浙江交工建设集团股份有限公司铁路分公司
摘要：在高速公路建设中，为减少对路面交通的影响或保持城市美观，经常采用地下隧道的形式穿越重要区域。本文以某高速公路特长明挖隧道工程为例，着重介绍其各项施工技术，保证施工顺利进行，施工安全得到保证，为同类工程的开展提供可以借鉴的经验。
关键词：高速公路明挖隧道施工技术
随着我国经济社会的飞速发展，高路公路的建设日趋成熟，路网结构更加完善，越来越多的城市连接及环城快速通道都选择高速公路的形式。高速公路在穿越城镇或重要城市的时候，为保持城市美观，减少对地面交通的影响，经常会选择地下隧道的形式。本文以高速公路特长明挖隧道工程为实践案例，针对自身独特的结构形式和复杂的施工环境，从隧道围护结构、结构止水降水、基坑开挖、支撑体系和隧道主体施工等方面制定科学可行的施工技术方案，保证了施工的顺利进行，取得了良好的效果。
1工程概况
1.1工程总体概况
本高速公路隧道工程长度3624米其中暗埋段长2512m，里程范围K7+738～K10+250，双向八车道，双洞单向行车，明挖隧道为单箱双室结构。设计时速为100km/h，结构设计基准期为100年，设计荷载等级为公路-Ι级，结构安全等级为一级，本项目按Ⅶ度设防，设计基本地震加速度为0.10g。暗埋段为单箱双室结构，隧道中墙设置6个人行横洞和2个车行横洞，人行横洞间距280m，车行横洞间距840m。隧道敞开段为U型，侧墙高1.75～8.75m，厚度0.6～1.3m；底板厚度0.6～1.3m。
1.2施工总体安排
1.2.1第一期施工安排
（1）敞开段K7+468→K7+738，共270m，主要工序为：支护桩+三轴搅拌桩+抗拔桩+钢构立柱及其桩基础+支撑+开挖土方+主体施工。
（2）暗埋段K8+260→K8+900，共640m，暗埋段K9+700→K9+080，共620m其主要施工顺序为：支护桩+三轴搅拌桩+抗拔桩+钢构立柱及其桩基础+支撑+开挖土方+主体结构+回填土方+道路恢复
1.2.2第二期施工安排
（1）暗埋段K7+738→K8+260，共522m；暗埋段K8+900～K9+080，共180m；
K9+700～K10+480，共780m，其主要施工工序有安装围蔽板+支护桩+三轴搅拌桩+抗拔桩+钢构立柱及其桩基础+支撑+开挖土方+主体结构+回填土方+县道改道复原+农田灌溉渠改道及其复原。
（2）K7+081.5～K7+468和K10+480～K10+705.5路基工程，共612m。
2施工方案
在本隧道施工过程中，针对制定的施工总体安排，科学有序的开展施工工作。整个项目施工过程主要涉及隧道围护结构、围护结构降水、基坑开挖、隧道主体结构施工等工序，严格实施主要技术措施，确保隧道施工高质量完成。
2.1隧道围护结构施工技术
2.1.1三轴搅拌桩施工
搅拌桩施工主要工序是：支护桩→止水帷幕搅拌桩。其主要步骤有：
二、平整场地；
三、定位放线：测量中线、边线，开挖沟槽，以边线及中线现场布桩，用竹片定桩位；
四、桩机就位：根据场地平面、水泥搅拌桩桩机数量及管线迁移情况，安排桩机施工区域，原则是均衡布置，桩机就位已有工作面的先施工。对止水桩，由一端到另一端的方向进行；
五、喷浆下沉：对好桩位，先空转，压入清水检测压浆管道，通畅后下沉钻进，同时喷浆；
（5）重复上、下搅拌喷浆四次；
（6）关闭压浆机，移位到下一根桩。
