市政双孔箱式隧道施工技术

赵建刚 易磊 孟子杨 常飞飞 陈伟峰

摘要 随着城市的快速发展，城市隧道工程越来来多。隧道工程施工质量尤为重要，不同的地质情况、结构形式、采取的施工工艺等都是工程施工过程中质量控制的重点。文章对郑州市东三环（107）隧道工程施工过程中采用的施工工艺、关键环节的措施、质量控制重点、关键点等进行总结归纳，能有效提高隧道工程施工质量，促进市政隧道工程施工的良好发展。

关键词 市政工程;箱式隧道;明挖施工;支护;混凝土浇筑

中图分类号 U455.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）03-0162-03

0 引言

伴随着城市不断快速发展，市政工程建设已全面展开，隧道工程建设已逐渐成熟，施工的形式也呈现多样化。该文主要对隧道施工过程中开挖、支护、钻孔灌注桩、防水等关键施工技术进行详细分析。

1 工程概况

郑州市东三环快速化工程，作为郑州“井字+环形”快速路网形成三环快速路全线闭合最东面一环，其中隧道段全长2.8 km，由敞开段U型槽和暗埋段两部分组成。里程K10+984.00～K11+140.00、K11+679.00～K12+200.00暗埋段采用单层双孔箱涵结构型式;里程K11+140.00～K11

+679.00双层双孔箱涵结构型式。

2 隧道施工技术应用和施工流程

2.1 隧道施工技术应用

2.1.1 隧道基坑开挖及支护

（1）隧道开挖。该标段隧道基坑开挖敞开段设计采取放坡明挖方式;暗埋段设计采取钻孔灌注桩结合混凝土支撑及钢支撑支护明挖基坑。

（2）隧道基坑支护。隧道北接地点——七里河北路段（K10+800～K10+186）位于现状107辅道上，采取明挖放坡施工;

七里河北路～莲湖路南侧段（K11+186～K13+100）位于现状绿地、河道及规划圃田西路上，主线基坑深度10.5～16.5 m，采取桩撑支护主要为首道冠梁为混凝土支撑其余支撑位φ800钢支撑;

隧道南接地点——莲湖路南侧段（K13+100～K13+636）位于现状107辅道上，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;外部设置自粘贴式SBS防水卷材;同时结构施工缝、变形缝等部位采用橡胶式防水卷材配合钢边式止水带进行加强。

2.1.3 隧道基坑降水

該工程隧道基坑降水施工根据设计地勘报告结合现场实际情况，采取管井降水与轻型井点降水组合形式。

2.2 施工流程

该隧道总体施工顺序：施工准备→按设计要求改迁地上、地下管线→基坑支护排桩及两侧施工便道→基坑降水→基坑支护结构及土方开挖→隧道主体外防水施工→隧道隧道主体施工→隧道主体顶板防水施工→覆土回填→地上、地下附属设施及路面结构[2]。

3 隧道工程施工技术要点分析

3.1 钻孔灌注桩支护施工技术要点

根据地质及实际施工情况，桩基选择反循环钻机施工。

钻孔前的准备工作：主要包括桩位放样，探明地下管线，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒，泥浆的制备和准备钻孔机具等，开钻前检查钻头直径不小于设计孔径。

测量放样定位：利用设计提供坐标控制点及高程控制点，GPS测量定位桩位及高程误差控制小于10 mm。具体做法就是用φ14的1.5 m左右的圆钢打入桩位，为保证桩位的准确，沿法线方向定4个控制桩。

埋设护筒：护筒实际尺寸比设计桩径大300 mm，护筒顶部高程高出原地面250 mm，护筒长根据实际地址情况而定，一般在4 m左右，四周采用黏土密封夯实，防止泥浆从护筒下部和上口溢出。

采用膨润土制浆，主要作用是护壁，携带钻渣，减小钻进阻力，泥浆比重根据实验结果结合现场实际施工情况及时调整，确保泥浆拌制质量，提高泥浆重复利用率，保证钻机钻进速度，且不塌孔。钻孔过程中对卡钻、倾斜等现象及时处理，钻孔完成及时对钻孔尺寸、深度等相关参数进行检查验收，并做好记录，清空进行钢筋笼吊放。

钢筋笼制作根据现场施工实际情况、运输及吊装操作空间，采取分段加工制作。同时在钢筋笼四周间距4 m设置耳朵筋，保证桩基灌注混凝土保护层，吊放钢筋笼前提前做探笼，确保钻孔顺直，无踏孔现象，吊装时要确保钢筋笼垂直居中，避免磕碰孔壁，缓慢施工;钢筋笼对接焊接质量严格把控[3]。

钢筋笼安装到位后进行二次洗孔，确保钻孔深度达到设计要求，安放导管前对导管进行密闭实验，导管间连接要安放密封圈。导管安装至距离孔底300 mm，准备混凝土灌注，确保首次灌注混凝土埋设导管比小于1 m，水下混凝土浇筑时，保持导管始终埋入混凝土4 m左右，过程中要不断上下活动导管，防止混凝土初凝导管无法拔出，灌注混凝土和拔导管交替进行，直至混凝土灌注完成。

