联络通道工程初支开挖及混凝土施工技术

钱 刚

（中铁十八局第四工程有限公司，天津300354）

0 引言

在隧道施工中经常会采用“高站位，低区间”的施工方法，其中中间段的线路最低，联络通道经常设置在隧道中间部位，并与废水泵房联合施工，废水泵房需要在联络通道开挖完成后施工，会对联络通道的变形产生较大影响。防止隧道变形的方法有地基加固、二次加固等。因此，积累变形风险控制技术就显得尤为重要。基于此，本文结合某隧道联络通道实际情况，对初支开挖及混凝土施工技术做了如下分析。

1 工程概况

1.1 工程简介

设联络通道兼排水泵房一座，采用暗挖法施工。联络通道处区间线间距12m，开挖长度约6.6m，覆土约为19m；结构形式为复合式衬砌结构，初衬和二衬之间设置防水层。结构断面为拱形直墙，初支厚度250mm，二衬厚度300mm；二衬内净宽3.1m，内净高2.8m。通道上部为道路。

1.2 工程地质和水文地质

联络通道拱顶地层情况从上至下依次为：①杂填土、②湿陷性黄土状粉质黏土、③黄土状粉质黏土、④中砂、⑤粉质黏土、⑥中粗砂、⑦含卵砾石中粗砂等土层；联络通道拱部位于粉质黏土层与中粗砂层交接处，底部位于含卵砾石中粗砂层中，废水泵房部分位于含卵砾石中粗砂层中。

2 联络通道工程初支开挖及混凝土施工技术

2.1 管片临时支撑施工

在联络通道开挖前，需要先安装临时支护，以确保管片的稳定性。本工程的钢支撑由工字钢组成，竖向为20a工字钢，横向为18b工字钢，环向支撑为316mm×16mm的连续加肋钢板，纵向用18b工字钢做通长加固处理。待混凝土强度达到设计强度后再拆除临时支撑。

2.2 联络通道开洞门施工

根据地质勘探报告显示，本工程联络通道的断面主要为砂层，稳定性比较差，为避免开挖时发生塌方，在管片割除之前需要进行全断面深孔注浆处理，具体做法为：采用小导管注浆对开洞3m范围内和接收端3m范围进行注浆加固，其余部分采用超前小导管进行注浆加固。联络通道注浆加固平面图如图1所示

2.3 联络通道初支施工

2.3.1 超前小导管施工

超前小导管采用Φ42×3.25无缝钢管管，小导管环向间距300mm，长度2m，每榀格栅打设一排。小导管构造图如图2所示：

集水坑注浆小导管长度1.5m，环向间距500mm，纵向间距500mm。每榀格栅拱脚处打设2根锁脚锚管，锁脚锚管采用Φ42×5普通的钢管，长度2.0m，浆液采用水泥～水玻璃双液浆，注浆加固半径为0.25m，水平倾角20°～30°。锁脚锚管与钢格栅焊接牢固[1]。

2.3.2 土方开挖

联络通道采用台阶法施工，预留核心土，其高不小于在施段断面高度得1/2，宽度不小于在施段断面宽度得1/3。暗挖施工严格控制每循环进尺，尽快封闭初期支护，减少地层松弛。施做小导管前，上半部掌子面应做喷锚封闭。遇掌子面不稳定时，应及时喷砼封闭；遇开挖面有水时，应进行掌子面注浆封闭。台阶法施工剖面图如图3所示：

图1 联络通道注浆加固平面图（单位：mm）

图2 小导管构造图（单位：mm）

图3 台阶法施工剖面图（单位：mm）

具体的开挖步骤为：

第一步，超前小导管施工，通过注浆的方法加固土体。

第二步，上部台阶土层开挖，并预留出一定量的核心土。初喷挂网，根据现场实际情况，安装顶格栅钢架，并进行第二次喷射混凝土。

第三步，进行下部台阶土层开挖，直道设计标准，确认无误后初喷挂网，在底部和侧面墙安装格栅钢架，复喷混凝土，为满足联络通道施工要求，上台阶和下台阶的间距控制在3m左右。

第四步，当二次衬砌施工完成后，进行泵房井身开挖，以人工开挖方式为主，分段开挖，每次开挖高度控制在0.5m左右，并设置一榀格栅钢架。

2.3.3 挂网、架设格栅钢架施工

钢筋格栅每榀间距，初支过渡段3榀钢筋格栅密排，其它均为500mm，沿钢筋格栅环向设内外双排纵向拉结筋22@1000（沿主筋内外交错布置，长度为0.85m）。土体与格栅间铺设单层A6.5@150×150钢筋网片，网片搭接长度不少于一个网孔[2]。

