劉曉芬

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津300350）

0 引言

隧道進(jìn)口明挖越深，施工工序和施工技術(shù)面臨的問(wèn)題也越多，涉及在進(jìn)行開(kāi)挖過(guò)程中，如何提升施工的安全性和支護(hù)技術(shù)的可靠性；如何做好基底凸起和周邊土體滑動(dòng)的防范措施，防止基坑發(fā)生沉降，對(duì)周圍建筑、路面的影響等諸多問(wèn)題。從我國(guó)大型機(jī)場(chǎng)隧道進(jìn)口明挖施工中可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)隧道進(jìn)口開(kāi)挖處建筑分布都比較密集，地下管線、管道、設(shè)備也比較集中，傳統(tǒng)放坡的開(kāi)挖方式已經(jīng)難以滿足實(shí)際需求。按照力學(xué)分析結(jié)果顯示，如果原來(lái)土體的應(yīng)力系統(tǒng)發(fā)生改變，必然會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有的支護(hù)體系承擔(dān)更多的荷載，導(dǎo)致原來(lái)的支護(hù)發(fā)生形變，從而發(fā)生邊坡失穩(wěn)破壞現(xiàn)象。在這樣的基礎(chǔ)上，開(kāi)展隧道進(jìn)口明挖施工程序及施工技術(shù)的研究就顯得尤為重要。

1 案例分析

1.1 工程概述

機(jī)場(chǎng)線工程I標(biāo)段明挖隧道主體結(jié)構(gòu)工程，隧道進(jìn)口明挖段施工里程：JCDK21+270～JCDK21+719.5長(zhǎng)449.5米段采用明挖法施工，其中JCDK21+270～JCDK21+560長(zhǎng)290米采用雙洞矩形結(jié)構(gòu)，JCDK21+560～JCDK21+719.5長(zhǎng)159.5米采用單洞拱形結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)矩形單洞單線隧道具體為：

1）JCDK21+270～337.5 和 JCDK21+382.5～400，矩形斷面。結(jié)構(gòu)斷面尺寸7 900mm×8 850mm，凈空高度7 250mm，底板厚900mm，側(cè)墻厚800mm，頂板厚700mm，下倒角700mm×400mm，上倒角600mm×300mm。

2）JCDK21+337.5～382.5，矩形斷面，風(fēng)機(jī)加寬段。結(jié)構(gòu)斷面尺寸（7 900～9 400）mm×8 850mm，凈空高度7 250mm，底板厚900mm，側(cè)墻厚800mm，頂板厚700mm，下倒角700mm×400mm，上倒角600mm×300mm。預(yù)埋件M1有4塊，M2有8塊（單洞）。

1.2 施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)

該區(qū)域以構(gòu)造剝蝕中低山為主，地形陡峭，植被發(fā)育，隧道最大埋深約200m。隧道軸線總體走向?yàn)?48°。進(jìn)口段為淺埋偏壓段。洞身穿越地質(zhì)為第四系殘坡積(Q4el+dl)、泥盆系中統(tǒng)郁江階(D2y)等地層。隧道進(jìn)口附近發(fā)育一向斜構(gòu)造，兩翼巖層產(chǎn)狀55°∠32°、274°∠41°；進(jìn)口邊坡順層。根據(jù)地震波折射與EH4電磁波測(cè)深資料：JCDK21+560～JCDK21+719.5附近存在物探低速、低阻異常帶，圍巖以強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、弱風(fēng)化泥質(zhì)頁(yè)巖為主，強(qiáng)風(fēng)化層厚度＞50m。隧道區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，除進(jìn)出口附近富水外，補(bǔ)給源主要為大氣降水。通過(guò)基巖裂隙、巖層破碎帶和下降泉徑流和排泄。隧道洞身溪溝較發(fā)育，溪溝中常年有水流。

從中可以看出，該工程水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，大大增加了施工的難度，傳統(tǒng)施工技術(shù)很難滿足實(shí)際需求，而且開(kāi)挖深度、斷面開(kāi)挖都很難保證施工的安全性和質(zhì)量，需要從多個(gè)方面同時(shí)入手，并嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行施工，才能在保證施工人員和機(jī)械設(shè)備安全的基礎(chǔ)上，提升施工質(zhì)量。

