基于南京梅子洲过江隧道开挖工程分析

李成勋

【摘要】本文结合南京梅子洲过江通道接线（J2-J5区域）地下基坑工程案例，分析在克服“工期短、跨度大、难度高”因素下，采取分段流水并结合基坑支撑支护开挖施工，提出可行的施工措施，确保基坑的施工安全性和效益性。

【关键词】基坑降水；基坑开挖；支护施工

引言

过江隧道作为一种跨越江河、联系两岸的主要结构物，承担着重要的交通功能。相比桥梁来说，过江隧道具有不影响通航、拆迁少、安全性高等特点。在国内与江河相关的大型城市，如上海、香港、武汉、南京等均修建了大量过江隧道，为满足城市的交通联系发挥着重要的作用。本文详细探讨了各城市过江隧道的功能等级、施工方法、技术特点，为其类似工程供鉴。

1、施工技术应用

过江隧道过江段施工风险大，要对开挖面的稳定泥浆、添加材料的泄漏或喷涌，隧道上浮问题和管片变形等技术问题进行分析，为确保安全施工提供技术保障，所以过江隧道的施工方法选择非常重要。一般而言对于过江部分采用盾构法施工，一般覆土厚度1-2倍管径。采用专业厂家生产的盾构设备进行隧道掘进，对岩层扰动小，施工技术成熟，风险可控。如上海长江隧道、南京长江隧道、武汉长江隧道均采用此类施工方法。此外可以采用沉管法进行施工。通过临时围堰采用趸船进行安装，受水流、冲刷等因素制约，施工难度大，一般覆土1-2m即可。如上海外环隧道采用此类方法修建。而对于传统的钻爆法施工，覆土高度较高，对岩层有扰动，风险较高。同时由于覆土深，不利于两端接线。故过江隧道中很少采用。

2、工程概况

南京梅子洲过江通道接线J2-J5区域全长1482米，整个隧道基坑共分为11个区域进行基坑开挖施工，每个区域又分为流水段进行基坑开挖施工，其总施工平面布置图如下图1所示：

3、施工方案及步骤

每个区域采用分段台阶式开挖，先由挖掘机纵向开挖第一层土方，纵向首个流水段开挖完毕后，纵向开槽按照15%比例修筑土方运输坡道，进行首道钢支撑安装，之后挖机顺序对下层土方进行挖除，采用运输车顺运输坡道运送出基坑。现以YK10+615-YK10+700段为例，具体说明基坑开挖步骤，具体开挖步骤如下：（1）根据施工图纸设计，首道混凝土支撑距离钢支撑距离为4.5米，则首层土开挖高度为5.0米。首层土台阶按照1：2进行放坡，根据首层土开挖高度和底部台阶施工长度则，顶部纵向挖掘长度为11米。（2）第一层土开挖完毕，基地标高开挖至第一层钢支撑底部0.5米后，挖掘机下至基坑地面开始第二层土方土方运输坡道开挖，坡道采用15%坡比，表面铺设钢板箱作为临时便道。根据设置第二层土方开挖高度为3.5米。第一层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退开始安装第二道钢支撑。基坑进行第二层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖第二个台阶。（3）第二层土方开挖完毕后，基地标高开挖至第二层钢支撑底部0.5米后，继续进行开槽修筑土方运输坡道，进行第二层钢支撑安装。第二层钢支撑安装完毕后，挖掘机进入基地进行第三层土方开挖。第三层土方从基坑中间向两侧开挖，土方由運输坡道运出基坑，自卸汽车外运至弃土场。根据设置第三层土方开挖高度为3.5米。第二层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退开始安装第二道钢支撑。基坑进行第三层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖第三个台阶。（4）第三层土方开挖完毕后，基地标高开挖至第三层钢支撑底部0.5米后，继续进行开槽修筑土方运输坡道，开始进行第三层钢支撑安装。第三层钢支撑安装完毕后，挖掘机进入基地进行第四层土方开挖。根据设置第四层土方开挖高度为3.0-3.6米。第三层第一道钢支撑之间的土方开挖完毕后，挖掘机后退开始安装第二道钢支撑。基坑进行第三层土开挖的同时，顶层土同步开挖后退，形成基坑开挖第四个台阶。第四层土方为该段最底层土方，在进行第四层土方开挖时，开挖底标高控制在基地标高以上0.3米，剩余0.3米由人工进行挖除，长臂挖掘机垂直挖出基坑。

4、基坑开挖结合支撑施工的控制要点

（1）钢筋混凝土冠梁、围檩采用C30混凝土，钢筋混凝土支撑采用C30补偿收缩混凝土。（2）钢筋采用HPB300（φ）、HRB400（Ф）级钢，型钢、钢板采用Q235B。（3）焊条：HPB300级钢筋焊条采用E43XX型，HRB400级钢筋焊条采用E50XX型。（4）钢筋连接器采用钢筋等强度滚直螺纹连接器，采用一级钢筋连接器。

开挖原则如下：（1）基坑开挖必须在降水井完成并正常运营，地下连续墙、围护桩、立柱桩、抗拔桩、止水帷幕、地基加固达到设计强度后方可进行。（2）基坑每一层开挖时确保已经将地下水水位降低至开挖面下至少1米。（3）基坑开挖按照“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则进行开挖。开挖时注意“时空效应”，即在第一、二道支撑的土层开挖中，纵向每一小段开挖宽度为9m，小段土方要在16小时内完成。第三～五道支撑土层开挖中，纵向每小段开挖宽度一般为6m左右， 每层按照1：3.0放坡开挖（视实际开挖的地层稳定性可做适当调整）。小段土方开挖要在8小时内完成，随即在8小时内安装好该段的钢支撑，并施加预应力，若是混凝土支撑，则需在小段土方开挖完成后的48小时内施工完成。（4）钢管支撑开挖至设计底标高底时及时支撑（钢支撑底部放在开挖面上），砼支撑开挖至设计顶标高时，开槽、施工垫层、绑钢筋、立模板、浇筑混凝土支撑。尽量减少基坑无支撑区域及暴露时间，严禁超挖。（5）机械开挖时，坑底应保留300mm厚土层，由人工挖除整平。以便防止坑地土被扰动。（6）必要时可通过深井降水加固基坑内和坑底下的土体，提高坑内土体抗力，从而减少坑底隆起和围护结构的变形量，防止坑外地表过量沉降，流程如下所示：施工准备→钻机、材料进场、钻机定位、埋设护筒→清孔→下井管 填砾、止水、封孔→洗井→下泵试抽→安装真空泵→排水、气管路及电缆→记录。

5、结语

本工程施工过程中，工程部各工序技术负责人负责现场工序的技术指导和监督，并及时处理施工中遇到的技术问题，及时反馈信息；并对施工进度计划、降水井运营、基坑监测进行管理。通过结合基坑的支撑施工而采取基坑分段开挖的合理穿插与控制，有效地保证了基坑施工的安全性的经验，可为同类工程提供参考借鉴。

参考文献

[1]孔莉莉，朱刚.闹市中心超深基坑开挖施工技术与防护措施[J].建筑施，2012（11）：30-31.