梅子洲主隧道地下工程支撐體系施工探討

摘要：南京青奧軸線（梅子洲主隧道）自身結(jié)構(gòu)開挖深度大，最深達(dá)到27m，開挖過程中可能出現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開裂、墻縫或地基涌水、涌砂、地面沉降、坑底隆起等情況，可能造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，是該工程的難點(diǎn)。筆者就地下工程支撐體系的成功施工進(jìn)行分析，供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：隧道開挖；主隧道地下工程；地下支撐；混凝土支撐；鋼支撐 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU755 文章編號(hào)：1009-2374（2015）10-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0914

1 工程概況

梅子洲主隧道基坑YK10+312～YK10+497.8，長(zhǎng)185m，按照設(shè)計(jì)變形縫設(shè)置位置，從基坑西端頭YK10+312向東端頭YK10+497.8，分9個(gè)流水段。開挖時(shí)分兩個(gè)工作面施工：（1）淺層土方支撐開挖；（2）深層土方支撐開挖，屬于超大深基坑工程。

2 基坑支護(hù)方案

由基坑開挖深度、周圍環(huán)境及水文地質(zhì)條件，經(jīng)優(yōu)化比較分析，確定基坑的支護(hù)方案如下：

2.1 淺層基坑

淺層基坑為兩階平臺(tái)三階放坡大開挖，網(wǎng)噴支護(hù)，坡率均為1∶1，一階放坡高度為4m，二階放坡高度為4.83m，三階放坡高度為4m，中間兩級(jí)平臺(tái)寬均為3m，從流水段1向流水段4開挖，基坑寬度35～50m，兩側(cè)均有施工便道，每個(gè)流水段地面設(shè)置兩臺(tái)挖掘機(jī)?；觾?nèi)每個(gè)工作面根據(jù)支撐高度的不同，分別配置不周型號(hào)挖機(jī)作業(yè)。如圖1所示：

圖1 淺層基坑剖面

2.2 深層基坑

從流水段5向流水段9開挖。第5流水段寬65m，單側(cè)出土壓力較大，考慮在匝道格柵地連墻外側(cè)布置1臺(tái)加長(zhǎng)臂挖機(jī)，緩解出土壓力。第6～第9流水段由于J匝道懸臂開挖，只能在基坑北側(cè)便道單側(cè)出土，每個(gè)流水段地面配置兩臺(tái)挖機(jī)，根據(jù)深度不同，分別采用PC360挖機(jī)、現(xiàn)代305、375長(zhǎng)臂挖掘機(jī)；基坑內(nèi)為砼支撐，每個(gè)流水段根據(jù)砼支撐層高的不同分別選擇320、220挖機(jī)在基坑內(nèi)轉(zhuǎn)土，每個(gè)工作面配6臺(tái)挖機(jī)，圖2為土方支撐開挖示意圖。

圖2 土方支撐開挖示意圖

3 施工總體思路

由于該隧道基坑屬于超大深基坑，基坑支護(hù)較復(fù)雜，現(xiàn)在將淺、深層基坑的開挖支護(hù)方法具體闡述

如下：

3.1 淺基坑的開挖與支護(hù)

3.1.1 淺基坑為兩階平臺(tái)三階放坡的大開挖方式，施土流程如下：測(cè)量放線、機(jī)械刷坡、人工清坡、掛網(wǎng)、噴射面層、面層混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.1.2 土方開挖采用反鏟挖掘機(jī)挖土，自卸汽車運(yùn)土方式進(jìn)行；每個(gè)區(qū)域開挖時(shí)，沿網(wǎng)噴支護(hù)的基坑邊分層開挖，每級(jí)邊坡分2層開挖，開挖厚度為2～3m，每一層開挖到位、作業(yè)面修理平整后，及時(shí)組織網(wǎng)噴支護(hù)施土，以穩(wěn)定壁面，防止松散土塌落。只有每一層支護(hù)到位后，才可開挖下一層。

3.1.3 坡頂護(hù)坡寬度大于1.5m，每隔1.5m設(shè)置1根1.5m長(zhǎng)的小18鋼筋用來(lái)掛網(wǎng)。

3.1.4 坡面采用d8@200鋼筋網(wǎng)片，且坡面每隔3m設(shè)小16鋼筋打入土層1m深，外露80mm以掛鋼筋網(wǎng)片兼作鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層支架，鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層厚度為4cm，需焊在d16鋼筋上。

3.1.5 噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，噴面厚度為100mm，一次噴射成活，噴面接茬應(yīng)斜交搭接，搭接長(zhǎng)度大于200mm。

3.1.6 噴射時(shí)，噴頭處的工作風(fēng)壓以保持在0.10～0.12MPa為宜，噴頭與受噴面應(yīng)盡量垂直，并保持在0.8～1.0m的距離；噴射應(yīng)自下而上進(jìn)行，噴頭運(yùn)動(dòng)一般按螺旋式軌跡一圈壓半圈均勻緩慢地移動(dòng)。

