城市明挖隧道施工案例研究

陳鶴

杭州三陽建設工程有限公司 浙江 杭州 310051

1 工程特點分析

之浦路提升改造工程三期工程位于杭州市西湖區之江國家旅游度假區，為既有項目改造工程。隧道于現狀之浦路紫之隧道南口往南2250米處下穿，穿越北塘河、之江大橋，于杭州南收費站以北出洞。本工程的實施，將完成之浦路“跨線橋+下穿隧道”形式的提升改造，與彩虹快速路實現互通銜接[1]。

本文選擇分析的工程主要是之浦路下穿云河路隧道工程施工，這是整個項目的關鍵工程。起終里程為K1+500～K2+260，總長760m。其中北口U型槽段長180m，南口U型槽段長170m，明挖暗埋段長410m。結合工程工期、環境、地質水文等綜合情況，本段隧道工程選擇了明挖法作為隧道施工技術。下圖為之浦路隧道施工地理位置示意圖：

圖1 之浦路隧道施工地理位置示意圖

2 關鍵性工程解析及施工對策

2.1 施工流程及技術措施

該隧道明挖施工流程分為五大塊：基坑圍護結構施工；深基坑降水、排水施工；基坑開挖及支撐施工；隧道大體積鋼筋混凝土施工；隧道防水施工。

施工技術措施主要涉及：鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁、TRD、地下連續墻、邊墻噴射混凝土；管井降水、機械組合基坑開挖、基坑內鋼支撐及鋼筋混凝土混合支撐；鋼筋、模板工程；混凝土澆筑工程；變形縫、施工縫、防水層施工等。

2.2 關鍵性工程解析

（1）該隧道工程在樁號K1+880～K1+940處下穿北塘河，河道寬度約50米，斜交長達60米。該河有通水要求，隧道下穿須分兩次圍堰實施。同時，原河道老橋須拆除，老橋樁須拔除；兩側新建橋梁；老橋拆除前，須搭建臨時便橋以供來往車輛行人通行；交通改道涉及硬化路基路面保養等原因，前期準備工作工期緊張，又面臨春季多雨，因此，該段的施工組織工作，是確保整個工程工期的關鍵之一。

（2）本工程屬于既有項目提升改造，原之浦路的交通不能受影響，部分還須保持到雙向八車道，因此交改后，余留施工作業面寬度不足，特別是位于樁號K1+580～K1+760段受匝道的影響，必需的施工作業面、基槽邊緣安全距離都無法保證。基槽邊緣長時間大量高速行車，基槽邊的動載以及雨、污水管的滲漏情況對基槽支護形成了極大的威脅，因此，本工程對基坑圍護即TRD墻、地下連續墻、鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁等圍護形式要求極高，施工中須嚴格控制施工質量，也就是說，圍護工程及基坑支護的施工質量是決定工程能否順利進行的關鍵之一。

（3）該隧道鋼筋混凝土結構自防水是隧道防水施工的主體。該工程地下水分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙孔隙水，對下穿隧道施工較為不利。如果自防水結構砼不好，結構在相當長一段時間內會產生不斷變化和發展的滲漏，處理代價大，施工困難，并且有可能留下安全隱患。因此，隧道防水施工是決定工程質量及安全的重要環節。

（4）本工程主體即為760米隧道，包括350米U型槽及410米明挖暗埋隧道，所以鋼筋混凝土施工質量是該隧道工程質量控制的關鍵之一。

（5）本工程連接之江路、彩虹快速路、杭新景高速公路，既是杭州城西貫通南北的大動脈，又是城南貫通東西的大動脈交匯處，來往車輛多，車速快，堪稱之江區塊施工的一大窗口。因此施工期間，既要保證來往車流的安全與順暢，又要保證工程進度，還必須兼顧施工形象，所以本工程對安全文明施工要求極高。

