纵向倒边盖挖半逆作工法在明挖穿河隧道中的应用

2018-12-25熊松林志军

珠江水运 2018年22期

熊松林志军

摘要：本文以文一路地下通道工程明挖隧道过紫金港河为研究对象，在面临周边环境复杂、河道汛期全断面保通的双重难题下，提出了纵向倒边盖挖半逆作法施工工法，并对该工法下穿河道的设计思路、受力体系、关键技术进行了深入探讨，为类似下穿河道工程提供了经验。

关键词：明挖隧道下穿河道盖挖半逆作

明挖隧道下穿河道施工过程中，为避免水系对施工的不利影响，创造干地施工条件，需修建围堰进行导流，除考虑工程进度及造价因素外，隧道开挖须与围堰导流密切配合，减小周边环境影响。

本文以文一路地下通道工程明挖穿紫金港河为对象，在面临周边环境复杂、河道汛期须全断面保通的双重难题下，提出了改进的下穿河道开挖工法—纵向倒边盖挖半逆作工法，现场施工实践证明，该方法安全可靠。

1.工程概况

1.1周边环境

文一路工程西明挖段位于杭州市文一西路与紫荆文路交叉口西侧，东西向布置，长约230m。工程分两期实施，一期为盾构始发段隧道，二期为下穿紫金港河段隧道，其河岸段基坑开挖深度为14.5～15.3m，下穿段部分基坑开挖深度10.4～10.8m（河床底以下），基坑宽度32.8～36.5m，本文仅对下穿部分盖挖段进行探讨。

现状紫金港河河宽21.4～29.6m，河底标高-0.5m，非汛期十年一遇水位2.82m，基坑周边地坪标高约为+4.0m。基坑周边建构筑物林立、管线丰富，其中西南角省公安监管总队二层商铺及北侧110kv电力管为本工程重点保护对象。

1.2工程及水文地质

本工程隧道开挖及围护桩范围内的土层划分从上至下以填土、淤泥及淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土及粘土为主。基坑底一般位于③2淤泥质粉质粘土，地基土承载能力较差，渗透系数小。

场地地下水类型主要为孔隙潜水和松散孔隙承压水。沿线场地潜水主要赋存于浅（中）部土层中，稳定水位埋深为地面下1.3～4.6m。承压水主要分布于下部的细粉砂及粉砂中，含水层厚度较小，与本工程建设影响不大。

2.总体设计思路

本工程初步设计方案为施工纵向围堰，采取河道倒边、基坑明挖顺作方式完成该段隧道结构施工，由于该围堰方式需在两个汛期占用河道，不满足河道部门提出的“非汛期（10月中旬至次年4月中旬）保证10m过水断面，汛期恢复全断面过流能力”的河道保通要求，原施工纵向围堰、结构倒边顺作方式施工周期较长，无法满足。

2.1主要技术难点

（1）河道为防洪排涝河道，水体保护要求高，施工中须严格落实河道要求。

（2）工程开挖地层以淤泥及淤泥质粘土为主，物理力学性质差，基坑变形控制难度较大。

（3）周边建构筑物林立，管线丰富。建构筑物以学校、公建为主，基础形式不明，管线以电力、燃气及大直径雨、污水管为主，变形控制要求严格。

（4）施工工序复杂，施工期需同步考虑拆复建桥梁施工，并充分利用围堰进行桥梁桩基施工。

2.2初步方案

本工程下穿紫金港河段隧道结构顶板顶标高为-2.1m～-1.3m，与现状河床（底标高-0.5m）距离较近，结合该实际情况，我单位提出采用纵向倒边盖挖半逆作工法进行施工，即依靠2个非汛期分别实施东、西两个半幅的结构顶板，采用纵向围堰保证10m宽的过流断面。而后，在第2个汛期进行盖挖半逆作施工，在满足河道全断面过流能力的前提下，借用结构顶板作为水平支撑，借助其水平刚度和抗压强度保证基坑的稳定，而后分层分段开挖土方，并依次浇筑隧道底板及侧墙结构。

