超大超深盾構接收工作井施工技術

曹化錦 中鐵第四勘察設計院集團有限公司

隨著城市淺層空間開發完善，過江隧道以及過海隧道大量建設[1-3]，使得大直徑隧道埋置深度增加，且造成與之相應的大直徑盾構始發和接收工作井基坑深度也是日益增加。由于受到隧道大直徑、施工區土層以及基坑井覆蓋土層影響，其埋置深度日益增大。大直徑盾構始發和接收是整個工程的關鍵[4-5]，為配合大直徑盾構始發和接收涌現出了超大超深工作井基坑工程。由于大直徑盾構機需要穿越超大超深基坑井，為了保證基坑井在開挖過程中整體穩定和對變形的控制，盡量消除大直徑盾構始發和接收對基坑井周圍支護產生的負面影響，成為深基坑工程亟待解決的關鍵性難題[6-8]。

針對上述問題，結合依托工程施工過程中存在的技術難題，超大超深接收工作井采用明挖逆作法施工，采用超厚側墻、環框梁作為永久結構，采用結構板撐作為大直徑盾構工作井深基坑的水平向內支撐（板撐）兼做運營期層板結構，形成了超深基坑永久支護和臨時支護相結合支護體系，實現了工作井深基坑開挖工序的高效銜接。

1.工程概況

杭州秦望通道項目全長3066米，采用公鐵合建制式，隧道上層為雙向6車道市政道路，隧道下層為地鐵通道，隧道外徑15.2米，內徑13.9米，是浙江省第一條公鐵合建盾構隧道，也是國內最大的公鐵合建盾構隧道之一。

秦望通道工程為浙江省重點工程，是目前國內最復雜的TOD地下空間市政工程之一，集過江隧道建設、軌道交通、綜合性交通乘換樞紐以及立體交通為一體。該項目基坑深度達40.1m，與基坑相匹配的地下連續墻深62.04m；地下連續墻長度按照底標高進行控制，進入中風化石英閃長巖，平均入巖深度為2.7m，硬巖地層處地下連續墻成槽困難；基坑開挖范圍內分布有細砂、粉土、粉細砂、卵石土等強透水地層，地下水補給充足、水位高、透水性強，工程透水風險大。基于工程項目施工條件復雜、施工質量高、施工工期緊的現實要求，提出一種施工效率高、施工質量優、安全風險低的超大超深盾構接收工作井施工方法尤為重要。

2.工藝原理

秦望通道工程采用明挖逆作法施工，軟土地層采用永久支護體系和臨時支護體系相結合的超深基坑支護體系見圖1，永臨結合支護體系協同工作，提高超深基坑的整體剛度和穩定性，有效減小超深基坑變形以及基坑變形對周圍環境的影響。永久支護體系包括地連墻、側墻、環框梁、混凝土腋角、永久立柱和永久結構板撐，永久立柱位于中墻兩側，永久結構板撐為大直徑盾構始發穿越區域以外的結構板撐，兼做運營期層板結構；臨時格構柱和臨時結構板撐組成臨時支護體系，臨時格構柱為不包括永久立柱外的其他立柱，臨時結構板撐是大直徑盾構始發穿越區域的結構板撐。

圖1 超大超深盾構接收工作井永臨結合支護體系原理圖

豎向支撐主體包括地連墻、側墻以及永久立柱、臨時格構柱；水平向內支撐主體包括永久結構板撐和臨時結構板撐；豎向支撐以及水平向支撐由環框梁連接。采用混凝土大腋角結構，通過中墻、永久立柱與臨時格構柱進行豎向支護換撐，對大直徑盾構始發場地工作井深基坑結構進行加固，保證大直徑盾構始發過程中基坑整體安全性。地連墻與框架梁、框架梁與框架板、框架板與立柱采用鋼筋預埋接駁器連接見圖2，一方面保證鋼筋布設精度，另一方面有效提高了鋼筋連接點強度，提高結構連接處的強度。

圖2 預埋鋼筋接駁器固定裝置原理圖

3.施工工藝流程

針對復雜環境條件下軟土地層，采用永久支護體系和臨時支護體系相結合的超深基坑支護體系，永臨結合支護體系協同工作。超大超深永臨結合支護接收工作井施工工藝流程見圖3。

圖3 超大超深永臨結合支護接收工作井施工工藝流程圖

4.施工技術要點

4.1 冠梁施工

冠梁利用鑿毛后的地墻作為底模，超出部分采用20cm的C20混凝土墊層作為底模。墊層達到一定強度后，在混凝土墊層上鋪設油氈紙作為底模，油氈紙用釘子與墊層固定。

冠梁模板由對拉螺桿和側模組成，冠梁主龍骨由上到下均勻設置3道，次龍骨間距為0.3m；主龍骨與平撐和斜撐之間用扣件連接；冠梁側模板采用竹膠板，并用斜支撐體系和對拉螺桿固定。

4.2 基坑土方開挖

基坑開挖過程中應遵循分層分段開挖，對稱平衡開挖，留土護壁、嚴禁超挖的原則。基坑開挖首先實施表層土方開挖，開挖至頂板底標高下20cm，然后從上至下分為七個開挖區間沿基坑豎向開挖，每個開挖區間內的每層土開挖高度不超過3m，第二開挖區間底標高為相應的板撐底標高以下20cm，其他區間為相應板撐底標高以下1.1m。土方開挖采用基坑內挖掘機翻運倒土至兩個盾構預留吊裝口下部，由吊車抓斗從預留口取土挖運至地面由自卸汽車運輸出土。