搅拌桩施工质量控制技术有止水水泥搅拌桩要保证穿透软弱土层，进入基坑底及不透水层不少于2m，或至中风化岩面顶层；对于桩体连接成壁状部分，相邻桩施工间隔时间不宜超过10小时；在下沉和提升过程中均应注入水泥浆，下沉速度控制在0.5m/min～1m/min，提升速度控制在1m/min～2m/min；在桩底部分重复搅拌注浆，停留约1分钟。
2.1.2支护桩、立柱桩、抗拔桩施工技术
支护桩、立柱桩、抗拔桩施工采用跳桩施工法，保证相邻桩距不小于2.5m，即按①→④→⑦→⑩→…→②→④→⑥…相隔1.20m×3=3.60m顺序施工。
（1）支护桩定位。根据测量逐桩中心定位后，按下图模块浇筑C20混凝土，厚度15cm。
（2）成孔。先采用旋挖机成孔至砂层，再下压钢护筒，护筒顶端高出地面20cm；设置十字控制护桩，护筒埋设后对其位置和垂直度进行检验，以保证桩基准确就位，偏差在5cm以内，垂直度小于1/100；设置两级泥浆循环池，泥浆池容量不小于最大桩基体积的两倍，沉淀池体积不小于最大桩基体积；开钻时，先造浆，泥浆含砂率小于4%，泥浆密度在1.15～1.25，保证钻进整个过程泥浆循环。
（3）清孔。终孔验收合格后用换浆法清孔，清孔过程中必须保持孔内水头高度，形成孔内泥浆对孔外自由水的压力，防止孔壁坍塌。
（4）钢筋笼制作与安装。隧道的支护桩最深平均桩长24.8m，抗拔桩最深平均桩长33.2m，小于20m的一次性接长，大于20m的分两节制作，立柱桩钢筋笼较短。钢筋笼在钢筋制作场一次性接长，每隔2m加设三角支撑，以保证钢筋笼运输和吊装时不致变形。
在支护桩钢筋笼安装时，若按设计图纸预埋支护桩兼作抗拔桩的剪力筋。由于妨碍水下混凝土浇筑的导管，改为在开挖基坑深度达到第二层支撑后，采用植筋法植入剪力筋，植入支护桩深度按设计，此剪力筋作为敞开段的侧墙与支护桩连接受力的钢筋。
六、水下混凝土浇注。水下混凝土的材料选取、配合比设计要严格按照规范执行，根据充盈系数计算好每根桩的用方量，让搅拌站准备充足的混凝土，保证浇筑过程中不能中断或间隔时间太长。水下混凝土浇筑过程中要计算好首批混凝土的用量，保证首斗混凝土浇筑后，导管的埋置深度为2m；混凝土持续浇筑过程中，要做好浇筑记录，保证导管的埋置深度为2-4m；导管在上拔的过程中要缓慢进行，防止导管拔出混凝土表面，造成断桩。
2.2围护结构降水
对于深基坑开挖，首当其冲的就是水位问题，要进行基坑开挖，必须要先进行基坑降水。本工程两侧三轴搅拌桩设计进去不透水层，横向设置11道三轴搅拌桩挡水，但由于东侧离流溪河较近，坑内外水力仍有联系，而且区域内地下水位离地面1.5m左右，采用轻型井点对坑内水进行降水。对于开挖土层的疏干，降水井深度设计深入至坑底以下1.5m，为加强监测基坑内降水对坑外水位的影响，在基坑周边坑外区域布设一定的水位观测点用于监测降水期间坑外水位的变化。
2.3基坑开挖
本工程基坑长度3012m，宽度为39.6m～40.6m，基坑深度为3.08～17.1m，最深处为K9+285左侧的泵房位置，深18.294m，基坑挖土方量：1611682m3。本工程基坑开挖规模较大，结合工程地质实际情况采用分层开挖的方式。
（1）第一道支撑梁完成后，可挖基坑土。采用纵向掏心法，退挖方式把第一层土挖到第二道支撑底下50cm，1个工作面配2台15m长臂挖掘机+8辆15T运输车。如下图所示：
图1基坑开挖示意图
然后设备进入基坑内，采用纵向掏心法，进挖方式挖第二层土，1个工作面配2台中型挖掘机+8辆15T运输车，指定运输车从一端把土运出去。
