隧道施工方案优化分析

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摘要:厦门至成都高速公路（厦门段）A6合同段东孚隧道工程是典型的明挖暗埋法隧道工程，在施工过程中对施工方案进行了优化。通过多种施工方法相结合的方式，较好的控制了质量、进度及经济指标，在各种不利因素的影响下最终达到了预期目标顺利完成城市下穿隧道的施工。

关键词:明挖暗埋；隧道施工；双孔拱形

1引言

随着高速公路网络的日益完善，城市之间的交通更加的便捷，高速公路越来越多的穿越城市，为节约土地、减少对周边环境的影响，地下隧道成为高速公路穿越城市的优选方案，为确保优质、高效的完成地下穿越工程，明挖暗埋法也越来越多的应用到城市隧道工程当中。在城区内施工为保证城市各系统的正常运转，对文明施工及工期的要求越来越严格。

2工程概况

东孚隧道为明挖隧道，下穿厦门市海沧区东孚工业区，全线采用双向8车道高速公路标准，设计行车速度为100km/h，基坑开挖深度为9.6~19m，开挖宽度为43.5m，隧道基坑两侧分布有厂房。围护结构为围护桩+锚索+钢围囹体系，在围护桩间采用三轴搅拌桩全断面止水。主体结构施工完经回填后上方建有“五进十三出”收费站一座、兴东路跨线桥一座。隧道全长1000m，其中，下穿厦深铁路段340m已先行施工完成，剩余660m隧道结构形式分为3种，分别为：U型槽敞开段195m、明挖拱形隧道（联拱式125m和分离式110m）235m、明挖双孔矩形隧道230m。东孚隧道是该合同段控制性工程，隧道主体原施工方案为利用四台液压衬砌台车（其中拱形2台，矩形2台）进行施工。截止2013年6月，因征迁滞后各段进度参差不齐，进度快的段落已完成底板及侧墙施工，进度慢的土方还未开挖，现场无法提供连续的工作面，不具备台车施工的必要条件，原施工方案无法实现预期目标，因此必须进行方案优化。

3主体结构施工方案

3.1双孔矩形隧道主体施工方案优化

东孚隧道工程双孔矩形隧道长度230m（K15+630~K15+860），按照原隧道主体施工方法为2台矩形衬砌台车（含外模）同步作业，现场实际情况为矩形隧道K15+815~K15+822处自来水管道（DN800mm球墨铸铁）及高压电缆（110kV））迁改滞后，工作面无法连续。衬砌台车只有在工作面足以满足循环流水作业才能发挥其优势，在原方案无法满足实际需要的情况下，经过多次论证后决定采用满堂支架作为模板支撑体系进行矩形隧道主体施工，见图1。碗扣支架上安置弧形方钢，方钢弧度按照设计弧度进行加工，弧形方钢之上安置15cm×15cm方木，内外模均为竹胶板，以此体系代替衬砌台车；跟矩形台车方案相比，满堂支架方案在工作面不连续的工况下有诸多优势。两方案优缺点对比见表1。图1满堂支架表1满堂支架与台车方案对比表总体考量矩形台车方案经济性较差，也无法满足进度需求；按照满堂支架方案进行施工后，可三个工作面同时进行施工，一个循环最长浇筑25m，最短浇筑10m，工作面出来之后可以及时封顶，避免了工作面闲置，提高了工作效率[1]。

3.2明挖双孔拱形断面施工方案优化

1）双孔拱形分离式断面东孚隧道工程双孔拱形分离式隧道长度110m（K15+395~K15+505)，为本工程施工一大难点。该段与先期施工穿越下深铁路的隧道相连为分离式隧道，左右两幅主体施工互不影响，衬砌台车可以单独进行工作。原施工方案台车包含钢外模，因现场工作面狭窄且底板未贯通，现场无法提供吊装场地。若按照原方案进行施工，需台车就位后方可进行钢筋绑扎，钢筋绑扎完毕后才可进行外模安装，衬砌台车利用率低。经过多种方案比选和多次专家论证之后结合矿山法隧道施工理念提出外模采用长条木板代替外钢模板并设计简易钢筋台车(见图2)用于钢筋绑扎，使钢筋先行施工。在台车顶端利用碗扣支架顶托作为限位块，可根据设计高程进行调节，保证钢筋弯曲的弧度符合设计要求，每隔2m设置一环钢筋骨架，钢筋骨架连接采用焊接，钢筋绑扎完毕后在钢筋骨架的作用下可以保持原有形状（见图3）；台车底部设有行走及锁止系统，在绑扎钢筋时可保证台车位置固定，在钢筋绑扎完毕后调节顶部顶托可使钢筋台车顺利推出以便衬砌台车进入。简易钢筋台车的引入可将钢筋绑扎不以衬砌台车就位为前提，节约了钢筋绑扎所占用的时间。图2简易钢筋台车图3钢筋骨架2）双孔拱形连拱式断面东孚隧道双孔拱形连拱式隧道长度125m（K15+505～K15+630)，为本工程施工难点，因按照原设计方案需要2台衬砌台车相互配合才能完成主体施工（见图4）。现场情况是因左幅厂房拆迁滞后，左右幅土方工程及支护工程进度不同步，使左幅施工进度比右幅滞后1个月。若按照原方案施工，必须等到左右幅进度相同时方可进行隧道主体施工，这样就会浪费一个月的工期，对进度及经济产生不利影响。为确保施工不中断确定了“先墙后拱”，的施工思路，在这种思想的指导下设计了中隔墙模板（见图5）。利用中隔墙模板先施工中隔墙，左右两幅便可分离开来单独施工互不影响，再采用分离式隧道的施工方法，可以提前1个月完成施工。3）明挖双孔拱形隧道施工方法的特点。1）连拱式隧道利用中隔墙先行法可使连拱隧道具备分离式隧道的特点，可利用单台车作业，无需双台车共同作业，提高台车利用率[2]。2）简易钢筋台车可以使钢筋提前2个循环施工完毕，节约钢筋绑扎所占用的时间且保证钢筋绑扎质量。3）长条木模板与钢外模相比具有经济、安全、适合工作面狭窄且不连续的工况等优势。在采用优化方案后，施工效率明显增加，在执行相同质量标准情况下与原方案相比，共计节约工期190d，并且节约了成本，降低了安全风险。

4结语

综上所述，根据施工过程中的实际情况对施工方案进行优化，通过科学组织东孚隧道工程采用多种施工方法相结合的优化施工方案且成功实践，提供了一种在同一结构物中采用多种施工方案的思想，确保了施工质量、进度及安全，为高速公路修建城市下穿隧道提供了成功的经验和案例。

作者:田川江 裴宗文 单位:中交一公局厦门工程有限公司

参考文献:

【1】JTGF60—2009公路隧道施工技术规范[S].

【2】全国高校建筑施工研究会.土木工程施工手册[K].北京：中国建材工业出版社，2009.