纵向倒边盖挖半逆作工法在明挖穿河隧道中的应用

1、    纵向倒边盖挖半逆作工法在明挖穿河隧道中的应用    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

2、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14.515.3m，下穿段部分基坑开挖深度10.410.8m（河床底以下），基坑宽度32.836.5m，本文仅对下穿部分盖挖段进行探讨。现状紫金港河河宽21.429.6m，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。

3、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2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1.34.6m。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

4、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

5、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

6、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

7、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1000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

8、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

9、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。5.結论本文以文一路地下通道工程下穿现状河道的工程实例为对象，

10、提出纵向倒边盖挖逆作法施工方案，结合现场实际，可得出以下结论：（1）该方法对传统纵向倒边明挖顺作法进行了改进，最大限度地减小了对河道及周边建构筑物的影响，适用于河道及周边建构筑物保护要求较高的明挖隧道；（2）该方法安全性好，采用两个枯水期施工结构顶板，对工期有一定影响。通过加大立柱间距、减少支撑数量，加快了基坑出土速度，能够挽回一部分工期；（3）施工实践证明了该方法是可行的，为同类工程的设计提供了一定参考。参考文献：1梁兆平.渡槽盖挖法在明挖隧道下穿河道施工中的应用j.施工技术，2014， 7（5）：66-69.2林湘.纵向倒边盖挖逆作法地铁车站设计探讨j.铁道标准设计，58（5）：123-127.3苏洁，张顶立，高自友，等.肖从苗.盖挖逆作法施工地铁车站结构变形及其控制j.中国铁道科学，31（1）：59-65.4吕宝伟.盖挖逆作法竖向支撑系统设计关键技术j.石家庄铁道大学学报：自然科学版，2013（s2）：183-187.5张建新，刘双菊，周嘉宾.逆作基坑开挖卸载对工程结构的影响分析j.岩土力学，2010，31（s2）：2