市政雙孔箱式隧道施工技術

趙建剛 易磊 孟子楊 常飛飛 陳偉峰

摘要 隨著城市的快速發展，城市隧道工程越來來多。隧道工程施工質量尤為重要，不同的地質情況、結構形式、采取的施工工藝等都是工程施工過程中質量控制的重點。文章對鄭州市東三環（107）隧道工程施工過程中采用的施工工藝、關鍵環節的措施、質量控制重點、關鍵點等進行總結歸納，能有效提高隧道工程施工質量，促進市政隧道工程施工的良好發展。

關鍵詞 市政工程;箱式隧道;明挖施工;支護;混凝土澆筑

中圖分類號 U455.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0162-03

0 引言

伴隨著城市不斷快速發展，市政工程建設已全面展開，隧道工程建設已逐漸成熟，施工的形式也呈現多樣化。該文主要對隧道施工過程中開挖、支護、鉆孔灌注樁、防水等關鍵施工技術進行詳細分析。

1 工程概況

鄭州市東三環快速化工程，作為鄭州“井字+環形”快速路網形成三環快速路全線閉合最東面一環，其中隧道段全長2.8 km，由敞開段U型槽和暗埋段兩部分組成。里程K10+984.00～K11+140.00、K11+679.00～K12+200.00暗埋段采用單層雙孔箱涵結構型式;里程K11+140.00～K11

+679.00雙層雙孔箱涵結構型式。

2 隧道施工技術應用和施工流程

2.1 隧道施工技術應用

2.1.1 隧道基坑開挖及支護

（1）隧道開挖。該標段隧道基坑開挖敞開段設計采取放坡明挖方式;暗埋段設計采取鉆孔灌注樁結合混凝土支撐及鋼支撐支護明挖基坑。

（2）隧道基坑支護。隧道北接地點——七里河北路段（K10+800～K10+186）位于現狀107輔道上，采取明挖放坡施工;

七里河北路～蓮湖路南側段（K11+186～K13+100）位于現狀綠地、河道及規劃圃田西路上，主線基坑深度10.5～16.5 m，采取樁撐支護主要為首道冠梁為混凝土支撐其余支撐位φ800鋼支撐;

隧道南接地點——蓮湖路南側段（K13+100～K13+636）位于現狀107輔道上，采取明挖放坡施工[1]。

2.1.2 隧道防水施工

隧道工程施工主要采取混凝土自防水;外部設置自粘貼式SBS防水卷材;同時結構施工縫、變形縫等部位采用橡膠式防水卷材配合鋼邊式止水帶進行加強。

2.1.3 隧道基坑降水

該工程隧道基坑降水施工根據設計地勘報告結合現場實際情況，采取管井降水與輕型井點降水組合形式。

2.2 施工流程

該隧道總體施工順序：施工準備→按設計要求改遷地上、地下管線→基坑支護排樁及兩側施工便道→基坑降水→基坑支護結構及土方開挖→隧道主體外防水施工→隧道隧道主體施工→隧道主體頂板防水施工→覆土回填→地上、地下附屬設施及路面結構[2]。

3 隧道工程施工技術要點分析

3.1 鉆孔灌注樁支護施工技術要點

根據地質及實際施工情況，樁基選擇反循環鉆機施工。

鉆孔前的準備工作：主要包括樁位放樣，探明地下管線，整理平整場地，布設施工便道，設置供電及供水系統，制作和埋設護筒，泥漿的制備和準備鉆孔機具等，開鉆前檢查鉆頭直徑不小于設計孔徑。

測量放樣定位：利用設計提供坐標控制點及高程控制點，GPS測量定位樁位及高程誤差控制小于10 mm。具體做法就是用φ14的1.5 m左右的圓鋼打入樁位，為保證樁位的準確，沿法線方向定4個控制樁。

埋設護筒：護筒實際尺寸比設計樁徑大300 mm，護筒頂部高程高出原地面250 mm，護筒長根據實際地址情況而定，一般在4 m左右，四周采用黏土密封夯實，防止泥漿從護筒下部和上口溢出。

采用膨潤土制漿，主要作用是護壁，攜帶鉆渣，減小鉆進阻力，泥漿比重根據實驗結果結合現場實際施工情況及時調整，確保泥漿拌制質量，提高泥漿重復利用率，保證鉆機鉆進速度，且不塌孔。鉆孔過程中對卡鉆、傾斜等現象及時處理，鉆孔完成及時對鉆孔尺寸、深度等相關參數進行檢查驗收，并做好記錄，清空進行鋼筋籠吊放。

鋼筋籠制作根據現場施工實際情況、運輸及吊裝操作空間，采取分段加工制作。同時在鋼筋籠四周間距4 m設置耳朵筋，保證樁基灌注混凝土保護層，吊放鋼筋籠前提前做探籠，確保鉆孔順直，無踏孔現象，吊裝時要確保鋼筋籠垂直居中，避免磕碰孔壁，緩慢施工;鋼筋籠對接焊接質量嚴格把控[3]。

