昆明滇池草海隧道施工技术

昆明滇池草海隧道施工技术昆明滇池草海隧道施工技术 隧道网 2011 1 7 来源 摘摘 要要 昆明滇池下的草海隧道工程是中国高原湖泊的第一条软土隧道 隧道全长 2 23 km 双向 6 车道 文 章阐述了草海段隧道的干作法围堰施工 泄洪槽的设置 基坑开挖 主体结构施工 泥炭土的处理 穿越昆安公路 与高架段的施工等 通过方案优化 在 1 年不到的时间内圆满完成施工任务 关键词关键词 昆明滇池 软土隧道 干作法围堰施工 泥炭土处理 穿越高架 主体结构施工 1 1 工程概况工程概况 昆明市三环闭合工程西北段的下穿滇池草海段工程是中国高原湖泊下的第一条软土隧道 隧道在滇池北端处入 口 北起昆安公路北侧的隧道接地点 南至广福路与西华路交叉口 全线长约 2 735 m 隧道段长 2 230 m 地面段 长 505 m 见图 1 图 1 工程平面布置图 该工程属浅埋式软土隧道 标准段的基坑宽为 30 7 m 最宽为 42 m 最大开挖深度达 16 m 左右 主体结构 共设 40 个节段 分节长度最大为 60 m 其中北敞开段长 140 m 过昆安高架段长 95 m 北岸暗埋段长 1 205 m 其 中过苗圃段长 370 m 过草海段长 480 m 共 8 节 南暗埋段长 120 m 南敞开段长 190m 隧道主体结构分为 3 箱 两边箱为行车通道 中间箱为管廊和安全通道 见图 2 图 2 隧道主体结构示意图 草海段采用围堰干作法施工 围堰宽 6 m 两围堰间距约 200 m 抽干水后 采用 850 SMW 工法桩作为基坑围 护 桩插入比约 1 1 1 隧道结构抗浮采用钻孔灌注桩 2 2 工程地质工程地质 1 表 1 为 1 1 层物理力学性质参数 表 1 1 1 层泥炭质土物理力学性质参数表 在运粮河以北 370 m 范围内为苗圃 据载 该段在 20 世纪 70 80 年代为池塘 后用草海淤泥填满 在深度 8 m 范围内为 1 1 泥炭质土层 以层状 薄层状 透镜体状出现 软塑 流塑 欠均匀 含有机质 泥炭质 腐植 物 偶夹少量粉土 有机质含量不均 局部为泥炭或有机质土 压缩性高 对施工非常不利 2 草海水中段主要地层为 2 湖底淤泥层 1 灰色黏土层 2 灰色粉土层 3 灰 蓝灰色黏土 另外各大 层中局部夹有灰色黏土 2 1 亚层 灰色粉土 3 1 亚层 泥炭质土 3 2 亚层等夹层 土层力学参数见表 2 表 2 土层力学参数 3 3 工程特点与难点工程特点与难点 1 滇池是著名的高原淡水湖泊 属国家重点保护水域 隧道下穿滇池草海 全长 480 m 草海的控制运行正常 高水位为 1 886 8 m 2 围堰后采用大开挖施工 土方量达 100 余万 m3 浇筑混凝土 21 万 m3 工期紧 3 常规水中围堰的钢板桩都采用船 浮箱载机械手打设 由于滇池为高原湖泊 水深较浅 与外部水域没有大 河沟通 故大型机械 船只无法进入 4 草海地质很差 基坑稳定危险性较大 4 4 隧道穿越草海段施工技术隧道穿越草海段施工技术 4 1 围堰施工 1 原设计考虑到泄洪要求 将围堰分为 2 期实施 待一期围堰全部结束后再展开二期围堰的施工 若工序上完 成 2 次完整的搭接 则无法达到进度目标 为此 提出在岸边增设泄洪槽的一次围堰优化方案 2 围堰施工流程 修筑临时码头 干作法打设码头位置的拉森钢板桩 架设钢平台 机械手驶上钢平台 向湖 中推进 围堰封闭 3 由于沿着北岸河堤无道路及码头通湖边 故在围堰施工前 需先修筑临时施工便道至围堰位置 再在围堰位 置修筑临时码头 见图 3 图 3 临时施工便道及码头位置示意图 4 钢板桩围堰长约 420 m 采用 2 排 12 m 长的 型拉森钢板桩 1 形成的围堰见图 4 图 4 钢板桩围堰示意图 2 施工时采用 先外后内 交叉前进的施工顺序进行施工 每次施工 6 m 长 考虑到湖底淤泥很厚及填土时 的挤压效果 先施工外侧拉森钢板桩 超前内侧钢板桩约 6 m 这样填土时淤泥便会挤向内侧 不会影响滇池河床 标高 3 先施打河岸码头部位的拉森钢板桩 施打完成后检测其平面位置和垂直度 满足要求后利用锁口导向和控 制线导向 依次施打其余钢板桩 插打钢板桩时 第一根钢板桩必须插正 只有打正 才能保证咬口质量 4 2 排拉森钢板桩间距 6 m 桩顶以下 0 5 m 设置 1 道钢围檩 25b 槽钢 5 为加大围堰抗渗性能 在围堰内外 2 排桩打设完成后 在围堰内侧及底部需要挂设土工膜 考虑到底部淤泥 较厚 土工膜要留有一定的长度余量 以抵消填土后下沉的变形量 施工时先将土工膜的两端固定在板桩上 再沿 板桩沉入土袋 使土工膜紧贴河床和拉森钢板桩 6 以上工序完成后安装拉杆 围檩间纵向每隔 1 m 