超大直径盾构隧道双层道路结构同步施工技术探讨

超大直径盾构隧道双层道路结构同步施工技术探讨

娄闪

中铁一局集团有限公司广州分公司广东广州510000

摘要：本文结合笔者多年的工作实践经验及实例，对超大直径盾构隧道双层道路结构同步施工技术进行了分析探讨，为同类型隧道内部结构施工提供参考。

关键词：大直径盾构；隧道；同步施工；移动台模

1、概述

随着大型盾构隧道施工工艺的改进与提高，盾构轴线控制精度较以往有了大幅提高，也为隧道内部道路线性提供了可靠基准。采用移动台模，预制件与现浇相结合的施工工艺进行隧道内部道路结构的施工，不至于影响盾构推进时管片运输与同步注浆，隧道内部交通得到有利保证，不仅缩短施工工期，而且通过内部道路结构的成型，提高了整条隧道的抗浮能力，有利于隧道稳定。当然此种施工技术也对盾构推进轴线的控制提出了较高要求。

2、隧道内道路结构

本隧道线路走向为东西向，采用直径14.27m土压平衡盾构施工。建成后的隧道为单向双层车道，上层道路结构：设计路面净宽为7m，道路混凝土厚0.52m，后施工9cm厚的沥青铺装层；下层车道板采用预制构件与现浇钢筋混凝土结构相结合的叠合板形式。标准断面结构见图1。

图1隧道标准横断面图

3、隧道内部结构施工

为缩短整个施工工期，既保证盾构的连续推进，又可同步进行后续的内部结构施工，运用了可移动式行走台模。

根据隧道内部结构形式，由下而上依次分为：预制件及两侧回填、防撞侧石、底梁、立柱、上层车道板及顶梁边侧翼板等施工工序。

3.1内部结构施工工艺

以30m为1个施工单元，施工工艺流程见图2。

图2内部结构施工流程

3.1.1下层车道预制构件铺设及两侧回填

1）下层车道板的底部为1块平面尺寸3.9m×2m的π型预制车道板（见图3），在其顶面预留Ⅰ级钢的插筋并弯曲、隐藏，在进行现浇路面施工时，将其弯起板直，使预制车道板与现浇钢筋混凝土路面结合在一起，共同受力。路面结构中的变形缝位置与圆隧道衬砌变形缝对应。

图3预制构件示意图

2）下层预制车道板铺设及两侧填充混凝土施工随盾构推进同步进行，以保证盾构后2#车架的正常行进。回填混凝土浇注采用混凝土橄榄车结合溜槽进行，及时振捣，待混凝土振捣密实后，应将顶面拉毛。

3.1.2下层车道基座（防冲击侧石）施工

1）在圆隧道推进至200环位置时，进行下层车道基座（防冲击侧石）施工，按照设计图纸中内部结构变形缝的位置来设定施工段的长度，先将线路中心线实放，定出基座准确位置。

2）在基座位置处根据设计图纸进行植筋，最后绑扎基座中的钢筋。钢筋绑扎成型并经过验收，合格后可进行基座模板的安装。

3）模板安装就位并固定牢靠后，采用泵送混凝土进行浇捣。混凝土入模后，应及时进行振捣，混凝土振捣密实后，应将基座的顶面收水抹平、抹光。

4）在进行基座施工时，考虑到基座上部底梁的后续施工与连接，需保证基座与低梁的整体性，因此不得遗漏底梁和其他构件的预留插筋。

3.1.3底梁施工

1）待基座施工完毕后，进行底梁钢筋绑扎和立模施工，模板采用小型组合钢模板，并在两侧模板间设置φ12mm拉杆进行固定连接。

2）在底梁浇筑混凝土前，必须严格检查立柱的竖向钢筋与管片内植筋的焊接接头长度和焊缝饱和度，确保立柱钢筋与植入管片钢筋焊接完成，并经过验收。

3）采用泵送混凝土进行浇捣。混凝土入模后，应及时进行振捣，混凝土振捣密实后，应将底梁的顶面收水抹平、抹光。

4）在底梁模板拆除后，进行梁边填充施工。

3.1.4立柱施工

1）在立柱施工前，必须先进行精确放样定位，然后绑扎柱的钢筋，钢筋绑扎成型经验收合格后，再安装立柱模板，立柱模板采用专业模板厂制作的定型钢模板，钢模采取分2块（抱箍形）对称进行安装，其目的是为了确保立柱内侧面接缝美观以及方便钢模拆除。

2）柱模板安装就位后，用线垂校正垂直度，并由专人进行复核，立柱与立柱之间的距离必须符合设计要求，最后用φ48钢管将柱模板与柱模板之间设置的剪刀撑固定牢。

3）浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，进行拆模。

3.1.5上层车道板施工

上层车道板为现浇钢筋混凝土结构，厚52cm，最大分幅长度为30m，主要采取轨道式可移动台模来完成施工，组成移动台模骨架部分的支承车架用型钢制作。

1个整体台模分为4个单元，每个单元台模长7.5m、宽8.5m，由骨架及承重管组焊的顶模板、立管桁架体、移位走轮机构、载荷支撑机构、操作平台及栏杆、顶模板侧向可伸缩横杆装置组成，见图4。移动台模施工过程如下：

图4台模构造图

1）台模始发安装时，台模端头位置应与两侧第一榀立柱端面在同一垂直面上；各构件组装时，应按总装图纸及要求进行装配。

2）台模操作时，先找正两侧立柱间距中心线（立柱设计间距为8.5m），然后，在中心线两边各3.15m处放样，定出车架移动轨道线，并铺设轨道且固定好，沿隧道超前设置。

