湖域明挖隧道综合施工技术

1、二一六年十一月中铁十六局集团第三工程有限公司报告人：张正金湖域明挖隧道综合施工技术HuYu MingWa SuiDao ZongHe ShiGong JiShu汇报内容123456技术一：钢管桩围堰施工技术技术二：基坑止水及降水施工技术技术三：深基坑开挖及支护技术技术四：主体结构施工技术技术五：综合防水施工技术技术背景与工程概况7主要创新点及效益分析技术背景与工程概况技术背景和意义 近年来，我国大中型城市经济发展迅速，人口膨胀，汽车保有量迅速增加，造成城市路网交通压力迅速增加，交通拥堵问题突出。312国道苏州段是苏州市东西向主要的对外及过境交通干线，交通流量大，路网承载能力有限，交通拥堵频繁，

2、严重制约着苏州社会经济的发展。对312国道苏州段实施分流，建设苏州市中环快速路北段（312国道苏州段分流线工程共线段）工程，可进一步完善干线公路网络，分离城市交通和过境交通，提高服务水平，对促进苏州市社会经济发展具有十分重要的意义。而在城市路网建设中，因受地形及周围环境限制，修建各种各样的城市立交及地下隧道是必然趋势。阳澄西湖隧道工程即是苏州市中环快速路北段中穿越阳澄湖水域的最重要的节点。技术背景与工程概况技术背景和意义 阳澄湖是苏州市重要饮用水源之一，关系着苏州市区、昆山市以及沿湖乡镇近百万人的饮用水供给；同时具有拦截净化外来污水的能力，在保护生物多样性和维持生态平衡方面有着不可替代的作用。

3、施工中必须最大限度降低施工对阳澄湖水质的不利影响；最大限度降低施工对阳澄湖生态系统的不利影响。同时阳澄湖域地质复杂，土质软弱，以淤泥质粉土和粉砂土为主，且存在微承压水和承压水，施工中易出现涌砂、涌水、塌方的重大安全隐患。另外隧道毗邻京沪高铁丹昆特大桥，施工时稍有不慎，即可能对高铁造成严重的影响。技术背景和意义 项目部科研小组以苏州中环快速路北段阳澄湖隧道工程施工为背景，采用理论分析、专家论证和工程类比等方法，对湖域明挖隧道施工过程中面临的关键技术难题进行科技攻关和方案比选，通过不断地完善、归纳和总结，最终形成了湖域明挖隧道综合施工技术，成功地解决了软弱地质条件下湖域隧道的施工技术难题，提高了施

4、工效率，确保了施工安全，取得了显著的经济效益和社会效益。由于国内修建湖域隧道技术刚刚起步，存在经验不足、安全风险大等难题；该成果可为相类似工程提供参考和借鉴。因此，应用前景广阔、价值极高。技术背景与工程概况技术背景与工程概况工程概况 由中铁十六局集团第三工程有限公司承建的ZH-LQ08标段工程起止桩号K80+795K81+940，路线全长1145m，其中K80+795K81+690段为湖西暗埋段，K81+690K81+940段为湖西敞开段。按一级公路双向6车道标准进行建设，设计速度100km/h。ZH-LQ08标段地理位置图技术背景与工程概况工程总体设计 技术背景与工程概况工程总体设计 隧道断

5、面示意图施工围堰标准断面图技术一：钢管桩围堰施工技术钢板桩围堰钢管桩围堰围堰方案比选 技术一：钢管桩围堰施工技术钢管桩围堰与钢板桩围堰相比，有如下显著特点：(1)截而强度、刚度大，支撑简单方便；(2)施工速度快，制作、加工、安装下沉方便灵活，工艺简单，无须大型机具设备，不要大型浮运设施；(3)适用于各种复杂地质、地层；(4)施工成本低，效益好。围堰环保施工技术最大限度降低施工对阳澄湖水质的不利影响最大限度降低施工对阳澄湖生态系统的不利影响采取水土保持措施，严格控制施工期间的水土流失严格控制施工中的扬尘和烟尘、废气及汽车尾气的排放严格控制施工中噪声污染和光污染技术一：钢管桩围堰施工技术（1）钢管

