大跨徑連拱隧道明挖施工技術(shù)

董道雷

（北城致遠(yuǎn)集團(tuán)有限公司 重慶 401147）

大跨徑連拱隧道明挖施工技術(shù)

董道雷

（北城致遠(yuǎn)集團(tuán)有限公司 重慶 401147）

本隧道工程為高切坡大跨徑雙連拱明挖隧道，為國(guó)內(nèi)罕見。施工中采用了整體式雙連拱襯砌臺(tái)車工藝，在現(xiàn)場(chǎng)施工全過程中對(duì)模板安裝、鋼筋制安、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效控制，保證了施工質(zhì)量。

大跨徑；連拱隧道；明挖；施工技術(shù)

1 方案選擇

重慶中環(huán)快速干道西政下穿隧道，設(shè)計(jì)范圍為K15+ 150.0～K15+560.0m，全長(zhǎng)410.0m，東接回興立交，西連陡溪立交。

依據(jù)城市設(shè)計(jì)規(guī)劃，本隧道工程是重慶市中環(huán)快速干道的重要組成部分和關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)工程，該隧道下穿西南政法大學(xué)校園和寶勝大道。

依據(jù)地勘資料，下穿隧道工程所處大部分地段表層土體為第四系全新統(tǒng)填筑土（Q4me）及殘坡積（Q4el+d1）低液限粘土，多為碎石土和雜填土，厚度為9m～30m，土體結(jié)構(gòu)極其松散，從隧道設(shè)計(jì)角度看，可采用盾構(gòu)技術(shù)或采用明挖施工技術(shù)。

由于受西政校園教學(xué)和寶勝路周邊建筑樓群的制約，隧道線路走向唯一選定，加之隧道普通段為雙向6車道，隧道加寬段為雙向8車道，加寬段過渡段按3次拋物線漸變?？紤]降低拆遷成本，避免影響西政正常教學(xué)秩序，設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)拱結(jié)構(gòu)形式。

采用明挖形式，更容易對(duì)洞頂高回填土壓力進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)處理，有利于降低工程造價(jià)和降低施工難度，不足之處在于開挖寬度較大，對(duì)校園影響較大，施工時(shí)必須分段分區(qū)域施工；而采用盾構(gòu)技術(shù)則需要引進(jìn)相應(yīng)的大型盾構(gòu)設(shè)施，設(shè)備投入較大，大跨徑的隧道盾構(gòu)設(shè)計(jì)將更為復(fù)雜，工程造價(jià)更高，優(yōu)點(diǎn)是施工方便，幾乎不受周邊環(huán)境影響。

最后經(jīng)多方論證，決定采用大跨徑整體雙連拱明挖結(jié)構(gòu)形式，這樣類型的隧道在國(guó)內(nèi)罕見。隧道全長(zhǎng)410.0m，其中校區(qū)內(nèi)開挖長(zhǎng)度為268.52m，另一部分則穿越寶勝大道，開挖寬度為50.60～137.50m，開挖深度為28.0～30.55m。隧道普通段寬29.5m，雙向6車道；隧道加寬段寬36.5m，雙向8車道；加寬段過渡段按3次拋物線漸變伸入回興立交。

2 工程特點(diǎn)

由于臨時(shí)邊坡土體極其松散，穩(wěn)定性極差，而K15+320～440.0m段左側(cè)隧道邊墻外西北側(cè)約25m為西南政法大學(xué)第四教學(xué)樓，樁基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)；K15+240～280.0m段右側(cè)隧道邊墻外西南側(cè)約20m為西南政法大學(xué)在建教學(xué)樓（行政樓），樁基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)。因此明挖隧道臨時(shí)邊坡根據(jù)相應(yīng)段土層、巖層情況，分別采用放坡、錨噴網(wǎng)支護(hù)、樁板擋墻等支護(hù)方案。

由于隧道處于填方中，斷面大，屬于“高切坡，深開挖，高回填”的“三高”工程，施工難度高，施工風(fēng)險(xiǎn)大，且國(guó)內(nèi)尚無先例。因此施工時(shí)優(yōu)化施工方案，精心組織，合理安排及隧道監(jiān)控量測(cè)尤其重要。

本工程地處重慶市渝北區(qū)西南政法大學(xué)校園核心地帶，建設(shè)期間，西政校園B1、B2、B5線和寶勝大道均要先后斷道施工，要經(jīng)過兩次交通轉(zhuǎn)換，而西政校內(nèi)師生員工達(dá)2萬人，校內(nèi)和寶勝大道的車輛和行人流量大，因此保證西政校區(qū)交通通暢和安全文明施工十分重要。