3.2 隧道基坑降水施工技术要点

（1）根据地勘报告同时查阅该工程施工区域近5年地下水位状况，结合现场实际情况进行现场降水实验，通过降水实验获得必要的（井深、涌水量、水泵功率、单井降水范围等）施工参数，针对隧道基坑区域范围进行降水井布置[4]。

（2）基坑内降水井采用管径400 mm的钢制花管作为井管，外包100目尼龙滤网布;成孔直径550 mm;滤料使用中粗砂，每口井投料顶面到地面的距离为4 m。

（3）封井是基坑降水井中最后一道重要工序，降水井封堵时间、封堵顺序、封堵位置及封堵质量对工程结构施工整体质量至关重要。在基坑开挖至设计标高后，根据施工场地实际情况，可以先对部分降水井进行封井，该部分降水井可直接在底板浇筑过程中灌注混凝土而不需要穿过底板，剩余降水井持续抽水至主体结构满足抗浮要求，再进行注浆封井。

（4）局部上层滞水处理：查看现场实际地质情况及时采用轻型井点降水，减少不必要施工投入、降低工程造价的总体目标，轻型井点降水法施工应遵循以下原则：能采用大间距，不采用小间距;抽排水能远运，不近排;施工结束立即停止降水。轻型井点降水根据现场实际情况判断需要降水的面积、降水深度等参数，详细制定具体降水措施，计算规划采用降水管组数、管材、真空泵台数及降水管路布置;局部或整体同时开启真空泵进行抽吸滞水，汇集到總管，然后统一排出基坑，使土体快速产生固结以方便土方开挖。

3.3 隧道基坑开挖支撑施工技术要点

（1）土方开挖前，先进行表层草丛、树木等清理，用反铲清除地表腐殖土、乱石及无用层30 cm。利用推土机和卡特220挖掘机配合20 t环保运输车装运，不进行反铲倒土，部分用于基坑回填和堤外平台填筑，部分弃于弃渣场。

（2）按照先高后低、从上而下、由中间向两边同步开挖的原则，对基坑土方进行分层、分段开挖，层厚不超过3 m，分段长不超过100 m;开挖与支护交替进行，及时跟进;在接近设计开挖底部高程约20 cm时，改用人工开挖，以防扰动基底。施工时应采取排水措施，在基坑四周坡顶设置截水沟，沟边距基坑开挖边线不得小于5 m，坡底设置排水沟，基坑底部及四角相应位置设置集水井，集水井设置确保不影响施工，基坑底部不得长期泡水。开挖弃土应按要求运至指定地点，为保证边坡安全，基坑坡顶30 m范围内不得堆载。

开挖截水沟。土方开挖前，先开挖坡顶截水沟，截水沟最浅处低于地面50 cm。开挖方向由中间向两边开挖。

坡顶开挖好截水沟，不设置下基坑道路，其余各层土方开挖用挖机接力翻土，开挖方向从一侧向另外一侧翻挖进行运输。需要用于后期回填的土方通过主便道运输至堆土区，其余土方通过渣土车外运至指定弃土点，开挖预留250 mm厚原状土进行人工清理，同时在坡底和基坑底周边设置集水沟和汇水井，配置潜水泵对积水及时抽排。

3.4 喷锚支护施工技术要点

（1）提前加工制作锚杆，根据设计孔径设置保护层，使锚杆注浆更密实、牢固。

（2）根据设计图纸要求并结合现场实际施工情况确定锚杆位置、深度、角度和数量，使施工达到最优、最安全。喷锚作业根据设计厚度要求采取分层、分段、分区域作业，严禁一次喷射到位;喷射作业要严格控制混凝土拌合质量，调整好喷射角度，达到喷射混凝土均匀密实，整体厚度一致要求;待第一遍喷射混凝土达到设计要求强度后，及时进行二次喷射，对喷锚区域进行封闭[5]。

（3）在第一次喷射完成后进行挂网，按设计要求对钢筋网片进行加固，特殊部位采用金属件（螺纹钢筋或槽钢）加固。喷射完成后待混凝土终凝及时对喷锚面进行养护，养护时间不少于14天。

（4）喷射作业要做好排水引流处理，同时设置防喷溅措施，避免对结构造成二次污染，影响其他作业面施工;同时防止飞溅伤人，避免安全隐患。

3.5 隧道主体防水施工技术要点

3.5.1 施工缝预留原则

（1）水平施工缝。结构底板上1 m处设置第一道水平施工缝，其他水平施工缝根据设计图纸设于第二道钢支撑（第一道混凝土支撑）下部0.5 m处。

（2）垂直施工缝。隧道设计每隔30～50 m设一道变形缝，施工中考虑到大体积混凝土、混凝土收缩等原因，横向垂直施工缝结合永久变形缝按20～30 m设置，同时考虑泵房、配电房以及钢格构柱等具体位置，该工程每个结构段分为若干施工段，节段间采用跳仓施工。