4.3 框格梁與框架板施工

（1）混凝土墊層。基坑開挖至冠梁、框架梁、框架板底標高還剩30公分時，停止機械開挖，采用人工找平。開挖過程中若出現異常軟弱土層，須對墊層進行澆筑。在澆筑時，采用方木作為模板，用木樁在方木外做支撐，澆筑為C20商品混凝土，并用鋁合金直尺找平后，進行收光、養護。

（2）框架梁、框架板模板。框架梁模板設置于10cm厚鋼筋混凝土墊層上部澆筑，墊層下為原狀土體。頂板厚度為1200mm、900mm厚度時框架板模板設置于C15素混凝土墊層上部澆筑，墊層下為原狀土體與A10混凝土加氣塊。頂板厚度為700mm、600mm、500mm厚度時，框架板模板設置于碗扣支模架上澆筑混凝土，支架立于C15素混凝土墊層上部。

（3）框架梁、框架板鋼筋工程。環框梁和結構板撐的鋼筋籠綁扎時，按設計要求確定和控制接駁器及預埋筋位置，如圖2所示，用預埋接駁器將鋼筋錨進結構板撐或環框梁，使結構板撐或環框梁與地連墻剛性連接。鋼筋接駁器利用固定裝置進行接駁器的定位與固定。主體結構接駁器按設計要求等間距布置，根據測量放線的位置，及時采取噴漆拉線確定接駁器的邊緣線位置，做到鋼筋接駁器的準確定位安裝。

根據結構特點和鋼筋疏密，采用泵送混凝土進行澆筑，在澆筑混凝土時，澆筑工作應分段分層對稱同時進行，振搗過程中，用振搗器進行快插慢拔、插點均勻、逐點移動、均勻實振。混凝土澆筑振搗完成后，須覆蓋土工布保濕養護，當混凝土強度達到設計強度后方可進行下一步基坑開挖。

4.4 側墻施工

（1）側墻模板。工作井側墻墻厚有：800mm、1000mm、1200mm、1500mm，如圖4所示。負三層側墻先采用大鋼模板施工直邊側墻，后采用木模板施工轉角側墻。剩余各層側墻混凝土澆筑模板采用15mm膠合板，豎向布置50＊100mm方木次楞，間距200mm，外側水平布置主楞雙拼鋼管φ48.3＊3.6mm，間距為500mm，采用M14拉桿，間距500＊500mm。

圖4 側墻模板示意圖

（2）側墻混凝土澆筑。由于主體結構采用逆作法施工，從下往上澆筑側墻混凝土時，接口位置混凝土很難澆筑密實，澆筑質量控制較難，側墻澆筑采用斜插預埋鋼套管混凝土澆筑法，在上一層結構板鋼筋綁扎時，提前將鋼套管插入側墻澆筑范圍內，鋼套管選用Φ175＊3mm厚鋼管，鋼管預埋間隔為1500mm，內外間隔布置，鋼管長度根據每層板間高度提前下料，鋼套管上口放置側墻外，保證側墻內混凝土澆筑時的完整性，確保側墻澆筑時不會產生施工縫；側墻鋼筋施工采用上層板預埋接駁器，下一層板往上對接鋼筋的側墻鋼筋施工工藝，側墻外側鋼筋為雙排鋼筋，整體鋼筋接頭錯開滿足50%。

4.5 大腋角施工

采用混凝土大腋角結構對大直徑盾構接收場地基坑結構進行加固，保證大直徑盾構接收過程中基坑整體安全性。在底板鋼筋綁扎完成后，在最外側主筋上將混凝土墊塊固定，同時在外側主筋上焊接定位鋼筋（確定倒角高度及面板內限界），定位完成后鋪設腋角厚度15mm竹膠模板。次楞采用100×100mm方木，間距400mm，主楞采用雙拼48×3.5mm，鋼管間距400mm，拉結措施采用M14對拉螺栓，螺栓另一側與側墻外側主筋焊接牢固，保證澆筑及振搗過程中不會脫焊。同時要保證小墻的垂直度。底板倒角模板下口平直段側邊設置限位地腳螺栓鋼筋與底板面層主筋焊接。

5.結語

針對工程的施工難點，超深基坑采用永久支護和臨時支護相結合支護體系，采用鋼筋預埋接駁器連接深基坑永臨結構節點，采用混凝土大腋角結構對大直徑盾構始發場地工作井深基坑結構底部進行加固，提高基坑整體剛度和穩定性，保證大直徑盾構始發過程中基坑整體安全性。將深基坑的結構板撐兼做運營期層板結構，避免混凝土臨時水平向內支撐拆撐，有效縮短工期；通過中墻、永久立柱與臨時格構柱進行豎向支護換撐，保證大直徑盾構接收過程中基坑整體安全性。通過斜插預埋鋼套管實現逆作法施工條件下超厚側墻混凝土澆筑，側墻模板預留注砼門用于混凝土振搗，保證側墻內混凝土澆筑時的完整性和振搗的充分性，確保側墻澆筑時不會在側墻范圍內產生施工縫，全面保障明挖逆作法施工條件下側墻混凝土澆筑質量。