鋼筋籠安裝到位后進行二次洗孔，確保鉆孔深度達到設計要求，安放導管前對導管進行密閉實驗，導管間連接要安放密封圈。導管安裝至距離孔底300 mm，準備混凝土灌注，確保首次灌注混凝土埋設導管比小于1 m，水下混凝土澆筑時，保持導管始終埋入混凝土4 m左右，過程中要不斷上下活動導管，防止混凝土初凝導管無法拔出，灌注混凝土和拔導管交替進行，直至混凝土灌注完成。

3.2 隧道基坑降水施工技術要點

（1）根據地勘報告同時查閱該工程施工區域近5年地下水位狀況，結合現場實際情況進行現場降水實驗，通過降水實驗獲得必要的（井深、涌水量、水泵功率、單井降水范圍等）施工參數，針對隧道基坑區域范圍進行降水井布置[4]。

（2）基坑內降水井采用管徑400 mm的鋼制花管作為井管，外包100目尼龍濾網布;成孔直徑550 mm;濾料使用中粗砂，每口井投料頂面到地面的距離為4 m。

（3）封井是基坑降水井中最后一道重要工序，降水井封堵時間、封堵順序、封堵位置及封堵質量對工程結構施工整體質量至關重要。在基坑開挖至設計標高后，根據施工場地實際情況，可以先對部分降水井進行封井，該部分降水井可直接在底板澆筑過程中灌注混凝土而不需要穿過底板，剩余降水井持續抽水至主體結構滿足抗浮要求，再進行注漿封井。

（4）局部上層滯水處理：查看現場實際地質情況及時采用輕型井點降水，減少不必要施工投入、降低工程造價的總體目標，輕型井點降水法施工應遵循以下原則：能采用大間距，不采用小間距;抽排水能遠運，不近排;施工結束立即停止降水。輕型井點降水根據現場實際情況判斷需要降水的面積、降水深度等參數，詳細制定具體降水措施，計算規劃采用降水管組數、管材、真空泵臺數及降水管路布置;局部或整體同時開啟真空泵進行抽吸滯水，匯集到總管，然后統一排出基坑，使土體快速產生固結以方便土方開挖。

3.3 隧道基坑開挖支撐施工技術要點

（1）土方開挖前，先進行表層草叢、樹木等清理，用反鏟清除地表腐殖土、亂石及無用層30 cm。利用推土機和卡特220挖掘機配合20 t環保運輸車裝運，不進行反鏟倒土，部分用于基坑回填和堤外平臺填筑，部分棄于棄渣場。

（2）按照先高后低、從上而下、由中間向兩邊同步開挖的原則，對基坑土方進行分層、分段開挖，層厚不超過3 m，分段長不超過100 m;開挖與支護交替進行，及時跟進;在接近設計開挖底部高程約20 cm時，改用人工開挖，以防擾動基底。施工時應采取排水措施，在基坑四周坡頂設置截水溝，溝邊距基坑開挖邊線不得小于5 m，坡底設置排水溝，基坑底部及四角相應位置設置集水井，集水井設置確保不影響施工，基坑底部不得長期泡水。開挖棄土應按要求運至指定地點，為保證邊坡安全，基坑坡頂30 m范圍內不得堆載。

開挖截水溝。土方開挖前，先開挖坡頂截水溝，截水溝最淺處低于地面50 cm。開挖方向由中間向兩邊開挖。

坡頂開挖好截水溝，不設置下基坑道路，其余各層土方開挖用挖機接力翻土，開挖方向從一側向另外一側翻挖進行運輸。需要用于后期回填的土方通過主便道運輸至堆土區，其余土方通過渣土車外運至指定棄土點，開挖預留250 mm厚原狀土進行人工清理，同時在坡底和基坑底周邊設置集水溝和匯水井，配置潛水泵對積水及時抽排。

3.4 噴錨支護施工技術要點

（1）提前加工制作錨桿，根據設計孔徑設置保護層，使錨桿注漿更密實、牢固。

（2）根據設計圖紙要求并結合現場實際施工情況確定錨桿位置、深度、角度和數量，使施工達到最優、最安全。噴錨作業根據設計厚度要求采取分層、分段、分區域作業，嚴禁一次噴射到位;噴射作業要嚴格控制混凝土拌合質量，調整好噴射角度，達到噴射混凝土均勻密實，整體厚度一致要求;待第一遍噴射混凝土達到設計要求強度后，及時進行二次噴射，對噴錨區域進行封閉[5]。

（3）在第一次噴射完成后進行掛網，按設計要求對鋼筋網片進行加固，特殊部位采用金屬件（螺紋鋼筋或槽鋼）加固。噴射完成后待混凝土終凝及時對噴錨面進行養護，養護時間不少于14天。

（4）噴射作業要做好排水引流處理，同時設置防噴濺措施，避免對結構造成二次污染，影響其他作業面施工;同時防止飛濺傷人，避免安全隱患。

3.5 隧道主體防水施工技術要點

3.5.1 施工縫預留原則

（1）水平施工縫。結構底板上1 m處設置第一道水平施工縫，其他水平施工縫根據設計圖紙設于第二道鋼支撐（第一道混凝土支撐）下部0.5 m處。

（2）垂直施工縫。隧道設計每隔30～50 m設一道變形縫，施工中考慮到大體積混凝土、混凝土收縮等原因，橫向垂直施工縫結合永久變形縫按20～30 m設置，同時考慮泵房、配電房以及鋼格構柱等具體位置，該工程每個結構段分為若干施工段，節段間采用跳倉施工。

