暗挖隧道工程空箱挡墙处施工技术

苏小松 杨绍逊 贾贵涛

1 工程概况

重庆国际会展中心二期拓展工程市政部分采用环道+主线下穿的交通组织形式。隧道穿越“U”形下穿道上跨桥的桥台及既有工贸跨线桥,有明挖施工与暗挖施工两种形式,暗挖段隧道按新奥法设计采用复合式衬砌结构。根据地质勘查资料隧道右洞K0+110～K0+158段洞顶为14.8 m～16.7 m的填土,情况复杂,不确定因素多,并与长江大桥南引道黄葛渡立交空箱工程中的支挡结构空箱挡土墙平面交叉。

2 施工难点分析

主线下穿道经过已建空箱挡土墙,挡墙桩基间距为4.5 m,桩直径为1.5 m。由于道路交通转换的关系,该空箱挡土墙不能拆除。但由于下穿隧道已经侵入该挡土墙且将导致挡土墙的部分桩基将被拆除。在内侧土压力的作用下,挡土墙的稳定性受到一定的影响。故设计在空箱挡土墙前采用反压回填土来保证内外平衡。

3 施工顺序

空箱外侧反压回填施工→空箱挡墙混凝土回填→洞身超前支护→洞身开挖→洞身初期支护→空箱挡墙桩基破除→洞身初期支护→模筑二次衬砌→洞内路面及两侧沟槽。

隧道开挖支护施工顺序(见图1):①空箱挡墙加固;②左侧上台阶开挖;③左侧上台阶初期支护、上台阶壁墙临时支护;④右侧上台阶开挖,注意保护侵入隧道界限内的空箱挡墙结构;⑤右侧B(i)上台阶区初期支护;⑥左侧下台阶开挖;⑦左侧下台阶初期支护、下台阶壁墙临时支护;⑧右侧下台阶开挖,注意保护侵入隧道界限内的空箱挡墙结构;⑨右侧B(i)区下台阶初期支护;⑩仰拱混凝土灌注及隧底填充,并保护侵入隧道界限内的空箱挡墙结构。完成上述施工后,7 m一段拆除侵入隧道界限内的空箱挡墙结构,立即进行拱墙部二次衬砌模筑混凝土施工(见图1)。

4 施工方法

4.1 空箱挡墙施工

1)空箱挡墙填充施工。由测量人员放出需填充空箱挡墙平面位置,在人行道上用普通风钻机钻孔探测空箱到路面具体埋深厚度。根据探孔位置开直径800 mm的孔洞,填充混凝土采用商品混凝土。2)拆除桩基施工。桩基直径为1.5 m,承台宽2.0 m,先拆除一半桩基和承台,用型钢拱架支护后再拆除另一半桩基,后半段重复前段施工,桩基破除后预留桩基钢筋50 cm锚入隧道拱架型钢上。3)施工监测。破桩施工前,在空箱挡墙路面布置沉降观测点,每天复测观测沉降量。桩基破除后再在洞内桩基处型钢拱架设置沉降观测点及收敛观测点,拱架施工完成后进行监测。监测频率每天检查一次,观测点布置如图2所示。

4.2 隧道开挖

4.2.1 超前支护

隧道支护部分设计超前大管棚预支护Ⅱ类,超前管棚采用外径为127 mm、壁厚8 mm的热轧无缝钢管,尾部焊接φ 10加劲箍,管壁上钻两排φ 12 mm的压浆孔,管棚施工时沿隧道周边以不大于3.5°外插角打入围岩,再灌注M30号水泥浆,施工时必须确保钻孔角度和位置的准确性是施工的关键。

1)设置管棚的施工平台。在管棚施工中,必须保持管棚的稳定性。在管棚始端处,施作注浆导向拱架,同时也作为插入钢管的工作台。2)水平钻孔及打入钢管。管棚采用外径127 mm,壁厚8 mm的热轧无缝钢管,尾部用套筒连接,壁管四周钻两排φ 20 mm的压浆孔,管棚其环向布置间距为40 cm。用装有硬合金钻头的钢管按一般水平钻孔方法一样钻进,钢管沿隧道周边以1°外插角打入围岩,钻到设计长度后,把接好的钢管一边移动一边插入。3)注浆。钢管打进完毕后,从管内向周围注水泥浆,注入水泥、水玻璃浆液,其体积比为水泥∶水玻璃=1∶0.5,水灰比为0.7～0.9,水玻璃模数 m=3,波美度 35 Be′,注浆处压力为0.5 MPa～1 MPa,终压力为 2 MPa～2.5 MPa。注浆结束后用M10水泥砂浆填充,以增加钢管的强度和刚度。