2 隧道進(jìn)口明挖施工程序

2.1 深基坑開(kāi)挖工藝

在隧道進(jìn)口土方開(kāi)挖時(shí)，需要制定科學(xué)合理挖土方案和施工組織，并按照工程結(jié)構(gòu)實(shí)際需求，做好監(jiān)控測(cè)量工作，按照開(kāi)展支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖的要求進(jìn)行開(kāi)挖[1]。

2.2 降水深井施工工藝

在布置井點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)隧道進(jìn)口明挖的實(shí)際規(guī)模和形狀進(jìn)行對(duì)稱布置，確?；又械乃荒軡M足實(shí)際需求。在降水設(shè)備配置時(shí)，只要確保降水過(guò)程中，不發(fā)生斷排情況即可，最重要的一點(diǎn)是避免發(fā)生停電事故，派遣專業(yè)電力人員定期檢查電路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工序

通過(guò)地基圓弧滑動(dòng)計(jì)算法來(lái)確定圍護(hù)墻體的穩(wěn)定性，基坑隆起和滲流計(jì)算時(shí)，可以根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)確定支護(hù)方案，提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證施工的安全性和效率。梁拼裝方法如圖1所示：

圖1 梁拼裝方法圖

2.4 基坑圍檁和支撐體系施工工藝

根據(jù)隧道進(jìn)口明挖施工的實(shí)際情況，和水泵房相互配合，為合理縮短施工工期，降低施工成本，就必須完善城支撐系統(tǒng)。把基坑中的橫向支撐改為混凝土支撐，在保證標(biāo)高不變的前提下，原設(shè)計(jì)值要盡量小于每個(gè)支撐的線剛度[2]。平面位置保持不變，合理撤銷原設(shè)計(jì)中聯(lián)系桿，保留鋼格構(gòu)。在鋼支撐和鋼筋混凝土支撐連接處要預(yù)埋鋼板，通過(guò)焊接的方法，把鋼板和鋼支撐連接為一個(gè)整體。側(cè)墻模板及支撐如圖2所示。

圖2 側(cè)墻模板及支撐圖

3 隧道進(jìn)口明挖施工技術(shù)

3.1 鋼筋工程施工技術(shù)

鋼筋在加工前要先進(jìn)行調(diào)直和除銹處理，HPB300鋼筋冷拉率控制在4%以下，HRB400鋼筋的冷拉率控制在1%以下。鋼筋加工首先進(jìn)行放樣，繪制下料單；鋼筋下料單要經(jīng)過(guò)核對(duì)檢查后加工。鋼筋加工允許偏差見(jiàn)表1。

在主結(jié)構(gòu)鋼筋連接時(shí)可采用直螺栓套管連接的方法，絲頭長(zhǎng)度控制在套筒長(zhǎng)度50%的位置，鋼管支持下的接頭必須是I型接頭，并錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。套絲和套筒都要滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，連接套受拉承載力不小于被連接鋼筋受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的1.10倍。套筒外觀質(zhì)量必須合格，同時(shí)工藝試驗(yàn)合格。

表1 鋼筋加工允許偏差表

在鋼筋焊接時(shí)，焊條的牌號(hào)、性能、接頭頂埋件的鋼板等都必須符合設(shè)計(jì)要求。焊接操作人員必須持證焊接，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理單位審核通過(guò)后才能上崗[3]。鋼筋搭接連接時(shí)，受拉區(qū)光圓鋼筋綁扎接頭末端設(shè)180°的彎鉤，帶肋鋼筋綁扎接頭末端不設(shè)彎鉤。綁扎搭接的接頭只能用于直徑小于22mm的鋼筋。

3.2 模板工程施工技術(shù)

在底板模板上要設(shè)置側(cè)模，仰拱設(shè)倒角圓弧模板，都采用木質(zhì)模板即可滿足實(shí)際要，側(cè)墻模板采用單側(cè)模板，拱形隧道采用鋼拱架配木質(zhì)模板，單側(cè)模板三角支撐架如圖3所示：

圖3 側(cè)墻模板及支撐圖

模板的側(cè)壓力計(jì)算公式為：

此公式中F表示新澆筑混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力（kN/m2）；γc表示混凝土的重力密度（kN/m3）取25 kN/m3；t0表示新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，可采用t0=200/(T+15)計(jì)算；T表示混凝土的溫度（℃）取25℃；V表示混凝土的澆灌速度（m/h）取1.5m/h；H表示混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m）取5.1m；β1表示外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2；β2表示混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85；50～90mm時(shí)，取1.0；110～150mm時(shí)，取1.15[4]。