3）在用车架上大模板进行立模时，首先固定好车架左、右各4根立柱下部支撑脚，稳定车架、扩大承载面积，然后启动车架顶部模板（9m×10m的钢格栅结构，顶面采用4mm厚钢板）的下部16个手动千斤顶，使模板伸到上层路面浇筑底标高，最后启动左、右侧50cm厚板底模板下钢支架，接口处与中间模板接平，再在支架上铺设搁栅和木模，并达到标高。

4）模板安装后，进行车道板钢筋的绑扎，并严格控制好与钢筋的间距及焊接连接质量。在浇筑混凝土前，必须先测放中线和车道板侧石处的边线标高，以精确定出路面1％坡度。中线和边线的标高控制，采用在已绑扎好的钢筋上焊接标高控制钢筋。

5）混凝土的浇筑采用泵送混凝土施工工艺。混凝土浇筑宜自下坡向上坡进行。车道板的混凝土在浇筑时，应进行认真振捣，不得漏振和过振。

6）振捣密实的混凝土应经过2次抹面，第一次抹面应在整平后立即进行，驱除泌水并压下石子；第二次抹面必须在混凝土泌水现象基本结束，处于初凝状态但表面尚湿润时进行。混凝土抹面后应平整、密实、无抹痕、不露石子，无砂眼和气泡。严格控制好顶面的标高、平整度。

7）在车道板强度未达到设计C40混凝土100%强度前严格控制施工荷载，禁止在上层车道板上任何堆载行为；此外，为保证车道板质量，实施了长距离（180m）泵送混凝土。

3.1.6顶梁边侧翼板施工

在可移动台模就位后，通过附属于台模两侧的可伸缩横向连接钢管、脚手管支撑及木模板来进行侧翼50cm厚现浇板施工，然后在板厚范围内按照设计要求在隧道管片上植筋，且横向钢筋须与管片中的植筋焊接连接。在按图纸绑扎好车道板和50cm厚现浇板的钢筋并通过验收合格后，再安装横向的封头模板。侧翼板混凝土浇注与上层车道板的浇注同期同步进行。

3.2内部结构施工组织

为了保证隧道的正常推进和路面结构的正常施工，隧道推进所用的材料由盾构工作井专用行车吊入井下隧道推进材料运输车上。隧道内同步道路结构施工分为上层和下层两个工作面。

下层道路结构同步施工所用的预制车道板及其它施工材料可由后续暗埋段结构顶板的预留口通过暗埋段及隧道内已施工完毕的下层路面结构运到施工作业点，同隧道推进同步铺设。在铺设5-6环时，及时对两侧混凝土进行浇筑，以满足提供2#车架行走基面。其中管片及下层预制车道板由材料运输车运送到盾构推进处的车架下，用车架中的吊运设备吊至拼装工作面进行拼装或吊至预制车道板位置处安装。其余施工材料及下层道路施工所用混凝土在盾构推进施工材料运输间隙及时运送。

在地面和已经制作完成的车道板之间设置固定窜筒，砼由搅拌运输车经窜筒直接泻至井下专用小型砼运输车，再由其将砼运至井下移动式固定泵处（放置于已完成的上层车道板上），最后通过导管将砼送至浇筑点。详见图5隧道内部交通组织方案示意图。

图5隧道内部交通组织方案示意图

3.3隧道内部道路结构轴线控制与调整

隧道内部结构施工中，与盾构推进同步进行的π型预制件安放作为第一步的施工工序，其施工质量及轴线、标高精度将直接影响到后续各次施工的质量，因此施工前应准确测量，放出隧道中心轴线、水准控制点，每5环设置轴线坐标及高程控制点并作明显标记。

盾构轴线状态决定了成型隧道的状态。在盾构内沿盾构中心线方向布置3个小棱镜，在盾构内的左右部各安装1块坡度板，测量盾构的转角和坡度。根据测量的数据，计算出盾构切口和盾尾的三维坐标，与隧道设计中心线进行比较，就可得出盾构机的姿态。

图6盾构轴线控制图

隧道轴线是由逐环管片成环位置连贯组合而成，因此在进行隧道内部结构施工时以设计轴线为准绳，根据实际成型隧道轴线来调整线路坡度以适应隧道的上浮或下沉，且保证隧道内部净空的需要。坡度调整时通过一长段距离来操作，控制每小段（5环）变化幅度，要做到平缓、圆顺，不能出现突变点。在隧道坡度拐点的区段，若需要调整坡度，每段可采取2环进行。

盾构每环推进时切除刀盘前方土体约320m3，而管片外部同步注浆的浆液还未凝结，若单纯依靠每环9块管片自重，远不及前方土体的损失，势必造成隧道的上浮，因此同步进行隧道内部结构施工，增加内部自重来牵制成型隧道的变形，逐步达到稳定状态。

4、结束语

隧道内部结构施工与盾构推进保持一定的同步性，加强了隧道结构的整体性和抗震性，并有利于控制隧道的上浮。

采用可移动式台模车施工的隧道双层道路结构，为盾构车架和水平运输的行走提供了基面，解决盾构施工运输通道问题；采用可移动式台模车，使内部道路结构施工受盾构推进施工影响较小，其现浇结构施工灵活性较强。

采用可移动式台模车施工隧道双层道路结构，既满足盾构主体推进的连续性；又缩短了施工工期；还能为隧道机电安装和装饰装潢创造有利条件。

参考文献

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[2]黄德中，马元.上海外滩通道超大直径土压平衡盾构施工技术[J].地下工程与隧道，2010，（1）：15-17.