3.5.2 變形縫與施工縫處防水施工

在結構物變形縫外側鋪設SBS式防水卷材，分段結合部位預埋兩道止水帶（外置橡膠止水帶、內置鋼邊式止水帶），并且在相應的位置預留100*100 mm鍵槽，后期安裝接水槽盒。水平施工縫預埋雙側鋼邊止水帶，同時在止水帶外側預留20*20 mm凹槽，在澆筑下一倉混凝土之前灌注聚氨酯密封膠，增加止水效果。

變形縫填充采用PE泡沫棒填充，在鋸齒位置采用20 mm厚丁腈軟木橡膠隔離，底板背水面兩板之間填充高模量聚氨酯密封膠，厚度20 mm。同時對止水帶進行加密鋼筋及固定鋼筋[6]。

3.5.3 主體隧道結構外防水施工

自粘貼式防水卷材施工：建基面清理→驗收檢查作業面→界面劑噴涂→關鍵部位加強處理→卷材鋪設→搭接部位、特殊部位處理→成品保護。

防水卷材施工前要確保基面干燥，無積水，無裂縫，平整度及混凝土強度達到設計要求;特殊部位預留管路、預留洞口，格構柱、降水井等已按照設計標注及方案進行特殊處理，且達到卷材鋪設施工要求，并通過聯合隱蔽驗收，結構物陰陽角已全部作弧形處理。

頂、底板防水材料鋪貼：嚴格按照從一側向另一側順序鋪筑，禁止兩邊向中間同時鋪設，卷材搭接按照行車方向上壓下，順向搭接長度不小于300 mm，縱向搭接不小于50 mm;鋪筑時嚴禁全面鋪開，做到邊鋪邊貼，從一端向另一端用滾筒碾壓，排除空氣，確保卷材與建基面結合緊密，無空鼓、翹邊現象。

側向防水卷材鋪貼：豎向鋪筑做好底部搭接處理，并設置加強層，從底部向上鋪貼，撕除卷材隔離膜要隨鋪隨撕，避免大面積撕除隔離膜造成卷材污染;豎向卷材與墻體固定采用專用防水釘進行固定，固定位置距離卷材邊20 mm;在進行下一幅卷材鋪設時需要對防水釘進行補貼處理，并保證固定位置處于兩幅卷材搭接部位。結構變形縫處理外側采用自粘貼式高強防水卷材、混凝土自防水，同時在結構混凝土內部埋設鋼邊橡膠止水帶，封閉成環并在內測涂抹高模量密封膠嵌縫。按照20 m一道施工縫的原則在兩節段變形縫之間進行劃分，端部進行鑿毛。

3.5.4 關鍵部位防水施工

抗拔樁樁頭處理：首先鑿除樁頭至密室混凝土，同時控制樁頂高程，對樁基預埋進結構混凝土的鋼筋進行調直、除銹處理;樁頭部位進行防水涂料特殊處理，最后澆筑一層40 mm厚砂漿防水層與底板混凝土同時施工形成一個整體。抗拔樁錨入結構物鋼筋設置遇水膨脹橡膠環。

過墻管路處理：在結構過程中對過墻管路加焊止水環或預留遇水膨脹橡膠環。同時控制預埋管線與結構物相應位置關系，保證防水處理施工方便，有操作空間。

降水井處理：前期封井時在澆筑結構物底板墊層時直接將降水井管頂高程控制，采用鋼板焊死，鋪設防水卷材，并對降水井井口進行混凝土外包處理。對必須留至結構物施工完成后才能封閉的降水井，在降水井井管深入結構物底板的管壁上焊接止水翼環，最后采用微膨脹混凝土進行井管澆筑[7]。

4 結語

隧道工程施工過程中降水難、防水出問題、滲漏等比較普遍。通過對隧道施工過程中的基坑開挖、降水、支護、隧道防水等關鍵環節的施工特點及施工工藝進行專項的質量控制，為質量管理控制提供有力依據;對隧道施工關鍵點、特殊部位提出嚴格的質量要求和控制措施，有效地解決滲水等問題;通過質量控制手段及措施使隧道施工達到高標準、高質量、安全、高效、規范化，提高市政隧道工程質量施工水平。

參考文獻

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2011（1）：157-158.

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[4]堯戰華，余建華.關于公路隧道施工中存在的問題及對策分析[J].黑龍江交通科技，2019（11）：175+177.

[5]譚國鋒.公路橋梁隧道工程施工防水設施應用研究[J].山西建筑，2017（34）：183-184.

[6]葛方方.明挖法隧道深基坑支護的施工質量控制探討[J].江西建材，2015（16）：167.

[7]林華盛.討論地鐵盾構區間隧道防水施工技術措施[J].建筑工程技術與設計，2018（13）：682.