大直径盾构隧道箱涵施工质量控制研究

刘朋伟

（北京中铁房山桥梁有限公司，北京102400）

1 施工组织设计

1.1 工程概况

清华园隧道设计为单洞隧道，采用泥水平衡盾构法施工，起始里程为DK14+450～DK18+200，总长度约为3750m。本隧道工程单线需用箱涵2323套（1套箱涵包括1块中箱涵，2块边箱涵）。盾构用箱涵采用3块拼装式设计，预制中箱涵分A、B、C 3种类型，其中，A型中箱涵适用于标准段；B型中箱涵适用于疏散楼梯段（箱涵顶板开孔段）；C型中箱涵适用于侧壁开孔段。箱涵混凝土强度等级为C40。箱涵采用工厂化集中预制方案，箱涵生产采用固定模台式生产。

1.2 原材料及配件检验

原材料采购前必须按照ISO9001质量管理体系的要求进行合格供方评价，供应商必须在合格供方名录中。所有原材料及配件经项目部按TB/T 3275—2011《铁路混凝土》和TB 10424—2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》复验合格并出具检验合格报告单后才可以使用。使用的预埋钢板、预埋钢筋接驳器、φ32mm注浆管、φ80mm排水管以及成孔器，由生产车间按图纸要求检验合格后方可使用。

原材料进场检验项目，除钢材应符合TB 10424—2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》的规定，水泥、矿物掺和料、粗骨料、细骨料和减水剂均应按照TB/T 3275—2011《铁路混凝土》的规定执行。

2 施工工艺

2.1 钢筋加工与钢筋笼制作

使用已检验合格并标识“合格”的钢筋。钢筋应平直、无局部弯折现象，成盘的钢筋和弯曲的主筋均应采用机械调直。断料前，清除钢筋表面的锈斑、灰尘、油脂及其他有害物质。钢筋弯曲应严格按设计图纸要求进行加工。根据作业表对钢筋进行试弯，受力主筋和箍筋的弯钩和弯折应符合相关规定，弯制后的钢筋按照TB 10424—2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》进行检验。每工班同一类型、同一加工设备，按钢筋编号各抽检10%，且不少于3件。

钢筋接头用闪光对焊，闪光对焊要求按照JGJ 18—2012《钢筋焊接及验收规程》执行，要求接头熔接良好，完全焊透，且不得有钢筋烤伤及裂纹等现象。钢筋闪光对焊接头处不得有横向裂纹，与电极接触处的钢筋表面不得有明显烧伤，接头处的弯折角不得大于2°，接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于1mm。每批接头中随机切取6个接头，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验[1]。

钢筋骨架采用高精度钢胎卡具拼装焊接。保证钢筋骨架两端面平齐，使钢筋骨架入模后其保护层均匀。施焊人员根据骨架型号，在指定的位置按数量、规格挑选钢筋，摆放在拼装模上。

2.2 模具及模具组装

预制箱涵的模板主要包括底模、内模、外模以及各种连接件、紧固件等。模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，应能保证箱涵各部分形状、尺寸及预埋件的准确位置。模具进场后，应对模具进行细致全面的检查，并进行试拼装。模具拼装前，必须认真清理模具，清除模具上的混凝土残积物，模具内表面全部均布薄层脱模剂，如局部有淌流的脱模剂积聚，应用海绵清理干净。模具的拼装顺序基本上是先拼装底模，其次内模和侧模。钢模拼装后要认真检查，由专人负责对模具各形式尺寸进行测量。未经检验的模具，严禁进行下一步的工序。

2.3 混凝土搅拌与浇筑

预制箱涵采用C40纤维混凝土，聚丙烯网状纤维，掺量0.9kg/m3；混凝土中最大氯离子含量为0.06%，坍落度控制在100～140mm，坍落度损失值不大于200mm/h，坍落度总损失值不大于40mm。混凝土理论配合比经试配试验确定。根据当天的砂、石含水率计算并出具当天的施工配合比，拌和人员不准随意更改配合比。

