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专家解疑

下沉式隧道施工质量控制要点

作者:贺维庚    部门:西宝改扩建B-JC09驻地办    发表日期:2018-08-21    浏览次数:354

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问:下沉式隧道施工质量控制要点

本期专家:贺维庚   咨询公司副总工程师

专家答疑:

    一、什么是下沉式隧道

下沉式隧道,说的通俗一些就是先挖基坑,然后现浇隧道主体分节,分节连续,然后基坑回填,其施工工艺和思路与城市的地铁明挖区间类似。因此,施工过程中的管控要点主要在基坑开挖、基坑围护、现浇主体和基坑回填四个方面。在施工监理工作中,应注重管控以下重难点项目:

1、工程周边环境复杂,场地狭小,战线较长,分段分区域施工项目交错搭接,施工区段布置的合理、有序及相邻施工区段工序衔接是施工组织的难点,需要深入研究;

2、基坑开挖支护:土方分层分段开挖深度和长度的控制;土层地质水文条件复杂,对围护桩、抗拔桩及锚索、土钉的成孔质量造成了一定困难;冠梁、腰梁施工,内支撑设置、预应力加载及后期支撑拆除;基坑分层分段开挖工序衔接如何顺利进行;涌水涌砂及基坑坍塌等紧急情况的处理;

3、隧道主体结构:隧道底板、侧墙和顶板施工顺序;模板架设、钢筋连接、混凝土浇筑等质量要点控制;底板底臌问题的预防与治理;隧道主体结构上浮防治;施工缝处理;隧道砼防水、外防水和节点防水质量;

4、基坑回填:分层回填厚度、长度及压实度;分段回填接茬部位处理;基坑回填对隧道结构安全的影响处理措施;

5、降排水工程:地层富水情况复杂,合理的降排水系统,避免地基不均与沉降,降低和避免地下水对周边构筑物、基坑支护结构、隧道主体和施工安全的影响;雨季防汛工作布置,降低降水对基坑安全和隧道结构稳定的影响;

6、地基加固处理:土层力学条件和地下水的影响,地基隆起影响主体结构稳定性,合理的地基加固处理方案,可有效提高地基承载力,减小围护结构、主体结构和邻近结构产生的变形位移;

7、基坑监测:施工战线较长,划分区域较多,是对基坑稳定和变形不利的因素,在基坑支护施工期间应当加强监测频率,信息化施工。

基坑支护各施工项目的安排部署。

(1)平整施工场地,测设现场设施位置,规划施工区段布置;

(2)根据施工断面规划和施工进度安排,协调生产设备和人员;

3)会同各参建单位确定开挖边线;

4)确定降水方案布置,施做降水系统;

5)确定场地标高,确定围护桩入土深度及冠梁顶标高;

6)开始围护桩施工,选择合理的打桩顺序;

7)桩基施工完成7天后,开始进行桩头破除和冠梁施工;

8)冠梁施工完成后,开始进行土方分层开挖、圈梁、内支撑施工;

9)锚索张拉、腰梁安装的工序随锚索施工顺序进行;

10)进行地基加固处理;

11)确定隧道底板、侧墙、顶板结构施工工序,做好防排水措施;

12)确定内支撑拆除工序和基坑回填区段安排。

二、下沉式隧道施工质量控制要点

依据基坑开挖施工和隧道施工内容确定如下质量控制要点。

1土方开挖

土方开挖顺序、方法必须与设计工况一致,严格控制坡比,总体要求为“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”,遵循“分层开挖,先支后挖,严禁超挖”的原则,施工过程中土层发生变化应及时调整开挖层高,土方开挖派专人指挥。

基坑周边严禁超堆荷载,基坑3.0m范围内不得存土,存土点不得选在建筑物、地下管线和架空线附近;应采取措施防止触碰支护结构;发生异常时,应立即停止挖土,并应查清原因和采取措施,在基坑安全的前提下,方能继续挖土。 

    2土钉墙施工

    首先应采用挂线定位进行边坡修整,放线定土钉孔位(±100mm),确保孔间排距(±10mm)、孔深(±50mm)、倾角(±1°)符合设计及规范要求,控制土钉长度(±30mm)、钢筋网片绑扎、注浆水灰比、注浆压力、注浆间隔时间、注浆量、喷射混凝厚度(±10mm)、养护时间等要点,要求土钉一定长度焊接对中支架,确保浆液流动、土钉居于钻孔中心被水泥浆包裹均匀。

