錢 剛
(中鐵十八局第四工程有限公司,天津300354)
在隧道施工中經(jīng)常會采用“高站位,低區(qū)間”的施工方法,其中中間段的線路最低,聯(lián)絡(luò)通道經(jīng)常設(shè)置在隧道中間部位,并與廢水泵房聯(lián)合施工,廢水泵房需要在聯(lián)絡(luò)通道開挖完成后施工,會對聯(lián)絡(luò)通道的變形產(chǎn)生較大影響。防止隧道變形的方法有地基加固、二次加固等。因此,積累變形風(fēng)險控制技術(shù)就顯得尤為重要?;诖?,本文結(jié)合某隧道聯(lián)絡(luò)通道實際情況,對初支開挖及混凝土施工技術(shù)做了如下分析。
設(shè)聯(lián)絡(luò)通道兼排水泵房一座,采用暗挖法施工。聯(lián)絡(luò)通道處區(qū)間線間距12m,開挖長度約6.6m,覆土約為19m;結(jié)構(gòu)形式為復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu),初襯和二襯之間設(shè)置防水層。結(jié)構(gòu)斷面為拱形直墻,初支厚度250mm,二襯厚度300mm;二襯內(nèi)凈寬3.1m,內(nèi)凈高2.8m。通道上部為道路。
聯(lián)絡(luò)通道拱頂?shù)貙忧闆r從上至下依次為:①雜填土、②濕陷性黃土狀粉質(zhì)黏土、③黃土狀粉質(zhì)黏土、④中砂、⑤粉質(zhì)黏土、⑥中粗砂、⑦含卵礫石中粗砂等土層;聯(lián)絡(luò)通道拱部位于粉質(zhì)黏土層與中粗砂層交接處,底部位于含卵礫石中粗砂層中,廢水泵房部分位于含卵礫石中粗砂層中。
在聯(lián)絡(luò)通道開挖前,需要先安裝臨時支護,以確保管片的穩(wěn)定性。本工程的鋼支撐由工字鋼組成,豎向為20a工字鋼,橫向為18b工字鋼,環(huán)向支撐為316mm×16mm的連續(xù)加肋鋼板,縱向用18b工字鋼做通長加固處理。待混凝土強度達到設(shè)計強度后再拆除臨時支撐。
根據(jù)地質(zhì)勘探報告顯示,本工程聯(lián)絡(luò)通道的斷面主要為砂層,穩(wěn)定性比較差,為避免開挖時發(fā)生塌方,在管片割除之前需要進行全斷面深孔注漿處理,具體做法為:采用小導(dǎo)管注漿對開洞3m范圍內(nèi)和接收端3m范圍進行注漿加固,其余部分采用超前小導(dǎo)管進行注漿加固。聯(lián)絡(luò)通道注漿加固平面圖如圖1所示
2.3.1 超前小導(dǎo)管施工
超前小導(dǎo)管采用Φ42×3.25無縫鋼管管,小導(dǎo)管環(huán)向間距300mm,長度2m,每榀格柵打設(shè)一排。小導(dǎo)管構(gòu)造圖如圖2所示:
集水坑注漿小導(dǎo)管長度1.5m,環(huán)向間距500mm,縱向間距500mm。每榀格柵拱腳處打設(shè)2根鎖腳錨管,鎖腳錨管采用Φ42×5普通的鋼管,長度2.0m,漿液采用水泥~水玻璃雙液漿,注漿加固半徑為0.25m,水平傾角20°~30°。鎖腳錨管與鋼格柵焊接牢固[1]。
2.3.2 土方開挖
聯(lián)絡(luò)通道采用臺階法施工,預(yù)留核心土,其高不小于在施段斷面高度得1/2,寬度不小于在施段斷面寬度得1/3。暗挖施工嚴格控制每循環(huán)進尺,盡快封閉初期支護,減少地層松弛。施做小導(dǎo)管前,上半部掌子面應(yīng)做噴錨封閉。遇掌子面不穩(wěn)定時,應(yīng)及時噴砼封閉;遇開挖面有水時,應(yīng)進行掌子面注漿封閉。臺階法施工剖面圖如圖3所示:
圖1 聯(lián)絡(luò)通道注漿加固平面圖(單位:mm)
圖2 小導(dǎo)管構(gòu)造圖(單位:mm)
圖3 臺階法施工剖面圖(單位:mm)
具體的開挖步驟為:
第一步,超前小導(dǎo)管施工,通過注漿的方法加固土體。
第二步,上部臺階土層開挖,并預(yù)留出一定量的核心土。初噴掛網(wǎng),根據(jù)現(xiàn)場實際情況,安裝頂格柵鋼架,并進行第二次噴射混凝土。
第三步,進行下部臺階土層開挖,直道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),確認無誤后初噴掛網(wǎng),在底部和側(cè)面墻安裝格柵鋼架,復(fù)噴混凝土,為滿足聯(lián)絡(luò)通道施工要求,上臺階和下臺階的間距控制在3m左右。
第四步,當(dāng)二次襯砌施工完成后,進行泵房井身開挖,以人工開挖方式為主,分段開挖,每次開挖高度控制在0.5m左右,并設(shè)置一榀格柵鋼架。
2.3.3 掛網(wǎng)、架設(shè)格柵鋼架施工
鋼筋格柵每榀間距,初支過渡段3榀鋼筋格柵密排,其它均為500mm,沿鋼筋格柵環(huán)向設(shè)內(nèi)外雙排縱向拉結(jié)筋22@1000(沿主筋內(nèi)外交錯布置,長度為0.85m)。土體與格柵間鋪設(shè)單層A6.5@150×150鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片搭接長度不少于一個網(wǎng)孔[2]。