6、桩围堰施工环保要求围堰环保施工技术技术一：钢管桩围堰施工技术测量放样设置防污染围挡钢管桩施工钢围檩安装铺设竹笆、土工膜、拉杆连接堰芯填筑内侧袋装土、外侧填土施工堰内抽水及内侧袋装土修整隧道施工围堰拆除、恢复湖面（2）钢管桩围堰施工工艺施工要点1、测量放样时，利用导线点设置加密点，同时设置轴线的保护桩，并对其进行经常性复核，因为保护桩是施工过程中确定围堰平面位置的依据。2、打桩施工时，必须保证桩体垂直度，纵横向间距，桩顶标高。3、竹芭、土工布安放时，竹芭安装应牢固，防止扭曲变形。竹芭间的搭接缝必须绑扎牢固可靠，竹芭间搭接长度可靠，切忌出现缝隙。4、堰心填土时，取土区域的取土范围与标高应按规定进行

7、施工，不得乱取乱挖，以确保围堰稳定和危及高铁的安全。5、内外侧边坡施工时，抓斗式挖泥船抓土袋放到钢管桩围堰内时应小心，抓斗不得碰撞钢管桩和对拉钢筋。6、围堰维护期间确保航行运行安全7、围堰拆除时，明确新建设施的位置，防止施工时损坏设施。严格按有关部门的规定进行湖床清理，不得超挖或欠挖。技术一：钢管桩围堰施工技术北临高铁段围堰施工 K80+833处围堰外侧距离高铁位置最近处为42.4m，该处围堰填土坡脚至高铁为35.3米。基坑开挖边坡坡顶离高铁最近处为66.56米。因此在此处的施工控制显得尤为重要。北侧围堰离高铁最近处施工图围堰施工控制措施设置防污染围挡对围堰进行精确分段放样加强监控对围堰的稳定

8、性进行验算禁止北侧取土优化袋装土防护为植草防护技术一：钢管桩围堰施工技术 技术二：基坑止水及降水施工技术地下水处理基坑止水帷幕的设计及施工技术淤泥质粉土地质条件下深基坑井点及真空降水施工技术止水帷幕的设计 土质条件单位被搅拌土体中的水泥用量（kg/m3）水灰比黏性土3601.52.0砂性士3251.52.0砂砾土2901.52.0 通过对不同止水帷幕类型的比较并结合工程的实际情况，最终选择了三轴水泥搅拌桩的方案。三轴水泥土搅拌桩材料用量和水灰比 突涌稳定安全系数为1.28，渗流稳定性安全系数为2.43，均能满足规范的要求。 技术二：基坑止水及降水施工技术孔隙水压力云图的结果及分析降水开始时降水

9、过程中降水结束时 设置止水帷幕后降水漏斗曲线在基坑两边不连续、发生突变，帷幕两侧产生水头差，止水效果非常理想。 技术二：基坑止水及降水施工技术止水帷幕施工技术施工工艺流程图三轴搅拌桩钻机移位施工顺序图在冷缝处外侧复打一幅搅拌桩进行搭接在先后桩之间用压密注浆加强止水效果 该工程采用“二搅二喷”，施工工艺流程相对复杂 技术二：基坑止水及降水施工技术止水帷幕搅拌桩冒沙加固处理冒砂区域平面示意图冒砂、冒水现场图 2013年7月19日早晨8时左右，K81+383等处三轴水泥搅拌桩隔水帷幕在施工过程中出现涌水、冒沙现象。冒砂的平面位置示意和现场照片如下： 技术二：基坑止水及降水施工技术止水帷幕搅拌桩冒沙加

10、固处理 对该隔水帷幕的处理措施是采用回填土以平衡微承水水头压力的做法K80+760K81+377段北侧未施工段K81+377K81+441段北侧已施工有冒沙段 对该段隔水帷幕实施在已完成搅拌桩的内侧补打一排桩的加强措施以保证止水效果 技术二：基坑止水及降水施工技术止水帷幕搅拌桩冒沙加固处理增打的三轴水泥搅拌桩平面图K81+377K81+441段北侧已施工有冒沙段南侧隔水帷幕的处理方案同北侧 技术二：基坑止水及降水施工技术降水井点及真空降水施工技术降水井布置方案 在隧道主体结构中心线布置一排降水井1，降水井1管底高度在坑底以下8m，同时在主体结构外侧边线处（距中心线17m）分别设置一排降水井2，

