隧道工程鋼圍檁、支撐及系梁施工工藝

梁振華

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 550014）

1 工程概況

南國路位于順德中、南部，規劃為交通性干線主干道，是佛山市順德區“4 橫6 縱”干線主干道路網中的一橫，西接江門市東至番禺。隨著經濟的快速發展，南國路交通問題突出，為確保南國路交通順暢同時根據“順德東部片區近期交通建設計劃重點項目進度報表”的安排，本項目為近期重點建設項目。

南國路改造工程東段包括環市東路至駒榮路段，路段改造里程長1.972km。主要施工包括跨線橋1 座、隧道2 座及路基、路面、給排水、照明、交通、綠化工程等。

駒榮路隧道起訖里程K11+425.574～K11+982.542。隧道敞口段施工采用的是U 形槽與擋墻相組合的斷面形式，分三節段設置，側墻根部、底板兩處的厚度均有三種標準，即60cm、80cm、100cm，底板厚度基坑開挖深度2～11m。新桂中路泵房施工區域的基坑開挖底標高-11.8m，開挖深約14.8m，設置4 層鋼筋混凝土發揮出支撐作用。

2 基坑支撐體系的主要類型

基坑支撐體系類型多樣[1]，具體視實際開挖深度而定，主要有：

（1）開挖深度在4m 的施工區段，其中新桂中路K10+825.42～K10+838.71/K11+282.53 ～K11+295.42 段 以 及 駒 榮 路K11+458.725～K11+465.032 段均采用的是鋼板樁支護懸臂的方式，其他為“鋼板樁+型鋼支撐”的綜合型方案，鋼板樁選用的是止水效果較佳、穩定性較好的Ⅳ型拉森鋼板樁，型鋼支撐按4m 的間距設置。

（2）挖深為4～7m 的施工段，該部分采用“鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土支撐（1 層）”相綜合的方案。支撐結構為鋼筋混凝土支撐，于該結構的兩端布設八字撐，水平間距12m。

（3）挖深超過7m 的敞口段，鑒于該處開挖深度較大的特點，采用的是多重結構相組合的方案，即鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土支撐（1 層）+鋼管支撐（1 層）。其中鋼筋混凝土支撐的截面尺寸為800mm×800mm，分別在支撐結構的兩端布設八字撐，此部分支撐的水平間距為12m；鋼管樁支撐結構的直徑為609mm，水平間距3m，按該標準依次布設到位。

（4）此外，施工現場還存在暗埋段、地質條件異常的敞口段（此部分兼具開挖深度大的特點），其施工難度較大，對支撐的穩定性要求更高。采用的是“鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土支撐（1 層）+鋼管支撐（2 層）”的綜合型方式。其中第一層支撐選用的是鋼筋混凝土支撐結構，截面尺寸為800mm×800mm；第2、3 層均采用的是φ609mm 的鋼管撐，此部分結構的水平間距為3m。通過多重支撐結構的應用構筑完整可靠的支撐體系切實保證基坑的穩定性。

3 鋼圍檁安裝的施工工藝分析

隨基坑開挖進程達到支撐0.5m 以下的位置后，綜合考慮前期準備工作中在隧道施工現場布設的控制軸線和水準點以控制鋼圍檁的位置，即軸線和高程，使其具有合理性。鋼圍檁采用的是雙片H 型鋼（HM500×300×11×18），經焊接后成型。待鋼圍檁結構成型后，利用履帶式起重機分段將其吊裝到位，穩定置于鋼支架上。經過鋼圍檁安裝作業后，詳細檢查鋼支架判斷其是否存在穩定性不足的問題。對于鋼圍檁與鋼支架之間所形成的空隙，用鋼楔填塞該部分并焊接，使鋼圍檁和鋼支架構成穩定的整體結構；對于鋼圍檁和圍護樁之間的空隙，較適宜的是填充C30 細石混凝土。

以2 條普通熱軋63C 工字鋼和肋板為原材料，經焊接后組成鋼腰梁，安裝時將其緊密貼合圍護結構并根據支撐軸線靈活控制標高。基坑開挖至鋼支撐布設位置后全面清理該處的雜物，彈線后確定鋼腰梁的安裝位置，用風鎬適度鑿除鋼腰梁與圍護樁的連接區域（基本要求為該處可露出主筋但不損傷鋼筋等結構），利用扁鋼和吊筋加以焊接。

在腰梁焊接過程中加強對接頭焊接質量的控制，確保縱向接頭可穩定設置在鋼支撐處。鋼腰梁與圍護結構需緊密結合，兩者間預留7cm 的空隙，該部分利用C20 細石混凝土填充，使該區域具有足夠的密實性。

4 鋼管支撐安裝的施工工藝分析

4.1 鋼管橫撐的安裝

鋼立柱所處位置為線路中心線右側2m 處，根據現場安裝的空間條件，每根鋼管橫撐分兩部分，長度分別為17.45m、9.45m。在現場由專員根據要求預拼鋼管支撐，經過檢查后若滿足要求，則利用履帶式起重機將第一部分吊裝到位，剩余的第二部分由25t 起重機吊裝。遵循兩點吊裝的基本原則以保證吊裝全程各鋼管支撐的穩定性，同時加強對鋼管支撐吊裝姿態的控制，以免因碰觸而變形。

