宋向榮，楊海生

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000)

隧道采用明挖方法施工相對簡單，具有安全可控、施工進度快等優(yōu)勢，是淺埋式隧道主要采用的施工方法。對于有一定埋深的超長隧道工程，在考慮增加作業(yè)面以提高施工效率的情況下，也會采用明挖法進行施工。然而，由于工作面鋪展較大，工序往往比較繁瑣，質量控制存在不穩(wěn)定的風險；其次，這種施工方式為工程管理帶來了較大挑戰(zhàn)，在統(tǒng)籌不良的情況下，易產(chǎn)生不可預見的成本消耗；加之，露天作業(yè)面對環(huán)境的擾動也比較大，環(huán)境保護壓力大。

目前關于隧道施工的研究主要集中在安全風險控制方面，對施工過程中土體的穩(wěn)定性進行監(jiān)測、處理或者預警，或提出針對復雜地質狀況的處理方法，但對總體施工技術的優(yōu)化程度存在不足。

標準化的主要原理是：將成熟的技術形成固定的操作流程與規(guī)程，從而利用其重復性的強化作用，降低技術失控風險。采用標準化理念再造明挖隧道的施工技術，能夠大幅度降低工程質量風險。高度集約型的生產(chǎn)模式，可以更為合理地分配生產(chǎn)資源，降低資源消耗，適應綠色環(huán)保的要求。

目前，建筑與橋梁工程領域開展了大范圍的標準化施工技術的應用，大多數(shù)采用了預制裝配生產(chǎn)模式，以提高構件的生產(chǎn)質量，減少人工投入，發(fā)揮機械成本優(yōu)勢，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效應。隧道工程與建筑或橋梁工程存在差異，需要在既有地質條件下開展現(xiàn)場作業(yè)，標準化程度由此受限。

明挖方法可將作業(yè)條件規(guī)則化，為隧道的標準化作業(yè)提供基礎條件。液壓臺車等可移動設備也使得移動工廠的概念逐漸實現(xiàn)。

該文以京雄城際鐵路明挖隧道為背景，開展大斷面隧道工程的防水、鋼筋、混凝土3大工程的標準化探索，總結用于提升品質與效率的關鍵施工技術，可為同類工程提供參考。

1 工程概況

京雄城際鐵路機場2號線工程北起北京大興機場地下站，南穿永定河南大堤后露出地面，全長8.34 km。隧道最大埋深28.64 m，設計為單洞雙線隧道，洞門采用柱式洞門。路線大部分區(qū)段主體結構斷面形式為拱形明洞結構，標準斷面形式見圖1。隧道仰拱厚度為0.85 m，頂板厚度為0.8 m，隧道外側撐角厚度為1.2 m。隧道具有基坑深、建筑單體尺寸大等特點。

圖1 京雄鐵路2號線隧道標準斷面圖(單位：cm)

總體工藝上，采用放坡明挖方法進行施工，以土釘墻、鉆孔灌注樁圍護、雙排鉆孔樁圍護對邊坡進行防護。施工工序為：首先進行仰拱施工，待仰拱填充施作完成后，利用多功能作業(yè)臺架鋪設防水板、綁扎鋼筋。然后采用液壓整體式臺車進行一次性整體澆筑拱部襯砌。混凝土采用拌和站集中拌和，由混凝土運輸車運送至現(xiàn)場澆筑。液壓整體式臺車相當于“移動工廠”，為作業(yè)提供了相對穩(wěn)定的環(huán)境。

防水工程、鋼筋工程、混凝土工程是明挖隧道施工的關鍵工序，其質量與隧道運營的長效耐久密不可分，故該文對這三類關鍵工藝開展標準化的研究工作，結合實踐總結工藝的控制要點。

2 防水工程的標準化工藝

明挖隧道主要采用防水板材進行防水，對施工縫與變形縫一般采取特殊防水措施，由于施工接縫較多，質量失控的風險高，會增加后期的維護成本，故需要以精細化的手段開展施工，以下對標準工藝及施工要點進行介紹。

2.1 標準化工藝

隧道防水施工的標準施工流程劃分如圖2所示。

圖2 防水工程的標準施工流程

基面施工前應對基坑表面進行清掃，對尖銳物體進行清理，對基坑漏水情況進行排除，對陰陽角做圓弧處理；緩沖層為柔性材料，應均勻攤鋪，采用水泥釘固定于基面上；在緩沖層上鋪設防水板后，澆筑50 mm細石混凝土保護層，并預先采取施工縫與變形縫防水措施后，再行澆筑主體結構，如圖3所示。