2.4 箱涵蒸养

冬季施工时，箱涵采用无压蒸养方式。箱涵经光面并在混凝土静养120min后，进行蒸养。升温梯度不得超过15℃/h，最高温度为50℃；恒温时间为8h，降温梯度不能得超过10℃/h，在整个蒸养过程中，由专人负责检查并作好记录。

2.5 箱涵脱模

脱模时的箱涵表面温度与环境温度之差不得大于20℃。混凝土试件强度值达到工艺要求脱模强度（设计强度的40%）以上，方可进行拆模。箱涵脱模后经专用吊具吊入存放场进行存放养护。在存放场进行不少于7d的洒水养护。

2.6 箱涵质量要求

箱涵质量要求包括：（1）箱涵精度（允许公差）要求单位为mm。（2）外型尺寸及外观检查。测量检验：用于箱涵外形尺寸公差检验。主要测量工具有盒尺、板尺、角尺；目视检验：用于外观质量缺陷检验，检测率100%。（3）外观质量检验要求：每块箱涵进行外观质量检验，箱涵表面光洁平整、无蜂窝、露筋、无裂纹、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物。预埋件、吊装孔、注浆孔完整，安装位置正确无破损。

3 箱涵拼装质量要求

3.1 预制轨下结构设计

盾构隧道轨下结构采用3块独立箱涵拼装形式（2块边向涵和1块中箱涵）。预制中箱涵分A型、B型、C型3种类型。其中，A型中箱涵适用于标准段；B型中箱涵适用于疏散楼梯段；C型中箱涵适用于侧壁开孔段（开孔作为通风使用）。

3.2 箱涵的拼装质量

箱涵的拼装过程中，应注意以下方面：（1）中箱涵顶面与原型隧道结构水平轴线距离、中箱涵竖直轴线与原型隧道结构竖直轴线距离±10mm（必须保证箱涵之间的顺利连接）。（2）箱涵纵向长度为1.98m，布置时纵向间隔0.02m。（3）在施工中，由于线路拟合，管片环、中箱涵的实际设置里程可能与理论值存在距离差，施工时，可根据实际情况进行微调。（4）平、竖曲线段，中箱涵拼装时，可通过在中箱涵纵向连接处设置橡胶垫的方式调整间隙，以现实中箱涵对曲线半径的拟合。橡胶垫厚度依据拼装处的曲线半径通过计算确定。（5）当管片环缝出现错台造成中箱涵连接困难时，应通过在底部凸台设置2mm厚HDPE垫片进行调整。

3.3 施工注意事项

施工过程中，应注意以下事项：（1）轨下结构施工要统筹安排，减少对盾构掘进与管片拼装的影响，保证工期要求；（2）在箱涵与管片之间以螺栓形式完全连接后，方可进行注浆，遵从“先底部、再中部、后上部”的注浆顺序，严格控制注浆压力，防止箱涵上浮；（3）箱涵底需采用灌浆料填充密实，填充完成后，应采用地质雷达探查有无空洞，发现空洞时进行补充压浆；（4）中箱涵拼装完成后，其里程与设计里程对比需要调整时，及时通知设计、监理单位，以便对相关设备安装位置进行验证；（5）隧道内各种预埋件及管线过轨较多，内部结构施工前应仔细核对先关专业设计图，防止错埋漏埋；（6）洞内运输车辆严禁超载，且限速20km/h，并且在完成轨下构件螺栓连接后方可行车，在底部未灌浆之前，重载车辆应行驶在中箱涵上，不得行车在边箱涵上。

4 结语

隧道内部结构箱涵拼装形式是重要的施工技术，在大直径盾构施工中应用越来越广泛。箱涵的预制与拼装施工，应选择合适的施工方案，并进行精心设计，才能有效保证工程质量，确保施工安全，节约施工成本。