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專家解疑

下沉式隧道施工質量控制要點

作者:賀維庚    部門:西寶改擴建B-JC09駐地辦    發表日期:2018-08-21    瀏覽次數:3058

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問:下沉式隧道施工質量控制要點

本期專家:賀維庚   咨詢公司副總工程師

專家答疑:

    一、什么是下沉式隧道

下沉式隧道,說的通俗一些就是先挖基坑,然后現澆隧道主體分節,分節連續,然后基坑回填,其施工工藝和思路與城市的地鐵明挖區間類似。因此,施工過程中的管控要點主要在基坑開挖、基坑圍護、現澆主體和基坑回填四個方面。在施工監理工作中,應注重管控以下重難點項目:

1、工程周邊環境復雜,場地狹小,戰線較長,分段分區域施工項目交錯搭接,施工區段布置的合理、有序及相鄰施工區段工序銜接是施工組織的難點,需要深入研究;

2、基坑開挖支護:土方分層分段開挖深度和長度的控制;土層地質水文條件復雜,對圍護樁、抗拔樁及錨索、土釘的成孔質量造成了一定困難;冠梁、腰梁施工,內支撐設置、預應力加載及后期支撐拆除;基坑分層分段開挖工序銜接如何順利進行;涌水涌砂及基坑坍塌等緊急情況的處理;

3、隧道主體結構:隧道底板、側墻和頂板施工順序;模板架設、鋼筋連接、混凝土澆筑等質量要點控制;底板底臌問題的預防與治理;隧道主體結構上浮防治;施工縫處理;隧道砼防水、外防水和節點防水質量;

4、基坑回填:分層回填厚度、長度及壓實度;分段回填接茬部位處理;基坑回填對隧道結構安全的影響處理措施;

5、降排水工程:地層富水情況復雜,合理的降排水系統,避免地基不均與沉降,降低和避免地下水對周邊構筑物、基坑支護結構、隧道主體和施工安全的影響;雨季防汛工作布置,降低降水對基坑安全和隧道結構穩定的影響;

6、地基加固處理:土層力學條件和地下水的影響,地基隆起影響主體結構穩定性,合理的地基加固處理方案,可有效提高地基承載力,減小圍護結構、主體結構和鄰近結構產生的變形位移;

7、基坑監測:施工戰線較長,劃分區域較多,是對基坑穩定和變形不利的因素,在基坑支護施工期間應當加強監測頻率,信息化施工。

基坑支護各施工項目的安排部署。

(1)平整施工場地,測設現場設施位置,規劃施工區段布置;

(2)根據施工斷面規劃和施工進度安排,協調生產設備和人員;

3)會同各參建單位確定開挖邊線;

4)確定降水方案布置,施做降水系統;

5)確定場地標高,確定圍護樁入土深度及冠梁頂標高;

6)開始圍護樁施工,選擇合理的打樁順序;

7)樁基施工完成7天后,開始進行樁頭破除和冠梁施工;

8)冠梁施工完成后,開始進行土方分層開挖、圈梁、內支撐施工;

9)錨索張拉、腰梁安裝的工序隨錨索施工順序進行;

10)進行地基加固處理;

11)確定隧道底板、側墻、頂板結構施工工序,做好防排水措施;

12)確定內支撐拆除工序和基坑回填區段安排。

二、下沉式隧道施工質量控制要點

依據基坑開挖施工和隧道施工內容確定如下質量控制要點。

1、土方開挖

土方開挖順序、方法必須與設計工況一致,嚴格控制坡比,總體要求為“分層、分段、分塊、對稱、平衡、限時”,遵循“分層開挖,先支后挖,嚴禁超挖”的原則,施工過程中土層發生變化應及時調整開挖層高,土方開挖派專人指揮。

基坑周邊嚴禁超堆荷載,基坑3.0m范圍內不得存土,存土點不得選在建筑物、地下管線和架空線附近;應采取措施防止觸碰支護結構;發生異常時,應立即停止挖土,并應查清原因和采取措施,在基坑安全的前提下,方能繼續挖土。 

    2、土釘墻施工

    首先應采用掛線定位進行邊坡修整,放線定土釘孔位(±100mm),確??组g排距(±10mm)、孔深(±50mm)、傾角(±1°)符合設計及規范要求,控制土釘長度(±30mm)、鋼筋網片綁扎、注漿水灰比、注漿壓力、注漿間隔時間、注漿量、噴射混凝厚度(±10mm)、養護時間等要點,要求土釘一定長度焊接對中支架,確保漿液流動、土釘居于鉆孔中心被水泥漿包裹均勻。

    3、預應力錨索(桿)施工

鉆孔的孔位、孔深、成孔傾角,注漿水灰比、注漿壓力、注漿間隔時間、注漿量,腰梁安裝,預應力張拉時間、順序、加載、鎖定及補償張拉,土層錨索驗收等質量要點。重點解決成孔質量、錨索(桿)安裝、漿液飽滿度、預應力損失及成孔流沙等管控難點。

