城市地下環路隧道箱體切除及封堵施工技術研究

□文 /惠高飛

鄭州某地下空間綜合利用工程原有地下環路交通樞紐隧道已修建完成，原設計的各個部位的出入口已按設計要求預留完成，經放線、定位測量，發現預留的出入口部分結構已深入到即將修建的地下空間圍護結構，影響地下連續墻的施工，必須對影響地下連續墻施工的地下環路隧道箱體進行拆除，才能進行地下連續墻的施工。

工程主要涉及地下環路隧道箱體的拆除及接口封堵，后期連接時由主體施工單位沿拆除的隧道箱體上植筋，綁扎結構鋼筋，支模板澆筑混凝土。為避免損傷原結構，拆除時選用無振動的金剛石繩鋸切割。

1 已建隧道箱體結構概況

主隧道為鋼筋混凝土閉合框架結構（單孔），結構內凈高5.1 m、凈寬15.5 m，結構頂板覆土約4～6 m，標準段頂板厚1.3 m，側墻厚1.3 m，異形段頂板、側墻加厚。

連接通道為單孔箱涵形式，凈寬7.75 m、凈高4.6 m，結構頂板覆土約5.0 m。標準段頂板厚0.7 m，側墻厚0.7 m，底板厚0.7 m，異形段頂底板、側墻加厚。其中A、B連接隧道局部采用共墻設計（雙孔箱涵形式），C、D連接隧道局部采用共墻設計（雙孔箱涵形式）。

地下環路隧道箱體與地下連續墻位置關系見圖1。

圖1 地下環路隧道箱體割除范圍

2 隧道箱體切除常規處理方式及弊端

目前國內尚無類似工程實例，對于如此高強度大體積的鋼筋混凝土隧道箱體的拆除，常規的處理方法有人工配合機械破除法、炮錘破除法、切割機割除法。

2.1 人工配合機械破除法

用線繩沿已開挖露出的隧道箱體在距隧道出口2.8 m處彈出邊界線，每隔30 cm劃一點作為鑿孔標記。根據平面布孔形成的鑿孔標記進行風鎬鑿除，使其前部被隔離范圍與后面主體隧道箱體隔開，形成臨空面，以便對前部被隔離范圍內的大體積混凝土進行機械鑿除。采用由挖掘機加裝液壓錘改裝的鑿巖機對隔開的一定范圍內的大體積混凝土進行破碎。為保證未影響地下連續墻施工部分的隧道箱體的結構安全，剩余20 cm改由人工風鎬鑿除，同時對鑿除面進行修整，清理余留及松動混凝土。

該方法較原始，操作簡單，但人工鑿除工程量大，施工困難并且由挖掘機改裝的鑿巖機針對含筋量極高的高強混凝土也同樣不適用，鑿除進度緩慢，1號連接通道采用該方法施工，7 d僅鑿除頂板約30 cm，無法滿足施工進度要求。

2.2 炮錘破除法

為保證隧道箱體其他部分不受影響，不允許直接采用炮錘進行破除施工；即使被隔離部分可以采用炮錘施工，其施工工效和鑿巖機同樣不適用于該鋼筋混凝土結構。

2.3 切割機切割法

采用高強切割機對鋼筋混凝土切割，但經市場調研，沒有適用于如此厚度（1.3 m厚）的切割片，即使訂做加工，也無法切割如此厚度的高強度鋼筋混凝土。

3 地下環路連接通道隧道箱體切除施工

3.1 施工準備

在結構物上放切割線。在結構物上找準圖紙要求的部位并按圖紙要求量取尺寸，標注切割及水鉆打眼位置。切割及水鉆等施工設備進行調試，運行正常后開始試切，先行切割1～2 m，設備無異常，切割滿足預計要求，再開始全面切割。

該工程采用的主要切割設備為金剛石繩鋸切割機切割。金剛石繩鋸切割機的主要工作性能參數：純切割速度40～60 min/m2；安裝時間20～40 min/次。

3.2 水鉆打穿繩孔

根據所切割的地下環路隧道箱體的位置及尺寸，采用水鉆打孔解決繩鋸穿繩的問題。水鉆采用φ10 cm鉆頭打孔，打孔盡量使鉆孔與隧道結構體垂直，孔深130 cm。

底板切割時，由于最下面需要一個封閉的回路，故在底板下部需要在分界線下部采用洛陽鏟掏出一個18 m長直徑約100 mm的穿繩孔，這樣在切割底板時可以作為穿繩孔使用，在隧道兩側需要各開挖約2 m寬的工作面用于人工掏土，然后才能成型穿繩孔。

