(成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司, 四川 成都 610091)

目前城市隧道越來越多，由于城市隧道大部分都是淺埋隧道，除了暗挖段之外，也會(huì)出現(xiàn)明挖段，而明挖段周邊往往會(huì)有高層建筑，不能像高速公路隧道明挖段那樣大開大挖，需要施作基坑并進(jìn)行強(qiáng)有力的防護(hù)，然后再施作隧道。另外，城市隧道洞口往往會(huì)與其它道路交叉，這時(shí)為了交叉路口交通組織的需要，隧道洞口明挖段往往會(huì)拓寬增加車道，這也會(huì)直接導(dǎo)致明洞斷面加大，明洞段的基坑寬度增加，明洞結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)加大，基坑穩(wěn)定性也會(huì)受影響。因此，城市山嶺隧道明挖段要結(jié)合周邊具體情況，對(duì)明挖段隧道結(jié)構(gòu)、基坑防護(hù)等進(jìn)行合理的布置，確保工程的順利推進(jìn)[1-7]。

1 工程概況及存在的問題

金山隧道為金山大道上的一座隧道，全長550 m，為雙向6車道連拱隧道， 起止樁號(hào)為K1+380～K1+930，其中K1+380～K1+850為暗挖段，長470 m，采用礦山法施工，K1+850～K1+930為明挖段，長80 m，隧道區(qū)域內(nèi)地質(zhì)從上而下依次為雜填土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，地下水發(fā)育。由于暗挖段采用礦山施工，隧道斷面采用拱形結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 暗挖段襯砌(單位: cm)

隧道出口端洞口前方60 m為新林路，金山大道與新林路交叉，為了滿足交叉路口拓寬的需求，隧道明洞段需要增加1車道，也就是由雙向6車道變成雙向8車道，明挖段基坑深約12 m，基坑左側(cè)為印刷廠(6層樓)，右側(cè)為金茂公司(12層高樓)，與基坑的距離分別約為6、8 m，基坑寬度約為39 m，見圖2。

圖2 明挖段平面布置(單位： m)

K1+850～K1+930明挖段存在的問題：①明挖段為雙向8車道，斷面超大，采用什么樣的結(jié)構(gòu)形式更合理；②明挖段基坑較深且地質(zhì)差，建筑物離基坑很近，基坑圍護(hù)型式很關(guān)鍵；③雖然基坑做了圍護(hù)結(jié)構(gòu)，為了確保周邊建筑的安全，很有必要對(duì)基坑周邊土體進(jìn)行加固。

2 明挖結(jié)構(gòu)

明挖段為雙向8車道結(jié)構(gòu)，斷面內(nèi)輪廓寬度約為17 m(單洞)。城市隧道明挖段一般采用矩形框架結(jié)構(gòu)，但本隧道明挖段斷面超大，矩形框架結(jié)構(gòu)的安全性難以保證，拱形結(jié)構(gòu)受力更好，從結(jié)構(gòu)安全考慮，采用拱形結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯。另外，由于暗挖段采用的是拱形結(jié)構(gòu)，如果明挖段也采用拱形結(jié)構(gòu)，整個(gè)隧道視覺美觀效果會(huì)更好?；谏鲜鲈?，本隧道明挖段采用拱形結(jié)構(gòu)，具體尺寸見圖3。

圖3 明洞結(jié)構(gòu)(單位： cm)

對(duì)明洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，回填覆土按3 m考慮，得出結(jié)構(gòu)彎矩及軸力圖(見圖4、圖5)，并對(duì)最大彎矩處的截面進(jìn)行配筋驗(yàn)算，過程如下： 最大彎矩為415 kN·m，對(duì)應(yīng)軸力為609 kN，襯砌厚度取1000 mm，襯砌混凝土使用C30混凝土，計(jì)算As=2 506 mm2，實(shí)配As=2 533.3 mm2。配筋：全斷面配筋φ 22@150。根據(jù)計(jì)算，全斷面各部位配筋均為φ 22@150，配筋率0.25%，滿足規(guī)范要求。

圖4 彎矩圖

圖5 軸力圖

3 基坑圍護(hù)型式

明挖段基坑深約12 m，寬約39 m，區(qū)域內(nèi)地質(zhì)差且周邊有建筑物，本段基坑采用“樁+橫撐”進(jìn)行防護(hù)。兩側(cè)布置鉆孔樁，其直徑1 m，間距1.3 m，外側(cè)輔以直徑0.8 m的旋噴樁止水，基坑內(nèi)部從上而下依次設(shè)置:第1道鋼筋混凝土橫撐(80 cm×80 cm)、第2道鋼管橫支撐(Φ609)、第3道鋼管橫撐，考慮到基坑寬度大，通常在中間設(shè)置2道豎向格構(gòu)立柱(550 cm×550 cm，由4塊角鋼拼接而成)，格構(gòu)立柱距離基坑邊緣12.9 m，格構(gòu)立柱底部設(shè)置直徑為1 m的基礎(chǔ)樁，見圖6。

圖6 基坑防護(hù)(單位： cm)

