城市明挖隧道施工案例研究

2021-03-18陈鹤

建筑与装饰 2021年7期

陈鹤

杭州三阳建设工程有限公司浙江杭州 310051

1 工程特点分析

之浦路提升改造工程三期工程位于杭州市西湖区之江国家旅游度假区，为既有项目改造工程。隧道于现状之浦路紫之隧道南口往南2250米处下穿，穿越北塘河、之江大桥，于杭州南收费站以北出洞。本工程的实施，将完成之浦路“跨线桥+下穿隧道”形式的提升改造，与彩虹快速路实现互通衔接[1]。

本文选择分析的工程主要是之浦路下穿云河路隧道工程施工，这是整个项目的关键工程。起终里程为K1+500～K2+260，总长760m。其中北口U型槽段长180m，南口U型槽段长170m，明挖暗埋段长410m。结合工程工期、环境、地质水文等综合情况，本段隧道工程选择了明挖法作为隧道施工技术。下图为之浦路隧道施工地理位置示意图：

图1 之浦路隧道施工地理位置示意图

2 关键性工程解析及施工对策

2.1 施工流程及技术措施

该隧道明挖施工流程分为五大块：基坑围护结构施工；深基坑降水、排水施工；基坑开挖及支撑施工；隧道大体积钢筋混凝土施工；隧道防水施工。

施工技术措施主要涉及：钻孔灌注桩、水泥搅拌桩、TRD、地下连续墙、边墙喷射混凝土；管井降水、机械组合基坑开挖、基坑内钢支撑及钢筋混凝土混合支撑；钢筋、模板工程；混凝土浇筑工程；变形缝、施工缝、防水层施工等。

2.2 关键性工程解析

（1）该隧道工程在桩号K1+880～K1+940处下穿北塘河，河道宽度约50米，斜交长达60米。该河有通水要求，隧道下穿须分两次围堰实施。同时，原河道老桥须拆除，老桥桩须拔除；两侧新建桥梁；老桥拆除前，须搭建临时便桥以供来往车辆行人通行；交通改道涉及硬化路基路面保养等原因，前期准备工作工期紧张，又面临春季多雨，因此，该段的施工组织工作，是确保整个工程工期的关键之一。

（2）本工程属于既有项目提升改造，原之浦路的交通不能受影响，部分还须保持到双向八车道，因此交改后，余留施工作业面宽度不足，特别是位于桩号K1+580～K1+760段受匝道的影响，必需的施工作业面、基槽边缘安全距离都无法保证。基槽边缘长时间大量高速行车，基槽边的动载以及雨、污水管的渗漏情况对基槽支护形成了极大的威胁，因此，本工程对基坑围护即TRD墙、地下连续墙、钻孔灌注桩+高压旋喷桩等围护形式要求极高，施工中须严格控制施工质量，也就是说，围护工程及基坑支护的施工质量是决定工程能否顺利进行的关键之一。

（3）该隧道钢筋混凝土结构自防水是隧道防水施工的主体。该工程地下水分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙孔隙水，对下穿隧道施工较为不利。如果自防水结构砼不好，结构在相当长一段时间内会产生不断变化和发展的渗漏，处理代价大，施工困难，并且有可能留下安全隐患。因此，隧道防水施工是决定工程质量及安全的重要环节。

（4）本工程主体即为760米隧道，包括350米U型槽及410米明挖暗埋隧道，所以钢筋混凝土施工质量是该隧道工程质量控制的关键之一。

（5）本工程连接之江路、彩虹快速路、杭新景高速公路，既是杭州城西贯通南北的大动脉，又是城南贯通东西的大动脉交汇处，来往车辆多，车速快，堪称之江区块施工的一大窗口。因此施工期间，既要保证来往车流的安全与顺畅，又要保证工程进度，还必须兼顾施工形象，所以本工程对安全文明施工要求极高。

2.3 施工对策

针对隧道下穿北塘河段的施工组织工作，着眼一个“抢”字，与时间赛跑。施工队进场后立即开展河道围堰的各项工作，包括施工方案，围堰审批手续，现场材料准备，力争最短时间完成老桥中间部分拆除，桥桩拔除，围堰所有工作准备就绪，将围堰的顺河道纵向部分完成，围堰收口，即开始排水清淤、打连续墙、抗拔桩及桥桩，在春汛前围堰高度达到历史水位以上，以保障整个工程组织顺利实施。

为保障基坑开挖的安全以及隧道质量的优质，必须建立高效的质量管理网络，细化支护工程及钢筋混凝土工程的各道自检、互检、交接检，从各个关口严把质量关，每个检查细节部位均采用拍照存档，制成PPT，定时分析讨论，对可能有问题的部位，制定对策及时解决，对问题部位零容忍，做到施工全员群策群力，为施工质量保驾护航。

（3）隧道结构自防水的核心问题是裂缝问题，如果不发生裂缝，常规级配的C30砼完全可以在地下水压力下保证抗渗。而结构裂缝产生的根本原因是：砼收缩。砼收缩成因主要又包括水化收缩和降温收缩，因此必须从混凝土级配、生产、浇捣混凝土养护等几个方面着手，杜绝危害裂缝产生。严禁不合格材料入场，施工过程严把质量检验关，落实质量管理责任制，哪个环节出问题采取项目内部问责制，确保工程质量。