4、圍護樁施工

    首先是原材料、施工機械儀器的進場監控;進行樁位和樁頂標高復核。進行試樁作業,以得到土層具體情況,調整設計參數(灰漿配合比、施工速度、成孔深度等)。嚴格控制混凝土拌制、相鄰樁基施工間隔時間、成孔深度孔徑及垂直度、樁頂標高、混凝土用量,對成樁質量進行檢測,不合格的樁進行復打、補樁和加強臨樁;做好施工記錄,加強施工質量檢查和施工質量評定,對不合理的情況及時指出更正。測量放線復核冠梁標高,控制冠梁土方開挖深度和底墊層平整度,澆筑冠梁并及時養護,檢查冠梁中心線和平整度、垂直度。圍護樁完成后,加強圍護樁結構安全檢查,保證后期土方開挖和隧道主體結構施工的安全性。

    5、內支撐施工

首先檢查支撐材料質量。施做內支撐時控制土方開挖深度,準確定位支撐軸線標高,保證支撐軸線與承壓板的垂直、豎向水平向位置、撓曲度及支撐兩端的標高差;檢查支撐吊裝控制情況,施做支撐時確保在規定時間內完成預應力施加,千斤頂、壓力表等必須預先標定、檢驗,對稱同步施加預應力,施加預應力前檢查各節點連接狀態,及時進行張拉鎖定。施加預應力后嚴格控制下層土體開挖時間,第二道腰梁施做標高和開挖深度。

控制內支撐拆除工序與隧道施工的相協調。支撐拆除的原則:支撐體系拆除的過程其實就是支撐的“倒換”過程,即把由橫支撐所承受的側土壓力轉至永久支護結構或其他臨時支護結構。支撐體系的拆除施工應特別注意兩點:拆除時應避免瞬間預加應力釋放過大而導致結構局部變形、開裂;利用主體結構換撐時,主體結構的樓板或底板混凝土強度應達到設計強度的80%以上。支撐拆除的順序:拆除支撐→拆除腰梁→割除牛腿。避免出現損壞基坑安全的拆除現象。

6、抗拔樁施工

地基處理是為了提高地基的承載力能力、土體強度和側向抗力,減少圍護結構位移,避免地基隆起而引起隧道底板底臌的發生、及地下水引起的隧道上??;保證隧道主體結構或鄰近結構不致發生超過允許的位移。

抗拔樁施工控制樁位、孔深、孔徑、護筒埋設、樁端擴大頭直徑和側壁傾角、護壁泥漿質量,原材料及混凝土符合要求,鋼筋籠質量和混凝土用量;清孔驗孔后及時澆注封底混凝土,避免雨淋以及地下水位回升至樁孔內;若樁孔內有積水,應在灌注混凝土前抽干。保證混凝土連續澆筑,避免斷樁現象出現,準備斷樁處理應急方案和措施;控制成樁標高和浮漿處理,確保樁頭破除質量;應對樁體在不同標高穿越的不同土層有詳細的了解,有穿越不利土層的施工應對措施,穿越砂層時應防止流砂 、涌砂現象;做好通風降水等安全防護工作;若樁底端大頭進入基巖需爆破施工時,注意將樁體擴大頭部分完全置于基巖內,注意爆破強度、方向等,避免直段樁孔側土體塌孔,及爆破施工安全??拱螛度舫霈F群樁效應,抗浮樁與土體間形成一抗浮整體,應對群樁效應問題進行驗算,以確保群樁整體抗浮力大于總浮力荷載。進行成樁質量檢測。

7、下沉式隧道施工

隧道主體結構的分區要基本與支護結構及土方開挖的分區一致,合理劃分隧道結構節段。

隧道鋼筋連接、模板拼裝及混凝土澆筑養護按設計文件和相關技術規范要求進行監控。原材料質量、混凝土配合比、鋼筋、模板、混凝土澆筑順序、振搗、施工縫設置、養護及溫度控制等方面確保隧道主體結構的安全性及防裂,防滲漏;及隧道底板底臌處理措施。

隧道結構防水采取“以防為主,防排堵相結合,因地制宜,綜合治理”的原則,以結構自防水為主,附加外防水為輔,嚴格做好節點防水,以變形縫、施工縫、后澆帶、穿墻洞、預埋件、樁頭等接縫處混凝土和防水層施工為防水重點。

自防水控制混凝土防水性能滿足要求。外防水控制要點:首先檢驗防水材料滿足性能要求,檢查施工溫度,保證基層干燥、平整、潔凈,彈線定位防水材料鋪設位置,確保鋪設方向、搭接長度、固定壓實,控制防水涂料施工后下道施工工序開始時間,杜絕不當施工行為損壞施工質量;焊接部位要干燥,特別注意多層防水材料之間重疊的搭接縫,防水層保護層的厚度。尤其確保側墻與頂板轉角、底板與側墻轉角處的施工質量,形成全封閉防水系統。質量控制點:防水層面應平整、無裂紋、起鼓、薄厚不均及皺皮等不良現象。嚴格控制節點防水(施工縫、變形縫、穿墻洞等)質量,確保原材及施工工序滿足要求。

