城市地下环路隧道箱体切除及封堵施工技术研究

□文 /惠高飞

郑州某地下空间综合利用工程原有地下环路交通枢纽隧道已修建完成，原设计的各个部位的出入口已按设计要求预留完成，经放线、定位测量，发现预留的出入口部分结构已深入到即将修建的地下空间围护结构，影响地下连续墙的施工，必须对影响地下连续墙施工的地下环路隧道箱体进行拆除，才能进行地下连续墙的施工。

工程主要涉及地下环路隧道箱体的拆除及接口封堵，后期连接时由主体施工单位沿拆除的隧道箱体上植筋，绑扎结构钢筋，支模板浇筑混凝土。为避免损伤原结构，拆除时选用无振动的金刚石绳锯切割。

1 已建隧道箱体结构概况

主隧道为钢筋混凝土闭合框架结构（单孔），结构内净高5.1 m、净宽15.5 m，结构顶板覆土约4～6 m，标准段顶板厚1.3 m，侧墙厚1.3 m，异形段顶板、侧墙加厚。

连接通道为单孔箱涵形式，净宽7.75 m、净高4.6 m，结构顶板覆土约5.0 m。标准段顶板厚0.7 m，侧墙厚0.7 m，底板厚0.7 m，异形段顶底板、侧墙加厚。其中A、B连接隧道局部采用共墙设计（双孔箱涵形式），C、D连接隧道局部采用共墙设计（双孔箱涵形式）。

地下环路隧道箱体与地下连续墙位置关系见图1。

图1 地下环路隧道箱体割除范围

2 隧道箱体切除常规处理方式及弊端

目前国内尚无类似工程实例，对于如此高强度大体积的钢筋混凝土隧道箱体的拆除，常规的处理方法有人工配合机械破除法、炮锤破除法、切割机割除法。

2.1 人工配合机械破除法

用线绳沿已开挖露出的隧道箱体在距隧道出口2.8 m处弹出边界线，每隔30 cm划一点作为凿孔标记。根据平面布孔形成的凿孔标记进行风镐凿除，使其前部被隔离范围与后面主体隧道箱体隔开，形成临空面，以便对前部被隔离范围内的大体积混凝土进行机械凿除。采用由挖掘机加装液压锤改装的凿岩机对隔开的一定范围内的大体积混凝土进行破碎。为保证未影响地下连续墙施工部分的隧道箱体的结构安全，剩余20 cm改由人工风镐凿除，同时对凿除面进行修整，清理余留及松动混凝土。

该方法较原始，操作简单，但人工凿除工程量大，施工困难并且由挖掘机改装的凿岩机针对含筋量极高的高强混凝土也同样不适用，凿除进度缓慢，1号连接通道采用该方法施工，7 d仅凿除顶板约30 cm，无法满足施工进度要求。

2.2 炮锤破除法

为保证隧道箱体其他部分不受影响，不允许直接采用炮锤进行破除施工；即使被隔离部分可以采用炮锤施工，其施工工效和凿岩机同样不适用于该钢筋混凝土结构。

2.3 切割机切割法

采用高强切割机对钢筋混凝土切割，但经市场调研，没有适用于如此厚度（1.3 m厚）的切割片，即使订做加工，也无法切割如此厚度的高强度钢筋混凝土。

3 地下环路连接通道隧道箱体切除施工

3.1 施工准备

在结构物上放切割线。在结构物上找准图纸要求的部位并按图纸要求量取尺寸，标注切割及水钻打眼位置。切割及水钻等施工设备进行调试，运行正常后开始试切，先行切割1～2 m，设备无异常，切割满足预计要求，再开始全面切割。

该工程采用的主要切割设备为金刚石绳锯切割机切割。金刚石绳锯切割机的主要工作性能参数：纯切割速度40～60 min/m2；安装时间20～40 min/次。

3.2 水钻打穿绳孔

根据所切割的地下环路隧道箱体的位置及尺寸，采用水钻打孔解决绳锯穿绳的问题。水钻采用φ10 cm钻头打孔，打孔尽量使钻孔与隧道结构体垂直，孔深130 cm。

底板切割时，由于最下面需要一个封闭的回路，故在底板下部需要在分界线下部采用洛阳铲掏出一个18 m长直径约100 mm的穿绳孔，这样在切割底板时可以作为穿绳孔使用，在隧道两侧需要各开挖约2 m宽的工作面用于人工掏土，然后才能成型穿绳孔。

