暗挖隧道工程空箱擋墻處施工技術

蘇小松 楊紹遜 賈貴濤

1 工程概況

重慶國際會展中心二期拓展工程市政部分采用環道+主線下穿的交通組織形式。隧道穿越“U”形下穿道上跨橋的橋臺及既有工貿跨線橋,有明挖施工與暗挖施工兩種形式,暗挖段隧道按新奧法設計采用復合式襯砌結構。根據地質勘查資料隧道右洞K0+110～K0+158段洞頂為14.8 m～16.7 m的填土,情況復雜,不確定因素多,并與長江大橋南引道黃葛渡立交空箱工程中的支擋結構空箱擋土墻平面交叉。

2 施工難點分析

主線下穿道經過已建空箱擋土墻,擋墻樁基間距為4.5 m,樁直徑為1.5 m。由于道路交通轉換的關系,該空箱擋土墻不能拆除。但由于下穿隧道已經侵入該擋土墻且將導致擋土墻的部分樁基將被拆除。在內側土壓力的作用下,擋土墻的穩定性受到一定的影響。故設計在空箱擋土墻前采用反壓回填土來保證內外平衡。

3 施工順序

空箱外側反壓回填施工→空箱擋墻混凝土回填→洞身超前支護→洞身開挖→洞身初期支護→空箱擋墻樁基破除→洞身初期支護→模筑二次襯砌→洞內路面及兩側溝槽。

隧道開挖支護施工順序(見圖1):①空箱擋墻加固;②左側上臺階開挖;③左側上臺階初期支護、上臺階壁墻臨時支護;④右側上臺階開挖,注意保護侵入隧道界限內的空箱擋墻結構;⑤右側B(i)上臺階區初期支護;⑥左側下臺階開挖;⑦左側下臺階初期支護、下臺階壁墻臨時支護;⑧右側下臺階開挖,注意保護侵入隧道界限內的空箱擋墻結構;⑨右側B(i)區下臺階初期支護;⑩仰拱混凝土灌注及隧底填充,并保護侵入隧道界限內的空箱擋墻結構。完成上述施工后,7 m一段拆除侵入隧道界限內的空箱擋墻結構,立即進行拱墻部二次襯砌模筑混凝土施工(見圖1)。

4 施工方法

4.1 空箱擋墻施工

1)空箱擋墻填充施工。由測量人員放出需填充空箱擋墻平面位置,在人行道上用普通風鉆機鉆孔探測空箱到路面具體埋深厚度。根據探孔位置開直徑800 mm的孔洞,填充混凝土采用商品混凝土。2)拆除樁基施工。樁基直徑為1.5 m,承臺寬2.0 m,先拆除一半樁基和承臺,用型鋼拱架支護后再拆除另一半樁基,后半段重復前段施工,樁基破除后預留樁基鋼筋50 cm錨入隧道拱架型鋼上。3)施工監測。破樁施工前,在空箱擋墻路面布置沉降觀測點,每天復測觀測沉降量。樁基破除后再在洞內樁基處型鋼拱架設置沉降觀測點及收斂觀測點,拱架施工完成后進行監測。監測頻率每天檢查一次,觀測點布置如圖2所示。

4.2 隧道開挖

4.2.1 超前支護

隧道支護部分設計超前大管棚預支護Ⅱ類,超前管棚采用外徑為127 mm、壁厚8 mm的熱軋無縫鋼管,尾部焊接φ 10加勁箍,管壁上鉆兩排φ 12 mm的壓漿孔,管棚施工時沿隧道周邊以不大于3.5°外插角打入圍巖,再灌注M30號水泥漿,施工時必須確保鉆孔角度和位置的準確性是施工的關鍵。

1)設置管棚的施工平臺。在管棚施工中,必須保持管棚的穩定性。在管棚始端處,施作注漿導向拱架,同時也作為插入鋼管的工作臺。2)水平鉆孔及打入鋼管。管棚采用外徑127 mm,壁厚8 mm的熱軋無縫鋼管,尾部用套筒連接,壁管四周鉆兩排φ 20 mm的壓漿孔,管棚其環向布置間距為40 cm。用裝有硬合金鉆頭的鋼管按一般水平鉆孔方法一樣鉆進,鋼管沿隧道周邊以1°外插角打入圍巖,鉆到設計長度后,把接好的鋼管一邊移動一邊插入。3)注漿。鋼管打進完畢后,從管內向周圍注水泥漿,注入水泥、水玻璃漿液,其體積比為水泥∶水玻璃=1∶0.5,水灰比為0.7～0.9,水玻璃模數 m=3,波美度 35 Be′,注漿處壓力為0.5 MPa～1 MPa,終壓力為 2 MPa～2.5 MPa。注漿結束后用M10水泥砂漿填充,以增加鋼管的強度和剛度。

