隧道明挖法施工技術(shù)探析

摘要:隨著城市現(xiàn)代化的水平不斷提高,城鎮(zhèn)居民生活水平的改善,城市交通擁塞不暢的現(xiàn)狀,已成為制約城市經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要因素。利用地下空間,修建箱式隧道已成為緩解城市交通擁塞的一種有效途徑。文章結(jié)合工程實踐,對市政箱式隧道的施工技術(shù)進行了分析、研究、總結(jié)。

關(guān)鍵詞:市政工程;隧道明挖法;深基坑開挖

中圖分類號:U455文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0161-02

在箱式隧道埋深較淺且周圍環(huán)境較空闊簡單的條件下,或隧道埋置范圍內(nèi)地下障礙物較多的場區(qū)(如古堤壩段、古城墻遺址、古河道河坎分布區(qū)等),地下木樁、塊石雜亂分布,其性質(zhì)和分布范圍又難以查明,若采用頂進法、盾構(gòu)法等方法施工,難度甚大,多選用明挖法施工方法。明挖法的優(yōu)點是施工機械設(shè)備簡單,對一些地下障礙物容易處理,其工程進度和投資也容易控制,一般說來,明挖法的成本較低,隧道質(zhì)量也易保證,在條件許可的情況下,常為箱式隧道施工的首選方法。

一、施工準備

(一)施工準備工作

熟悉工程圖紙,收集周圍環(huán)境資料,充分了解場區(qū)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件,特別是周圍各種地下市政管線分布情況及其使用狀況,附近建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及使用功能要求,有否文物需要保護等必須調(diào)查清楚。在調(diào)查與收集現(xiàn)場資料的基礎(chǔ)上,進行分析、研究,制定較完善的施工組織設(shè)計,施工組織設(shè)計中,除了常規(guī)的內(nèi)容外,特別對周圍建筑物和地下管線的保護,要有詳細的嚴謹?shù)姆桨?若有交通組織要求,還得有專項的交通組織實施方案。這些重要專項方案,必要時應(yīng)組織專家進行論證。

(二)施工工序

一般的隧道明挖法施工的施工工序如下:測量放樣→地基加固→基坑支護→基坑降水→基坑開挖→模板工程→鋼筋工程→大體積箱體混凝土澆筑→箱體防水施工→基坑回填→設(shè)備安裝→隧道裝飾→竣工驗收。在全過程中實施信息化監(jiān)測。

二、隧道施工

(一)基坑開挖

1.分層開挖。當基坑開挖深度大于目前常用挖土機最大挖土深度(一般小于5m)時,可采用分層開挖。分層的主要依據(jù)是:基坑開挖深度、現(xiàn)有挖土機的合理挖土深度、土質(zhì)、水位情況以及綜合考慮基坑的其他要求和做法等。

2.坡道的開設(shè)。坡道的開設(shè)要根據(jù)機械設(shè)備、開行路線以及施工現(xiàn)場的情況而定,坡道開設(shè)是否合理是深基坑土方施工成敗的關(guān)鍵之一。坡道的寬度一般為6~8m,坡度1:6~10。坡道可開設(shè)在坑外或坑內(nèi),也可采用坑內(nèi)外相結(jié)合的辦法,其中坡道若設(shè)在坑內(nèi)可節(jié)省場地,但將給坡道處理帶來一定困難。

3.施工防陷措施。分層開挖要考慮水位和土質(zhì)情況,分層的底標高要高出實際地下水位0.5m以上,應(yīng)盡量避免落在含水量大的軟土層上。如不可避免時,要采取防陷措施。土層含水量大的軟土層造成機械陷車時,應(yīng)鋪墊30~50cm厚的砂石或粗粒塘渣,以穩(wěn)定工作面。鋪墊厚度可根據(jù)土質(zhì)以及工作面可能晾曬的時間來確定,也可鋪墊木排,路基道板等。

4.排水方法。確定排水方法要綜合分析土質(zhì)情況,特別是滲透系數(shù),基坑開挖深度和寬度以及場地情況等技術(shù)資料,對各種排水方法的技術(shù)經(jīng)濟效果進行優(yōu)化對比。軟土地基中的基坑開挖一般采用明排水方法。

5.機械設(shè)備。城市建設(shè)中深基坑的開挖,一般選擇反鏟挖土機配備自卸車進行挖土施工。當基坑較深且土質(zhì)較差、不宜采用分層開挖的深窄基槽時,也可選擇拉鏟或抓鏟挖土機配備自卸車進行挖土施工,但挖土效率比反鏟挖土機低20%~50%。挖土機的選擇主要以基槽的開挖深度、斷面尺寸或土質(zhì)情況為依據(jù);而一個工作面或一個施工段所配備的挖土機數(shù)量最主要考慮工作面大小、土方量、施工進度要求、坡道及道路情況以及經(jīng)濟效果等綜合因素。

(二)模板工程

采用復(fù)合模板,板厚1.5cm;隧道墻和頂板的模板最好一次支設(shè),以增強剛度;支模時,墻、頂?shù)亩纯诰毩舫呻A梯形的喇叭口(內(nèi)小外大);模板支架必須具有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性,要能承受新澆砼的重量、側(cè)壓力以及施工荷載,因此對支模材料及其牢固程度等問題要通過支架設(shè)計驗算;隧道內(nèi)的頂板支架在隧道的兩端和分段處應(yīng)設(shè)橫向剪刀撐,隧道外墻的支架要加斜撐,以保證隧道模板的穩(wěn)定為滿足抗?jié)B和美觀要求,隧道墻的穿墻螺栓拉桿外露部分用氣焊割去,用防水沙漿抹平。