    3、预应力锚索(杆)施工

钻孔的孔位、孔深、成孔倾角,注浆水灰比、注浆压力、注浆间隔时间、注浆量,腰梁安装,预应力张拉时间、顺序、加载、锁定及补偿张拉,土层锚索验收等质量要点。重点解决成孔质量、锚索(杆)安装、浆液饱满度、预应力损失及成孔流沙等管控难点。

4、围护桩施工

    首先是原材料、施工机械仪器的进场监控;进行桩位和桩顶标高复核。进行试桩作业,以得到土层具体情况,调整设计参数(灰浆配合比、施工速度、成孔深度等)。严格控制混凝土拌制、相邻桩基施工间隔时间、成孔深度孔径及垂直度、桩顶标高、混凝土用量,对成桩质量进行检测,不合格的桩进行复打、补桩和加强临桩;做好施工记录,加强施工质量检查和施工质量评定,对不合理的情况及时指出更正。测量放线复核冠梁标高,控制冠梁土方开挖深度和底垫层平整度,浇筑冠梁并及时养护,检查冠梁中心线和平整度、垂直度。围护桩完成后,加强围护桩结构安全检查,保证后期土方开挖和隧道主体结构施工的安全性。

    5、内支撑施工

首先检查支撑材料质量。施做内支撑时控制土方开挖深度,准确定位支撑轴线标高,保证支撑轴线与承压板的垂直、竖向水平向位置、挠曲度及支撑两端的标高差;检查支撑吊装控制情况,施做支撑时确保在规定时间内完成预应力施加,千斤顶、压力表等必须预先标定、检验,对称同步施加预应力,施加预应力前检查各节点连接状态,及时进行张拉锁定。施加预应力后严格控制下层土体开挖时间,第二道腰梁施做标高和开挖深度。

控制内支撑拆除工序与隧道施工的相协调。支撑拆除的原则:支撑体系拆除的过程其实就是支撑的“倒换”过程,即把由横支撑所承受的侧土压力转至永久支护结构或其他临时支护结构。支撑体系的拆除施工应特别注意两点:拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致结构局部变形、开裂;利用主体结构换撑时,主体结构的楼板或底板混凝土强度应达到设计强度的80%以上。支撑拆除的顺序:拆除支撑→拆除腰梁→割除牛腿。避免出现损坏基坑安全的拆除现象。

6、抗拔桩施工

地基处理是为了提高地基的承载力能力、土体强度和侧向抗力,减少围护结构位移,避免地基隆起而引起隧道底板底臌的发生、及地下水引起的隧道上浮;保证隧道主体结构或邻近结构不致发生超过允许的位移。

抗拔桩施工控制桩位、孔深、孔径、护筒埋设、桩端扩大头直径和侧壁倾角、护壁泥浆质量,原材料及混凝土符合要求,钢筋笼质量和混凝土用量;清孔验孔后及时浇注封底混凝土,避免雨淋以及地下水位回升至桩孔内;若桩孔内有积水,应在灌注混凝土前抽干。保证混凝土连续浇筑,避免断桩现象出现,准备断桩处理应急方案和措施;控制成桩标高和浮浆处理,确保桩头破除质量;应对桩体在不同标高穿越的不同土层有详细的了解,有穿越不利土层的施工应对措施,穿越砂层时应防止流砂 、涌砂现象;做好通风降水等安全防护工作;若桩底端大头进入基岩需爆破施工时,注意将桩体扩大头部分完全置于基岩内,注意爆破强度、方向等,避免直段桩孔侧土体塌孔,及爆破施工安全。抗拔桩若出现群桩效应,抗浮桩与土体间形成一抗浮整体,应对群桩效应问题进行验算,以确保群桩整体抗浮力大于总浮力荷载。进行成桩质量检测。

7、下沉式隧道施工

隧道主体结构的分区要基本与支护结构及土方开挖的分区一致,合理划分隧道结构节段。

隧道钢筋连接、模板拼装及混凝土浇筑养护按设计文件和相关技术规范要求进行监控。原材料质量、混凝土配合比、钢筋、模板、混凝土浇筑顺序、振捣、施工缝设置、养护及温度控制等方面确保隧道主体结构的安全性及防裂,防渗漏;及隧道底板底臌处理措施。

隧道结构防水采取“以防为主,防排堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则,以结构自防水为主,附加外防水为辅,严格做好节点防水,以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件、桩头等接缝处混凝土和防水层施工为防水重点。