11、降水井2管底高度在坑底以下8m，在第二级边坡上（距中心线36m）分别设置一排降水井3，降水井3管底高度在坑底以下2m；降水井纵向间距为15m，加宽带分别再增设一排降水井3。 技术二：基坑止水及降水施工技术井点降水施工技术降水井施工质量控制措施：钻孔深度应大于降水井设计深度0.3m0.5m滤料填充体积不小于设计量的95%井点埋设应无淤塞、出水不畅或死井等情况洗井应直至过滤器及滤料滤水畅通，并应抽水检验井的滤水效果降水井施工作业流程图 技术二：基坑止水及降水施工技术降水实验敞开段降水试验布置图暗埋段降水试验布置图 综合分析、整理和计算两次降水试验数据可知，敞开段及暗埋段抽水试验均验证了井点降水的降

12、水能力和效果满足设计要求，止水帷幕止水效果达到设计要求。 技术二：基坑止水及降水施工技术降水效果存在的问题以及处理措施敞开段降水效果暗埋段降水效果 问题基坑边坡流砂现象处理措施真空轻型井点降水 技术二：基坑止水及降水施工技术技术三：深基坑开挖及支护技术淤泥质粉土地质条件下深基坑开挖及支护方案 K80+800K81+100和K81+460K81+720基坑开挖断面示意图K81+100K81+460基坑开挖断面示意图 本标段内的阳澄西湖隧道工程采用明挖顺筑法施工，大放坡开挖作业，整个标段内基坑开挖分为陆域段和水域段两段，边坡采用网喷+土钉联合支护结合井点降水的支护方案。技术三：深基坑开挖及支护技术

13、基坑开挖和支护施工流程基坑土方开挖流程支护施工工序流程基坑施工监测 基坑开挖深度 施工阶段5m510m1015m15m开挖面深度5m1天2天2天2天510m1天1天1天10m12小时12小时挖完以后时间7天1天1天12小时12小时715天3天2天1天1天1530天7天4天2天1天30天10天7天5天3天监测频率表基坑施工监测项目主要包括坡顶沉降、坡顶（体）位移和沉降、地下水位、坑底隆起、支护结构变形（坡面、坡顶裂缝等）。技术三：深基坑开挖及支护技术基坑稳定性验算抗突涌稳定性验算抗隆起稳定性验算整体稳定性验算整体稳定安全系数K1：1.416整体稳定安全系数K2：1.416要求安全系数Ks：1.3

14、00抗隆起稳定性安全系数为2.8711.500抗突涌稳定性安全系数为1.271.00 依据复合土钉墙基坑支护技术规范（GB50739-2011）和建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）对基坑边坡的两种典型断面进行整体稳定性验算、抗隆起稳定性算、抗突涌稳定性验算，结果显示本工程明挖隧道基坑边坡的稳定性完全满足相关规范要求。技术三：深基坑开挖及支护技术深基坑施工对高铁安全影响分析地理位置影响基坑施工影响分析堆土土压力影响基坑降水影响基坑塌方影响施工控制措施研究高铁保持安全距离基坑内降水控制加强基坑监控技术三：深基坑开挖及支护技术技术四：主体结构施工技术主要内容隧道主体结构垫层施工技术基坑要

15、求模板制作与安装垫层混凝土施工大跨度箱体混凝土无对拉支模技术方案比选分析计算施工方案大跨度箱体混凝土施工混凝土施工前期准备底板混凝土浇筑侧墙及顶板混凝土浇筑混凝土模板拆模及砼的养护大体积混凝土施工技术措施和质量控制技术四：主体结构施工技术大跨度箱体混凝土无对拉支模技术 通过对现存几种方案的比选，最终选用贝雷梁作为外侧模竖向背楞。暗埋段无对拉螺杆施工设计图 敞开段无对拉螺杆施工设计图湖域隧道大跨度箱体混凝土施工凿除桩头浇筑垫层施工底板浇筑墙身敞开段施工工艺流程技术四：主体结构施工技术湖域隧道大跨度箱体混凝土施工暗埋段施工工艺流程 凿除桩头浇筑垫层施工底板浇筑中墙浇筑顶板技术四：主体结构施工技术湖

