下沉式隧道基坑支護(hù)施工方案及技術(shù)要點(diǎn)

曹竹

（陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710032）

0 引言

為了進(jìn)一步提升某大道的美觀性，采取單向雙車(chē)道定向式匝道，由此有效改善通行能力。主線(xiàn)直行方向則采取下沉式隧道，從而緩解直行和轉(zhuǎn)向之間交通的壓力。針對(duì)地面層，則要求提供渠化交通設(shè)計(jì)處理，從而有效地緩解其他方向的轉(zhuǎn)向交通壓力。依據(jù)當(dāng)前的交通量，該互通則需要分期作業(yè)，先對(duì)主線(xiàn)下沉式隧道進(jìn)行施工，且地面采取環(huán)島，全面應(yīng)用當(dāng)前環(huán)島，減少拆遷的規(guī)模。

1 基坑支護(hù)方案分析

針對(duì)基坑支護(hù)，其主要方案即放坡、護(hù)坡樁、錨桿以及噴錨等，而各個(gè)方案具備其優(yōu)勢(shì)，也具備其劣勢(shì)。所以，相關(guān)人員要選取科學(xué)的支護(hù)方案，從而確保基坑項(xiàng)目質(zhì)量可靠。在全面了解該隧道所在區(qū)域項(xiàng)目地質(zhì)、水文地質(zhì)資料以及四周環(huán)境條件的前提下，開(kāi)始多種方案驗(yàn)證比較，從而明確采取敞口放坡開(kāi)挖及微型樁、復(fù)合土釘墻相綜合的一種支護(hù)形式[1]。

1.1 微型樁與預(yù)應(yīng)力復(fù)合土釘相結(jié)合的支護(hù)形式

聯(lián)合采取微型樁以及土釘兩類(lèi)不同的支護(hù)形式，接著再通過(guò)對(duì)部分土釘提供預(yù)應(yīng)力，從而有效地把控變形情況，從而確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠。

1.2 微型樁與預(yù)應(yīng)力復(fù)合土釘相結(jié)合的支護(hù)施工工藝

在開(kāi)挖基坑之前，相關(guān)人員針對(duì)預(yù)先挖掘的坑壁邊緣，要求采取壓力注漿法安置微型樁。待微型樁強(qiáng)度契合后，就要求分段挖掘土體，安置土釘。針對(duì)要求提供預(yù)應(yīng)力的土釘，在注漿過(guò)程中，要為其前端預(yù)留2~4m，將其作為主要的自由段，同時(shí)要在端部安置腰梁，如此一來(lái)就能夠在面層達(dá)到既定強(qiáng)度后，提供預(yù)應(yīng)力。針對(duì)腰梁中的土釘鋼筋加塑料套管，避免其和鋼筋黏結(jié)。

1.3 微型樁預(yù)應(yīng)力復(fù)合土釘相結(jié)合的支護(hù)機(jī)理

首先，復(fù)合土釘受力的機(jī)理闡述如下：復(fù)合土釘受力環(huán)節(jié)可以分為3 個(gè)不同的時(shí)期：①在安置土釘初期，注漿體積和土層的粘結(jié)并未徹底形成，土釘很大程度上并不受力。②注漿體把土釘粘結(jié)在地層之中，伴隨挖掘深度的加大，土釘漸漸生成拉力，同時(shí)把拉力聚集在和面層粘結(jié)的位置，這時(shí)內(nèi)力就相當(dāng)于無(wú)自由變形段的土層錨桿，貼近面層處拉力最大。③挖掘到足夠深度之后，絕大多數(shù)的土釘都處在滑裂范圍中，此時(shí)土釘內(nèi)力中間位置的近滑裂面最大，兩側(cè)最小，這和土筋具有相似性。

其次，微型樁受力的機(jī)理闡述如下，通常來(lái)說(shuō)，微型樁受力源自于土壓力，在多種情形之下，極易受彎、受壓、受剪、受扭以及多種作用的影響，當(dāng)前主要發(fā)揮的超前支護(hù)作用如下：①大幅度提升了微型樁周邊既定范疇內(nèi)土體的強(qiáng)度以及面層強(qiáng)度。②進(jìn)一步優(yōu)化了挖掘后土體的受力情況以及變形情況。③調(diào)動(dòng)并協(xié)調(diào)土釘?shù)闹ёo(hù)效用，確保基坑周邊環(huán)境安全。

