梅子洲主隧道地下工程支撑体系施工探讨

摘要：南京青奥轴线（梅子洲主隧道）自身结构开挖深度大，最深达到27m，开挖过程中可能出现围护结构变形、开裂、墙缝或地基涌水、涌砂、地面沉降、坑底隆起等情况，可能造成围护结构和支撑结构的失稳，是该工程的难点。笔者就地下工程支撑体系的成功施工进行分析，供同类工程参考。

关键词：隧道开挖；主隧道地下工程；地下支撑；混凝土支撑；钢支撑 文献标识码：A

中图分类号：TU755 文章编号：1009-2374（2015）10-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0914

1 工程概况

梅子洲主隧道基坑YK10+312～YK10+497.8，长185m，按照设计变形缝设置位置，从基坑西端头YK10+312向东端头YK10+497.8，分9个流水段。开挖时分两个工作面施工：（1）浅层土方支撑开挖；（2）深层土方支撑开挖，属于超大深基坑工程。

2 基坑支护方案

由基坑开挖深度、周围环境及水文地质条件，经优化比较分析，确定基坑的支护方案如下：

2.1 浅层基坑

浅层基坑为两阶平台三阶放坡大开挖，网喷支护，坡率均为1∶1，一阶放坡高度为4m，二阶放坡高度为4.83m，三阶放坡高度为4m，中间两级平台宽均为3m，从流水段1向流水段4开挖，基坑宽度35～50m，两侧均有施工便道，每个流水段地面设置两台挖掘机。基坑内每个工作面根据支撑高度的不同，分别配置不周型号挖机作业。如图1所示：

图1 浅层基坑剖面

2.2 深层基坑

从流水段5向流水段9开挖。第5流水段宽65m，单侧出土压力较大，考虑在匝道格栅地连墙外侧布置1台加长臂挖机，缓解出土压力。第6～第9流水段由于J匝道悬臂开挖，只能在基坑北侧便道单侧出土，每个流水段地面配置两台挖机，根据深度不同，分别采用PC360挖机、现代305、375长臂挖掘机；基坑内为砼支撑，每个流水段根据砼支撑层高的不同分别选择320、220挖机在基坑内转土，每个工作面配6台挖机，图2为土方支撑开挖示意图。

图2 土方支撑开挖示意图

3 施工总体思路

由于该隧道基坑属于超大深基坑，基坑支护较复杂，现在将浅、深层基坑的开挖支护方法具体阐述

如下：

3.1 浅基坑的开挖与支护

3.1.1 浅基坑为两阶平台三阶放坡的大开挖方式，施土流程如下：测量放线、机械刷坡、人工清坡、挂网、喷射面层、面层混凝土养护。

3.1.2 土方开挖采用反铲挖掘机挖土，自卸汽车运土方式进行；每个区域开挖时，沿网喷支护的基坑边分层开挖，每级边坡分2层开挖，开挖厚度为2～3m，每一层开挖到位、作业面修理平整后，及时组织网喷支护施土，以稳定壁面，防止松散土塌落。只有每一层支护到位后，才可开挖下一层。

3.1.3 坡顶护坡宽度大于1.5m，每隔1.5m设置1根1.5m长的小18钢筋用来挂网。

3.1.4 坡面采用d8@200钢筋网片，且坡面每隔3m设小16钢筋打入土层1m深，外露80mm以挂钢筋网片兼作钢筋网片保护层支架，钢筋网片保护层厚度为4cm，需焊在d16钢筋上。

3.1.5 喷射混凝土强度等级为C20，喷面厚度为100mm，一次喷射成活，喷面接茬应斜交搭接，搭接长度大于200mm。

3.1.6 喷射时，喷头处的工作风压以保持在0.10～0.12MPa为宜，喷头与受喷面应尽量垂直，并保持在0.8～1.0m的距离；喷射应自下而上进行，喷头运动一般按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢地移动。

