晏勝榮

超大直徑單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步施工技術(shù)

晏勝榮

（中鐵十四局集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

隨著國(guó)內(nèi)大直徑盾構(gòu)隧道的不斷增加，為了提高隧道內(nèi)部空間的利用率，單管雙層隧道結(jié)構(gòu)逐漸成為一種發(fā)展趨勢(shì)，如何在盾構(gòu)隧道掘進(jìn)的同時(shí)同步進(jìn)行隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工，是單管雙層隧道施工中的一大難題。文章結(jié)合揚(yáng)州瘦西湖隧道工程，對(duì)單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、同步施工難點(diǎn)及施工技術(shù)進(jìn)行介紹。

單管雙層隧道；盾構(gòu)；同步施工；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1　工程概況

揚(yáng)州瘦西湖隧道工程項(xiàng)目東起漕河路與史可法路交叉口，西訖楊柳青路與維揚(yáng)路交叉口，自東向西分別下穿北門(mén)遺址公園、友誼路、長(zhǎng)春路、蜀岡—瘦西湖風(fēng)景區(qū)、國(guó)家稅務(wù)總局黨校和揚(yáng)子江路。隧道全長(zhǎng)約3.2 km，其中盾構(gòu)段長(zhǎng)1 275 m，盾構(gòu)機(jī)直徑14.93 m，管片外徑14.5 m，管片內(nèi)徑13.3 m。為充分利用隧道空間，隧道布置為上下層雙層斷面，每層布置2車道，單車道寬度為3.5 m，凈高為4.5 m。下層車道車流方向自西向東，上層車道車流方向自東向西。

隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為板墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，下層車道中間為預(yù)制Π字件，兩側(cè)素混凝土回填，上部20 cm混凝土整平層，兩側(cè)為40 cm現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體；上部車道為42 cm現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，兩側(cè)為現(xiàn)澆混凝土墻體。結(jié)構(gòu)斷面形式見(jiàn)圖1。

圖1　原隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫斷面圖

2　施工方案確定

2.1施工重難點(diǎn)及需要解決的問(wèn)題

（1）由于盾構(gòu)掘進(jìn)期間圓形隧道兩側(cè)布置有盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出漿管道（直徑512 mm）及水電等管路，確定設(shè)計(jì)和施工方案時(shí)，需預(yù)留這些管路的拆除條件。

（2）隧道內(nèi)部空間相對(duì)狹小，而兩側(cè)現(xiàn)澆墻體及上層車道板施工，需要架設(shè)支架、模板，確定施工方案時(shí)需要預(yù)留人員和車輛進(jìn)出通道。

（3）盾構(gòu)掘進(jìn)期間進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工，需進(jìn)行立體交叉作業(yè)，存在較大安全隱患。

經(jīng)研究討論，認(rèn)為現(xiàn)澆板墻結(jié)構(gòu)不能滿足同步施工需要，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化，以保證在不影響盾構(gòu)掘進(jìn)、管路安拆、交通運(yùn)輸、施工安全的前提下實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步施工。

2.2設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

參考類似工程施工技術(shù)［1-3］，與有關(guān)單位充分溝通后，擬采用梁柱式結(jié)構(gòu)解決這一技術(shù)難題。

優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案改為下層車道中間為預(yù)制Π字件，兩側(cè)每隔10 m左右設(shè)一立柱，立柱頂部設(shè)置縱梁與上層車道板連接，柱間采用砌體填充；上部車道為42 cm現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，一側(cè)為滿足排煙要求設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆墻體，另一側(cè)為砌體墻體。優(yōu)化后的隧道橫斷面見(jiàn)圖2。

圖2　優(yōu)化后隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫斷面圖

2.3施工方案

針對(duì)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案，確定立柱采用定型鋼模，上層車道板采用模板臺(tái)車進(jìn)行施工，臺(tái)車下部預(yù)留足夠凈空滿足通行需要；縱梁及縱梁外側(cè)結(jié)構(gòu)板采用支架法施工；下層柱間砌體結(jié)構(gòu)盾構(gòu)掘進(jìn)期間暫不施工，預(yù)留空間以滿足管道檢修及拆除需要；另外在工作井搭設(shè)工作平臺(tái)，上層結(jié)構(gòu)施工所需材料直接由地面吊放至工作平臺(tái)，由已澆筑完畢的上層行車道板運(yùn)輸至工作面，以減少下層空間交通壓力。