由于土石方爆破震動(dòng)，機(jī)械噪聲，棄土、棄料等密閉運(yùn)輸和隧道洞頂回填土進(jìn)出西政校園等，施工時(shí)必須考慮環(huán)保措施，盡最大可能降低施工對(duì)西政正常教學(xué)秩序的影響。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

隧道設(shè)計(jì)總原則是在滿足 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）的前提下，結(jié)合地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會(huì)人文及環(huán)境的基礎(chǔ)上，力求安全、經(jīng)濟(jì)、適用。

道路等級(jí)：城市快速干道，城-A級(jí)；

隧道設(shè)計(jì)行車速度：60km/h；

隧道設(shè)計(jì)縱坡：0.92%；

設(shè)計(jì)抗震標(biāo)準(zhǔn)：基本烈度6度，按6度設(shè)防，采取7度抗震構(gòu)造措施；

單洞限界：凈高H=5.00m，凈寬B=13.5m （三車道）及17.0m（四車道）。

4 施工總體部署

根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙和合同文件的工期要求，為確保西南政法大學(xué)正常教學(xué)秩序，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程有如下具體部署。

整個(gè)隧道施工分為兩個(gè)階段：第一階段先施工隧道兩端，即K15+150～340m段和K15+490～560m段；第二階段施工K15+340～490m段。具體詳見圖1。

圖1 西政下穿隧道工程平面布置示意圖

這樣劃分可確保隧道從進(jìn)、出口兩端向中部推進(jìn)，可縮短施工工期，確保西政學(xué)校師生暑假期間能施工學(xué)校中間校園區(qū)隧道開挖，并在學(xué)校開學(xué)前恢復(fù)B1線和校園外寶勝大道，實(shí)現(xiàn)西政校園B1、B2、B5線和寶勝大道的交通轉(zhuǎn)換，并制定具體的交通組織實(shí)施方案。

5 施工技術(shù)

本隧道施工難度在于高切破土石方開挖和雙連拱隧道整體一次成型施工兩個(gè)方面。

5.1 臨時(shí)邊坡開挖、支護(hù)

由于隧道埋深較大，采用明挖施工將于隧道兩側(cè)形成最高達(dá)25m的臨時(shí)邊坡。

一般段巖質(zhì)邊坡近1∶0.5放坡，土質(zhì)邊坡按1∶1.5放坡。

K15+320～392.0m段巖質(zhì)邊坡按1∶0.1放坡，土質(zhì)邊坡按1∶1.25放坡，K15+300～320.0m段采用漸變接順。

K15+300～448.75.0m段西北側(cè)約25m為西南政法大學(xué)第4教學(xué)樓，為確保教學(xué)樓的安全，在K15+392～448.75m段，設(shè)置15根1.5×2.0m的抗滑樁，樁頂土質(zhì)邊坡按1∶1.25（392m處）～1.75（448.75m處）放坡。

K15+300～448.75m段臨時(shí)邊坡（靠教學(xué)樓側(cè)）中的巖、土質(zhì)邊坡均采用錨噴網(wǎng)臨時(shí)支護(hù)。

邊坡施工層面自上而下，邊開挖邊噴錨，每層施工面開挖不應(yīng)大于3m。采用XU—100型鉆機(jī)干法鉆孔，嚴(yán)禁用高壓水沖洗，以防沖刷坡面。施工時(shí)注意灑水降塵。

5.2 隧道結(jié)構(gòu)施工

5.2.1 隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)道路整體布置，左、右幅隧道采取連拱隧道的形式，其中標(biāo)準(zhǔn)路段凈空標(biāo)準(zhǔn)按單向三車道布置，行車道寬12.25m；加寬路段凈空標(biāo)準(zhǔn)按單向四車道布置，行車道寬15.75 m。

5.2.2 明挖隧道施工工藝流程

測(cè)量放線→ 土石方開挖→臨時(shí)邊坡防護(hù)→邊墻、中墻基礎(chǔ)澆筑→基礎(chǔ)兩側(cè)回填及仰拱回填→雙連拱整體臺(tái)車就位→鋼筋制作與安裝→襯砌臺(tái)車外模及端模安裝→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)生→移模養(yǎng)護(hù)→隧道防排水施作→隧道兩側(cè)及拱頂回填→隧道總體及路面和洞頂綠化與地面恢復(fù)。

5.2.3 洞口施工

根據(jù)洞口現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)、地形情況均采用端墻式洞門，洞頂仰坡采用綠化生態(tài)護(hù)坡，回填坡面與原地面順接。

5.2.4 基礎(chǔ)處理

本隧道位于山谷回填地段，明挖后要先進(jìn)行邊墻、中墻基礎(chǔ)換填、仰拱及充填的施工，然后再采用整體模筑臺(tái)車進(jìn)行全斷面襯砌整體澆筑。