3.1.7 一级基坑开挖支护的同时进行同一级基坑降水土程：（1）一级基坑外围采用小d550mm@400mm双轴水泥搅拌桩进行止水，桩长18m；水泥土搅拌桩采用“二喷四搅”土艺施土，前后排桩施土应错位成踏步式，以便发生停工时，前后施土桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果；止水帷幕完成后渗透系数控制在<10-7cm/s的范围内。（2）基坑内采用大口径管井降水进行降水，确保地下水位降至二级基坑设计坑底标高以下1m。

3.2 砼支撑施工

3.2.1 确认顶圈梁及支撑、围檩采用的钢筋种类、型号、规格符合要求，钢筋具有材质证明书或试验报验单，分批堆放整齐，焊条焊剂应有合格证，防止锈蚀，变潮变质等。

3.2.2 在钢筋施工过程中严格按规范规定进行加工、焊接、绑扎，确保各类焊缝及搭接的质量。

3.2.3 焊接均采用单面搭接电弧焊，搭接长度取10d（d为钢筋直径）。

3.2.4 钢筋需要进行搭接焊，其焊接接头必须相互错开，在任一焊接接头中心至长度为35d且不小于500mm的区段内，任一根钢筋不得有两个接头，非预应力钢筋（受拉区）在该区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积不宜超过50%。

3.2.5 焊接接头距钢筋弯折处不应小于10d（d为钢筋直径）。

3.2.6 钢筋骨架组成的钢筋必须满足外观检查和力学性能试验的需要（如其表面不得有裂纹、折叠、结疤、凹坑、油污等）。焊缝表面应平整，不得有凹陷或焊瘤。焊接接头区域不得有裂纹。

3.2.7 勾筋弯钩采用标准弯钩，HPB235级钢筋末端应作180度弯钩，其弯钩内直径不应小于钢筋直径的2.5倍，弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的

3倍。

3.2.8 钢筋的弯钩应朝上，不要倒向一边，但双层钢筋网的上侧钢筋弯钩应朝下，扎丝呈八字形布置。

3.2.9 支撑、围檩与地连墙连接处，先凿出地连墙中预埋的钢筋接驳器，在绑扎钢筋时，将砼支撑或围檩的钢筋通过接驳器与地连墙相连，达到整体性的

效果。

3.3 钢支撑施工工艺流程

施工准备→土方分层开挖→支撑点位置测设→凿出预埋钢板→钢支撑拼装→拼装就位→自由端施加预应力→插入钢楔块→焊接端部。

支撑架设采用起重机整体吊装（见图3），支撑架设前根据基坑端面宽度提前拼装，并经检查合格，无焊伤、开裂等质量缺陷，拼装完成的钢支撑轴线偏差和挠曲变形控制在规范允许范围之内，同时预拼装出8根备用支撑应付可能出现的紧急情况，支撑就位精度要满足规范要求。

图3 支撑安装示意图

3.4 基坑降水工程

基坑降水工程：（1）二级基坑外围采用高压旋喷桩止水，桩径700mm，桩间距500mm，桩长23.31m；共918根，采用P042.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1，高压旋喷桩完成后渗透系数控制在<10-7cm/s的范围，且桩身28d无侧限极限抗压强度>1.0MPa。大面积施土前应进行试桩，以确定施工最优参数及工艺；（2）基坑内采用大口径管井进行降水，确保地下水位降至二级基坑设计坑底标高以下1m。

4 结语

南京青奥轴线（梅子洲主隧道）地下工程支撑体系的施工中做到了加强对土方开挖、支撑、降水等分包队伍的协调管理，合理安排交叉作业，在工程量大、工期短、任务重的情况下，确保了基坑施工安全和工程质量过关，为备战青奥工程提供了可靠的保障。

参考文献

[1] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）[S].2011.

作者简介：李成勋（1967-），男，河南内黄人，中铁十五局集团有限公司高级工程师，研究方向：土木建筑工程施工及安全管理。

（责任编辑：蒋建华）