3.3 隧道箱體混凝土切割

以標準段隧道結構施工為例，隧道長18.1 m、高7.7 m、內凈高5.1 m。根據設計圖紙，隧道箱體割除的邊界線距離地下連續墻外邊線1.9 m，通過已開挖的地下環路隧道箱體揭露情況看，地下環路隧道箱體已侵入地下連續墻外邊線0.9 m，故需割除部分約2.8 m。

結構驗算整個剖面的截面約為60.32 m2，需要切割的長度約為2.8延米，此類鋼筋混凝土體結構理論質量≮2.7 t/m3，故此單體混凝土塊質量約為60.32×2.8×2.7=456.02（t），現場的吊裝設備無法起吊單塊如此重量的混凝土體，故需要進行分塊分割處理。

通過計算分析，對地下環路隧道箱體的頂板、兩邊側墻及底板分別進行切割并且分別將頂板和底板分割成4塊進行切割，見圖2。

圖2 頂板和底板分割

3.3.1 頂板和底板的分割

單個頂板為計算單元，質量為18.1×2.8×1.3×2.7=177.89（t）。分為4塊后，每塊鋼筋混凝土體的質量為 177.89÷4=44.47（t）。

現場吊裝鋼筋籠用的260 t履帶吊滿足吊裝要求，可以利用260 t履帶吊將分割后的混凝土塊吊離。

底板和頂板的分割一樣。

3.3.2 兩側墻板的分割

單側墻板的質量為 5.1×2.8×1.3×2.7=50.12（t）。260 t履帶吊無法吊裝如此質量的單個墻板，需要將其分割成2塊，分割后每塊質量為25.06 t。單側墻板的分割見圖3。

圖3 單側墻板的分割

3.4 混凝土切割塊吊裝

地下環路隧道箱體混凝土分塊切割后，進行吊裝，利用水鉆鉆取吊裝孔。

4 地下環路連接通道接口封堵處理

因原封堵墻位于入口端部，割除入口后，原封堵墻被破除，需重新做封堵結構，該封堵結構需能夠承受支護施工期間水平支撐的推力。分3個階段進行施工，第1階段為地下環路破除后進行接口的封堵處理，第2階段對割除的空腔部分進行二八灰土回填，第3階段為地下連續墻冠梁施工完成后進行傳力腰梁的施工。

4.1 第1階段

該階段在地下環路破除后，對地下環路接口的封堵處理，主要施工內容包括混凝土擋墻及磚砌墻的施工，見圖4。

圖4 接口封堵處理結構

首先進行30 cm厚混凝土擋墻及肋板（30 cm@4 m）的施工；施工完成后緊貼混凝土擋墻施工115 mm厚的磚砌墻，直至和混凝土擋墻的標高一致（77.45 m）；而后以其為基礎在其與通道結構頂板下底面間的空隙部分進行370 mm厚的磚砌墻施工并進行抹面，目的是防止在地下連續墻成槽施工過程中由于回填土抵擋不住泥漿的側向壓力而漏漿。

混凝土擋墻及肋板的混凝土強度等級為C40，擋墻和肋板結構均需要與通道結構植筋連接。

4.2 第2階段

在擋墻、肋板及磚砌墻施工完成后，其與地下連續墻外邊線間的空腔部分須進行二八灰土的回填，見圖5。

圖5 回填剖面

4.3 第3階段

待地下連續墻冠梁施工完成后，為保證水平支撐有足夠的頂推力，在混凝土擋墻和冠梁間施工傳力腰梁，見圖6。

圖6 傳力腰梁施工

5 結語

侵占地下連續墻軸線的地下環路連接通道隧道箱體的處理目前在國內可以借鑒的實例基本沒有。隨著城市綜合交通樞紐的不斷發展，地下環路和地下空間的綜合利用工程將會越來越多，由于城市規劃等各方面的影響，地下環路連接通道隧道箱體的施工與基坑圍護結構間難免會出現部分交叉，隧道箱體結構往往是含筋率極高的高強度混凝土，該項目的成功實施將會對今后的類似工程具有寶貴的借鑒意義和價值。

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