采用 28 的钢筋锚固连接 7 围堰填土采用优质红土 将红土运至施工区内 采用小型自卸车短驳 连续运至填土区域回填 填土点设 置小挖机配合回填 沉降密实过程中不断填补至设计标高 5 经过讨论 研究 比选及验算 采用了打桩设备在钢平台上作业的方法 在已打好的 2 排钢板桩上架设移动 钢平台 由 25b 双榀槽钢 枕木等组装 每根钢横梁的两端用槽钢与钢板桩卡接固定 平台形式见图 5 图 5 钢平台示意图 6 拉森钢板桩运输是利用 74 式军用冲锋舟 16 艘 将钢板桩从材料堆放场运送至打桩位置 用 50 t 履带吊 吊起钢板桩 由 2 台 KBT 450 型机械手将其插入到前 1 根桩的锁口中 检验钢板桩的垂直度和平面位置 满足要求 后 利用机械手加压 使其顺锁口下插至设计标高 4 2 设置泄洪槽 围堰封闭后 为沟通上下游水体 在北岸岸边的 HZ1 节段结构顶板上设置了 9 m 宽的泄洪槽 由于泄洪槽完成 工期与围堰封闭无法同步 泄洪槽未开通前 在上游围堰上临时设置了 4 台 300S12 型抽水泵 将上游的水抽到下游 保持上下游水位平衡 4 3 基坑开挖 1 原设计方案草海围堰段采用大开挖的方法进行施工 由于基坑范围涉及两岸的拆迁困难 加上开挖的土 方量大 出土困难 边坡复杂 土体地质条件差 容易滑坡 经研究后 基坑围护确定选用 850SMW 工法桩加 3 道 支撑的施工方式 第一道为钢筋混凝土支撑 第二 三道为钢支撑 见图 6 图 6 850SMW 工法桩与 3 道支撑位置图 2 SMW 水泥土搅拌桩水泥掺量为 20 地质较差部位 可适当提高至 25 左右 型钢为 700 300 13 24H 钢 围护插入比为 1 1 1 大大提高基坑的稳定性 既减少施工成本 又确保了总工期 4 4 主体结构施工 1 主体结构施工流程为 浇筑混凝土底板 拆除第三道支撑 浇筑中隔墙 侧墙 拆除第二道支撑 浇筑顶板 见图 7 图 7 主体结构施工示意图 2 浇筑侧墙混凝土的水平力由模板支撑体系传至中隔墙 由中隔墙承受力 拆除第二道支撑后 围护传力由 模板支撑体系承受 此工况经设计验算基本满足受力需求 这样避免了换撑 确保了工期 4 5 围堰拆除 围堰拆除施工顺序与打设施工顺序相反 首先用小挖机清除拉杆以上的回填土 拆除围檩及拉杆 然后按拆除 流程施工 5 5 泥炭土的处理泥炭土的处理 1 为确保草海段区域 SMW 工法桩的成桩质量 经试验后 将水泥掺量提高到 26 左右 并在桩机上安装了由隧 道公司研制的 SMW 质量控制仪器 对流量 钻进速度 标高等进行实时记录 2 对泥炭土较厚苗圃段 因泥炭土承载力非常低 修筑施工便道难度较大 于是采用深厚度换填方法 并在换 填的基础上 再铺设 30 cm 厚的钢筋混凝土 可确保施工车辆的通行 6 6 穿越昆安公路高架段施工穿越昆安公路高架段施工 昆安公路 碧鸡路为昆明市二环主干路 车流量大 主要为过境的大型货车 保通难度很高 昆安公路分为上 下 2 层 上层为高架桥 有上 下匝道 高架桥墩纵距为 25 m 横距 8 11 m 下层为碧鸡路地面道路 有机动车 道 非机动车道和人行道 6 1 保护措施 由于碧鸡路高架修建已久 立柱设计的承载安全系数较小 隧道结构边线与桥墩边线最小距离只有 3 m 故在 基坑开挖前 需对 4 个受保护的承台采取受力托换的保护措施 图 8 为受保护的 4 个承台位置 图 9 为对承台采取 的受力托换措施 图 8 需保护的 4 个承台位置 图 9 对承台采取的受力托换措施 6 2 交通组织 基坑底部 3 m 范围内 采用 600 双重管旋喷桩进行满堂加固 对需要保护的 4 个承台 则在每个承台下新浇筑 2 根元宝型钢筋混凝土梁 托住承台与立柱 元宝型钢筋混凝土梁支承在围护体的钻孔灌注桩上 在碧鸡路中间设置围护封头墙 先施工南侧隧道节段 社会车辆从北面通行 再施工北侧隧道节段 社会车辆 从南面通行 见图 10 图 10 翻交施工示意图 7 7 结语结语 1 昆明滇池下的草海隧道采用围堰干作法施工 SMW 工法桩在泥炭土中施工的处理措施得当 实测强度满足施 工要求 2 对碧鸡路高架承台采取受力托换保护措施 桥梁沉降实测累计量仅为 2 mm 左右 完全满足规范要求 3 隧道通车前 委托上海同济建设工程质量检测站对草海隧道结构现场渗漏水 裂缝以及混凝土厚度进行专项 检测 得出以下结论 1 隧道中的横向裂缝属于 B 1A 分类的轻微裂缝 不影响行车 行人的安全 可不用修补 2 对隧道顶板 侧墙及底板的混凝土厚度采用雷达探测 结果均不小于设计厚度 满足规范要求 3 由于草海水位变化不大 隧道受荷载影响较小 该段隧道结构体沉降变化不大 最大累计沉降为 1 41 mm 4 隧道顶部回填绿化土方