3.3 隧道箱体混凝土切割

以标准段隧道结构施工为例，隧道长18.1 m、高7.7 m、内净高5.1 m。根据设计图纸，隧道箱体割除的边界线距离地下连续墙外边线1.9 m，通过已开挖的地下环路隧道箱体揭露情况看，地下环路隧道箱体已侵入地下连续墙外边线0.9 m，故需割除部分约2.8 m。

结构验算整个剖面的截面约为60.32 m2，需要切割的长度约为2.8延米，此类钢筋混凝土体结构理论质量≮2.7 t/m3，故此单体混凝土块质量约为60.32×2.8×2.7=456.02（t），现场的吊装设备无法起吊单块如此重量的混凝土体，故需要进行分块分割处理。

通过计算分析，对地下环路隧道箱体的顶板、两边侧墙及底板分别进行切割并且分别将顶板和底板分割成4块进行切割，见图2。

图2 顶板和底板分割

3.3.1 顶板和底板的分割

单个顶板为计算单元，质量为18.1×2.8×1.3×2.7=177.89（t）。分为4块后，每块钢筋混凝土体的质量为 177.89÷4=44.47（t）。

现场吊装钢筋笼用的260 t履带吊满足吊装要求，可以利用260 t履带吊将分割后的混凝土块吊离。

底板和顶板的分割一样。

3.3.2 两侧墙板的分割

单侧墙板的质量为 5.1×2.8×1.3×2.7=50.12（t）。260 t履带吊无法吊装如此质量的单个墙板，需要将其分割成2块，分割后每块质量为25.06 t。单侧墙板的分割见图3。

图3 单侧墙板的分割

3.4 混凝土切割块吊装

地下环路隧道箱体混凝土分块切割后，进行吊装，利用水钻钻取吊装孔。

4 地下环路连接通道接口封堵处理

因原封堵墙位于入口端部，割除入口后，原封堵墙被破除，需重新做封堵结构，该封堵结构需能够承受支护施工期间水平支撑的推力。分3个阶段进行施工，第1阶段为地下环路破除后进行接口的封堵处理，第2阶段对割除的空腔部分进行二八灰土回填，第3阶段为地下连续墙冠梁施工完成后进行传力腰梁的施工。

4.1 第1阶段

该阶段在地下环路破除后，对地下环路接口的封堵处理，主要施工内容包括混凝土挡墙及砖砌墙的施工，见图4。

图4 接口封堵处理结构

首先进行30 cm厚混凝土挡墙及肋板（30 cm@4 m）的施工；施工完成后紧贴混凝土挡墙施工115 mm厚的砖砌墙，直至和混凝土挡墙的标高一致（77.45 m）；而后以其为基础在其与通道结构顶板下底面间的空隙部分进行370 mm厚的砖砌墙施工并进行抹面，目的是防止在地下连续墙成槽施工过程中由于回填土抵挡不住泥浆的侧向压力而漏浆。

混凝土挡墙及肋板的混凝土强度等级为C40，挡墙和肋板结构均需要与通道结构植筋连接。

4.2 第2阶段

在挡墙、肋板及砖砌墙施工完成后，其与地下连续墙外边线间的空腔部分须进行二八灰土的回填，见图5。

图5 回填剖面

4.3 第3阶段

待地下连续墙冠梁施工完成后，为保证水平支撑有足够的顶推力，在混凝土挡墙和冠梁间施工传力腰梁，见图6。

图6 传力腰梁施工

5 结语

侵占地下连续墙轴线的地下环路连接通道隧道箱体的处理目前在国内可以借鉴的实例基本没有。随着城市综合交通枢纽的不断发展，地下环路和地下空间的综合利用工程将会越来越多，由于城市规划等各方面的影响，地下环路连接通道隧道箱体的施工与基坑围护结构间难免会出现部分交叉，隧道箱体结构往往是含筋率极高的高强度混凝土，该项目的成功实施将会对今后的类似工程具有宝贵的借鉴意义和价值。

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