4.2.2 側壁臨時支撐

側壁臨時支撐設置Ⅰ16工字鋼與隧道鋼拱架對應形成導坑初期支護的加勁措施,工字鋼與鋼拱架焊接。Ⅰ16工字鋼縱向以φ 22鋼筋連接,該鋼筋環向間距為0.8 m。側壁臨時支撐初期支護:φ 22砂漿錨桿,長1.0 m,環向間距0.8 m,縱向0.8 m,25號錨噴5 cm。

4.3 初期支護

4.3.1 噴射混凝土(襯噴)

拱部掘進完成后立即噴射50 mm厚的C20混凝土封閉圍巖開挖面,減小圍巖風化,增加圍巖抗變形能力。噴射混凝土用強制拌合機拌料,采用濕噴機和混凝土噴射機械手進行“濕噴作業”,以降低粉塵,減少回彈量。

4.3.2 錨桿及注漿

采用WDT25中空注漿錨桿,梅花形布置,工廠加工后運到現場安裝使用。采用專用注漿機從孔里逐漸往外密實注漿,施工時按試驗室選定的配合比作業,砂漿在現場拌制。

4.3.3 鋼筋網和工字鋼架安裝

1)鋼筋網安設。掛鋼筋網在系統錨桿施作后安設,φ 10鋼筋網,間距0.2 m×0.2 m;鋼筋網根據被支護巖面的實際起伏鋪設,并在初噴混凝土后進行,與被支護巖面間隙約3 cm,鋼筋網連接處與錨桿連接綁扎或點焊在一起。2)鋼拱架安裝。HW200×200型鋼拱架,分四段在洞外加工,在洞口組裝,兩拱架之間用φ 22鋼筋連接,環向間距為1 m,型鋼拱架焊接在連接鋼板上,連接鋼板采用M16螺栓連接。安裝前,須測量放線定位及找正,拱部和側墻可用裝載機吊裝。安裝時人工搭設腳手架螺栓連接拼裝,架立鋼板與型鋼拱架采用焊接連接,架立鋼板就位前,必須先清除基底虛渣。

型鋼拱架就位后,必須采用臨時支撐保持其穩定,并且保證鋼拱架垂直于隧道中線,鋼拱架的安設應在開挖完成后2 h內完成,拱腳高度應設在低于上半斷面底線以下15 cm～20 cm,當承載力不足時,可采取墊鋼板,墊石及縱向加托梁等措施。套管施工過程中應保證施工安全,確?？卓诠芫臀粶蚀_。

4.3.4 噴射混凝土

1)噴射作業。在做好一切準備工作的前提下進行噴射作業,應在劃定的區段內進行,區段長度一般不超過6 m。噴射時自下而上,先墻后拱分部、分塊的按順序進行,噴射時,噴嘴與受噴面的距離宜為0.8 m～1.2 m,噴嘴正對受噴面作均勻順時針方向的螺旋轉動,螺旋直徑20 cm～30 cm,一般拱部一次噴射厚度為4 cm～6 cm,邊墻為6 cm～8 cm。噴射層間的間歇時間一般常溫下15°～20°,采用速凝劑時為15 min～20 min;采用碳酸鈉速凝劑時為0.5 h以上。噴射混凝土緊跟開挖時,從混凝土噴完到下一循環放炮的時間間隔,一般不應少于4 h。2)噴射混凝土施工溫度與養護。噴射混凝土作業區的氣溫和混合料進入噴射機的溫度及水溫應不低于+5°。養護時,氣溫如低于+5°時,不得澆水。噴射混凝土強度低于10 MPa時,不得受凍。氣溫低于+5°的情況下施工,應經過試驗,并采取保溫措施等綜合性措施。噴射混凝土終凝后2 h,即應開始灑水養護。初期應加強,灑水次數以能使混凝土有足夠的濕潤狀態為標準,養護時間應在7 d以上。

5 結語

重慶國際會展中心市政工程隧道暗挖段空箱擋墻處施工技術可靠、措施得當,有效保障了施工安全,圓滿完成了施工任務,為同類工程施工提供借鑒和參考。

[1] 重慶公路科學研究所.公路隧道施工技術規范[M].北京:人民交通出版社,2003:12.

[2] 關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京:人民交通出版社,2003:12.

[3] 杜 韜.地鐵暗挖隧道區間二襯施工通病與控制[J].山西建筑,2009,35(30):319-320.

[4] 黃成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2003:2.