圖3 防水板鋪設示意圖

對于拱頂，在澆筑混凝土后，在其表面均勻涂刷單組分聚氨酯防水涂料，施作水泥砂漿找平層，鋪設防水板，按照由仰拱至襯砌的順序進行。

施工縫和變形縫處于襯砌混凝土不連續(xù)位置，容易成為漏水關鍵點，需要加強控制。施工縫分縱向施工縫和環(huán)向施工縫兩種，縱向施工縫采用鍍鋅鋼板止水帶+水泥基滲透結晶型防水涂料+注漿管注漿進行防水，環(huán)向施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶+水泥基滲透結晶型防水涂料+注漿管注漿。

變形縫可采用復合防水構造的方法，邊墻和仰拱部位采用中埋式橡膠止水帶(內(nèi)設加筋)+背貼式止水帶，拱部采用中埋式橡膠止水帶(內(nèi)設加筋)，拱墻與仰拱部位設置引水盲管，引入側溝。變形縫鋪以聚乙烯泡沫塑料板、雙組分聚硫密封膏填充。施工縫防水的標準處理方式見圖4。

圖4 施工縫標準防水(單位：mm)

2.2 工藝要點

為提高防水措施的施工質量，施工過程中應注意以下控制細節(jié)：

(1) 防水措施鋪設前應對基面表面進行細致檢查，確認無明顯尖刺，表面基本平順方可施工。

(2) 在基面凹陷位置應加設圓墊片，避免凹處防水板無可靠支撐；水泥釘不得超出圓墊片平面，以免刺穿防水板材。

(3) 在綁扎鋼筋前，應撕掉卷材隔離膜，及時施作50 mm厚C25細石混凝土保護層，避免鋼筋刺壞防水板材。

(4) 防水材料鋪設時避免拉得過緊或出現(xiàn)大的鼓包，鋪設好的防水板應與基面凹凸起伏一致，保持自然、平整、服帖。相鄰兩幅卷材搭接寬度應不小于150 mm，搭接位置確保粘貼嚴密。

(5) 止水帶在結構鋼筋上固定的間距不得大于400 mm，確保固定牢固，不出現(xiàn)扭曲、變形等現(xiàn)象。

(6) 涂刷或噴涂水泥基滲透結晶防水涂料前，施工縫表面都要浸透，但不能有明水。當涂層凝固后，即可及時噴水或覆蓋進行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于3 d。

(7) 應注意加強井點降水，避免防水設施膠體凝固期間遭受基坑滲漏的侵蝕；對于局部漏水現(xiàn)象，應設置導流措施，避免水流侵蝕，影響防水主體質量。

(8) 加強對現(xiàn)場表觀質量的檢查，出現(xiàn)滲水或其他質量問題時，應及時采取措施，對防水層進行強化。

(9) 防水板進行充氣檢測，雙焊縫間預留15 cm寬的空腔，按照0.2 MPa穩(wěn)壓15 min，壓力下降值不得大于10%。

3 鋼筋工程的標準化工藝

結構工程的標準化設計可為鋼筋的標準化安裝提供良好基礎，從施工便利性、精度易于保障的特性入手，提出鋼筋的標準化綁扎工藝，對綁扎要點進行分析。

3.1 標準化工藝

鋼筋隨斷面形狀布置，需進行分次綁扎。在結構的接縫位置設置鋼筋搭接區(qū)域，采用套管連接，布置形式較為簡潔。通過固定安裝順序，可以實現(xiàn)較高效率的安裝。

標準化安裝流程為：鋼筋機械化配料→仰拱接側墻鋼筋綁扎→底板鋼筋綁扎→接側墻斜筋綁扎→仰拱澆筑→側墻豎向鋼筋綁扎→側墻拱形鋼筋綁扎→拱頂鋼筋綁扎。

仰拱、側墻以及拱頂鋼筋綁扎遵循的順序為：先豎向鋼筋再橫向鋼筋；先底層鋼筋再上層鋼筋，以架立筋支撐上層鋼筋；拱頂上層鋼筋安裝時，先安裝定位筋，再安裝定位筋之間的主筋。

采用BIM技術對綁扎的可操作性進行驗證，鋼筋綁扎示意見圖5。由于鋼筋為標準長度設計，其位置比較固定，只需要設置少量的控制點，工人就可以快速地將鋼筋綁扎到位，能夠提高鋼筋綁扎的效率。

圖5 基于BIM的鋼筋綁扎過程模擬

3.2 工藝要點

為了提高安裝精度、保障結構性能，需按照如下要點進行施工：

(1) 鋼筋的加工精度對于安裝精度的影響較大，宜采用數(shù)控加工設備對鋼筋進行精確下料。

(2) 環(huán)向鋼筋連接位置不得位于拱頂中部，相鄰連接位置應相互錯開，同一個區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積不應大于全部鋼筋面積的50%，且鋼筋機械連接滿足一級連接要求。