受加工誤差、吊裝誤差等方面的影響，鋼支撐的端部難以完全與鋼圍檁表面保持緊密接觸，為解決此問題，在兩者間增設合適厚度的鋼板墊片，通過該材料的應用，改善支撐件的軸向應力使其受力具有合理性。經過臨時固定支撐后詳細檢查各節點的連接情況，若滿足要求則施加軸向力。千斤頂為重要施工裝置，將其置于活動端頭的頂部，對稱布置2 臺液壓千斤頂，兩者同步運行，控制單次的預壓軸向力施加量以免產生偏差。

預應力施加采取的是分階段依次完成的方法，施加預應力至50%后全面檢查螺栓、螺母等各類零部件的情況，若均滿足要求則繼續加壓直至其達到設計標準值的80%。經過預應力的施加后將鋼楔塊夾在活動端頭中并焊接以維持穩定；全面檢查各連接點，根據實際情況采取針對性的加固措施，規避節點失穩等異常現象的出現。待施加預應力穩定可以塞入鋼楔塊并以焊接的方式設置在活動端頭處，釋放千斤頂壓力，解開吊裝鋼絲繩。考慮到支撐易滑脫的情況，利用特殊的鋼絲繩將其穩定在圍堰上實現對支撐的有效固定。

4.2 鋼支撐的吊裝與安裝

（1）根據鋼支撐的吊裝施工要求，采用的是50t 履帶式起重機和25t 汽車起重機聯合作業的方案。從鋼柱的布置位置來看，其多數位于中心線右側2m 處，采取分節段的方法順利將鋼柱支撐安裝到位，各節段長度分別為17.45m、9.45m。履帶式起重機、汽車起重機兩類設備各自的最大起重量分別為5.54t、3.0t。

（2）經吊裝作業后將鋼管支撐設置到位，但不可松鉤，較為適宜的是將支撐的兩端布設在支架上，由人工手動調整支撐達到精準就位，滿足位置要求后臨時固定支撐；在精確就位后，針對鋼支撐固定端和鋼圍檁鋼板兩部分采取焊接的處理方法，若形成穩定的整體則予以預壓。

5 鋼圍檁和鋼支撐脫落的現象描述及預防措施

施工環境復雜，鋼圍檁、鋼支撐可能會出現脫落的情況，具體原因及預防措施作如下分析。

5.1 托架膨脹螺栓斷裂

托架成型后，用膨脹螺栓將其穩定在圍護樁上，通過托架的應用有效支撐鋼圍檁和鋼管，構成穩定性較好的支撐體系。項目施工周期較長，托架所受載荷較大，膨脹螺栓易出現生銹、斷裂問題，嚴重時將誘發更嚴重的連鎖反應，例如由于無法提供穩定的支撐而導致鋼圍檁或鋼支撐脫落。

5.2 鋼圍檁脫落

鋼圍檁位于托架處，在安裝以及拆卸施工期間容易出現鋼圍檁脫落，若缺乏防護措施，易威脅到現場作業人員的人身安全。

5.3 支撐鋼管脫落

支撐鋼管抵靠鋼圍檁的外緣，將支撐鋼管安裝到位后，該部分則受到預應力作用，同時通過對活動端頭的調節，可以有效改變預應力。若活動端頭處于松動的狀態，預應力將在短時間內大幅度丟失，鋼管隨之脫落。

5.4 因外力作用而出現的鋼支撐墜落

較為主要的表現有如下三方面：

（1）分布在圍護結構外側的土壤受多重因素的影響，容易被清空或是穩定狀態受到影響，隨之出現坍塌現象破壞圍堰的穩定性，例如圍堰開始向外傾斜，鋼支撐系統原本所具備的支撐作用減弱，與之相關聯的構件缺乏穩定性[2]。

（2）項目施工周期較長，支撐系統將長時間暴露在外，在重物落入圍堰后將嚴重撞擊支撐系統，導致其難以切實發揮出支撐的作用而誘發災害性事故。

（3）從土方施工的角度來看，采取的是自上而下開挖、逐層支撐的方法，拆除環節則從底部開始逐步轉向頂部，因此在安裝和拆卸過程中，起重機容易發生碰撞，隨之破壞鋼支撐的結構完整性和穩定性，部分構件脫落，既影響鋼支撐系統的正常使用，又容易誘發安全事故。

5.5 預防措施

針對前述問題，在施工中必須從源頭上做好防范工作，主要考慮：

（1）在鋼圍檁的安裝和拆除施工環節，均要有效確保吊裝鋼絲繩扣緊鋼圍檁，在滿足此要求后方可進入鋼圍檁安裝環節，做好此方面的工作后，能夠較好地避免鋼圍檁滑落問題。

（2）在向鋼支撐施加預應力前，有必要在其下方墊入合適尺寸的枕木，經過預壓后再撤除該枕木。

（3）可在鋼支撐的端頭處設置掛板以免出現鋼支撐脫落的情況。

6 結語

在經過鋼圍檁和鋼支撐的安裝后，各項實測數據均滿足要求，鋼圍檁和鋼支撐正常使用有助于提高鋼圍堰的綜合性能，例如防水性和安全性。該項目所采用的施工工藝具有可行性，可作為類似工程的技術參考。