2 地基加固處置作用及選取方法分析

2.1 注漿法分析

注漿法就是充分應(yīng)用液壓、氣壓或者電化學(xué)方面原理，利用注漿管將漿液緩慢地添入地層內(nèi)，而漿液則采取填充、滲透以及擠密的手段，抽出土顆粒間或者巖石縫隙內(nèi)的水分及空氣，在人工調(diào)控一段時(shí)間后，利用漿液把原本松散的土粒或者裂隙凝集在一起，產(chǎn)出一個(gè)強(qiáng)度大，防水效果佳以及化學(xué)性能穩(wěn)定的結(jié)石體”。值得注意的是，注漿法所用的漿液包含主劑、溶劑以及多種外加劑，而注漿材料類(lèi)型豐富，在此之中，水泥漿材即以水泥泥漿為主，經(jīng)常被用在加固巖土的環(huán)節(jié)中[2]。在處置地基的過(guò)程中，注漿工藝可劃分為如下四種，即滲透、劈裂、壓密以及電動(dòng)化學(xué)注漿。而滲透注漿常常被用在中砂以上的砂性土以及具有裂隙的巖石之中。劈裂被用在低滲透性的土層之中，壓密注漿被用在中砂地基之中。除此之外，電動(dòng)化學(xué)注漿被用在只靠靜壓力很難讓漿液注入土的孔隙地層中。

2.2 高壓噴射注漿法分析

考慮到高壓噴射注漿過(guò)程中的壓力較大，所以噴射流能量較大，速率較快。如果它持續(xù)并集中運(yùn)用至土體，那么壓應(yīng)力與沖蝕等多重因素都會(huì)在小范圍內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，對(duì)粒徑較小的細(xì)粒土以及包含顆粒較大的卵石、碎石土，都能夠發(fā)揮明顯的攪動(dòng)效用，從而保證漿液與土凝結(jié)成為一個(gè)新的固結(jié)體。

大量的實(shí)踐資料表明，高壓噴射注漿手段對(duì)部分淤泥、粉土、素填土以及碎石土等地基都具備積極作用。高壓噴射包括旋噴、定噴以及擺噴三種形狀，都能夠使用單管法、雙管法以及三管法形式完成。考慮到上述三類(lèi)噴射流的結(jié)構(gòu)以及噴射介質(zhì)上的差異性，所以處置長(zhǎng)度也不同，以三管法最長(zhǎng)，雙管次之，而單管法在其中最短。如果選取旋噴形式，那么就能夠聯(lián)合采取單管法、雙管法以及三管法。而定噴以及擺噴形式，往往采取雙管以及三管法兩種手段。通常情況下，相關(guān)人員要依據(jù)土質(zhì)條件以及加固標(biāo)準(zhǔn)選擇高壓噴射注漿的施工參數(shù)，同時(shí)還應(yīng)該在作業(yè)過(guò)程中加以把控。高壓噴射注漿的重要材料包括水泥，針對(duì)并未特殊需求的項(xiàng)目，最好采取較高強(qiáng)度等級(jí)的硅酸鹽水泥。

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析

基坑工程就是從地面往下挖掘的一個(gè)地下空間，在地質(zhì)基礎(chǔ)、現(xiàn)場(chǎng)條件可控的情況下，可以敞口放坡基坑形式建設(shè)地下項(xiàng)目。不過(guò)針對(duì)深基坑周邊區(qū)域，通常會(huì)建設(shè)垂直的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是在開(kāi)挖面基底下具備既定深度的板（樁）墻結(jié)構(gòu)。而板（樁）墻包括懸臂式、單臂式以及多撐式。支撐結(jié)構(gòu)能夠有效地緩解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形程度，合理把控墻體彎矩，此時(shí)可劃定為內(nèi)撐以及外錨兩類(lèi)。

3.1 深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分析

我國(guó)運(yùn)用較為廣泛的圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括板柱式、柱列式、組合式以及土層錨桿。工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)是一種以基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為主體的工字鋼。在正式挖掘基坑之前，相關(guān)人員要在地面使用沖擊式打樁機(jī)，順著基坑設(shè)計(jì)邊線(xiàn)打到地下。如果地層屬于飽和淤泥等松軟地層，那么可以采用靜力壓樁機(jī)以及振動(dòng)打樁機(jī)予以沉樁。在挖掘基坑的過(guò)程中，伴隨挖土方在樁間嵌入木板，如此一來(lái)能夠阻擋樁間土體。當(dāng)基坑挖掘到既定深度之后，如果懸臂工字鋼的剛度以及和強(qiáng)度都足夠大，那么就要求安置腰梁以及橫撐或者錨桿，而腰梁大多會(huì)采取大型槽鋼、工字鋼制造，橫撐就可以采取鋼管或者鋼梁。針對(duì)工字鋼樁圍護(hù)部分，施工人員可以采取粘性土或者粒徑小的砂卵石作為地層[3]。如果地下水位較高，那么此時(shí)就要搭配采取人工降水手段。在打樁的過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，所以其圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常被用在距離住宅區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域。如果基坑范圍較小，那么就可以在臨時(shí)施工豎井采用工字鋼作為主要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼板樁強(qiáng)度較高，樁和樁之間的聯(lián)結(jié)較為緊密，隔水成效佳，能夠多次采用。所以，在部分地下水位較高的區(qū)域會(huì)采取這種結(jié)構(gòu)。

