隧道工程下遇規劃盾構區間抗浮處理施工工藝

陳根香

摘 要：本文結合南京市緯七路東進二期（高橋門～石楊路段）及其配套工程中和橋通道工程的施工實例，介紹了一種隧道工程下遇規劃盾構區間抗浮處理的施工工藝。

關鍵詞：隧道工程;抗浮處理;施工工藝

中圖分類號：U455 文獻標識碼：A

0 引言

本項目施工過程中，結合地下規劃盾構區間的具體情況，總結出了一套既能保證隧道自身的抗浮效果，又能避免對下穿規劃地鐵盾構區間將來施工時造成質量、安全影響的有效抗浮措施，提高了施工效率，減少了工程費用支出。

1 隧道工程下遇規劃盾構區間抗浮處理施工工藝簡介

（1）保持與地下規劃盾構區間安全距離不變，沿規劃盾構區間平行方向打一排抗拔樁，在隧道工程底板施工前，抗拔樁處做一排下翻梁，樁頂鋼筋錨入梁中。（2）盾構區間段，隧道底板澆筑時，將隧道底板外側伸出一部分翼板，與底板鋼筋同時綁扎澆筑。澆筑完外側墻后，翼板作為反壓板澆筑素混凝土壓重，通過增加結構自重達到抗浮效果。（3）適用范圍：適用于隧道工程下遇規劃盾構區間及類似工況的抗浮處理施工。

2 工藝原理

隧道工程下遇規劃盾構區間抗浮施工工藝原理：本項目根據隧道變形縫位置將隧道劃分為5個區域。隧道工程抗拔樁與盾構區間水平凈距不小于5 m，兩條盾構區間之間的抗拔樁設置在兩盾構區間正中處，盾構區間兩側緊鄰樁基頂部嵌入底板下翻梁，嵌入深度50 mm。下翻梁處抗拔樁增大樁徑（600 mm增至800 mm）、樁長（15 m增至22 m）。盾構區間所在區域（JG03、JG04）底板向外延伸1 500 mm，作為壓重反壓板，寬度1 500 mm，長度與主體結構一致，反壓板鋼筋與底板同時綁扎、澆筑，反壓板與側墻交界處設置（300 mm*300 mm）倒角，改善節點應力集中。反壓板上壓重材料采用現澆素混凝土，混凝土分層澆筑。通過增加樁身與土層的摩擦力來抵抗軸向拉力，通過反壓板壓重來增加結構自重，抵消土壤中水對結構產生的上浮力。

3 施工工藝操作要點

（1）施工準備及定位放線。業主、設計等單位完成控制點交樁后，施工單位應對導線控制點和水準點進行聯測復核，保證其精度滿足要求，并根據現場施工需要進行有針對性的加密。控制點的設置位置應避開基坑開挖范圍及施工機械影響區域，控制點的埋設深度、露出地面高度、控制樁的材料，周邊保護設施等均需重點考慮，以免遭到破壞。根據設計圖紙、測量成果，在現場測放出基坑開挖邊線、地下盾構區間邊界等，并用醒目標識標出以方便施工[1]。

（2）泥漿護壁、鉆機鉆進。灌注樁施工中采用優質黏土或成品膨潤土造漿，利于泥漿護壁。現場設置制漿池、儲漿池和沉淀池，其容積一般為樁孔體積的2倍左右。制備的泥漿其指標（主要為比重、粘度、含砂率）經檢測符合要求后，方可開鉆。鉆孔過程中，泥漿可循環利用，經沉淀池沉淀凈化后輸入儲漿池，并經適當處理后重復使用，以提高泥漿利用率[2]。鉆孔平臺應平整穩固，鉆機應保持垂直狀態。鉆孔過程中要保持水頭，以免水頭過低造成塌孔。鉆孔盡量一次成孔，中途非特殊情況不要停頓。鉆孔過程中根據不同土層的地質情況采用不同的進尺速度。鉆頭起落過程應小心緩慢，不得猛提猛落，以免撞擊孔壁造成塌孔。鉆孔到位后應檢查孔位、孔深、孔徑、豎直度、孔形等指標，滿足要求后開始清孔。

（3）清孔、吊放鋼筋籠。成孔深度達到設計要求后，進行孔底清理和灌注水下混凝土的準備工作。清孔采用泥漿置換法，用提前制備好的性能指標滿足要求的泥漿替換鉆孔使用的泥漿。換漿時應停止鉆具回轉、將鉆頭提離孔底鉆渣面30 cm，維持泥漿循環，并向孔內注入新漿，然后通過鉆頭上的空氣壓縮泵迅速將孔底沉渣全部吸出，直至小于設計規定的沉淀厚度。在清孔排渣時，需保持孔內水頭，防止坍孔。鋼筋籠過長可分節吊放，孔口焊接。鋼筋籠入孔一般采用兩點起吊，在鋼筋骨架上設置吊環，為防止起吊過程中鋼筋籠變形，可在鋼筋籠內安裝臨時加固設施，入孔時拆除。起吊過程中，人機相互配合，對準孔位，保持垂直，輕、慢入孔。嚴禁高提猛落和強制下孔，不得碰觸孔壁。

（4）混凝土灌注。水下混凝土要有較好的和易性和流動度，灌注前需對混凝土指標進行檢測。二次清孔、導管安放等準備工作就緒后開始灌注。灌注過程應連續進行，中途停頓時間不得超過混凝土初凝時間，一般不超過30分鐘。首盤混凝土應保證導管埋深不小于2 m，灌注過程中導管埋深一般控制在2 m～6 m。導管拆除要快速謹慎，避免碰撞鋼筋籠及孔壁。灌注時需采取必要措施防止鋼筋籠上浮。灌注的樁頂標高一般比設計標高高出0.5 m～1 m，以保證樁頭質量。