3.5.2 变形缝与施工缝处防水施工

在结构物变形缝外侧铺设SBS式防水卷材，分段结合部位预埋两道止水带（外置橡胶止水带、内置钢边式止水带），并且在相应的位置预留100*100 mm键槽，后期安装接水槽盒。水平施工缝预埋双侧钢边止水带，同时在止水带外侧预留20*20 mm凹槽，在浇筑下一仓混凝土之前灌注聚氨酯密封胶，增加止水效果。

变形缝填充采用PE泡沫棒填充，在锯齿位置采用20 mm厚丁腈软木橡胶隔离，底板背水面两板之间填充高模量聚氨酯密封胶，厚度20 mm。同时对止水带进行加密钢筋及固定钢筋[6]。

3.5.3 主体隧道结构外防水施工

自粘贴式防水卷材施工：建基面清理→验收检查作业面→界面剂喷涂→关键部位加强处理→卷材铺设→搭接部位、特殊部位处理→成品保护。

防水卷材施工前要确保基面干燥，无积水，无裂缝，平整度及混凝土强度达到设计要求;特殊部位预留管路、预留洞口，格构柱、降水井等已按照设计标注及方案进行特殊处理，且达到卷材铺设施工要求，并通过联合隐蔽验收，结构物阴阳角已全部作弧形处理。

顶、底板防水材料铺贴：严格按照从一侧向另一侧顺序铺筑，禁止两边向中间同时铺设，卷材搭接按照行车方向上压下，顺向搭接长度不小于300 mm，纵向搭接不小于50 mm;铺筑时严禁全面铺开，做到边铺边贴，从一端向另一端用滚筒碾压，排除空气，确保卷材与建基面结合紧密，无空鼓、翘边现象。

侧向防水卷材铺贴：竖向铺筑做好底部搭接处理，并设置加强层，从底部向上铺贴，撕除卷材隔离膜要随铺随撕，避免大面积撕除隔离膜造成卷材污染;竖向卷材与墙体固定采用专用防水钉进行固定，固定位置距离卷材边20 mm;在进行下一幅卷材铺设时需要对防水钉进行补贴处理，并保证固定位置处于两幅卷材搭接部位。结构变形缝处理外侧采用自粘贴式高强防水卷材、混凝土自防水，同时在结构混凝土内部埋设钢边橡胶止水带，封闭成环并在内测涂抹高模量密封胶嵌缝。按照20 m一道施工缝的原则在两节段变形缝之间进行划分，端部进行凿毛。

3.5.4 关键部位防水施工

抗拔桩桩头处理：首先凿除桩头至密室混凝土，同时控制桩顶高程，对桩基预埋进结构混凝土的钢筋进行调直、除锈处理;桩头部位进行防水涂料特殊处理，最后浇筑一层40 mm厚砂浆防水层与底板混凝土同时施工形成一个整体。抗拔桩锚入结构物钢筋设置遇水膨胀橡胶环。

过墙管路处理：在结构过程中对过墙管路加焊止水环或预留遇水膨胀橡胶环。同时控制预埋管线与结构物相应位置关系，保证防水处理施工方便，有操作空间。

降水井处理：前期封井时在浇筑结构物底板垫层时直接将降水井管顶高程控制，采用钢板焊死，铺设防水卷材，并对降水井井口进行混凝土外包处理。对必须留至结构物施工完成后才能封闭的降水井，在降水井井管深入结构物底板的管壁上焊接止水翼环，最后采用微膨胀混凝土进行井管浇筑[7]。

4 结语

隧道工程施工过程中降水难、防水出问题、渗漏等比较普遍。通过对隧道施工过程中的基坑开挖、降水、支护、隧道防水等关键环节的施工特点及施工工艺进行专项的质量控制，为质量管理控制提供有力依据;对隧道施工关键点、特殊部位提出严格的质量要求和控制措施，有效地解决渗水等问题;通过质量控制手段及措施使隧道施工达到高标准、高质量、安全、高效、规范化，提高市政隧道工程质量施工水平。

参考文献

[1]赵国锋.云中山隧道工程施工技术探讨[J].山西建筑，

2011（1）：157-158.

[2]王永.箱涵施工的质量控制[J].河南建材，2012（1）：86-87.

[3]张明明，王允.公路箱涵施工措施探讨[J].技术与市场，2012（5）：192.

[4]尧战华，余建华.关于公路隧道施工中存在的问题及对策分析[J].黑龙江交通科技，2019（11）：175+177.

[5]谭国锋.公路桥梁隧道工程施工防水设施应用研究[J].山西建筑，2017（34）：183-184.

[6]葛方方.明挖法隧道深基坑支护的施工质量控制探讨[J].江西建材，2015（16）：167.

[7]林华盛.讨论地铁盾构区间隧道防水施工技术措施[J].建筑工程技术与设计，2018（13）：682.