2.4 初喷混凝土施工

选择42.5普通硅酸盐水泥，粒径小于15mm的碎石和中砂，加入适量速凝剂，经过3～5次试验来确定混凝土配合比，并严格按照配合比配制混凝土，初喷厚度在250mm左右，喷射压力控制在0.8MPa以下。砼喷射应分片依次自下而上进行并先喷钢筋格栅与壁面间砼，然后再喷两钢筋格栅之间砼。每次喷射厚度为：边墙70～100mm；拱顶50～60mm。喷射砼回弹量，边墙不宜大于15%，拱部不宜大于25%。喷射砼（洞内温度一般在5℃以上）完成2h后应进行喷水养护，如果气温低于5℃不得喷水养护，应进行覆盖养护。

2.5 防水施工

连接通道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的2‰；任意100㎡防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2㎡。隧道工程中漏水的平均渗漏量不大于0.05L/(㎡·d)，任意100㎡防水面积渗漏量不大于 0.15L/(㎡·d)[3]。

2.6 联络通道二衬施工

二衬结构主筋保护层厚度为35mm，受力钢筋锚固长度30d；钢筋的连接主要采用焊接，焊接长度≥10d，现场钢筋焊接和绑扎时，应注意防水层的保护。具体步骤为：

第一步，浇筑混凝土前检查防水板的铺设，钢筋预埋件，止水钢板，端头木模板，洞身钢模板等是否符合设计及规范要求，模板台架是否稳固、牢固，清除模板内的杂物等，准备就绪后浇筑混凝土。

第二步，混凝土由搅拌车从搅拌站运输至工地，在运输过程中要避免出现离析、漏浆，并要求浇注时有良好的和易性，坍落度损失减至最小或者损失不至于影响混凝土的浇注与捣实，在冷天、热天、大风等气候条件下运送混凝土时应力求缩短运输时间[4]。

第三步，混凝土到场后，用三轮车运至通道附近地泵处，由地泵泵送入模。浇筑左右对称，沿通道高度分层进行，每一循环应连续灌注，以减少接缝造成的渗漏现象。衬砌模架按灌注孔先下后上，由后向前有序进行，防止发生混凝土砂浆与骨料分离。

第四步，通道高度较大，为防止混凝土浇筑时冲击力过大及造成混凝土离析，设置滑槽，且高度控制在2m以内，防止混凝土产生离析。如必须间歇时，尽量缩短时间间隔，并在前层混凝土终凝之前将次层混凝土灌注完毕。混凝土每层灌注厚度控制在300mm左右。

第五步，混凝土底板采用插入式振捣器振捣，侧墙及顶拱采用附着式振捣器配合插入式振捣器振捣，振捣时间为10～30秒，并以泛浆和不冒气泡为准，振捣棒移动距离不大于作用半径一倍，插入下层混凝土深度不小于5cm，振捣时不得碰撞钢筋、模板、预埋件和止水带等[5]。

第六步，混凝土灌注过程中安排专人随时观察模板、支架、钢筋、预埋件等情况，发现问题及时处理。

第七步，混凝土终凝后及时养护，结构混凝土养护期不少于14天，洞身二次衬砌养护采用洒水养护。

3 施工效果分析

为验证联络通道施工质量，需要对联络通道地表沉降进行全面监测，在联络通道附件布置9个监测点，并分为三排布置，其中第一排和第三排在以联络通道中心为对称轴对称布置，第二排布置在联络通道中心位置，以确保沉降监测效果，具体布置方式如图4所示：

图4 沉降监测点布置方式

本工程统计了沉降监测5天的数值，具体沉降监测结果如表1所示：

表1 地表沉降监测结果表 /mm

表1中“-”表示沉降，从表1中可以看出，沉降变化最大值为-11.2mm，最小值为-0.6mm，满足施工设计要求，表明此次施工质量较好，可为今后同类工程施工一定的参考和借鉴。

4 结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了联络通道工程初支开挖及混凝土施工技术，分析结果表明，为确保联络通道工程结构的稳定性，需要先进行管片临时支撑，并进行超前小导管施工，再进行后续土方开挖。初次衬砌时先喷钢筋格栅与壁面间砼，然后再喷两钢筋格栅之间砼，并做好防水处理工作。在二次衬砌时要做好钢筋保护工作，避免钢筋被锈蚀，以提升联络工程施工质量。