城市明挖隧道施工案例研究

陳鶴

杭州三陽(yáng)建設(shè)工程有限公司 浙江 杭州 310051

1 工程特點(diǎn)分析

之浦路提升改造工程三期工程位于杭州市西湖區(qū)之江國(guó)家旅游度假區(qū)，為既有項(xiàng)目改造工程。隧道于現(xiàn)狀之浦路紫之隧道南口往南2250米處下穿，穿越北塘河、之江大橋，于杭州南收費(fèi)站以北出洞。本工程的實(shí)施，將完成之浦路“跨線橋+下穿隧道”形式的提升改造，與彩虹快速路實(shí)現(xiàn)互通銜接[1]。

本文選擇分析的工程主要是之浦路下穿云河路隧道工程施工，這是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵工程。起終里程為K1+500～K2+260，總長(zhǎng)760m。其中北口U型槽段長(zhǎng)180m，南口U型槽段長(zhǎng)170m，明挖暗埋段長(zhǎng)410m。結(jié)合工程工期、環(huán)境、地質(zhì)水文等綜合情況，本段隧道工程選擇了明挖法作為隧道施工技術(shù)。下圖為之浦路隧道施工地理位置示意圖：

圖1 之浦路隧道施工地理位置示意圖

2 關(guān)鍵性工程解析及施工對(duì)策

2.1 施工流程及技術(shù)措施

該隧道明挖施工流程分為五大塊：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工；深基坑降水、排水施工；基坑開(kāi)挖及支撐施工；隧道大體積鋼筋混凝土施工；隧道防水施工。

施工技術(shù)措施主要涉及：鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁、TRD、地下連續(xù)墻、邊墻噴射混凝土；管井降水、機(jī)械組合基坑開(kāi)挖、基坑內(nèi)鋼支撐及鋼筋混凝土混合支撐；鋼筋、模板工程；混凝土澆筑工程；變形縫、施工縫、防水層施工等。

2.2 關(guān)鍵性工程解析

（1）該隧道工程在樁號(hào)K1+880～K1+940處下穿北塘河，河道寬度約50米，斜交長(zhǎng)達(dá)60米。該河有通水要求，隧道下穿須分兩次圍堰實(shí)施。同時(shí)，原河道老橋須拆除，老橋樁須拔除；兩側(cè)新建橋梁；老橋拆除前，須搭建臨時(shí)便橋以供來(lái)往車(chē)輛行人通行；交通改道涉及硬化路基路面保養(yǎng)等原因，前期準(zhǔn)備工作工期緊張，又面臨春季多雨，因此，該段的施工組織工作，是確保整個(gè)工程工期的關(guān)鍵之一。

（2）本工程屬于既有項(xiàng)目提升改造，原之浦路的交通不能受影響，部分還須保持到雙向八車(chē)道，因此交改后，余留施工作業(yè)面寬度不足，特別是位于樁號(hào)K1+580～K1+760段受匝道的影響，必需的施工作業(yè)面、基槽邊緣安全距離都無(wú)法保證。基槽邊緣長(zhǎng)時(shí)間大量高速行車(chē)，基槽邊的動(dòng)載以及雨、污水管的滲漏情況對(duì)基槽支護(hù)形成了極大的威脅，因此，本工程對(duì)基坑圍護(hù)即TRD墻、地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁等圍護(hù)形式要求極高，施工中須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，也就是說(shuō)，圍護(hù)工程及基坑支護(hù)的施工質(zhì)量是決定工程能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵之一。

（3）該隧道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水是隧道防水施工的主體。該工程地下水分為第四系松散巖類(lèi)孔隙水和基巖裂隙孔隙水，對(duì)下穿隧道施工較為不利。如果自防水結(jié)構(gòu)砼不好，結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生不斷變化和發(fā)展的滲漏，處理代價(jià)大，施工困難，并且有可能留下安全隱患。因此，隧道防水施工是決定工程質(zhì)量及安全的重要環(huán)節(jié)。

（4）本工程主體即為760米隧道，包括350米U型槽及410米明挖暗埋隧道，所以鋼筋混凝土施工質(zhì)量是該隧道工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一。

（5）本工程連接之江路、彩虹快速路、杭新景高速公路，既是杭州城西貫通南北的大動(dòng)脈，又是城南貫通東西的大動(dòng)脈交匯處，來(lái)往車(chē)輛多，車(chē)速快，堪稱(chēng)之江區(qū)塊施工的一大窗口。因此施工期間，既要保證來(lái)往車(chē)流的安全與順暢，又要保證工程進(jìn)度，還必須兼顧施工形象，所以本工程對(duì)安全文明施工要求極高。