(三)大體積混凝土澆筑

大體積混凝土施工易產(chǎn)生裂縫,產(chǎn)生裂縫有各方面的原因,如分段是否妥當、結(jié)構(gòu)形式及約束情況,混凝土的均勻性、原材料質(zhì)量、模板剛度,環(huán)境溫度等,都可能引起大體積混凝土的裂縫,其中溫度裂縫是主要現(xiàn)象。因此,施工時要嚴格控制溫度及混凝土配合比,保證混凝土質(zhì)量均勻,振搗密實,養(yǎng)護保溫及時。故施工時應(yīng)嚴格做好以下幾點:

1.材料:石子中的含泥量不超過1%;粗砂中的含泥量不超過3%(平均粒徑不大于0.5mm);水泥應(yīng)采用低水化熱水泥,并可摻一定量的粉煤灰。原材料均應(yīng)做抽樣試驗。

2.原材料及外加劑配合比要準確。

3.混凝土必須保證攪拌均勻。自拌砼的坍落度要嚴格控制在2~4cm,泵送砼的坍落度控制在14cm以內(nèi)。

4.硅澆筑時不得產(chǎn)生離析,混凝土自高處傾落時,其自由傾落高度不宜超過2m,當超過2m時,應(yīng)用串筒或斜槽下料。若采用泵送硅應(yīng)將導(dǎo)管放低,減小硅對模板的沖擊力。

5.墻體混凝土采用分層水平澆筑時,每層厚度宜30~50cm。上下層間隔時間不得超過1.5h,并使?jié)仓蟮捻艤囟确植急容^均勻。但應(yīng)注意表面水分蒸發(fā)或受凍。澆筑砼時應(yīng)分別從兩頭同步循環(huán)往上澆筑,當澆到頂板底時,稍待沉實后,從一端向另一端澆筑硅頂板。

6.混凝土的溫度控制要求:若混凝土內(nèi)部與表面溫度差及混凝土表面與環(huán)境的溫度差太大,將在混凝土中產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫,故須加以控制?；炷林行呐c表面溫度差不超過20℃,混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差不超過25℃為宜。并設(shè)幾個測點,采用溫度計進行核對。測溫工作要持續(xù)到混凝土溫度與大氣平均溫度差在15℃內(nèi),混凝土強度達設(shè)計強度的85%以上方可停止。

三、施工監(jiān)測

進行深基坑開挖常會因支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或變形過大而發(fā)生事故,此外,基坑降水也會給周圍建筑物和構(gòu)筑物帶來不良影響,這不僅貽誤工期、嚴重影響鄰近建筑物和道路管線等公用設(shè)施的安全、造成巨大的經(jīng)濟損失,而且事后往往很難處理,這已為大量的工程實踐所證實。而市政工程往往開挖長度較長,影響面較大,因此現(xiàn)場檢測列為防止深基坑開挖事故發(fā)生的重要舉措之一是必需的。概括起來,基坑工程進行現(xiàn)場檢測主要有以下三點作用:

(一)指導(dǎo)現(xiàn)場施工

由于支護結(jié)構(gòu)的變形和失穩(wěn)并不是在瞬間發(fā)生,而是隨著開挖深度的加深而逐步發(fā)展的,監(jiān)測工作可以全面了解開挖過程中圍護體系的實際狀態(tài),有助于正確估計開挖工程總的穩(wěn)定性,為開挖施工的順利進行以及臨近建筑物、地下管線等公用設(shè)施的安全提供保證。監(jiān)測過程中一旦發(fā)現(xiàn)異常情況,例如支護樁水平位移發(fā)展過快或絕對數(shù)值過大等,即可及時調(diào)整施工方式或采取必要的補救措施,防止事故的發(fā)生。

(二)有利于糾紛的解決

建筑物等設(shè)施的損害是否由于臨近基坑開挖引起,常常造成糾紛?，F(xiàn)場觀測資料可以為糾紛的解決提供可靠的依據(jù)。

(三)校核、修正設(shè)計

將變形的觀測資料與支護設(shè)計計算值進行比較,可以了解設(shè)計是否安全可靠、經(jīng)濟合理。如有必要可根據(jù)觀測資料修正支護設(shè)計數(shù)據(jù)。但其主要目的還是配合基坑挖土施工,及時提供各項監(jiān)測數(shù)據(jù),以利分析、確?；雍椭車h(huán)境的安全,做好信息化施工,同時為類似工程提供各項監(jiān)測數(shù)據(jù),并積累經(jīng)驗。

四、結(jié)語

明挖法具有施工機械簡便、通用,工程造價較低,遇到障礙物容易處理等優(yōu)點,當隧道埋深較淺,周圍環(huán)境要求不太苛求的情況下,當屬首選的方法。在軟土地基中采用明挖法時,必須著重對基坑支護、基底涌土以及對周圍建筑物及市政管線保護等問題予以高度重視。

參考文獻

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作者簡介:謝立新(1983- ),供職于龍崗區(qū)建筑工務(wù)局市政一科。