此外，鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁通常采取機(jī)械成孔，在明挖基坑的過(guò)程中，通常采取螺旋式、沖擊式以及正反循環(huán)鉆機(jī)等。針對(duì)正反循環(huán)鉆機(jī)，因?yàn)樗鼈兪褂媚酀{護(hù)壁成孔，所以成孔過(guò)程中的噪音較小，往往被用在城區(qū)范圍內(nèi)。與此同時(shí)，深層攪拌樁就是利用攪拌設(shè)施將水泥石灰、地基土攪拌在一塊兒，進(jìn)而起到穩(wěn)固地基的效果。作為擋土結(jié)構(gòu)的攪拌樁，通常布局為格柵形，深層攪拌樁也能夠持續(xù)搭接布置構(gòu)成止水帷幕。在地下連續(xù)墻則通常包括預(yù)制鋼筋混凝土連續(xù)墻以及現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)墻兩種，該墻具備如下優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中振動(dòng)不大，噪聲小，墻體剛度較大，對(duì)四周地層干擾不大，能夠被應(yīng)用在多種土層。

3.2 支撐結(jié)構(gòu)類(lèi)型分析

內(nèi)支撐通常由多種多樣鋼撐、鋼管撐以及鋼筋混凝土撐等部分組成，從而形成一個(gè)支撐系統(tǒng)。外拉錨包括拉錨以及土錨兩類(lèi)，在深基坑的施工支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)，根據(jù)材料的不同可以劃分成現(xiàn)澆鋼筋混凝土以及鋼支撐體系，上述體系應(yīng)用得都較為普遍。除此之外，在現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系之中，其截面的實(shí)際形式需要依據(jù)斷面予以明確。而且布置形式多種多樣，包括環(huán)梁綜合邊桁架等它的優(yōu)勢(shì)就在于混凝土結(jié)硬后的剛度較大，且變形程度低，安全系數(shù)高。不過(guò)支撐澆制以及養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng)，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)處在缺少支撐，且暴露的狀態(tài)下，倘若要合理調(diào)控變形程度，那么就要及時(shí)加固被動(dòng)區(qū)軟土。考慮到工程工期較長(zhǎng)，且移除難度高，爆破拆除對(duì)周邊環(huán)境會(huì)有干擾。值得注意的是，鋼結(jié)構(gòu)支撐體系截面形式多樣，如單鋼管、雙鋼管等。而布置形式包括豎向、水平撐以及斜撐形式[4]。在平面布置形式中，通常要求施工人員采取井字撐以及角撐。除此之外，也可以和鋼筋混凝土支撐綜合應(yīng)用，不過(guò)要嚴(yán)格處置變形協(xié)調(diào)難題。它的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在裝、拆除作業(yè)便捷，能夠多次應(yīng)用，在支撐過(guò)程中能夠加預(yù)應(yīng)力，且調(diào)控軸力而有效調(diào)控圍護(hù)墻變形。工程工藝標(biāo)準(zhǔn)較高，倘若無(wú)法合理處置節(jié)點(diǎn)與支撐結(jié)構(gòu)，或者施工支撐不及時(shí)、不精準(zhǔn)，那么就會(huì)導(dǎo)致失去平衡。

3.3 明確支護(hù)結(jié)構(gòu)體系

秉持因地制宜的基本原則，相關(guān)人員要科學(xué)選取支護(hù)材料以及支護(hù)體系，從而讓技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)獲得優(yōu)化，還要及時(shí)明確支護(hù)體系受力情況，全面協(xié)調(diào)發(fā)揮各個(gè)桿件的力學(xué)屬性，如此一來(lái)就能夠在平穩(wěn)性以及控制變形方面契合周邊環(huán)境需求。而且支護(hù)體系布置工作可以盡最大程度推動(dòng)土方開(kāi)挖以及主體結(jié)構(gòu)施工，明確該項(xiàng)目隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。尤其是針對(duì)深度超出（特別是在閉口段）的基坑施工中，施工人員要尤其解決好鋼管支撐的定位（間隔距離、高差）問(wèn)題。而且在土方開(kāi)挖期間，如果要應(yīng)用大型機(jī)械進(jìn)行施工，那么就會(huì)和支撐體系產(chǎn)生沖突，所以在施工技術(shù)上，務(wù)必要全面地考量挖土方案設(shè)計(jì)情況。而且在挖掘之后，要及時(shí)在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)提供鋼管支頂?shù)霓D(zhuǎn)換舉措。