8、基坑回填

基坑回填應遵循“里程分段、豎向分層、自下而上、對稱施工”的原則。在主體結構強度達到設計要求后,方可進行回填作業,首先確?;靥罨媲鍧崯o雜物和積水,控制填料質量確保填料各項參數符合要求,控制虛鋪厚度,分層壓實確保壓實度,施工中要預留沉降量。分段施工上下兩層的搭接長度,分段接茬處,已填土坡開挖符合要求的臺階。及時處理回填中出現的質量問題,如回填土下沉、夯壓不密實等。施工器具不得觸碰隧道結構和防水層,一定范圍采用人工使小型機具夯填。雨前填土留有一定坡勢,不得使用不符合要求的填料,使填方內形成水囊,做好雨季防排水等防汛工作。

9、基坑降水及臨時防排水施工

地下水控制應根據工程地質和水文地質條件、基坑周邊環境要求及支護結構形式選用截水、降水、集水明排或其組合方法。遵循“因地制宜、合理有效”的原則,采取基坑周邊與坑內降水相結合的手段,達到有效降水的目的。當開挖區段埋深不大時,采用明溝、集水井排水,在基坑的兩側或四周設置排水明溝,在基坑四角或每隔30-40m設置集水井,使基坑滲出的地下水通過排水明溝匯集于集水井內,然后用水泵將其排出基坑外。當基坑開挖區段埋深較大時選用井點降水方法,井點深入含水層內,用不斷抽水方式使底線水位下降至坑底以下,使土體產生骨節以方便土方開挖。若降水或周邊水豐富,采取止水帷幕與坑內降水相結合的方案進行降排水。

核對降水井設計是否存在矛盾,是否有明顯差錯,是否與勘察資料相符??刂平邓c平面位置,進行沉砂池底標高和管道架設測量,核對降水機具選型和進場數量,保證泥漿池數量。成孔后進行清孔換漿,井點系統安裝完畢后檢查有無漏氣現象,發現“死井”、漏氣和漏水現象即進行補救處理。連網統一抽降后應連續抽水,不應中途間斷,需要維修更換水泵時,應逐一進行。經常檢查管井井點是否淤塞,如井點管淤塞嚴重影響降水效果,應用高壓水沖洗井點管或撥出重新埋設?;油馑幌陆登闆r通過觀測水位觀測孔來掌握?;咏邓畬油獾叵滤幌陆祽∮?span lang="EN-US">0.5m。水泵視井內的水量、水位而作間隔抽水,保證水位在開挖面以下1m左右,基坑中間打設一口水位觀察井,井管結構與降水深井相同,水位觀測間隔時間為:降水初期時(一周內)為5h,以后每天觀測一次。

止水帷幕應與圍護結構相適應,對止水帷幕注漿質量、噴射壓力、壓漿連續性、搭接長度、帷幕全閉合性進行嚴格控制,在基坑開挖施工時,檢測水泥固結體的表面輪廓、搭接接縫,重點檢查有質量疑問的部位。

合理控制降水級別,儲備備用潛水泵,根據現場水文條件和氣象情況,調節降水作業安排。

三、施工過程基坑監測

基坑監測應遵守可靠性、多層次性、重點監測關鍵區、方便實用、經濟合理的原則。本工程基坑監測采用儀器監測和巡視監測相結合的方法,監測范圍為基坑外邊線以外1~3倍基坑開挖深度,必要時擴大監測范圍。監測內容:支護結構頂部和深部水平位移、坑邊地面沉降,錨索(桿)拉力,支撐軸力,地下水位、周邊道路及建筑物沉降、建筑物傾斜與裂縫等觀測。

控制點和基準點應按設計要求并結合現場實際情況選定和埋設,其埋設位置與邊坡的垂距大于30m,以免邊坡位移時對控制點和基準點產生影響??刂泣c、沉降基準點的穩固性是確保監測數據準確與否的保證。

及時反饋監測分析結果,以便指導基坑支護施工。當監測值達到上述報警值時,應及時報警,并會同施工單位技術負責便分析原因,及時處理確保施工安全。情況嚴重者上報甲方。

四、基坑施工應急措施

為預防在基坑開挖過程中出現意外,預先準備充足的鋼支撐、土方及砂袋;成立搶險領導小組和搶險救災隊伍;與當地氣象部門密切聯系,做好預防極端天氣工作;督促施工現場自備發電機組和抽水設備。

施工期間嚴格控制地下水位,側墻施工到一定高度及時回填;暴雨、臺風時準備足夠的砂帶,均勻地堆放在隧道結構底板上抗浮。

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