（4）成立安全文明施工队，定时对全线封闭围挡进行清洗以及周边道路进行清扫，做到工地泥土晴天不扬尘，雨天不污染。同时派专人负责配合交警协管进行交通疏导，全力做好安全文明施工，接受广大群众的批评与考验[2]。

3 隧道基坑围护及基坑内支撑施工探析

3.1 隧道开挖基坑围护及内支撑施工的重要性

如前文关键性工程分析中所述，该隧道工程处于交通要道，周围有居民区。不仅要保证基坑开挖稳定性及坑内作业安全，而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内，确保邻近建筑物及市政设施正常使用。如果在基坑开挖过程中，出现塌方，坑底成突涌现象，不仅对施工造成困难，加大成本，影响工期，还容易造成安全事故，为工程质量埋下隐患。因此，基坑围护施工及开挖内支撑施工是工程顺利推进的前提，是整个项目施工质量得以保证的先驱条件，也是该隧道项目施工的技术核心所在。

3.2 之浦路三期隧道工程基坑围护施工探析

（1）围护类型及优势分析。该隧道工程长760米，双向四车道，最大挖深16.7米。基坑开挖施工属于危险性较大工程，根据总体施工进度计划，按照设计要求基坑围护结构采用的形式有放坡+800，800TRD、600地下连续墙、800地下连续墙、1000钻孔灌注桩、边墙喷锚混凝土。

钻孔灌注桩在桩号K2+005～K2+037段，受之江大桥桥底净空制约，采用钻孔灌注桩+旋喷桩的围护结构，桩直径1000，间距1200；桩深31米。钻孔桩后背采用双排旋喷桩作为止水帷幕，第一排￠800@1200，第二排￠800@500密排。深度至坑内旋喷桩加固底。除了围护结构钻孔灌注桩，本工程全线在三处设置抗拔桩，分别为北口入洞、南口出洞以及过河段。钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种，此法施工时振动小，对周围环境影响小；且围护结构刚度大，支护稳定性好。

TRD墙位于南北两个出入口段，根据开挖深度分型钢间距1200和600两种。其中型钢间距1200的位于K1+530～K1+590，K2+105～K2+220，北段60米，双侧共120米；南段115米，双侧共230米；总计350米；格构柱北段10根、南段19根，合计29根；TRD墙深度10米。其中型钢间距600的位于K1+590～K1+660，长70米，双侧合计140米；格构柱12根。深度28米。TRD工法与传统工法比较，TRD工法稳定性高、安全性好，侧翻事故为“0”！成墙质量好、搅拌更均匀，不存在咬合不良，也正是此法保证了隧道围护墙体的高连续性和高止水性。

该工程地下连续墙分600厚与800厚两种，分幅4～6米不等。涉及三个作业面，分别北塘河以北段、下穿北塘河段、北塘河以南段，地连墙最深处达32米。地下连续墙是传统的围护结构，墙体刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。该隧道工程基坑深度大，施工环境要求高，交通环境复杂，因此即使造价较高，还是作为本工程围护结构的主体，也有力地保障了基坑的安全。

另外，本工程边墙还采用了喷射混凝土，放坡大开挖，坡面素喷面层采用C20喷射混凝土，内配钢筋网Φ6.5@300×300mm。作为本工程辅助围护及支撑结构，此法施工方便，成本低。

（2）基坑围护施工质量保证措施。对设备做好维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。设备由专人负责操作，上岗前必须检查设备的性能及试运转，确保设备正常施工。

确保材料满足设计要求，严防死守材料检验关，严禁使用过期水泥，严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有专职人员负责管理。

落实高效质量管理网络系统，细化支护工程每道自检、互检、交接检流程，从各个关口严把质量关，对问题部位零容忍。

基坑拐角搭接严格按照设计要求各向两边外推适当距离，以保证拐角及其他搭接，保证施工连续性和基坑止水效果。

3.3 之浦路三期隧道工程基坑内支撑施工探析

（1）内支撑类型及支护原则。该隧道基坑横向跨度大，深度大，单一形式的水平支撑无法满足安全与稳定的要求，在材料上也是采用钢支撑和钢筋混凝土混合支撑体系。由Φ609钢管支撑，竖向钢格构立柱支撑、H型钢横梁等组成。在基坑内部墙顶的阴角处设置厚度300mm的三角形钢筋砼支撑板。墙顶顶面设置1.2×0.8m钢筋砼圈梁。中间设置钢立柱作为中间支撑的支点，采用型钢制成460×460mm格构式的钢立柱，钢立柱与钢立柱之间架设400×400H型钢作为横梁对钢支撑进行支撑。

在基坑开挖与支撑过程中，始终遵循以下两点：首先尽可能缩短无支撑暴露时间，以有效的控制围护结构变形和坑外地面沉降。其次，开挖时应分层、分段、对称、平行、留土护壁、限时完成开挖与支撑；遵循快速开挖、快速支撑、快速封底的总原则。

（2）支撑监测及支撑保护。基坑支护监测工作尤为重要，施工时加强监测，实行信息化施工，在一个基坑面开挖施工中，要紧跟每层开挖支撑的进展，对围护桩变形和地层移动进行监测。包括隆沉观测、围护变形观测、基坑回弹观测、围护两侧纵向及横向的地面沉降观测。应根据监测反馈资料，第一时间采取措施改进施工，控制变形。监测数据不及时，潜在风险随时发生那么支护也失去意义。

另外，在基坑开挖过程中，要防止挖土机械碰撞支撑体系，特别是竖向支撑，以防支撑失稳，造成事故[3]。