3.1.7 一級(jí)基坑開挖支護(hù)的同時(shí)進(jìn)行同一級(jí)基坑降水土程：（1）一級(jí)基坑外圍采用小d550mm@400mm雙軸水泥攪拌樁進(jìn)行止水，樁長(zhǎng)18m；水泥土攪拌樁采用“二噴四攪”土藝施土，前后排樁施土應(yīng)錯(cuò)位成踏步式，以便發(fā)生停工時(shí)，前后施土樁體成錯(cuò)位搭接形式，有利墻體穩(wěn)定及止水效果；止水帷幕完成后滲透系數(shù)控制在<10-7cm/s的范圍內(nèi)。（2）基坑內(nèi)采用大口徑管井降水進(jìn)行降水，確保地下水位降至二級(jí)基坑設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高以下1m。

3.2 砼支撐施工

3.2.1 確認(rèn)頂圈梁及支撐、圍檁采用的鋼筋種類、型號(hào)、規(guī)格符合要求，鋼筋具有材質(zhì)證明書或試驗(yàn)報(bào)驗(yàn)單，分批堆放整齊，焊條焊劑應(yīng)有合格證，防止銹蝕，變潮變質(zhì)等。

3.2.2 在鋼筋施工過程中嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行加工、焊接、綁扎，確保各類焊縫及搭接的質(zhì)量。

3.2.3 焊接均采用單面搭接電弧焊，搭接長(zhǎng)度取10d（d為鋼筋直徑）。

3.2.4 鋼筋需要進(jìn)行搭接焊，其焊接接頭必須相互錯(cuò)開，在任一焊接接頭中心至長(zhǎng)度為35d且不小于500mm的區(qū)段內(nèi)，任一根鋼筋不得有兩個(gè)接頭，非預(yù)應(yīng)力鋼筋（受拉區(qū)）在該區(qū)段內(nèi)有接頭的受力鋼筋截面面積占受力鋼筋總截面面積不宜超過50%。

3.2.5 焊接接頭距鋼筋彎折處不應(yīng)小于10d（d為鋼筋直徑）。

3.2.6 鋼筋骨架組成的鋼筋必須滿足外觀檢查和力學(xué)性能試驗(yàn)的需要（如其表面不得有裂紋、折疊、結(jié)疤、凹坑、油污等）。焊縫表面應(yīng)平整，不得有凹陷或焊瘤。焊接接頭區(qū)域不得有裂紋。

3.2.7 勾筋彎鉤采用標(biāo)準(zhǔn)彎鉤，HPB235級(jí)鋼筋末端應(yīng)作180度彎鉤，其彎鉤內(nèi)直徑不應(yīng)小于鋼筋直徑的2.5倍，彎鉤的彎后平直部分長(zhǎng)度不應(yīng)小于鋼筋直徑的

3倍。

3.2.8 鋼筋的彎鉤應(yīng)朝上，不要倒向一邊，但雙層鋼筋網(wǎng)的上側(cè)鋼筋彎鉤應(yīng)朝下，扎絲呈八字形布置。

3.2.9 支撐、圍檁與地連墻連接處，先鑿出地連墻中預(yù)埋的鋼筋接駁器，在綁扎鋼筋時(shí)，將砼支撐或圍檁的鋼筋通過接駁器與地連墻相連，達(dá)到整體性的

效果。

3.3 鋼支撐施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→土方分層開挖→支撐點(diǎn)位置測(cè)設(shè)→鑿出預(yù)埋鋼板→鋼支撐拼裝→拼裝就位→自由端施加預(yù)應(yīng)力→插入鋼楔塊→焊接端部。

支撐架設(shè)采用起重機(jī)整體吊裝（見圖3），支撐架設(shè)前根據(jù)基坑端面寬度提前拼裝，并經(jīng)檢查合格，無(wú)焊?jìng)㈤_裂等質(zhì)量缺陷，拼裝完成的鋼支撐軸線偏差和撓曲變形控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，同時(shí)預(yù)拼裝出8根備用支撐應(yīng)付可能出現(xiàn)的緊急情況，支撐就位精度要滿足規(guī)范要求。

圖3 支撐安裝示意圖

3.4 基坑降水工程

基坑降水工程：（1）二級(jí)基坑外圍采用高壓旋噴樁止水，樁徑700mm，樁間距500mm，樁長(zhǎng)23.31m；共918根，采用P042.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶1，高壓旋噴樁完成后滲透系數(shù)控制在<10-7cm/s的范圍，且樁身28d無(wú)側(cè)限極限抗壓強(qiáng)度>1.0MPa。大面積施土前應(yīng)進(jìn)行試樁，以確定施工最優(yōu)參數(shù)及工藝；（2）基坑內(nèi)采用大口徑管井進(jìn)行降水，確保地下水位降至二級(jí)基坑設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高以下1m。

4 結(jié)語(yǔ)

南京青奧軸線（梅子洲主隧道）地下工程支撐體系的施工中做到了加強(qiáng)對(duì)土方開挖、支撐、降水等分包隊(duì)伍的協(xié)調(diào)管理，合理安排交叉作業(yè)，在工程量大、工期短、任務(wù)重的情況下，確保了基坑施工安全和工程質(zhì)量過關(guān)，為備戰(zhàn)青奧工程提供了可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002）[S].2011.

作者簡(jiǎn)介：李成勛（1967-），男，河南內(nèi)黃人，中鐵十五局集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師，研究方向：土木建筑工程施工及安全管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）