3　施工工藝流程

盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工藝流程圖見(jiàn)圖3。

3.1Π字件安裝及兩側(cè)混凝土填充

Π字件采用預(yù)制加工，與管片一起運(yùn)至洞內(nèi)，利用盾構(gòu)機(jī)上特制的吊裝支架將Π字件直接安裝固定。Π字件的安裝與盾構(gòu)掘進(jìn)、管片拼裝同步進(jìn)行，Π字件安裝完成后隨盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)行兩側(cè)混凝土填充。

圖3　盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工藝流程圖

3.2防撞側(cè)石及立柱基礎(chǔ)施工

澆筑防撞側(cè)石及立柱基礎(chǔ)前，先對(duì)回填混凝土及管片混凝土與基座接觸表面進(jìn)行鑿毛；然后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行立柱基礎(chǔ)及立柱植筋，植筋前需用金屬探測(cè)儀對(duì)管片鋼筋進(jìn)行探測(cè)，避免植筋過(guò)程中打斷管片鋼筋；植筋完成后按設(shè)計(jì)要求綁扎鋼筋、立模澆筑混凝土，模板采用定型鋼模；拆模后每隔5 m切一道垂直于路面深3 cm的假縫，防止防撞側(cè)石開(kāi)裂。

3.3下層立柱施工

立柱鋼筋綁扎完成后，即可立模澆注混凝土，下層立柱施工采用定型鋼模，立模前對(duì)立柱基礎(chǔ)進(jìn)行鑿毛、清理。

立柱澆筑采用自制混凝土料斗，料斗通過(guò)叉車運(yùn)輸及升降，能夠?qū)崿F(xiàn)立柱的快速澆筑。澆筑立柱時(shí)，在立柱模板旁搭設(shè)1個(gè)放置混凝土料斗的工作平臺(tái)，要保證混凝土罐車的混凝土順利倒入料斗；然后用高位叉車將混凝土料斗挑起到立柱上方高出工作平臺(tái)0.5 m左右，在料斗下掛上串筒，開(kāi)始放料，每層厚度控制在30 cm之內(nèi)，插入振動(dòng)棒振搗。當(dāng)澆筑高度大于2 m時(shí)，為防止在澆筑過(guò)程中混凝土發(fā)生離析，澆筑時(shí)必須在灰斗下懸掛串桶，串桶出料口下面混凝土的堆積高度不宜大于1 m。

3.4上層行車道板及縱梁施工

3.4.1 臺(tái)車設(shè)計(jì)

由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，所以需要保持洞內(nèi)運(yùn)輸通道的暢通，因此要求內(nèi)部結(jié)構(gòu)臺(tái)車下部必須有足夠的通行空間，且在臺(tái)車移動(dòng)、安裝過(guò)程中不能影響運(yùn)輸車輛的通行。結(jié)合隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮快速施工需要，臺(tái)車設(shè)計(jì)只考慮澆筑上層行車道板平板部分需要。

臺(tái)車設(shè)計(jì)長(zhǎng)度30 m，每10 m設(shè)一鉸接裝置，方便臺(tái)車的轉(zhuǎn)彎；臺(tái)車的移動(dòng)可以通過(guò)采用電動(dòng)行走裝置或卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的方式實(shí)現(xiàn)；利用液壓油缸和螺旋千斤頂調(diào)整模板升降、左右調(diào)整、脫模；利用軌道夾鉗實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的制動(dòng)；臺(tái)車兩側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)支架，作為兩側(cè)倒角模板安裝時(shí)的支撐。