選擇42.5普通硅酸鹽水泥,粒徑小于15mm的碎石和中砂,加入適量速凝劑,經(jīng)過3~5次試驗來確定混凝土配合比,并嚴格按照配合比配制混凝土,初噴厚度在250mm左右,噴射壓力控制在0.8MPa以下。砼噴射應(yīng)分片依次自下而上進行并先噴鋼筋格柵與壁面間砼,然后再噴兩鋼筋格柵之間砼。每次噴射厚度為:邊墻70~100mm;拱頂50~60mm。噴射砼回彈量,邊墻不宜大于15%,拱部不宜大于25%。噴射砼(洞內(nèi)溫度一般在5℃以上)完成2h后應(yīng)進行噴水養(yǎng)護,如果氣溫低于5℃不得噴水養(yǎng)護,應(yīng)進行覆蓋養(yǎng)護。
連接通道結(jié)構(gòu)防水等級應(yīng)為二級,頂部不允許滴漏,其它不允許漏水,結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬,總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積的2‰;任意100㎡防水面積上的濕漬不超過3處,單個濕漬的最大面積不大于0.2㎡。隧道工程中漏水的平均滲漏量不大于0.05L/(㎡·d),任意100㎡防水面積滲漏量不大于 0.15L/(㎡·d)[3]。
二襯結(jié)構(gòu)主筋保護層厚度為35mm,受力鋼筋錨固長度30d;鋼筋的連接主要采用焊接,焊接長度≥10d,現(xiàn)場鋼筋焊接和綁扎時,應(yīng)注意防水層的保護。具體步驟為:
第一步,澆筑混凝土前檢查防水板的鋪設(shè),鋼筋預(yù)埋件,止水鋼板,端頭木模板,洞身鋼模板等是否符合設(shè)計及規(guī)范要求,模板臺架是否穩(wěn)固、牢固,清除模板內(nèi)的雜物等,準(zhǔn)備就緒后澆筑混凝土。
第二步,混凝土由攪拌車從攪拌站運輸至工地,在運輸過程中要避免出現(xiàn)離析、漏漿,并要求澆注時有良好的和易性,坍落度損失減至最小或者損失不至于影響混凝土的澆注與搗實,在冷天、熱天、大風(fēng)等氣候條件下運送混凝土?xí)r應(yīng)力求縮短運輸時間[4]。
第三步,混凝土到場后,用三輪車運至通道附近地泵處,由地泵泵送入模。澆筑左右對稱,沿通道高度分層進行,每一循環(huán)應(yīng)連續(xù)灌注,以減少接縫造成的滲漏現(xiàn)象。襯砌模架按灌注孔先下后上,由后向前有序進行,防止發(fā)生混凝土砂漿與骨料分離。
第四步,通道高度較大,為防止混凝土澆筑時沖擊力過大及造成混凝土離析,設(shè)置滑槽,且高度控制在2m以內(nèi),防止混凝土產(chǎn)生離析。如必須間歇時,盡量縮短時間間隔,并在前層混凝土終凝之前將次層混凝土灌注完畢。混凝土每層灌注厚度控制在300mm左右。
第五步,混凝土底板采用插入式振搗器振搗,側(cè)墻及頂拱采用附著式振搗器配合插入式振搗器振搗,振搗時間為10~30秒,并以泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn),振搗棒移動距離不大于作用半徑一倍,插入下層混凝土深度不小于5cm,振搗時不得碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件和止水帶等[5]。
第六步,混凝土灌注過程中安排專人隨時觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件等情況,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
第七步,混凝土終凝后及時養(yǎng)護,結(jié)構(gòu)混凝土養(yǎng)護期不少于14天,洞身二次襯砌養(yǎng)護采用灑水養(yǎng)護。
為驗證聯(lián)絡(luò)通道施工質(zhì)量,需要對聯(lián)絡(luò)通道地表沉降進行全面監(jiān)測,在聯(lián)絡(luò)通道附件布置9個監(jiān)測點,并分為三排布置,其中第一排和第三排在以聯(lián)絡(luò)通道中心為對稱軸對稱布置,第二排布置在聯(lián)絡(luò)通道中心位置,以確保沉降監(jiān)測效果,具體布置方式如圖4所示:
圖4 沉降監(jiān)測點布置方式
本工程統(tǒng)計了沉降監(jiān)測5天的數(shù)值,具體沉降監(jiān)測結(jié)果如表1所示:
表1 地表沉降監(jiān)測結(jié)果表 /mm
表1中“-”表示沉降,從表1中可以看出,沉降變化最大值為-11.2mm,最小值為-0.6mm,滿足施工設(shè)計要求,表明此次施工質(zhì)量較好,可為今后同類工程施工一定的參考和借鑒。
綜上所述,本文結(jié)合工程實例,分析了聯(lián)絡(luò)通道工程初支開挖及混凝土施工技術(shù),分析結(jié)果表明,為確保聯(lián)絡(luò)通道工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,需要先進行管片臨時支撐,并進行超前小導(dǎo)管施工,再進行后續(xù)土方開挖。初次襯砌時先噴鋼筋格柵與壁面間砼,然后再噴兩鋼筋格柵之間砼,并做好防水處理工作。在二次襯砌時要做好鋼筋保護工作,避免鋼筋被銹蝕,以提升聯(lián)絡(luò)工程施工質(zhì)量。