公路隧道逆做法施工技术

孙连成

1 工程概况

中央大道海河隧道工程位于天津市滨海新区于家堡中心商务区。穿越海河采用沉管隧道,与沉管相连的B1段～B4段采用盖挖逆做法双层隧道。B1～B4里程为K28+352.00～K28+492.000,长度为140 m,纵向分段采用35 m基本跨径。其中B1段与沉管相对接。B1基坑开挖深度最深为24.17 m,B2～B4开挖深度为16.4 m～20.3 m。

2 施工步骤

1)施作连续墙,坑内土体加固。施作降水井、减压井、工具柱及灌注桩。2)降水,基坑开挖至第一道支撑下。施作连续墙混凝土冠梁与第一道混凝土支撑。3)基坑开挖至第二道支撑下。施作第二道钢支撑。4)基坑开挖至顶板下。施作顶板土模、侧墙防水并留槎、顶板结构。5)基坑开挖至第三道钢支撑下。施作第三道钢支撑。6)基坑开挖至中板下。施作中板土模、侧墙防水并留槎、中板结构。7)基坑开挖至第四道钢支撑下。施作第四道钢支撑(双撑)。8)基坑开挖至底板下。施作混凝土垫层、防水、底板结构。9)拆除第四道支撑。施作地下二层侧墙防水、侧墙、中隔墙。10)拆除第二道钢支撑。施作地下一层侧墙防水、侧墙、中隔墙。顶板防水、回填、封降水井等。

3 主要施工技术

B1～B4逆做法施工段总体原则:“纵向分段,竖向分层,先支撑后开挖。”按顶板→中板→底板→下侧墙→上侧墙的顺序施工。

3.1 围护施工技术

隧道基坑围护采用100 cm厚地下连续墙。

1)导墙施工。根据水文地质条件,导墙截面采用“┒┏”形式,局部地基较软区段采用“][”形式。本工程采用C20钢筋混凝土现浇导墙。测量定位后,沿地下连续墙纵轴线分段开挖导沟,每段长度20 m～30 m,深度一般为1.5 m～2 m,以见原状土或坚土为准。2)泥浆制备。先配制 1.5%CMC均匀溶液,静止5 h,按配合比在搅拌桶内加水,纯碱,膨润土,搅拌3 min以后方能加入CMC溶液,继续搅拌数分钟,24 h后方可使用。3)成槽施工。标准槽段采用6 m,在各转角处采用非标准槽段。采用GB-34型液压抓斗成槽。连续墙施工采用跳槽法,根据槽段长度与成槽机的开口宽度,确定出首开幅和闭合幅。4)钢筋笼的制作与吊装。钢筋笼采用整体制作、整体吊装入槽。按横筋→纵筋→桁架→纵筋→横筋顺序铺设钢筋,交叉点采用焊接成型。现场设置钢筋笼加工平台。钢筋笼吊装采用100 t和50 t履带吊,直立后由100 t吊车吊入槽内。5)灌注水下混凝土和锁口管拔升。水下混凝土灌注采用D300 mm导管,混凝土连续浇筑,控制槽段混凝土面均匀上升。锁口管拔升与混凝土灌注相结合。

3.2 降水施工技术

围护结构封闭后,基坑开挖前15天～前20天开始降水。采用坑内降水法,纵向布置两排大口井,间距12 m～14 m,横向间距16 m～23.5 m。基坑外侧距地下连续墙3 m和13 m布置潜水观测井,纵向间距40 m。基坑开挖过程中保持水位在开挖面以下0.5 m～1 m。基坑回填后方可停止降水。

3.3 支撑施工技术

1)工具柱钢管在B1～B4范围内采用φ 609×16 mm钢管混凝土柱,内灌C40混凝土,管顶用δ=6 mm钢板封焊,管底采用锥形封板封底。钢管与灌注桩钢筋笼焊接在一起进行吊装,工具柱较长时孔口进行对接,从工具柱内下导管并灌注水下混凝土,待混凝土达到设计强度30%后,用石屑或粗砂将钢管与孔壁之间空隙填满至地面,以固定工具柱桩位置,防止倾斜和偏移。2)在基坑开挖后16 h内完成钢支撑体系的安装。土方开挖至混凝土支撑设计标高后,凿出地下连续墙上的预埋件,在工具柱上挖到支撑位置。支撑主筋与预埋件焊接,在土模上现场绑扎。然后进行模板和混凝土施工。混凝土达到设计强度后进行下层土方开挖。混凝土支撑与工具柱连接如图1所示。3)逆做段钢支撑采用φ 609×16 mm钢管支撑。钢管支撑采用法兰连接,利用结构板预埋吊钩进行现场就位、拼装。钢支撑一端为活络端,通过千斤顶预加应力。钢支撑与工具柱用φ 20U螺栓连接,相邻工具柱之间用2[32a槽钢作为系梁连接。钢支撑与工具柱连接见图2。

3.4 土方施工技术

1)第一层土方开挖。第一层土方采用台阶法由挖掘机接力出土,挖土从基坑中部向四周退挖。开挖至第一层支撑以下0.5 m,施作混凝土支撑;混凝土强度达到90%后开挖至第二层支撑以下0.4 m,安装第二层钢支撑;继续开挖至顶板以下0.5 m,施作顶板。2)第二层～第五层土方开挖。第二层～第五层作业空间低矮狭窄,用留置盆式护壁土的方式开挖,挖土时从中间向两边进行,挖土由取土口向四周推进。采用4台液压小型反铲挖土机接力作业,用反铲转运集中到取土口下方、龙门吊垂直提升到地面,装车外运。分别开挖至第三、四层支撑下,安装相应第三、四层钢支撑;分别开挖至中板、底板下,施作相应中板、底板。

3.5 结构施工技术

1)顶板、中板、底板施工技术。顶板、中板结构采用土模法施工。结构顶板、中板与地下连续墙必须焊接吊筋为Φ 32@500,吊筋是临时承重措施。工具柱是隧道顶板、中板临时承重结构。工具柱与结构上下层主筋焊接牢固。结构板与工具柱连接具体做法与混凝土支撑与工具柱连接相同。

逆做法施工,侧墙、柱混凝土后浇筑,顶板和中板施工时,在柱的四角上方预留150 mm×150 mm的浇筑孔,在侧墙上方预留250 mm×250 mm浇筑孔,间距1 000 mm。

2)侧墙、柱施工技术。钢筋连接采用直螺纹机械连接。土方开挖时,在墙柱位置超挖500 mm～750 mm。在施作顶板和中板时在土模和导墙里预埋上下侧墙、柱钢筋;在施作底板时在底板上导墙预留下侧墙、柱钢筋。下侧墙钢筋将预留部分埋入砂土中。预留的侧墙、柱、钢筋外露时间很长,用塑料布缠裹的进行防锈,该部位施工时拆除。侧墙、壁柱采用单侧定型钢模板,内侧用三角钢架进行支撑。中隔墙采用钢模,用对拉螺栓加固;用钢管加固,三角钢架支撑。在中板和底板混凝土施工预埋Φ 32钢筋地锚,用于固定钢架。通过浇筑孔进行混凝土施工。

4 结语

本隧道开挖段面较大、基坑较深和地铁隧道、地铁车站盖挖逆做法思路一样,为保证钢支撑的刚度和稳定性,设置了工具柱;为保证围护结构的稳定需控制好钢支撑的预加应力;由于有支撑转换,顶板、中板、底板采用逆做法,侧墙和中隔墙采用顺做法。在其他类似工程中有许多值得借鉴的地方。

[1]张维明.马家沟隧道施工技术[J].山西建筑,2008,34(35):315-316.