2.3 施工對(duì)策

針對(duì)隧道下穿北塘河段的施工組織工作，著眼一個(gè)“搶”字，與時(shí)間賽跑。施工隊(duì)進(jìn)場(chǎng)后立即開(kāi)展河道圍堰的各項(xiàng)工作，包括施工方案，圍堰審批手續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)材料準(zhǔn)備，力爭(zhēng)最短時(shí)間完成老橋中間部分拆除，橋樁拔除，圍堰所有工作準(zhǔn)備就緒，將圍堰的順河道縱向部分完成，圍堰收口，即開(kāi)始排水清淤、打連續(xù)墻、抗拔樁及橋樁，在春汛前圍堰高度達(dá)到歷史水位以上，以保障整個(gè)工程組織順利實(shí)施。

為保障基坑開(kāi)挖的安全以及隧道質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)，必須建立高效的質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)，細(xì)化支護(hù)工程及鋼筋混凝土工程的各道自檢、互檢、交接檢，從各個(gè)關(guān)口嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，每個(gè)檢查細(xì)節(jié)部位均采用拍照存檔，制成PPT，定時(shí)分析討論，對(duì)可能有問(wèn)題的部位，制定對(duì)策及時(shí)解決，對(duì)問(wèn)題部位零容忍，做到施工全員群策群力，為施工質(zhì)量保駕護(hù)航。

（3）隧道結(jié)構(gòu)自防水的核心問(wèn)題是裂縫問(wèn)題，如果不發(fā)生裂縫，常規(guī)級(jí)配的C30砼完全可以在地下水壓力下保證抗?jié)B。而結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的根本原因是：砼收縮。砼收縮成因主要又包括水化收縮和降溫收縮，因此必須從混凝土級(jí)配、生產(chǎn)、澆搗混凝土養(yǎng)護(hù)等幾個(gè)方面著手，杜絕危害裂縫產(chǎn)生。嚴(yán)禁不合格材料入場(chǎng)，施工過(guò)程嚴(yán)把質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)，落實(shí)質(zhì)量管理責(zé)任制，哪個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題采取項(xiàng)目?jī)?nèi)部問(wèn)責(zé)制，確保工程質(zhì)量。

（4）成立安全文明施工隊(duì)，定時(shí)對(duì)全線封閉圍擋進(jìn)行清洗以及周邊道路進(jìn)行清掃，做到工地泥土晴天不揚(yáng)塵，雨天不污染。同時(shí)派專(zhuān)人負(fù)責(zé)配合交警協(xié)管進(jìn)行交通疏導(dǎo)，全力做好安全文明施工，接受廣大群眾的批評(píng)與考驗(yàn)[2]。

3 隧道基坑圍護(hù)及基坑內(nèi)支撐施工探析

3.1 隧道開(kāi)挖基坑圍護(hù)及內(nèi)支撐施工的重要性

如前文關(guān)鍵性工程分析中所述，該隧道工程處于交通要道，周?chē)芯用駞^(qū)。不僅要保證基坑開(kāi)挖穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)安全，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設(shè)施正常使用。如果在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，出現(xiàn)塌方，坑底成突涌現(xiàn)象，不僅對(duì)施工造成困難，加大成本，影響工期，還容易造成安全事故，為工程質(zhì)量埋下隱患。因此，基坑圍護(hù)施工及開(kāi)挖內(nèi)支撐施工是工程順利推進(jìn)的前提，是整個(gè)項(xiàng)目施工質(zhì)量得以保證的先驅(qū)條件，也是該隧道項(xiàng)目施工的技術(shù)核心所在。

3.2 之浦路三期隧道工程基坑圍護(hù)施工探析

（1）圍護(hù)類(lèi)型及優(yōu)勢(shì)分析。該隧道工程長(zhǎng)760米，雙向四車(chē)道，最大挖深16.7米。基坑開(kāi)挖施工屬于危險(xiǎn)性較大工程，根據(jù)總體施工進(jìn)度計(jì)劃，按照設(shè)計(jì)要求基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的形式有放坡+800，800TRD、600地下連續(xù)墻、800地下連續(xù)墻、1000鉆孔灌注樁、邊墻噴錨混凝土。

鉆孔灌注樁在樁號(hào)K2+005～K2+037段，受之江大橋橋底凈空制約，采用鉆孔灌注樁+旋噴樁的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁直徑1000，間距1200；樁深31米。鉆孔樁后背采用雙排旋噴樁作為止水帷幕，第一排￠800@1200，第二排￠800@500密排。深度至坑內(nèi)旋噴樁加固底。除了圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁，本工程全線在三處設(shè)置抗拔樁，分別為北口入洞、南口出洞以及過(guò)河段。鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種，此法施工時(shí)振動(dòng)小，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小；且圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，支護(hù)穩(wěn)定性好。

