淺析蓋挖法施工地質災害地帶的棚洞施工方案

陳時彬?王劍?朱燚

摘 要：云南國道G214線香格里拉至德欽二級公路，接布卡隧道原施工圖設計為路基，但該段為地質災害段，調整為棚洞施工?；谶@段圍巖條件，經反復研究論證，棚洞采用蓋挖法施工工藝，該工藝在棚洞施工確保了項目安全及工程質量。

關鍵詞： 蓋挖法；棚洞；施工方案

本項目有抗滑樁樁板墻、棚洞兩種常見結構，采用在地鐵、工業與民用建筑、市政工程等多個領域已得到廣泛應用的蓋挖法進行施工，結合現場松散堆積層邊坡的地質情況，把蓋挖順筑法應用于公路棚洞施工中，取得了良好的經濟和社會效益。

1 工程概況

本項目位于云南省國道G214線二級公路，連接云南香格里拉及德欽段。棚洞施工里程為K214+548～K214+610，全長62m，于K214+610處順接布卡隧道暗洞。

棚洞凈寬10.25m，凈高6.85m，路面凈寬7.1m。棚洞左側設置抗滑樁樁板墻，單根樁總長為18m，間距6m，樁截面為2.0m×3m，采用C25鋼筋混凝土現澆。擋土板為矩形板，采用間距50cmI18工字鋼預埋聯接，鋪雙層鋼筋網，噴40cmC25混凝土，外涂刷防水涂料后M10砂漿抹面。棚洞上部施工70cm厚鋼筋混凝土現澆板，并在其上鋪筑防水材料。棚洞右側為1.3m×1.3m的矩形棚洞立柱及25m（20m）直徑為1.5m的樁基礎，與橫梁加以聯系。

圖一 棚洞結構圖

棚洞施區位于崩塌堆積塊石土內，左側為80余m高邊坡。該崩塌堆積塊石土由構造斷裂影破碎響帶致山體受擠壓扭轉，在風化侵蝕、地震、重力作用下逐漸崩塌形成。

2 蓋挖法施工棚洞的施工背景

棚洞上部邊坡支護過程中，由于該段處于松散堆積層段，已施工的上部邊坡的錨網噴支護到處開裂，隨時可能發生大規模坍塌，錨索施工由于卡鉆及塌孔嚴重，錨索跟管套進也無法施工。采用設計給定棚定施工方法存在很大的安全隱患，經研究提出蓋挖法施工棚洞。

3 棚洞蓋挖法施工順序

3.1 傳統的棚洞施工順序

開挖棚洞上部臨時邊坡，施工工作平臺及對臨時開挖邊坡進行防護。縱向跳槽開挖抗滑樁及外側棚洞支撐樁，澆筑內側抗滑樁，待樁身混凝土強度達到設計值的80%后開挖樁前巖土（分層開挖，每層的開挖高度不得大于2m，開挖后及時澆注擋土板）。鑿除抗滑樁懸臂段靠路基一側護壁，施工地縱梁和橫梁以及外側棚洞立柱。最后，現澆棚洞頂板，施工棚洞端墻，回填棚洞頂部填土。

3.2 傳統的棚洞施工順序在本工程中存在的缺限

由于臨時開挖線的設置是為了挖至右側摩擦樁樁頂標高，再施工摩擦樁，對于本就狹窄的施工現場，根本無法進入大型設備，造成樁基的開挖方量運輸、樁基鋼筋運輸、砼澆筑都全部靠人工進行，不但大大提高勞動成本，樁基砼的質量也無法得到保證。且左右側形成一個15m高的邊坡，在左側抗滑樁開挖傾倒挖方時，對右側摩擦樁的施工又是一個巨大的不安全因素。

3.3 采用蓋挖法施工順序

平整施工場地，縱向跳槽開挖和澆筑抗滑樁及外側棚洞摩擦樁。施工外側棚洞立柱，施工內外側蓋梁，現場精平后澆筑20cm厚整平層，搭鋼管架現澆棚洞頂板，開挖棚洞內的土石方，及時施工擋土板，開挖棚洞外土石方，施工地縱梁和橫梁，施工棚洞端墻，棚洞頂部施工防水層、鋪設泡沫板緩沖層后回填。

4 蓋挖法施工棚洞的優點

1、大大降低了對邊仰坡的擾動。棚洞內的土石方在整個棚洞施工完成后再開挖，這時棚洞已形成一個整體，受力情況大大提高；仰坡在兩根抗滑樁和懸臂擋土板的作用下，未發生大的位移。