16、域隧道大跨度箱体混凝土施工技术四：主体结构施工技术综合防水施工技术防止水设计变形缝施工缝敞开段外防水 预铺防水卷材施工工艺流程施工方法卷材搭接聚脲防水施工基层处理要求施工方案施工过程接缝防水施工变形缝施工缝底板泄水孔施工泄水孔制作泄水孔安装封孔技术五：综合防水施工技术预铺防水卷材施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容预铺防水卷材施工工艺流程施工方法卷材搭接技术五：综合防水施工技术基层清理铺贴卷材卷材搭接后续施工接缝防水施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术1、变形缝 隧道横向设变形缝，暗埋段间距60m，其中K81+580K81

17、+630段为50m，暗埋段变形缝共16道。敞开段间距30m，其中K81+870K81+940按35m一节，变形缝共7道。（1） 暗埋段变形缝 变形缝迎水面底板和侧墙采用外贴式止水带，顶板迎水面采用低模量聚氨酯密封胶封闭嵌缝，外贴式止水带与低模量聚氨酯密封胶在侧墙与顶板交界处搭接。同时，变形缝内设置中埋式钢边橡胶止水带双道防水，并兜绕成封闭环。变形缝背水面采用高模量密封胶整环嵌缝。（2） 敞开段变形缝 因敞开段埋深较浅，并逐渐变浅的特点，除与暗埋段相同施工外，采用以下措施：中埋式钢边止水带在侧墙顶部以下收口，并用遇水膨胀橡胶腻子块封口，外贴式橡胶止水带在侧墙顶部采用嵌缝密封胶封头。变形缝内侧用高

18、模量密封胶嵌缝。接缝防水施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术2、施工缝 隧道暗埋段每60m为一结构段落，每一结构段落分节按30m一节为施工节段。其中K81+580K81+630段为2节，每节25m，中间设横向垂直施工缝。箱体施工按二次浇筑完成，设纵向施工缝一道，位于底板顶面以下1.3m处。敞开段纵向施工缝设于底板顶面以上1.058m处。设置方法如下：（1）纵向水平施工缝：设置镀锌钢板止水带及遇水膨胀止水胶。（2）横向垂直施工缝：采用中埋式钢边橡胶止水带一道防水，并兜绕成封闭环。 安装侧模前必须将砼结合面上凿毛到位并清扫干净，以表面无浮浆、松散砼、

19、露大石子为度。所有施工缝均凿毛并清除表面杂物，涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，用量2kg/m2。接缝防水施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术接缝防水施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术底板泄水孔施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术（1）泄水孔制作：选用内径与降水井外径相符的钢管，长度根据底板厚度确定，底部伸入垫层底20cm，顶部低于底板顶部20cm，即钢管长度等底板和垫层厚度。在钢管中部焊接圆形钢片止水环，止水环半径大于钢管12cm，焊接后在焊缝上部一圈

20、涂遇水膨胀止水胶。 （2）泄水孔安装：在混凝土垫层浇筑前，将制作好的钢管泄水孔安装于降水井上，套住降水井的双壁波纹管，并固定后浇筑垫层混凝土。底板卷材铺设后，在泄水钢管处铺设卷材加强层一层并沿管壁翻边10cm，上口用丁基橡胶密封带与管壁粘牢。底板钢筋施工时，底板钢筋经泄水孔时断开，两侧进行补强。底板混凝土浇筑时，在泄水孔孔口预留20cm高，36cm宽的方形孔口。 （3）封孔：主体结构混凝土全部完成并覆土回填后可进行封孔施工，泄水钢管口用1cm厚钢板切成圆形与孔口焊接密封，孔口用微膨胀混凝土填补密实。聚脲防水涂层施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术聚脲防水涂层施工技术标题添加文本说明内容添加文本说明内容添加文本说明内容技术五：综合防水施工技术基层处理（清理、打磨）涂刷腻子修补针眼喷涂聚脲底涂基层质量自检喷涂聚脲防水涂料缺陷检查、涂层修补防水涂层检验、验收主要创新点及效益分析主要创新点提出了生态围堰的概念。围堰施工中采用防污染围挡确保不对阳澄湖水质产生不良影响，边坡防护由袋装土优化为植草防护，做到低碳环保生态。围堰排水过后的湖底地质条件属于高承压涌砂地质条件，该土体容易发生较大变形甚至整体失稳，开挖基坑十