頂板的模板支架采用滿堂紅支架，滿足強(qiáng)度和變形要求。按設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整支柱的標(biāo)高，然后安裝底模板，并拉線找平。根據(jù)模板安裝控制線來(lái)安裝模板、壓腳板、斜撐等。

3.3 混凝土工程施工技術(shù)

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，抗?jié)B等級(jí)為P10?；炷劣勺越ò韬险咎峁?，混凝土罐車運(yùn)輸，采用混凝土泵車進(jìn)行澆筑。

在隧道進(jìn)洞口底板、側(cè)墻、頂板混凝土施工時(shí)，坍落度務(wù)必要控制在14～18cm之間，按照從高到低的順序進(jìn)行澆筑，并安排振搗手位置[5]。

底板混凝土施工時(shí)，要做好及時(shí)交底工作，并明確混凝土次序，在兩底板之間設(shè)置施工縫，根據(jù)混凝土澆筑速度和澆筑量的需求，安排1臺(tái)混凝土泵送機(jī)進(jìn)行垂直運(yùn)輸，沿著縱向采用“一個(gè)坡度、薄層澆注、循序推進(jìn)、一次到頂”的連續(xù)澆注方法。

混凝土澆筑完成后，采用φ50插入式振搗器進(jìn)行人工振搗，在每個(gè)泵澆筑的前后分別設(shè)置兩道振搗棒，一道布置混凝土卸料點(diǎn)，確?；炷聊茏匀涣魈剩涣硪坏啦贾迷诨炷疗履_的位置，提升下部混凝土振搗的密實(shí)性。矩形隧道澆筑約2～4小時(shí)后，按標(biāo)高用長(zhǎng)括尺括平，終凝前進(jìn)行“提漿、壓實(shí)、抹光”工藝，二次收漿抹面，約8～14h后，鋪塑料布進(jìn)行保溫保濕再鋪土工布進(jìn)行保溫，48小時(shí)后充分澆水潤(rùn)濕養(yǎng)護(hù)[6]。

在頂板混凝土澆筑時(shí)，采用斜向分層的澆筑方法，從邊墻開(kāi)始分別向中頂板結(jié)構(gòu)中間進(jìn)行灌注，同樣布置兩道振動(dòng)器，隨著混凝土向前推進(jìn)澆筑，振搗器隨之跟進(jìn)。

澆筑約2～4小時(shí)后，按標(biāo)高用長(zhǎng)括尺括平，終凝前進(jìn)行“提漿、壓實(shí)、抹光”的工藝，二次收漿抹面，約8～14h后，鋪塑料布進(jìn)行保溫保濕再鋪土工布進(jìn)行保溫，48小時(shí)后充分澆水潤(rùn)濕養(yǎng)護(hù)。

3.4 開(kāi)挖隧道基坑回填技術(shù)

當(dāng)隧道明挖工程主體結(jié)構(gòu)頂板施工強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以后，即可進(jìn)行頂板防水層和保護(hù)層施工，確認(rèn)無(wú)誤后，分層回填覆土到設(shè)計(jì)標(biāo)高。在基坑回填前，要先把基坑中的雜物清理干凈，并要求現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)理人員對(duì)隱蔽工程檢查審核，審核通過(guò)后才能進(jìn)行回填作業(yè)。頂板以上1000mm范圍內(nèi)采用人工回填黏性土，分層回填，分層夯實(shí)，每層回填的厚度不能超過(guò)300mm，密實(shí)度達(dá)到94%以上，才能進(jìn)行下一道回填[7]。各類回填土，使用前分別取樣測(cè)定其最大容重和最佳含水量，并作壓實(shí)試驗(yàn)，確定填料含水量控制范圍、鋪土厚度和壓實(shí)密實(shí)度等參數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，深入研究了隧道進(jìn)口明挖施工程序及施工技術(shù)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）隧道進(jìn)口明挖施工具有很強(qiáng)的綜合性和系統(tǒng)性，為確保開(kāi)挖的靈活性，可采用鋼支撐配合混凝土支撐作為基坑的主要支撐體系。

2）在開(kāi)挖時(shí)，采用分層開(kāi)挖法，并加強(qiáng)對(duì)基坑中水位的控制，避免地下水對(duì)隧道進(jìn)口開(kāi)挖的影響。

3）鋼筋工程、模板工程、混凝土工程是隧道進(jìn)口明挖施工的重中之重，要采用科學(xué)合理的施工技術(shù)，才能確保施工質(zhì)量。