城市明挖隧道施工及地下水控制研究

范 鵬 張 偉

（中交一公局第五工程有限公司， 北京 100024）

1 工程概況

本工程基坑內疏干井、減壓井及基坑外觀測井以管井降水為主，并輔以基坑內集水坑明排基坑降水深度控制在坑底以下1m；在DK1+795～DK1+885及DK2+482～DK2+550 處基坑深度小于4m，且基底不在1—3 粉土層，采用輕型井點降水。降水井實管和沉淀管為鋼管。井點埋設深度L=h+7m（h=基坑深度），基坑開挖前20 天開始降水，開始降水后，應及時觀測水位動態變化。

2 城市明挖隧道施工及地下水控制

2.1 土層分布及水文地質條件

（1）土層分布。在本工程中，施工現場的土層分布情況如表1 所示。

表1 隧道工程施工現場土層分布詳情

（2）水文地質條件。受到當地氣候條件的影響，地表水相對比較匱乏；地下水的補給來源為灌區滲透以及河流側滲補給。地下水的流向為西北向東南，因為工程所在地的年均降雨量較少，加之氣溫高，蒸發強烈，致使地下水水質呈現出較為明顯的垂直分帶性。施工場地的地下水位年均變化幅度在0.5-1.0m 之間。

2.2 隧道圍護結構施工要點

本工程中，隧道基坑的右側與XX 路相鄰，為避免隧道明挖施工中引起右側地表沉陷，經過研究之后，決定采用人工挖孔排樁作為基坑圍護結構，單樁插入深度為6.0m，在樁頂設置冠梁，樁身設置腰梁和預應力錨索，支護方式為土釘墻支護。具體的施工要點如下：

（1）樁孔開挖。本工程中，人工挖孔樁采用的是跳挖法，當開挖高度達到1.0m 后，支立模板灌注護壁混凝土，粉質粘土段，采用插板法進行開挖。

①在對樁孔進行開挖前，測量人員應當進行準確地定位放樣，在樁中心位置四周埋設護樁，首節樁孔挖好后，應及時支立模板，以樁位中心點對模板位置進行校正，灌注混凝土形成護壁[1]。施工完畢后，應當對護壁的厚度進行檢查，看是否與設計要求相符。人工挖孔樁施工允許偏差如表2 所示。

表2 人孔挖孔樁施工允許偏差（mm）

②樁孔開挖后必須及時進行護壁混凝土灌注，當天挖好的樁孔應當在當天完成灌注。對混凝土進行灌注的過程中，可以使用插入式振搗棒進行振搗密實。當護壁混凝土達到一定的強度之后，可對模板進行拆除，終孔前，必須將護壁上的污泥和孔底殘渣、積水清除干凈，并在質檢合格后，方可進行封底，下放鋼筋籠，灌注樁身混凝土。

（2）鋼筋籠安裝。本工程中，鋼筋籠在現場進行制作，一次加工成型，主筋通過對焊的方法進行連接，箍筋與主筋之間以點焊的方式進行連接。施工中應當確保相鄰主筋的接頭錯開[2]。制作好的鋼筋籠，通過汽車吊進行安裝。

（3）灌注樁身混凝土。鋼筋籠下放就位后，應當及時進行樁身混凝土灌注，施工中作業人員應當嚴格按照規程要求進行操作，以此來確保樁身混凝土的灌注質量。

2.3 隧道基坑土方開挖

本工程中，對隧道基坑進行開挖時，采用的是分層開挖的方法，具體的施工技術要點如下：

（1）前期準備。在進行隧道基坑開挖前，需要做好如下準確工作：依據相關資料，編制施工組織設計及具體的操作規程，針對施工中可能出現的滲漏水以及邊坡失穩等情況，制定合理可行的應急措施[3]；準備土方開挖所需的施工機械設備，并對所有設備的性能進行檢查，防止施工中因設備問題導致工期延誤的情況發生；在基坑周圍挖設排水溝，確保施工中地表水不會流入到基坑內，同時，在基坑中設置集水溝和深井，用水泵將井內的水抽排至施工現場外的沉淀池內進行集中處理。

（2）土方開挖。在本工程中，隧道基坑土方開挖使用挖掘機，挖出的土方通過自卸式汽車進行外運。為確保隧道基坑開挖安全、有序進行，應當避免對基底造成過大的擾動。開挖時，可通過鋼板樁進行支護。