3.4.2 臺(tái)車安裝就位及模板安裝

精確測(cè)量放線后，安裝臺(tái)車行走軌道，通過(guò)電動(dòng)裝置或卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引將臺(tái)車移動(dòng)到施工位置，將臺(tái)車通過(guò)制動(dòng)裝置固定，并在臺(tái)車底梁部位加設(shè)千斤頂，確保臺(tái)車整體確定后，通過(guò)豎向的液壓千斤頂調(diào)整臺(tái)車面板的高度，通過(guò)水平千斤頂調(diào)整臺(tái)車面板平面位置，面板精確定位后，涂刷脫模劑。

縱梁及倒角模板采用竹膠板加工，鋼管支架作為支撐結(jié)構(gòu)，在臺(tái)車長(zhǎng)度范圍內(nèi)同步安裝。

3.4.3 混凝土施工

采用移動(dòng)式汽車地泵，輸送混凝土至臺(tái)車面板，先澆筑對(duì)稱兩側(cè)縱梁到面板齊平高度，然后澆筑行車道板，行車道板澆筑完成后，繼續(xù)澆筑側(cè)梁至梁頂標(biāo)高，前后混凝土澆筑時(shí)間間隔不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。

混凝土澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行拆模，先拆兩側(cè)倒角模板，然后進(jìn)行臺(tái)車脫模，臺(tái)車移動(dòng)至下一模位置。

3.5工作井平臺(tái)搭設(shè)

上層行車道板第一模完成后，需要在工作井搭設(shè)一工作平臺(tái)，平臺(tái)的主要作用是實(shí)現(xiàn)上下層物料的分層運(yùn)輸，平臺(tái)搭設(shè)完成后，上部結(jié)構(gòu)施工所需材料可通過(guò)吊車直接下放到平臺(tái)，避免上部材料在隧道內(nèi)運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)對(duì)隧道通行的影響，平臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)，方便搭拆。

3.6上下層側(cè)墻結(jié)構(gòu)施工

上層行車道板澆筑完成后，上部即可緊隨行車道板側(cè)墻進(jìn)行施工，下部結(jié)構(gòu)側(cè)墻需待盾構(gòu)掘進(jìn)完成，兩側(cè)管線拆除完畢后再進(jìn)行施工。

4　結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)州瘦西湖隧道工程通過(guò)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，利用臺(tái)車與模板支架組合方案，很好地解決了單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步施工技術(shù)難題。通過(guò)采用該施工技術(shù)方案施工的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)外美，質(zhì)量可靠，工期較原設(shè)計(jì)方案節(jié)約4個(gè)多月，節(jié)約資金約500萬(wàn)元。該施工技術(shù)能夠保證在不影響盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí)，安全、快速地進(jìn)行單管雙層盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］楊繼范.雙層越江隧道上層道路的施工技術(shù)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008（S1）:361-364.

［2］周小安.單洞雙層地鐵隧道施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2002（6）：53-54.

［3］黃俊，馬明，李勇，等.盾構(gòu)隧道內(nèi)部雙層結(jié)構(gòu)快速化施工方法技術(shù)研究［J］.公路，2013（3）:212-219.

Synchronous Construction Technology for Internal Structure of Double-Deck Shield Tunnel with Large Diameter and Single Pipe

Yan Shengrong
（China Railway 14th Bureau Group Co.， Ltd.， Ji' nan 250014， China）

With the increasing of domestic shield tunnel with large diameter， tunnel with single pipe and double-deck structure gradually becomes a trend in order to improve the utilization rate of the tunnel internal space. It is difficult for the internal structure construction at the same time of shield construction of tunnel with single pipe and double-deck structure. Combing with the tunnel engineering of the West Lake in Yangzhou city， the scheme optimization design， construction key points and technologies of tunnel with single pipe and double-deck structure are introduced.

tunnel with single pipe and double-deck； shield； synchronous construction； optimization design

U455.43

A

1672-9889（2015）01-0030-03

晏勝榮（1975-），男，湖北黃岡人，高級(jí)工程師，主要從事大直徑盾構(gòu)隧道施工技術(shù)與管理工作。

（2014-10-30）