4.2.2 侧壁临时支撑

侧壁临时支撑设置Ⅰ16工字钢与隧道钢拱架对应形成导坑初期支护的加劲措施,工字钢与钢拱架焊接。Ⅰ16工字钢纵向以φ 22钢筋连接,该钢筋环向间距为0.8 m。侧壁临时支撑初期支护:φ 22砂浆锚杆,长1.0 m,环向间距0.8 m,纵向0.8 m,25号锚喷5 cm。

4.3 初期支护

4.3.1 喷射混凝土(衬喷)

拱部掘进完成后立即喷射50 mm厚的C20混凝土封闭围岩开挖面,减小围岩风化,增加围岩抗变形能力。喷射混凝土用强制拌合机拌料,采用湿喷机和混凝土喷射机械手进行“湿喷作业”,以降低粉尘,减少回弹量。

4.3.2 锚杆及注浆

采用WDT25中空注浆锚杆,梅花形布置,工厂加工后运到现场安装使用。采用专用注浆机从孔里逐渐往外密实注浆,施工时按试验室选定的配合比作业,砂浆在现场拌制。

4.3.3 钢筋网和工字钢架安装

1)钢筋网安设。挂钢筋网在系统锚杆施作后安设,φ 10钢筋网,间距0.2 m×0.2 m;钢筋网根据被支护岩面的实际起伏铺设,并在初喷混凝土后进行,与被支护岩面间隙约3 cm,钢筋网连接处与锚杆连接绑扎或点焊在一起。2)钢拱架安装。HW200×200型钢拱架,分四段在洞外加工,在洞口组装,两拱架之间用φ 22钢筋连接,环向间距为1 m,型钢拱架焊接在连接钢板上,连接钢板采用M16螺栓连接。安装前,须测量放线定位及找正,拱部和侧墙可用装载机吊装。安装时人工搭设脚手架螺栓连接拼装,架立钢板与型钢拱架采用焊接连接,架立钢板就位前,必须先清除基底虚渣。

型钢拱架就位后,必须采用临时支撑保持其稳定,并且保证钢拱架垂直于隧道中线,钢拱架的安设应在开挖完成后2 h内完成,拱脚高度应设在低于上半断面底线以下15 cm～20 cm,当承载力不足时,可采取垫钢板,垫石及纵向加托梁等措施。套管施工过程中应保证施工安全,确保孔口管就位准确。

4.3.4 喷射混凝土

1)喷射作业。在做好一切准备工作的前提下进行喷射作业,应在划定的区段内进行,区段长度一般不超过6 m。喷射时自下而上,先墙后拱分部、分块的按顺序进行,喷射时,喷嘴与受喷面的距离宜为0.8 m～1.2 m,喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向的螺旋转动,螺旋直径20 cm～30 cm,一般拱部一次喷射厚度为4 cm～6 cm,边墙为6 cm～8 cm。喷射层间的间歇时间一般常温下15°～20°,采用速凝剂时为15 min～20 min;采用碳酸钠速凝剂时为0.5 h以上。喷射混凝土紧跟开挖时,从混凝土喷完到下一循环放炮的时间间隔,一般不应少于4 h。2)喷射混凝土施工温度与养护。喷射混凝土作业区的气温和混合料进入喷射机的温度及水温应不低于+5°。养护时,气温如低于+5°时,不得浇水。喷射混凝土强度低于10 MPa时,不得受冻。气温低于+5°的情况下施工,应经过试验,并采取保温措施等综合性措施。喷射混凝土终凝后2 h,即应开始洒水养护。初期应加强,洒水次数以能使混凝土有足够的湿润状态为标准,养护时间应在7 d以上。

5 结语

重庆国际会展中心市政工程隧道暗挖段空箱挡墙处施工技术可靠、措施得当,有效保障了施工安全,圆满完成了施工任务,为同类工程施工提供借鉴和参考。

[1] 重庆公路科学研究所.公路隧道施工技术规范[M].北京:人民交通出版社,2003:12.

[2] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003:12.

[3] 杜 韬.地铁暗挖隧道区间二衬施工通病与控制[J].山西建筑,2009,35(30):319-320.

[4] 黄成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2003:2.