行下層土方開挖。混凝土支撐與工具柱連接如圖1所示。3)逆做段鋼支撐采用φ 609×16 mm鋼管支撐。鋼管支撐采用法蘭連接,利用結構板預埋吊鉤進行現場就位、拼裝。鋼支撐一端為活絡端,通過千斤頂預加應力。鋼支撐與工具柱用φ 20U螺栓連接,相鄰工具柱之間用2[32a槽鋼作為系梁連接。鋼支撐與工具柱連接見圖2。

3.4 土方施工技術

1)第一層土方開挖。第一層土方采用臺階法由挖掘機接力出土,挖土從基坑中部向四周退挖。開挖至第一層支撐以下0.5 m,施作混凝土支撐;混凝土強度達到90%后開挖至第二層支撐以下0.4 m,安裝第二層鋼支撐;繼續開挖至頂板以下0.5 m,施作頂板。2)第二層～第五層土方開挖。第二層～第五層作業空間低矮狹窄,用留置盆式護壁土的方式開挖,挖土時從中間向兩邊進行,挖土由取土口向四周推進。采用4臺液壓小型反鏟挖土機接力作業,用反鏟轉運集中到取土口下方、龍門吊垂直提升到地面,裝車外運。分別開挖至第三、四層支撐下,安裝相應第三、四層鋼支撐;分別開挖至中板、底板下,施作相應中板、底板。

3.5 結構施工技術

1)頂板、中板、底板施工技術。頂板、中板結構采用土模法施工。結構頂板、中板與地下連續墻必須焊接吊筋為Φ 32@500,吊筋是臨時承重措施。工具柱是隧道頂板、中板臨時承重結構。工具柱與結構上下層主筋焊接牢固。結構板與工具柱連接具體做法與混凝土支撐與工具柱連接相同。

逆做法施工,側墻、柱混凝土后澆筑,頂板和中板施工時,在柱的四角上方預留150 mm×150 mm的澆筑孔,在側墻上方預留250 mm×250 mm澆筑孔,間距1 000 mm。

2)側墻、柱施工技術。鋼筋連接采用直螺紋機械連接。土方開挖時,在墻柱位置超挖500 mm～750 mm。在施作頂板和中板時在土模和導墻里預埋上下側墻、柱鋼筋;在施作底板時在底板上導墻預留下側墻、柱鋼筋。下側墻鋼筋將預留部分埋入砂土中。預留的側墻、柱、鋼筋外露時間很長,用塑料布纏裹的進行防銹,該部位施工時拆除。側墻、壁柱采用單側定型鋼模板,內側用三角鋼架進行支撐。中隔墻采用鋼模,用對拉螺栓加固;用鋼管加固,三角鋼架支撐。在中板和底板混凝土施工預埋Φ 32鋼筋地錨,用于固定鋼架。通過澆筑孔進行混凝土施工。

4 結語

本隧道開挖段面較大、基坑較深和地鐵隧道、地鐵車站蓋挖逆做法思路一樣,為保證鋼支撐的剛度和穩定性,設置了工具柱;為保證圍護結構的穩定需控制好鋼支撐的預加應力;由于有支撐轉換,頂板、中板、底板采用逆做法,側墻和中隔墻采用順做法。在其他類似工程中有許多值得借鑒的地方。

[1]張維明.馬家溝隧道施工技術[J].山西建筑,2008,34(35):315-316.