2.3 施工對策

針對隧道下穿北塘河段的施工組織工作，著眼一個“搶”字，與時間賽跑。施工隊進場后立即開展河道圍堰的各項工作，包括施工方案，圍堰審批手續，現場材料準備，力爭最短時間完成老橋中間部分拆除，橋樁拔除，圍堰所有工作準備就緒，將圍堰的順河道縱向部分完成，圍堰收口，即開始排水清淤、打連續墻、抗拔樁及橋樁，在春汛前圍堰高度達到歷史水位以上，以保障整個工程組織順利實施。

為保障基坑開挖的安全以及隧道質量的優質，必須建立高效的質量管理網絡，細化支護工程及鋼筋混凝土工程的各道自檢、互檢、交接檢，從各個關口嚴把質量關，每個檢查細節部位均采用拍照存檔，制成PPT，定時分析討論，對可能有問題的部位，制定對策及時解決，對問題部位零容忍，做到施工全員群策群力，為施工質量保駕護航。

（3）隧道結構自防水的核心問題是裂縫問題，如果不發生裂縫，常規級配的C30砼完全可以在地下水壓力下保證抗滲。而結構裂縫產生的根本原因是：砼收縮。砼收縮成因主要又包括水化收縮和降溫收縮，因此必須從混凝土級配、生產、澆搗混凝土養護等幾個方面著手，杜絕危害裂縫產生。嚴禁不合格材料入場，施工過程嚴把質量檢驗關，落實質量管理責任制，哪個環節出問題采取項目內部問責制，確保工程質量。

（4）成立安全文明施工隊，定時對全線封閉圍擋進行清洗以及周邊道路進行清掃，做到工地泥土晴天不揚塵，雨天不污染。同時派專人負責配合交警協管進行交通疏導，全力做好安全文明施工，接受廣大群眾的批評與考驗[2]。

3 隧道基坑圍護及基坑內支撐施工探析

3.1 隧道開挖基坑圍護及內支撐施工的重要性

如前文關鍵性工程分析中所述，該隧道工程處于交通要道，周圍有居民區。不僅要保證基坑開挖穩定性及坑內作業安全，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內，確保鄰近建筑物及市政設施正常使用。如果在基坑開挖過程中，出現塌方，坑底成突涌現象，不僅對施工造成困難，加大成本，影響工期，還容易造成安全事故，為工程質量埋下隱患。因此，基坑圍護施工及開挖內支撐施工是工程順利推進的前提，是整個項目施工質量得以保證的先驅條件，也是該隧道項目施工的技術核心所在。

3.2 之浦路三期隧道工程基坑圍護施工探析

（1）圍護類型及優勢分析。該隧道工程長760米，雙向四車道，最大挖深16.7米。基坑開挖施工屬于危險性較大工程，根據總體施工進度計劃，按照設計要求基坑圍護結構采用的形式有放坡+800，800TRD、600地下連續墻、800地下連續墻、1000鉆孔灌注樁、邊墻噴錨混凝土。

鉆孔灌注樁在樁號K2+005～K2+037段，受之江大橋橋底凈空制約，采用鉆孔灌注樁+旋噴樁的圍護結構，樁直徑1000，間距1200；樁深31米。鉆孔樁后背采用雙排旋噴樁作為止水帷幕，第一排￠800@1200，第二排￠800@500密排。深度至坑內旋噴樁加固底。除了圍護結構鉆孔灌注樁，本工程全線在三處設置抗拔樁，分別為北口入洞、南口出洞以及過河段。鉆孔灌注樁圍護墻是排樁式中應用最多的一種，此法施工時振動小，對周圍環境影響小；且圍護結構剛度大，支護穩定性好。