（5）下翻梁、底板、反壓板鋼筋工程。隧道工程抗拔樁與盾構區間水平凈距為5 m（安全間距），兩條盾構區間之間的抗拔樁設置在兩盾構區間正中處，區間安全間距范圍內不允許打樁。給實際布樁、打樁帶來困難。盾構區間抗拔樁間隔太大，盾構區間兩邊抗拔樁受力較一般區段更大，樁頭與隧道底板連接處應力集中比較大，故需要加大盾構區間兩側抗拔樁結構斷面，采取下翻梁的形式。將抗拔樁連排，使其具備整體性，加強抗拔性能。盾構區間范圍內共設3排下翻梁，每排各設置7根抗拔樁，下翻梁底標高位于隧道底板以下300 mm，鋼筋規格型號同主體結構縱、橫向鋼筋，Ф16@150封閉矩形箍筋滿足斜截面抗剪強度，Ф10@300×300拉筋梅花形布置保證下翻梁骨架的剛度。JG02、JG03區段為規劃盾構區間，采用下翻梁連排抗拔樁+反壓板的形式進行抗浮處理。反壓板鋼筋與主體結構底板鋼筋同型號規格，底板上部橫向鋼筋伸入反壓板內，預留保護層厚度（迎水面50 mm，背水面40 mm），縱向鋼筋同底板鋼筋分布，并在反壓板區域箍筋加密，增加腋角筋（倒角）。板厚同結構底板（800 mm），插筋伸出板面，與上部壓重混凝土良好結合。

（6）模板安裝。底板周邊模板采用木夾板支設，100×100 mm方木做背楞，水平向用腳手架鋼管雙拼，中間設置帶絲口螺桿，螺桿用山型卡，鋼墊片及螺母緊固，螺桿伸入模板內與底板主筋焊接。墻模板用15 mm厚竹膠板，豎向內楞采用100×100 mm木方，水平外楞采用圓鋼管48×3配套穿墻螺栓M12使用。通過在雙鋼管處的模板上打孔，拉結穿墻螺栓用“3”型卡固定。斜撐采用鋼管+U型托。側墻螺栓采用止水螺栓。內楞間距300 mm，外楞間距為500 mm，對拉螺栓間距500×600 mm。第一排外楞（螺栓）距地面小于300 mm。

（7）混凝土澆筑。混凝土澆筑前要對鋼筋、模板、支撐等進行檢查，并保持模內清潔。根據現場情況提前安排好工人和施工機具，并保證混凝土能連續供應。澆筑時混凝土自由傾落高度不得超過2 m，若超過2 m應采用溜槽、竄桶等設施下落。混凝土澆筑一般采用分層方式，上下層澆筑間隔時間以不超過下層混凝土初凝時間為準。混凝土澆筑時，應根據鋼筋的密集程度選用不同型號的振動棒，一般選用φ50和φ30振搗棒。振動棒振動時間一般控制在20 s～30 s，以混凝土不再沉落，表面出現浮漿，無氣泡溢出為宜。振搗時要避免碰觸模板、鋼筋等，以免模板、鋼筋變形。

（8）拆模、養護。正常模板的拆除應在混凝土強度達到2.5 MPa以上，或在混凝土強度能保證其表面或棱角不因模板拆除而遭到破壞時方可拆除。混凝土澆筑完成后，在常溫下應及時覆蓋并灑水養護，混凝土養護應派專人負責，以保證養護效果。混凝土灑水養護的時間應根據采用的水泥品種確定，一般不少于7天。

（9）壓重砼澆筑。壓重混凝土應采用低標號，在增加結構自重提高抗浮能力的同時盡可能降低工程造價。本項目采用C20素混凝土，澆筑最終高度與外側墻頂標高平齊。

（10）施工期監測。為掌握施工期通道結構的變形速率及相對沉降，聘請第三方監測單位制定專項監測方案，在底板設置沉降觀測點，定期監測。根據監測報告來看，各監測點的變形速率及相對沉降差異較小，相對穩定。

4 運營效果及效益分析

本項目自2017年10月份通車運營后至今已三年有余，期間通道無異常沉降、抗浮效果較好，實現了預期目標。經測算隧道工程使用該抗浮施工工藝比采用傳統抗浮工藝能降低工程造價約6%～8%，具有較好的經濟效益。

5 結語

本文結合南京市緯七路東進二期工程（高橋門～石楊路段）及其配套工程項目中和橋通道工程的施工實例，介紹了一種隧道工程下遇規劃盾構區間抗浮處理的施工工藝，即將盾構區間兩側抗拔樁基頂部嵌入通道底板下翻梁，下翻梁處抗拔樁增大樁徑、樁長，同時盾構區間所在區域通道底板向外延伸適當尺寸，作為壓重反壓板，反壓板上澆筑壓重素混凝土，以滿足通道的抗浮要求。該工藝在本工程的實際應用中取得較好的效果，對類似工程的設計和施工具有一定的借鑒和參考價值。

參考文獻：

[1]姚文峰.盾構近距離下穿橋梁及河流施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2019（z2）：164-167.

[2]李焱，金波，趙春偉.營運地鐵盾構上方明挖施工關鍵技術研究[J].工程建設與設計，2019（11）：214-216.