2、擋土板的施工。由于邊坡為松散堆積層，抗滑樁施工完成后已經受力，不再適宜在抗滑樁外側挖開澆筑砼擋土板，也不適合本段棚洞從上往下施工?？紤]邊坡巖質不是呈流沙、淤泥狀，大部分側向壓力被抗滑樁承擔，樁中心距6m/樁截面寬度2m=3<4，擋土板只承擔少量三角形范圍的側壓力，設計中將擋土板設置為鋼支撐結合網噴形式：鋼支撐分為兩個步驟施工，首先在開挖抗滑樁過程中，施工護壁前將兩端工字鋼預埋在抗滑樁內，穿過護壁伸入土體內。棚洞內開挖后施工擋土板前，挖開抗滑樁間堆積層露出工字鋼端頭，在上面焊接連接鋼板后，再根據兩端間的距離現場切割加工中間段的工字鋼架，再使用連接螺栓連接牢固。施工鋼筋網后噴射砼擋土板，擋土板采用噴射砼主要是操作方便，對場地要求低。施工完成后的擋土板與抗滑樁內側在同一平面上，不會出現排樁的肋骨現象。

3、施工難度減小。除了頂板現澆時用到吊車外，其他項目的施工都在地面及以下施工，減少了高空作業的危險，也大大加快了施工進度，特別是外側蓋梁的施工，砼方量大，鋼筋工程量大，對支架的承重要求很高，現場在開挖到蓋梁底高程時，澆筑了一層墊層，支架高度降低了，撓度損失不大，很輕松就解決了這個問題。

4、大大縮短了施工工期。首先在準備工作上，只是平場地，裝載機能自由出入即可，減少了開挖和臨時邊坡防護的時間；其次是左側抗滑樁和右側摩擦樁同時施工，之間基本沒有任何干擾，有了臨時邊坡，左側抗滑樁的開挖缷渣對摩擦樁影響極大；立柱采用暗埋法施工，和澆筑樁基一樣的條件，大大提高了工作效率；蓋梁的搭架、支模、鋼筋安裝，都在平地面的高度進行，加快了施工進度；頂板的施工，由于受場地限制，無法進行預制和吊裝，所以設計采用現場澆筑，支撐的高度嚴格控制在2m高，比滿堂架搭設速度快，按7天養護期計算后，準備了四塊頂板施工的材料，每次施工兩塊頂板，在剛施工完的頂板養護期內，下兩塊頂板已經完成立架、鋪模、鋼筋安裝、砼澆筑等一系列的工序，形成了流水施工；在上述各部位施工過程中，均一直施工，中途沒有什么停頓，開挖棚洞內土石方時，抗滑樁早已澆筑3個月以上，達到設計要求的80%。

5、棚洞的下橫梁和縱梁在上部構造全部完成，開挖后才開始分段施工的，設計上縱梁是一個整體，為了解決這個問題，在澆筑立柱時預埋鋼筋，鋼筋頭上按橋梁樁基和墩柱鋼筋連接的要求，安裝絲接頭，開挖后拆除鋼模，鑿出絲接頭后旋入鋼筋進行連接，保證了墩柱間、墩柱與抗滑樁間的縱橫向有效連接。

5 蓋挖法施工注意事項

1、抗滑樁施工時預埋的工字鋼位置準確。每次澆筑護壁前，都要經過測量人員對其精確定位，包括平面位置和高程，定位后對其加固，防止在施工護壁時跑偏，保證在施工中間段工字鋼時能在一條直線上，發揮其應有的作用。

2、擋土板工字鋼連接牢固。連接鋼板的焊接要達到要求，不得出現漏焊、假焊；連接螺栓對位準確，連接牢固，達到鋼支撐整體受力的效果。

3、抗滑樁護壁在噴射砼前剝除內側護壁，噴射砼擋土板時一起噴射找平，形成一個整體，外觀大面平整。

4、摩擦樁中預埋的鋼筋接頭位置準確，保護完好。施工中，在預埋前對絲接頭進行處理：每個孔內先塞入黃油后塞入棉花，保護絲口，再把每個絲口用布進行包裹，防止砼進入。

5、擋土板防水層要施工到位。由于本棚洞接布卡隧道，擋土板的防水也尤其重要，否則影響整個隧道的形象，所以在擋土板施工完成后，采用與橋面防水層同樣標準的材料對擋土板表面進行了防水處理，再采用2厘米厚M10砂漿抹面，作為防水層的保護層并提高外觀效果。經過該方案的處理，擋土板未發現滲漏水現象。

6 結論

在工程施工過程中，根據現場實際地形地質條件，多方面探索節約成本、提高工作效率的施工方法，在我們的技術和現場管理上才能有所提高。

參考文獻

[1]蕭巖；王光明（北京市市政工程研究院）；汪波（北京市政集團四處）：蓋挖法和蓋挖法施工；市政技術；2004年11月第22卷第6期

[2]王林：布卡隧道進口處治設計圖；北京華杰工程有限公司

[3]蒙瑜：人工挖孔抗滑樁樁間擋板上側向土壓力計算；中冶賽迪公司建筑工程設計部；鋼鐵技術；2010年第5期