大直徑盾構隧道箱涵施工質量控制研究

劉朋偉

（北京中鐵房山橋梁有限公司，北京102400）

1 施工組織設計

1.1 工程概況

清華園隧道設計為單洞隧道，采用泥水平衡盾構法施工，起始里程為DK14+450～DK18+200，總長度約為3750m。本隧道工程單線需用箱涵2323套（1套箱涵包括1塊中箱涵，2塊邊箱涵）。盾構用箱涵采用3塊拼裝式設計，預制中箱涵分A、B、C 3種類型，其中，A型中箱涵適用于標準段；B型中箱涵適用于疏散樓梯段（箱涵頂板開孔段）；C型中箱涵適用于側壁開孔段。箱涵混凝土強度等級為C40。箱涵采用工廠化集中預制方案，箱涵生產采用固定模臺式生產。

1.2 原材料及配件檢驗

原材料采購前必須按照ISO9001質量管理體系的要求進行合格供方評價，供應商必須在合格供方名錄中。所有原材料及配件經項目部按TB/T 3275—2011《鐵路混凝土》和TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》復驗合格并出具檢驗合格報告單后才可以使用。使用的預埋鋼板、預埋鋼筋接駁器、φ32mm注漿管、φ80mm排水管以及成孔器，由生產車間按圖紙要求檢驗合格后方可使用。

原材料進場檢驗項目，除鋼材應符合TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》的規定，水泥、礦物摻和料、粗骨料、細骨料和減水劑均應按照TB/T 3275—2011《鐵路混凝土》的規定執行。

2 施工工藝

2.1 鋼筋加工與鋼筋籠制作

使用已檢驗合格并標識“合格”的鋼筋。鋼筋應平直、無局部彎折現象，成盤的鋼筋和彎曲的主筋均應采用機械調直。斷料前，清除鋼筋表面的銹斑、灰塵、油脂及其他有害物質。鋼筋彎曲應嚴格按設計圖紙要求進行加工。根據作業表對鋼筋進行試彎，受力主筋和箍筋的彎鉤和彎折應符合相關規定，彎制后的鋼筋按照TB 10424—2010《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》進行檢驗。每工班同一類型、同一加工設備，按鋼筋編號各抽檢10%，且不少于3件。

鋼筋接頭用閃光對焊，閃光對焊要求按照JGJ 18—2012《鋼筋焊接及驗收規程》執行，要求接頭熔接良好，完全焊透，且不得有鋼筋烤傷及裂紋等現象。鋼筋閃光對焊接頭處不得有橫向裂紋，與電極接觸處的鋼筋表面不得有明顯燒傷，接頭處的彎折角不得大于2°，接頭處的軸線偏移不得大于鋼筋直徑的0.1倍，且不得大于1mm。每批接頭中隨機切取6個接頭，其中3個做拉伸試驗，3個做彎曲試驗[1]。

鋼筋骨架采用高精度鋼胎卡具拼裝焊接。保證鋼筋骨架兩端面平齊，使鋼筋骨架入模后其保護層均勻。施焊人員根據骨架型號，在指定的位置按數量、規格挑選鋼筋，擺放在拼裝模上。

2.2 模具及模具組裝

預制箱涵的模板主要包括底模、內模、外模以及各種連接件、緊固件等。模板應具有足夠的強度、剛度和穩定性，應能保證箱涵各部分形狀、尺寸及預埋件的準確位置。模具進場后，應對模具進行細致全面的檢查，并進行試拼裝。模具拼裝前，必須認真清理模具，清除模具上的混凝土殘積物，模具內表面全部均布薄層脫模劑，如局部有淌流的脫模劑積聚，應用海綿清理干凈。模具的拼裝順序基本上是先拼裝底模，其次內模和側模。鋼模拼裝后要認真檢查，由專人負責對模具各形式尺寸進行測量。未經檢驗的模具，嚴禁進行下一步的工序。

2.3 混凝土攪拌與澆筑

預制箱涵采用C40纖維混凝土，聚丙烯網狀纖維，摻量0.9kg/m3；混凝土中最大氯離子含量為0.06%，坍落度控制在100～140mm，坍落度損失值不大于200mm/h，坍落度總損失值不大于40mm。混凝土理論配合比經試配試驗確定。根據當天的砂、石含水率計算并出具當天的施工配合比，拌和人員不準隨意更改配合比。