要求左右洞澆筑進(jìn)度嚴(yán)格保持一致，并嚴(yán)格控制中墻的側(cè)向位移，確保換填基礎(chǔ)嵌入完整中風(fēng)化巖石內(nèi)大于0.5m?；A(chǔ)回填工作應(yīng)待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后均勻?qū)ΨQ回填。

5.2.5 防排水施工

本隧道為雙連拱明挖隧道，其防排水要求十分高，采取以排為主，因地制宜，綜合治理原則進(jìn)行處理。

（1）在洞口段設(shè)置截水溝及護(hù)坡防護(hù)。

（2）襯砌混凝土采用抗?jié)B標(biāo)號(hào)不得低于S8的防水混凝土澆筑?；炷敛捎秒p摻技術(shù)，即混凝土中摻KF-1聚丙烯短纖維及BR型系列增強(qiáng)防水劑（或性能指標(biāo)相同產(chǎn)品）。

（3）在明洞襯砌及填土之間鋪設(shè)CW2防水板，二次襯砌施工縫設(shè)BW-96型遇水膨脹止水條，沉降縫設(shè)E型止水帶。

（4）隧道回填防排水

隧道洞身襯砌強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即可敷設(shè)隧道防排水系統(tǒng)，隧道洞身兩側(cè)采用碎石土同步回填，并用小型機(jī)械夯實(shí)，密實(shí)度大于93%。洞頂回填土密實(shí)度大于93%。在距離洞頂一定的回填高度，設(shè)置砂卵石層和粘土隔水層，以防地表水的滲入。粘土隔水層以上采用普通土回填，密實(shí)度達(dá)到80%（路基范圍要求為93%）。

5.2.6 洞身襯砌施工

洞身襯砌混凝土均采用鋼筋混土整體結(jié)構(gòu)形式。普通段明洞襯砌厚度為1.0m，仰拱厚度為0.6m；加寬段及加寬過渡段明洞襯砌厚度為1.2m，仰拱厚度為0.8m。洞身襯砌施工時(shí)采用雙連拱整體臺(tái)車一次性模注現(xiàn)澆，每次澆筑長(zhǎng)度不小8m，以提高襯砌的整體密實(shí)性，盡量減少橫向施工縫。

（1）鋼筋工程

由于本隧道為明挖隧道，跨徑大，洞身襯砌臺(tái)車就位后再進(jìn)行鋼筋制安，而鋼筋結(jié)構(gòu)為雙層筋，主筋為Φ25、Φ16鋼筋（如圖2），施工難度較大，因此再襯砌臺(tái)車前后沿臺(tái)車拱部圓弧采用Φ25鋼筋做成弧形護(hù)架，既可作為襯砌臺(tái)車施工的安全防護(hù)架，同時(shí)作為鋼筋和臺(tái)車端模安裝的操作平臺(tái)。護(hù)架和臺(tái)車爬梯懸掛密目安全網(wǎng)。

圖2 大跨徑雙連拱明挖隧道鋼筋結(jié)構(gòu)圖

由于鋼筋采用機(jī)械螺紋連接，鋼筋制作安裝過程中，必須嚴(yán)格控制鋼筋的配料尺寸和安裝預(yù)埋位置必須準(zhǔn)確。為確保鋼筋安裝質(zhì)量，施工中采用了專用的弧形定位塊將底層縱向鋼筋固定，同時(shí)起保護(hù)層的作用。安裝弧形主筋時(shí)，采用正反絲直螺紋連接接頭與基礎(chǔ)預(yù)埋件連接，箍筋與主筋綁扎或電焊必須確保位置準(zhǔn)確牢固。

為加快施工進(jìn)度，確保鋼筋安裝質(zhì)量，主筋先在鋼筋制作房加工連接成型后再搬運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，人工配合汽車吊起吊安裝成型。因隧道外拱架與外拱模板和鋼筋自重較大，在鋼筋安裝時(shí)沿臺(tái)車拱部均敷設(shè)縱向支撐筋以支撐外層鋼筋骨架。縱向支撐筋采用Φ25豎向鋼筋點(diǎn)焊在縱向底層鋼筋上。

隧道邊墻、中墻基礎(chǔ)縱向水平施工縫采用不銹鋼板，安裝在拱圈斷面中部。不銹鋼板采用不銹鋼焊條電焊在基礎(chǔ)預(yù)埋主筋上，每環(huán)斷開，沿不銹鋼內(nèi)側(cè)設(shè)置止水條或止水膠水，確保止水條或止水膠與不銹鋼板粘結(jié)牢固。