上述基坑防護(hù)方案存在一些問題，對(duì)于常規(guī)的矩形框架結(jié)構(gòu)施作，不需要模板臺(tái)車，只需搭建簡單的腳手架，由于本隧道明挖結(jié)構(gòu)為拱形，拱形結(jié)構(gòu)的澆筑需要用模板臺(tái)車，本隧道基坑中間設(shè)置了2道豎向格構(gòu)立柱，模板臺(tái)車無法進(jìn)入，而豎向立柱在結(jié)構(gòu)澆筑好之前不能拆除，這是因?yàn)樵跐仓淼澜Y(jié)構(gòu)時(shí)，雖然拆除了第2道、第3道鋼管橫撐，但第1道鋼筋混凝土橫撐暫時(shí)是不能拆除，如果拆除了豎向立柱，就無法保證第1道鋼筋混凝土橫撐的安全(因?yàn)闄M撐的跨度太大)。另外，基坑較深、跨度大，地質(zhì)極差，且周邊建筑物離基坑很近(對(duì)基坑變形控制的要求高)，第1道鋼筋混凝土橫撐剛度較大，能有效抵擋基坑變形，而第2道、第3道鋼管橫撐剛度偏弱，難以阻擋基坑變形。

本項(xiàng)目基坑中間不能設(shè)置2道豎向格構(gòu)立柱，且橫撐需要進(jìn)行優(yōu)化，基于此，對(duì)常規(guī)基坑防護(hù)型式進(jìn)行2處創(chuàng)新：①只在基坑中間設(shè)置1道豎向支撐，這樣就不會(huì)影響模板臺(tái)車的進(jìn)入，鑒于基坑太寬，中間布置1道格構(gòu)立柱(4塊角鋼拼接而成)已無法保證安全，采用剛度較大的Φ 609鋼管作為豎向支撐(鋼管內(nèi)部填充C30混凝土)，且豎向支撐底部設(shè)置直徑為1.2 m的立柱樁(長度為5 m)；②第1道鋼筋混凝土橫撐維持不變，如果第2道、第3道鋼管橫撐也調(diào)整為鋼筋混凝土橫撐的話，拆除很麻煩，不便于施工，因此考慮把鋼管橫撐優(yōu)化為雙拼Φ609鋼管(2根鋼管進(jìn)行焊接，中心間距為0.9 m)，增加剛度。優(yōu)化后的基坑防護(hù)情況見圖7，雙拼鋼支撐縱向間距布置見圖8。

圖7 優(yōu)化后的基坑防護(hù)(單位： cm)

圖8 基坑防護(hù)剖面(單位： cm)

4 周邊土體加固

鑒于基坑離建筑物較近，雖然基坑防護(hù)足夠安全，為了確保萬無一失，對(duì)基坑周邊土體進(jìn)行加固很有必要?？紤]2種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加固方式：鋼花管注漿、袖閥管注漿。2種注漿方式都是以高壓的方式把漿液注入土體中，從而達(dá)到加固土層的目的，但袖閥管注漿能更好地控制注漿范圍和注漿壓力，后期可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工情況進(jìn)行重復(fù)注漿，且發(fā)生冒漿與串漿的可能性很?。讳摶ü茏{是用帶孔的鋼質(zhì)花管打入或鉆孔插入土中，再用壓力將漿液注入花管中，漿液從孔中灌入土層，在土中形成加固土，提高地基強(qiáng)度，施工過程中如果要進(jìn)行補(bǔ)充注漿的話，需重新打入鋼花管。經(jīng)過綜合比較， 基坑周邊建筑物保護(hù)措施為袖閥管注漿，見圖9，注漿孔直徑91 mm，閥管外徑48 mm，間距為1.2 m×1.2 m，梅花型布置。鉆孔設(shè)計(jì)深度約為16 m，穿過破裂面的長度不小于4 m，袖閥管安裝高出地面0.3 m，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整配管長度。注漿漿液采用水泥漿，水灰比1∶1，注漿壓力0.5～1.0 MPa，注漿壓力以觀測和監(jiān)測地面沉隆和建筑物沉降進(jìn)行控制，靠近地面附近注漿壓力≤0.2 MPa，以防止地面隆起。

圖9 袖閥管加固

5 結(jié)論

本文對(duì)金山隧道明挖段方案設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，主要有以下結(jié)論：

1) 隧道明挖段為雙向8車道，斷面超大，矩形框架結(jié)構(gòu)的安全性難以保證，拱形結(jié)構(gòu)受力更好，明挖段結(jié)構(gòu)設(shè)置為拱形，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋驗(yàn)算，滿足規(guī)范要求。

2) 基坑采用“樁+橫撐”的防護(hù)型式，僅在基坑中部設(shè)置1道Φ609鋼管豎撐，避免影響模板臺(tái)車的進(jìn)入，且第2道、第3道橫撐設(shè)置為雙拼Φ609鋼管橫撐來提高橫撐的剛度。

3) 基坑周邊土體采用袖閥管進(jìn)行注漿加固，注漿孔直徑91 mm，閥管外徑48 mm，間距為1.2 m×1.2 m，梅花型布置。鉆孔設(shè)計(jì)深度約為16 m，穿過破裂面的長度不小于4 m，袖閥管安裝高出地面0.3 m。