在該項(xiàng)目的隧道基坑中，相關(guān)施工人員要依據(jù)地質(zhì)條件以及結(jié)構(gòu)埋深狀況，各自采用明挖基坑放坡以及護(hù)坡工藝技術(shù)。

首先，在基坑降水施工過(guò)程中，要求及時(shí)降低地下水，這樣才能確保工程安全。在基坑降水環(huán)節(jié)，要求聯(lián)合采取多種技術(shù)方案，依據(jù)土層條件、滲透程度、降水量以及支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)不同情形，相關(guān)人員要采取不同的基坑降水手段，包括明溝、集水井排水。如果挖掘基坑較淺，或者基坑涌水較小時(shí)，此時(shí)就要優(yōu)先選取集水明排法，這也是一種最為便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的手段。而明溝、集水井排水大多處在基坑兩端，或者在四周建設(shè)排水明溝。

除此之外，在井點(diǎn)降水方面，如果基坑挖掘深度較大，且基坑涌水量很大，再加上有圍護(hù)結(jié)構(gòu)，那么就要優(yōu)先選取井點(diǎn)降水手段。也就是采取針孔（輕型）井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)，將管井深入含水層內(nèi)，通過(guò)持續(xù)抽水的形式讓水位下降到坑底之下，而且也可以讓土體生成骨節(jié)，從而有利于土方開(kāi)挖[5]。

值得注意的是，在基坑的隔（截）水帷幕以及坑內(nèi)外降水方面，如果地下含水層滲透程度較高，且厚度較大的情況下，施工人員可以?xún)?yōu)先采取懸掛豎向截水以及坑內(nèi)井點(diǎn)降水相綜合的手段，抑或者是采取懸掛式豎向截水以及水平封底相綜合的手段。針對(duì)截水帷幕環(huán)節(jié)，當(dāng)前普遍采取注漿、旋噴法、深層攪拌水泥土樁擋墻等多種不同的結(jié)構(gòu)形式。

在本項(xiàng)目中，施工人員要依據(jù)地質(zhì)條件以及基坑挖掘深度，采取實(shí)用便捷的明溝、集水井方式進(jìn)行降水。如果基坑深度不高，尤其是有效地提高泵房的基坑深度，如果這一范圍內(nèi)的實(shí)際涌水量較大，那么就要采取旋噴樁截水帷幕和坑內(nèi)井點(diǎn)降水相綜合的手段降水。

4 隧道主體結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析

在本項(xiàng)目閉口段以及敞口段隧道結(jié)構(gòu)，都屬于大型地下項(xiàng)目，所以一次澆筑的規(guī)模很大，尤其是本站底板的厚度不小，防水混凝土的抗?jié)B性能相當(dāng)關(guān)鍵，所以相關(guān)施工人員務(wù)必要謹(jǐn)慎把控原材料質(zhì)量，混凝土配合比例，合理進(jìn)行混凝土澆筑、振搗，設(shè)置施工縫，完成養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的工作，從而保證地下項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的安全性，從而避免出現(xiàn)大規(guī)模的裂縫及滲透問(wèn)題。除此之外，在結(jié)構(gòu)防水工程中，通常隧道防水包含三個(gè)主要部分，如外附加防水、結(jié)構(gòu)混凝土自防水以及節(jié)點(diǎn)防水。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)防水的過(guò)程中，通常要以預(yù)防為主，防排堵相綜合。秉持因地制宜的基本原則，完成結(jié)構(gòu)自防水工作，嚴(yán)格實(shí)施節(jié)點(diǎn)防水措施。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為處在城市之中的下沉式隧道工程，同時(shí)還是在已經(jīng)開(kāi)放交通的道路之上，怎樣處置好項(xiàng)目施工中的技術(shù)要點(diǎn)，緩解其施工工作對(duì)周邊環(huán)境與交通的影響，已經(jīng)成為下沉式隧道工程中務(wù)必要重視的課題之一。