（2）安装第二道支撑后，先支撑后挖土，随撑随挖，采用退挖法，挖第二层土到第三道支撑底下50cm。
（3）安装第三道支撑后，先支撑后挖土，随撑随挖，采用退挖法，挖第三层土到基坑底，余下厚度20cm土，采用人工挖，按基坑底高程修整。
（4）出土口段的土，采用分台阶退挖法挖土，遵循先支撑后挖土的原则进行施工。因采取分段施工，所以基坑内的挖机驶出基坑，施工第一道支撑；用15m长臂挖掘机以掏心法挖出第一层土到第二道支撑底下50cm，安装第二道支撑；余下的土采用吊车吊土施工至第三道支撑底下50cm，安装第三道支撑；挖除余土至基坑底高程。
2.4隧道主体施工
隧道结构桩号起止为K7+468～K10+370，结构形式有两种：暗埋段为单箱双室箱型闭合框架结构；敞开段为钢筋砼“U”型结构，设中间分隔带。暗埋段（K7+738～K10+250）的结构长为2512m，敞开段（K7+468～K7+738、K10+250～K10+370）的结构长度为270+120＝390m。
隧道基坑开挖至设计标高后，先进行基底平整，浇筑15cm素混凝土垫层→铺设防水卷材→5cm厚细石混凝土保护层→底板施工→侧墙、中墙施工→顶板施工→侧墙、顶板防水层铺设→素砼压重层（C20混凝土调坡层）施工→基坑回填→附属结构施工。
在隧道主体结构施工中，按照大体积混凝土施工要求，从材料选取、配合比设计、施工工艺、养护条件等方面进行严格执行，确保主体结构施工质量。在隧道主体施工过程中，结构的防水尤为重要，需着重进行处理。
（1）结构的自防水：隧道的顶板、底板、侧墙等四周的结构采用P8级防水砼；防水砼使用的水泥等级不低于42.5MPa；防水砼的石子最大粒径不宜超过37.5mm，吸水率不应大于1.5%，并不得使用碱活性骨料；每立方米砼中的总碱量（Na2O）不得大于3Kg。防水砼的水泥用量大于320Kg/m3，水胶比不得大于0.5。
（2）结构的外防水：隧道底板迎水面外贴4mm复合双面自粘聚合物改性沥青防水卷材；在变形缝、施工缝采用外贴橡胶止水带与中埋式橡胶止水带或不锈钢止水带双道防水。纵向水平施工缝设置止水钢板，水平施工缝表面拉毛并作接浆处理，接浆厚度3～5cm，或采用混凝土界面处理剂处理。
（3）外防水的保护层：所有外防水施工的前后都设有保护层。
①底板：由下至上依次为200mm厚C20砼垫层（原浆抹平）→4mm自粘高分子防水卷材→C40钢筋混凝土结构底板；
②侧墙：由里至外依次为结构侧墙→12cmMU10砌砖保护层→20mmMU101：3水泥砂浆保护层→4mm厚自粘高分子防水卷材→20mmMU101：3水泥砂浆保护层；
③底板与侧墙转角处：由里至外依次为防水混凝土结构底板→转交附加卷材4mm自粘高分子防水卷材→4mm自粘高分子防水卷材。
④顶板：由下至上依次为防水混凝土结构顶板（原浆抹平）→20mmMU101：3水泥砂浆保护层→1.5mm厚自粘高分子防水卷材→沥青油毛毡保护层→7cm厚C20细石混凝土保护层→素土分层回填夯实。
3结语
高速公路建设中，隧道工程越来越多被应用，其施工质量的好坏直接关系着整个工程的进展，施工技术实施必须得到高度重视。在本高速公路特长明挖隧道施工过程中，针对特殊的结构形式和复杂的施工环境，制定科学的施工技术方案，保证了隧道围护结构、结构止水降水、基坑开挖、支撑结构和隧道主体施工等各个工序施工质量，为特长明挖隧道施工提供借鉴和指导作用。
参考文献：
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