3.围护结构设计

3.1围护结构设计

鉴于本工程周边环境复杂，河中段隧道基坑围护结构与河岸段一致，采用800厚地下连续墙，墙深根据计算采用31.5m，坑底土质较差，采用高压旋喷桩进行被动区裙边+抽条加固，加固宽度、深度均为3m。

3.2水平支撑设计

河中段基坑水平支撑体系由两道支撑组成：第一道水平支撑利用主体结构的顶板，以平衡作用在围护结构上的水土压力。板结构水平刚度大，可以有效控制基坑变形和地面沉降；第二道支撑采用800直径钢管支撑，可有效减少支撑道数，加快土方开挖及结构回筑的速度。

3.3竖向支撑设计

河中段基坑竖向支撑体系由隧道结构顶板、临时立柱和地连墙三部分组成。顶板将上部水体竖向荷载及自重传递给临时立柱及地连墙。对于临时立柱，其承担了上部传来的顶板自重及水体竖向荷载，可采用型钢方案及钻孔灌注桩方案两种形式。

由于钻孔灌注桩方案刚度较大，能有效加大临时立柱的平面间距，利于顶板下方土方开挖，本工程最终采用该形式，临时立柱采用与立柱桩相同规格的φ1000钻孔灌注桩，根据承载力计算及顶板的抗冲切计算，钻孔桩立柱间距按9×9m布置，顶板内对应设置格栅式暗梁，增加整体稳定性。

4.关键技术

纵向倒边盖挖半逆作工法在下穿河道中的应用，需着重注意和解决以下關键技术。

4.1顶、底板节点设计

河中段地连墙作为竖向受力体系的一部分，通过预留钢筋接驳器，实现了与结构顶板的刚接，通过与临时立柱协同受力，承担了上部顶板自重及水体竖向荷载，由此可减少2排临时立柱。

采用逆作法施工的结构，通过立柱和围护桩实现的竖向支撑体系，立柱与围护桩之间可能产生差异沉降。两者之间的差异沉降量过大，将会导致梁、板承受过大弯矩而开裂，再加上水平荷载作用，使梁板处于异常的压弯状态下，则有可能造成垮塌事故。为避免发生此类事故，拟将结构整体加强，河中段隧道底板与地连墙也采用上述构造连接，具体做法详见图4。

4.2立柱节点设计

河中段立柱由于采用钻孔灌注桩形式，与结构的顶、底板的衔接是另一个关键问题，对于顶板，立柱与其衔接形式与抗拔桩类似，无殊。对于底板，采用钻孔灌注桩立柱，由于底板钢筋不能穿越、止水钢板难以施工，经综合考虑，立柱位置底板采用后浇做法，底板浇筑过程中，立柱位置预留一1.5×1.5m底板开孔，待隧道主体结构全部完成后，凿除砼立柱并用C40微膨胀砼封闭该开孔。

4.3关键节点防水设计

纵向倒边盖挖半逆作下穿河道隧道须主要解决以下两个防水问题，其余部分与明挖结构相同。

（1）基坑外侧过流通道与基坑衔接防水

基坑外侧由围堰引流而来的河流，与基坑冠梁首先接触，为加强冠梁自身防水、避免河道冲刷引起冠梁外侧土方掏蚀造成结构受力问题，冠梁外侧增设3m宽趾墙，与冠梁一同施工。

（2）冠梁加强防水

过河段隧道顶板与冠梁采用倒角衔接，顶板上涂刷2mm厚单组分聚氨酯防水涂料，采用50厚C25细石混凝土进行保护；冠梁与地连墙衔接位置，采用遇水膨胀止水胶结合预埋式注浆管两道防水；隧道结构与地连墙界面上，采用水泥渗透结晶防水涂料，详见图6。