2.4 箱涵蒸養

冬季施工時，箱涵采用無壓蒸養方式。箱涵經光面并在混凝土靜養120min后，進行蒸養。升溫梯度不得超過15℃/h，最高溫度為50℃；恒溫時間為8h，降溫梯度不能得超過10℃/h，在整個蒸養過程中，由專人負責檢查并作好記錄。

2.5 箱涵脫模

脫模時的箱涵表面溫度與環境溫度之差不得大于20℃。混凝土試件強度值達到工藝要求脫模強度（設計強度的40%）以上，方可進行拆模。箱涵脫模后經專用吊具吊入存放場進行存放養護。在存放場進行不少于7d的灑水養護。

2.6 箱涵質量要求

箱涵質量要求包括：（1）箱涵精度（允許公差）要求單位為mm。（2）外型尺寸及外觀檢查。測量檢驗：用于箱涵外形尺寸公差檢驗。主要測量工具有盒尺、板尺、角尺；目視檢驗：用于外觀質量缺陷檢驗，檢測率100%。（3）外觀質量檢驗要求：每塊箱涵進行外觀質量檢驗，箱涵表面光潔平整、無蜂窩、露筋、無裂紋、缺角，無氣、水泡，無水泥漿等雜物。預埋件、吊裝孔、注漿孔完整，安裝位置正確無破損。

3 箱涵拼裝質量要求

3.1 預制軌下結構設計

盾構隧道軌下結構采用3塊獨立箱涵拼裝形式（2塊邊向涵和1塊中箱涵）。預制中箱涵分A型、B型、C型3種類型。其中，A型中箱涵適用于標準段；B型中箱涵適用于疏散樓梯段；C型中箱涵適用于側壁開孔段（開孔作為通風使用）。

3.2 箱涵的拼裝質量

箱涵的拼裝過程中，應注意以下方面：（1）中箱涵頂面與原型隧道結構水平軸線距離、中箱涵豎直軸線與原型隧道結構豎直軸線距離±10mm（必須保證箱涵之間的順利連接）。（2）箱涵縱向長度為1.98m，布置時縱向間隔0.02m。（3）在施工中，由于線路擬合，管片環、中箱涵的實際設置里程可能與理論值存在距離差，施工時，可根據實際情況進行微調。（4）平、豎曲線段，中箱涵拼裝時，可通過在中箱涵縱向連接處設置橡膠墊的方式調整間隙，以現實中箱涵對曲線半徑的擬合。橡膠墊厚度依據拼裝處的曲線半徑通過計算確定。（5）當管片環縫出現錯臺造成中箱涵連接困難時，應通過在底部凸臺設置2mm厚HDPE墊片進行調整。

3.3 施工注意事項

施工過程中，應注意以下事項：（1）軌下結構施工要統籌安排，減少對盾構掘進與管片拼裝的影響，保證工期要求；（2）在箱涵與管片之間以螺栓形式完全連接后，方可進行注漿，遵從“先底部、再中部、后上部”的注漿順序，嚴格控制注漿壓力，防止箱涵上浮；（3）箱涵底需采用灌漿料填充密實，填充完成后，應采用地質雷達探查有無空洞，發現空洞時進行補充壓漿；（4）中箱涵拼裝完成后，其里程與設計里程對比需要調整時，及時通知設計、監理單位，以便對相關設備安裝位置進行驗證；（5）隧道內各種預埋件及管線過軌較多，內部結構施工前應仔細核對先關專業設計圖，防止錯埋漏埋；（6）洞內運輸車輛嚴禁超載，且限速20km/h，并且在完成軌下構件螺栓連接后方可行車，在底部未灌漿之前，重載車輛應行駛在中箱涵上，不得行車在邊箱涵上。

4 結語

隧道內部結構箱涵拼裝形式是重要的施工技術，在大直徑盾構施工中應用越來越廣泛。箱涵的預制與拼裝施工，應選擇合適的施工方案，并進行精心設計，才能有效保證工程質量，確保施工安全，節約施工成本。