TRD墻位于南北兩個(gè)出入口段，根據(jù)開(kāi)挖深度分型鋼間距1200和600兩種。其中型鋼間距1200的位于K1+530～K1+590，K2+105～K2+220，北段60米，雙側(cè)共120米；南段115米，雙側(cè)共230米；總計(jì)350米；格構(gòu)柱北段10根、南段19根，合計(jì)29根；TRD墻深度10米。其中型鋼間距600的位于K1+590～K1+660，長(zhǎng)70米，雙側(cè)合計(jì)140米；格構(gòu)柱12根。深度28米。TRD工法與傳統(tǒng)工法比較，TRD工法穩(wěn)定性高、安全性好，側(cè)翻事故為“0”！成墻質(zhì)量好、攪拌更均勻，不存在咬合不良，也正是此法保證了隧道圍護(hù)墻體的高連續(xù)性和高止水性。

該工程地下連續(xù)墻分600厚與800厚兩種，分幅4～6米不等。涉及三個(gè)作業(yè)面，分別北塘河以北段、下穿北塘河段、北塘河以南段，地連墻最深處達(dá)32米。地下連續(xù)墻是傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻體剛度大，止水效果好，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)形式。該隧道工程基坑深度大，施工環(huán)境要求高，交通環(huán)境復(fù)雜，因此即使造價(jià)較高，還是作為本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，也有力地保障了基坑的安全。

另外，本工程邊墻還采用了噴射混凝土，放坡大開(kāi)挖，坡面素噴面層采用C20噴射混凝土，內(nèi)配鋼筋網(wǎng)Φ6.5@300×300mm。作為本工程輔助圍護(hù)及支撐結(jié)構(gòu)，此法施工方便，成本低。

（2）基坑圍護(hù)施工質(zhì)量保證措施。對(duì)設(shè)備做好維護(hù)保養(yǎng)，盡量減少施工過(guò)程中由于設(shè)備故障而造成的質(zhì)量問(wèn)題。設(shè)備由專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作，上崗前必須檢查設(shè)備的性能及試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保設(shè)備正常施工。

確保材料滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)防死守材料檢驗(yàn)關(guān)，嚴(yán)禁使用過(guò)期水泥，嚴(yán)格控制漿液配比，做到掛牌施工，并配有專(zhuān)職人員負(fù)責(zé)管理。

落實(shí)高效質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，細(xì)化支護(hù)工程每道自檢、互檢、交接檢流程，從各個(gè)關(guān)口嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)問(wèn)題部位零容忍。

基坑拐角搭接嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求各向兩邊外推適當(dāng)距離，以保證拐角及其他搭接，保證施工連續(xù)性和基坑止水效果。

3.3 之浦路三期隧道工程基坑內(nèi)支撐施工探析

（1）內(nèi)支撐類(lèi)型及支護(hù)原則。該隧道基坑橫向跨度大，深度大，單一形式的水平支撐無(wú)法滿(mǎn)足安全與穩(wěn)定的要求，在材料上也是采用鋼支撐和鋼筋混凝土混合支撐體系。由Φ609鋼管支撐，豎向鋼格構(gòu)立柱支撐、H型鋼橫梁等組成。在基坑內(nèi)部墻頂?shù)年幗翘幵O(shè)置厚度300mm的三角形鋼筋砼支撐板。墻頂頂面設(shè)置1.2×0.8m鋼筋砼圈梁。中間設(shè)置鋼立柱作為中間支撐的支點(diǎn)，采用型鋼制成460×460mm格構(gòu)式的鋼立柱，鋼立柱與鋼立柱之間架設(shè)400×400H型鋼作為橫梁對(duì)鋼支撐進(jìn)行支撐。

在基坑開(kāi)挖與支撐過(guò)程中，始終遵循以下兩點(diǎn)：首先盡可能縮短無(wú)支撐暴露時(shí)間，以有效的控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和坑外地面沉降。其次，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)分層、分段、對(duì)稱(chēng)、平行、留土護(hù)壁、限時(shí)完成開(kāi)挖與支撐；遵循快速開(kāi)挖、快速支撐、快速封底的總原則。

（2）支撐監(jiān)測(cè)及支撐保護(hù)。基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)工作尤為重要，施工時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，實(shí)行信息化施工，在一個(gè)基坑面開(kāi)挖施工中，要緊跟每層開(kāi)挖支撐的進(jìn)展，對(duì)圍護(hù)樁變形和地層移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。包括隆沉觀測(cè)、圍護(hù)變形觀測(cè)、基坑回彈觀測(cè)、圍護(hù)兩側(cè)縱向及橫向的地面沉降觀測(cè)。應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋資料，第一時(shí)間采取措施改進(jìn)施工，控制變形。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不及時(shí)，潛在風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)發(fā)生那么支護(hù)也失去意義。

另外，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，要防止挖土機(jī)械碰撞支撐體系，特別是豎向支撐，以防支撐失穩(wěn)，造成事故[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，本文以實(shí)際工程案例為背景，對(duì)城市明挖隧道施工中關(guān)鍵性工程進(jìn)行分析并闡述應(yīng)對(duì)策略，同時(shí)拓展探析了明挖隧道施工中基坑圍護(hù)和基坑內(nèi)支撐的施工方法及保證措施，希望能為城市明挖隧道施工探索提供現(xiàn)實(shí)參考意義。