TRD墻位于南北兩個出入口段，根據開挖深度分型鋼間距1200和600兩種。其中型鋼間距1200的位于K1+530～K1+590，K2+105～K2+220，北段60米，雙側共120米；南段115米，雙側共230米；總計350米；格構柱北段10根、南段19根，合計29根；TRD墻深度10米。其中型鋼間距600的位于K1+590～K1+660，長70米，雙側合計140米；格構柱12根。深度28米。TRD工法與傳統工法比較，TRD工法穩定性高、安全性好，側翻事故為“0”！成墻質量好、攪拌更均勻，不存在咬合不良，也正是此法保證了隧道圍護墻體的高連續性和高止水性。

該工程地下連續墻分600厚與800厚兩種，分幅4～6米不等。涉及三個作業面，分別北塘河以北段、下穿北塘河段、北塘河以南段，地連墻最深處達32米。地下連續墻是傳統的圍護結構，墻體剛度大，止水效果好，是支護結構中最強的支護形式。該隧道工程基坑深度大，施工環境要求高，交通環境復雜，因此即使造價較高，還是作為本工程圍護結構的主體，也有力地保障了基坑的安全。

另外，本工程邊墻還采用了噴射混凝土，放坡大開挖，坡面素噴面層采用C20噴射混凝土，內配鋼筋網Φ6.5@300×300mm。作為本工程輔助圍護及支撐結構，此法施工方便，成本低。

（2）基坑圍護施工質量保證措施。對設備做好維護保養，盡量減少施工過程中由于設備故障而造成的質量問題。設備由專人負責操作，上崗前必須檢查設備的性能及試運轉，確保設備正常施工。

確保材料滿足設計要求，嚴防死守材料檢驗關，嚴禁使用過期水泥，嚴格控制漿液配比，做到掛牌施工，并配有專職人員負責管理。

落實高效質量管理網絡系統，細化支護工程每道自檢、互檢、交接檢流程，從各個關口嚴把質量關，對問題部位零容忍。

基坑拐角搭接嚴格按照設計要求各向兩邊外推適當距離，以保證拐角及其他搭接，保證施工連續性和基坑止水效果。

3.3 之浦路三期隧道工程基坑內支撐施工探析

（1）內支撐類型及支護原則。該隧道基坑橫向跨度大，深度大，單一形式的水平支撐無法滿足安全與穩定的要求，在材料上也是采用鋼支撐和鋼筋混凝土混合支撐體系。由Φ609鋼管支撐，豎向鋼格構立柱支撐、H型鋼橫梁等組成。在基坑內部墻頂的陰角處設置厚度300mm的三角形鋼筋砼支撐板。墻頂頂面設置1.2×0.8m鋼筋砼圈梁。中間設置鋼立柱作為中間支撐的支點，采用型鋼制成460×460mm格構式的鋼立柱，鋼立柱與鋼立柱之間架設400×400H型鋼作為橫梁對鋼支撐進行支撐。

在基坑開挖與支撐過程中，始終遵循以下兩點：首先盡可能縮短無支撐暴露時間，以有效的控制圍護結構變形和坑外地面沉降。其次，開挖時應分層、分段、對稱、平行、留土護壁、限時完成開挖與支撐；遵循快速開挖、快速支撐、快速封底的總原則。

（2）支撐監測及支撐保護。基坑支護監測工作尤為重要，施工時加強監測，實行信息化施工，在一個基坑面開挖施工中，要緊跟每層開挖支撐的進展，對圍護樁變形和地層移動進行監測。包括隆沉觀測、圍護變形觀測、基坑回彈觀測、圍護兩側縱向及橫向的地面沉降觀測。應根據監測反饋資料，第一時間采取措施改進施工，控制變形。監測數據不及時，潛在風險隨時發生那么支護也失去意義。

另外，在基坑開挖過程中，要防止挖土機械碰撞支撐體系，特別是豎向支撐，以防支撐失穩，造成事故[3]。

4 結束語

綜上，本文以實際工程案例為背景，對城市明挖隧道施工中關鍵性工程進行分析并闡述應對策略，同時拓展探析了明挖隧道施工中基坑圍護和基坑內支撐的施工方法及保證措施，希望能為城市明挖隧道施工探索提供現實參考意義。