(3) 雙排鋼筋的上排鋼筋與下排鋼筋的間距允許偏差按照±5 mm控制，分布鋼筋間距、箍筋間距允許偏差按照±20 mm控制，保護層厚度允許偏差按照+10、-5 mm控制。

(4) 為了提高綁扎過程中的穩(wěn)定性，需要在少量豎向鋼筋、橫向鋼筋上做好橫筋標記點，作為鋼筋間距的控制標記，豎向鋼筋安裝后，采用少量的橫向筋對位置進行精確定位。

(5) 由于采用分次綁扎、分次澆筑工藝，下層結構澆筑及振搗的時候，應避免對上層結構的鋼筋產(chǎn)生擾動，避免位置發(fā)生變動。

(6) 仰拱及拱頂鋼筋具有一定的弧線形狀，對于保護層的控制難度較大，應注意控制標記位置的精確性，安裝后對位置進行校核，若產(chǎn)生偏差，應查找原因，在調整工藝后方可進行下一步的綁扎作業(yè)。

(7) 鋼筋綁扎的驗收標準為，上下排鋼筋間距誤差不得超過5 mm；同一排鋼筋在拱部的水平間距誤差不大于10 mm，邊墻不大于20 mm；分布鋼筋及箍筋間距不大于20 mm；保護層厚度誤差應控制為-5～+10 mm。

(8) 鋼筋綁扎作業(yè)的工效與混凝土澆筑養(yǎng)護的工效應合理搭配，以最大化實現(xiàn)流水線作業(yè)。

4 混凝土工程的標準化工藝

隧道設計為大斷面結構，即使分3次澆筑，單次澆筑的方量也大，由于大直徑鋼筋密布，振搗的難度較高，混凝土質量控制成為重點。對混凝土工程的標準化工藝進行研究，提出工藝要點。

4.1 標準化工藝

仰拱以及襯砌分次澆筑，對澆筑的順序以及振搗的方式進行嚴格控制。

仰拱的混凝土標準化工藝流程為：中間布料，對稱澆筑→插入式振搗器振搗。

襯砌的混凝土標準化工藝流程為：側墻布料，對稱澆筑→附著式振搗器振搗→拱頂布料，對稱澆筑→插入式振搗器與附著式振搗器振搗。

仰拱采用從最低點布料的方式，分層厚度不超過30 cm；襯砌較高，采用串筒澆筑，混凝土自由傾落高度不超過2 m；由于側墻鋼筋較密，采用75 mm的無縫鋼管作為振搗通道進行振搗；拱頂則采用布料孔作為振搗通道進行振搗。

混凝土養(yǎng)護充分發(fā)揮臺車“移動工廠”的優(yōu)勢，在外側設置養(yǎng)護棚，隔絕外界對流影響，為混凝土提供相對穩(wěn)定的養(yǎng)護環(huán)境。在低溫季節(jié)，于棚內(nèi)采用暖風機進行加溫，避免混凝土的溫度裂縫。

4.2 工藝要點

為充分振搗并且提高混凝土的質量，需按照如下要點進行施工：

(1) 混凝土拌和均勻，嚴格控制塌落度，混凝土的初凝時間控制為6～8 h。

(2) 側墻澆筑高差不宜超過50 cm，控制布料的均勻性。

(3) 針對鋼筋布置較密的情況，可以采用鋼管制作振搗通道，振搗棒沿振搗通道開始振搗，在振搗結束后，將鋼管抽離。

(4) 插入式振搗器移動間距不宜大于振搗器作用半徑的1.5倍，且插入下層混凝土內(nèi)深度宜為100 mm。

(5) 每一點振搗的振搗持續(xù)時間以混凝土面不再沉落，表面呈現(xiàn)浮漿為度，防止過振、漏振。

(6) 插入式振搗器振搗完畢，將該層附近的附著式振搗器打開振搗，觀察混凝土面無變化之后關掉。

(7) 由于結構壁厚較大，水化溫度作用顯著，采用棚式方法保持內(nèi)部溫度恒定，可以避免表面產(chǎn)生開裂的情況。

(8) 脫膜后，對表面覆蓋薄膜進行保濕養(yǎng)護，定期灑水，同時應繼續(xù)保持棚內(nèi)的密閉狀態(tài)，待內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度相差小于25 ℃時，方可終止養(yǎng)護。

(9) 施工完畢后對混凝土的質量進行檢驗，確保強度等檢驗合格后方可進行下一節(jié)段的施工。

5 結語

以京雄鐵路機場2號線明挖隧道工程為背景，對大斷面隧道結構的防水工程、鋼筋工程以及混凝土工程的標準化施工工藝進行研究，對關鍵控制要點進行總結，提出了技術要點與控制參數(shù)。

通過建立標準施工方法，能夠提高施工效率與施工精度，確保結構的質量，節(jié)約資源投入。