自防水控制混凝土防水性能满足要求。外防水控制要点:首先检验防水材料满足性能要求,检查施工温度,保证基层干燥、平整、洁净,弹线定位防水材料铺设位置,确保铺设方向、搭接长度、固定压实,控制防水涂料施工后下道施工工序开始时间,杜绝不当施工行为损坏施工质量;焊接部位要干燥,特别注意多层防水材料之间重叠的搭接缝,防水层保护层的厚度。尤其确保侧墙与顶板转角、底板与侧墙转角处的施工质量,形成全封闭防水系统。质量控制点:防水层面应平整、无裂纹、起鼓、薄厚不均及皱皮等不良现象。严格控制节点防水(施工缝、变形缝、穿墙洞等)质量,确保原材及施工工序满足要求。

8、基坑回填

基坑回填应遵循“里程分段、竖向分层、自下而上、对称施工”的原则。在主体结构强度达到设计要求后,方可进行回填作业,首先确保回填基面清洁无杂物和积水,控制填料质量确保填料各项参数符合要求,控制虚铺厚度,分层压实确保压实度,施工中要预留沉降量。分段施工上下两层的搭接长度,分段接茬处,已填土坡开挖符合要求的台阶。及时处理回填中出现的质量问题,如回填土下沉、夯压不密实等。施工器具不得触碰隧道结构和防水层,一定范围采用人工使小型机具夯填。雨前填土留有一定坡势,不得使用不符合要求的填料,使填方内形成水囊,做好雨季防排水等防汛工作。

9、基坑降水及临时防排水施工

地下水控制应根据工程地质和水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水明排或其组合方法。遵循“因地制宜、合理有效”的原则,采取基坑周边与坑内降水相结合的手段,达到有效降水的目的。当开挖区段埋深不大时,采用明沟、集水井排水,在基坑的两侧或四周设置排水明沟,在基坑四角或每隔30-40m设置集水井,使基坑渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内,然后用水泵将其排出基坑外。当基坑开挖区段埋深较大时选用井点降水方法,井点深入含水层内,用不断抽水方式使底线水位下降至坑底以下,使土体产生骨节以方便土方开挖。若降水或周边水丰富,采取止水帷幕与坑内降水相结合的方案进行降排水。

核对降水井设计是否存在矛盾,是否有明显差错,是否与勘察资料相符。控制降水井点平面位置,进行沉砂池底标高和管道架设测量,核对降水机具选型和进场数量,保证泥浆池数量。成孔后进行清孔换浆,井点系统安装完毕后检查有无漏气现象,发现“死井”、漏气和漏水现象即进行补救处理。连网统一抽降后应连续抽水,不应中途间断,需要维修更换水泵时,应逐一进行。经常检查管井井点是否淤塞,如井点管淤塞严重影响降水效果,应用高压水冲洗井点管或拨出重新埋设。基坑外水位下降情况通过观测水位观测孔来掌握。基坑降水对坑外地下水水位下降应小于0.5m。水泵视井内的水量、水位而作间隔抽水,保证水位在开挖面以下1m左右,基坑中间打设一口水位观察井,井管结构与降水深井相同,水位观测间隔时间为:降水初期时(一周内)为5h,以后每天观测一次。

止水帷幕应与围护结构相适应,对止水帷幕注浆质量、喷射压力、压浆连续性、搭接长度、帷幕全闭合性进行严格控制,在基坑开挖施工时,检测水泥固结体的表面轮廓、搭接接缝,重点检查有质量疑问的部位。

合理控制降水级别,储备备用潜水泵,根据现场水文条件和气象情况,调节降水作业安排。

三、施工过程基坑监测

基坑监测应遵守可靠性、多层次性、重点监测关键区、方便实用、经济合理的原则。本工程基坑监测采用仪器监测和巡视监测相结合的方法,监测范围为基坑外边线以外1~3倍基坑开挖深度,必要时扩大监测范围。监测内容:支护结构顶部和深部水平位移、坑边地面沉降,锚索(杆)拉力,支撑轴力,地下水位、周边道路及建筑物沉降、建筑物倾斜与裂缝等观测。

控制点和基准点应按设计要求并结合现场实际情况选定和埋设,其埋设位置与边坡的垂距大于30m,以免边坡位移时对控制点和基准点产生影响。控制点、沉降基准点的稳固性是确保监测数据准确与否的保证。

及时反馈监测分析结果,以便指导基坑支护施工。当监测值达到上述报警值时,应及时报警,并会同施工单位技术负责便分析原因,及时处理确保施工安全。情况严重者上报甲方。

四、基坑施工应急措施

为预防在基坑开挖过程中出现意外,预先准备充足的钢支撑、土方及砂袋;成立抢险领导小组和抢险救灾队伍;与当地气象部门密切联系,做好预防极端天气工作;督促施工现场自备发电机组和抽水设备。

施工期间严格控制地下水位,侧墙施工到一定高度及时回填;暴雨、台风时准备足够的砂带,均匀地堆放在隧道结构底板上抗浮。

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