隧道每環(huán)均設(shè)置沉降變形縫，并安裝E型止水帶，沿拱圈“O”型斷面環(huán)向全封閉。

（2）混凝土工程

隧道結(jié)構(gòu)均采用C30防水混凝土，采用先進(jìn)工藝集中拌合站拌制運(yùn)輸，隧道左右洞身襯砌一次對(duì)稱澆筑成型。

由于隧道中墻為大體積混凝土，澆筑時(shí)施工水化熱大，為防止混凝土開裂，在中墻中設(shè)置雙排Φ32冷凝管，橫向間距80cm，豎向間距50cm。

（3）支架系統(tǒng)

本隧道支架系統(tǒng)經(jīng)過多方論證，為避免常規(guī)性雙連拱隧道縱向施工縫較多和解決拱頂角丫滲水和漏水的普遍病害問題，采用專門設(shè)計(jì)的定型全斷面雙連拱整體式鋼模板襯砌臺(tái)車，如圖3所示。

圖3 大跨徑雙連拱明挖隧道襯砌臺(tái)車總圖

該臺(tái)車是以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)襯砌臺(tái)車行走，利用液壓油缸調(diào)整模板到位及收模的隧道混凝土成型機(jī)械設(shè)備，該臺(tái)車具有成本較低，結(jié)構(gòu)可靠，操作方便，可調(diào)性大，安全穩(wěn)定，襯砌速度快，成型面好的優(yōu)點(diǎn)。本臺(tái)車左、右洞連拱同時(shí)就位安裝，同時(shí)對(duì)稱襯砌施工，這是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的施工工藝。臺(tái)車由模板總成、托架總成、平移機(jī)構(gòu)、門架總成、主從行走機(jī)構(gòu)、側(cè)向液壓缸、側(cè)向千斤頂、托架支撐千斤頂、門架支撐千斤頂、臺(tái)車外?？偝珊团_(tái)車外模拱架等組成。

6 結(jié)語

本隧道施工中采用了整體式雙連拱襯砌臺(tái)車工藝，在現(xiàn)場(chǎng)施工全過程中對(duì)模板安裝、鋼筋制安、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效控制，保證了施工質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和預(yù)期目標(biāo)，為今后施工中類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]JTGB01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]JTJ042—94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50086—2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB50330—2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

責(zé)任編輯：余詠梅

施工經(jīng)驗(yàn)

用隅撐模板實(shí)現(xiàn)異型隅撐與主構(gòu)件緊密安裝

對(duì)于平面外剛度較小的鋼構(gòu)件，往往使用成對(duì)隅撐來保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，某工程設(shè)計(jì)要求鋼柱楔進(jìn)隅撐張口處，隅撐螺栓孔高度、中心位置必須和鋼柱相應(yīng)部位高度吻合。實(shí)現(xiàn)隅撐與鋼柱表面緊貼連接，達(dá)到外露構(gòu)件安裝美觀的目的。

采用常規(guī)方法施工，如果成對(duì)隅撐分別焊接在預(yù)埋件上，會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變位，使鋼柱不能順利楔進(jìn)隅撐張口處；或者安裝后隅撐張口與鋼柱表面連接不緊密，影響美觀。而如果采用成對(duì)隅撐先與鋼柱連接后再安裝，一則缺乏工作面，二則吊裝中容易造成結(jié)構(gòu)損傷?？梢娛褂贸Ｒ?guī)方法很難實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

施工中做了一個(gè)和隅撐與鋼柱連接位置完全一樣的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，稱之為隅撐模板，先將隅撐與隅撐模板安裝在一起。之后一起安裝成對(duì)隅撐，由于隅撐模板完全模擬了隅撐與鋼柱的連接空腔，協(xié)調(diào)了成對(duì)隅撐安裝時(shí)產(chǎn)生的相互變位，消除了偏差影響，很容易實(shí)現(xiàn)隅撐與鋼柱的緊密連接。隅撐模板重量輕，成對(duì)隅撐安裝完成后可拆除重復(fù)利用。

（摘自《建筑工人》）

Construction Technology Featured with Long-Span,Double Arch,and Cut and Cover Tunnel

The tunnel project under discussion,a high slope cut and long-span double-arch is a hard-to-find project case within China.An overall styled double-arch lining template technology is adopted during the construction which effectively ensures the construction quality that brings under control the entire process including such different construction phases:the scene of the template installation,steel fabrication and installation,concrete pouring,curing and others.

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U455.4

：A

：1671-9107（2010）07-0016-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.7.016

2010-4-16

董道雷（1970-），男，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師，現(xiàn)任北城致遠(yuǎn)集團(tuán)有限公司工程技術(shù)發(fā)展部項(xiàng)目經(jīng)理。