2.4 隧道結構施工

在本工程中，隧道主體結構的施工是重點環節，直接關系到隧道的整體質量，為此必須對該環節予以重視。具體的施工技術要點如下：

（1）混凝土墊層施工。在對混凝土墊層進行施工前，作業人員應先將軟土、泥漿等清除干凈，然后采用分段法，對墊層進行施工。如果坑內有水，應施作排水溝和集水井，對水進行抽排；當坑底滲水情況比較嚴重，且存在動水壓力時，應在減壓后，鋪設墊層，澆筑封底混凝土，并在底板混凝土強度達到70%以上后，停止抽水，對集水井進行封閉。

（2）隧道底板施工。隧道底板采用的是鋼混結構，按照設計要求，對鋼筋進行綁扎和安裝，隨后便可進行底板混凝土澆筑。在本工程中，底板混凝土采用泵送的方式進行澆筑，通過插入式振搗棒進行振搗密實。對底板混凝土進行澆筑的過程中，應當對自由傾落高度進行控制，若是超高，則應使用串筒或是溜槽輔助施工；混凝土振搗的時間應當控制在10-30s 左右，當混凝土泛漿且無氣泡產生時，便可停止振搗[4]。

（3）側墻與頂板施工。在本工程中，隧道頂板的施工采用是滿堂支架灌注混凝土的方法，模板為鋼膜，側墻模板為大塊模板，混凝土均為商品砼。在支立模板時，應當確保牢固、穩定，不得存在松動、變形等情況，模板的拼接縫應當嚴密，以免漏漿，安裝模板前，應當均勻涂刷脫模劑。模板安裝完畢后，應當及時進行混凝土灌注，并在混凝土強度達到設計要求后進行拆模。

3 常見問題處理方法

3.1 流沙及管涌:

1）采用井點降水，使水位降至基坑底0.5m 以下，使動水壓力的方向朝下，坑底土面保持無水狀態；

2）沿基坑外四周打鋼板樁，深入坑底下面一定深度，增加地下水從坑外流入坑內的滲流路線和滲水量，減小動水壓力；

3）采用化學壓力注漿或高壓水泥注漿，固結基坑周圍粉砂層，使形成防滲帷幕；

4）往坑底拋大石塊，增加土的壓重和減小動水壓力，同時組織快速施工；

5）清除管涌部位所有流動土,且向下挖30cm,回填粒徑不小于10cm 的碎石,上面再鋪砂加石。

3.2 圍護結構水平位移：

1）調整和控制開挖順序及開挖深度；

2）根據位移情況，可以采取增加支撐頂力與增加支撐的辦法。

3.3 基底隆起：

1）坑內加載；

2）采用雙液注漿的基坑內土體加固；

3）加快墊層封底施工,減少基底暴露時間；

4）做好坑內降水和排水工作，防止坑內積水。

3.4 周圍地面沉降：

1）停止基坑外降水，或采取回灌措施；

2）在圍護結構外施以壓密注漿進行隔水；

3）對圍護結構和支撐變形，進行加固措施。

3.5 滲水處理：

1）輕微滲漏處理：

水泥土止水帷幕發生滲漏時，采取“疏堵結合”的“膨脹”堵漏法。具體步驟：A、修挖滲漏縫隙，注意修挖時控制里大外小的洞隙，便于安裝膨脹材料。B、根據已修挖的洞隙尺寸，把膨脹材料裝入塑料袋中，沿定向膨脹方向用美工刀劃幾個口。以便膨脹材料吸水膨脹。C、安裝膨脹材料，膨脹材料與孔洞間不留縫隙，必要時進行支撐加工。

嚴重滲漏處理措施：采用單管雙液自下而上的注漿處理。

（1）基坑內滲漏部位做好標記，基坑內局部填土壓實。B、在標記處止水帷幕外側布置注漿孔位，孔中心間距不大于50cm，孔排距不大于25cm，梅花形布置3 排注漿孔，注漿深度與止水帷幕接近，水灰比0.8～1 配制水泥漿。C、采用雙液注漿機進行水泥漿及水玻璃溶液混合壓漿。從而實現止水效果。

4 結論

綜上所述，城市明挖隧道施工是一項較為復雜且系統的工作，由于其中涵蓋的內容既多且雜，從而使得施工難度有所增大，一旦某個環節出現問題，都可能影響隧道的整體質量。為此，作業人員應當了解并掌握相關的施工技術要點，并在實際工程中進行合理運用。同時，明挖隧道施工過程會受到地下水的影響，所以，應采取有效的措施對地下水進行控制，確保明挖隧道按質、按量、按時完成。