市政隧道半明挖半盖挖支护体系设计思路

市政隧道半明挖半盖挖支护体系设计思路

沈杰

重庆宸建工程设计有限公司      重庆     400000

现阶段，为进一步发展城市空间，各级地区都相续开始开发利用地下空间。因城市区域内地面建筑物分布较为密集，市政道路车辆保有量非常大，城市隧道建设工程直接在繁华街道展开施工。实际施工基本上采用明挖法，导致施工占用市政道路面积比较大，促使市政交通受到巨大的干扰，城市拥堵现象越来越严重。使用盖挖法则可以解决上述问题，降低施工对周围环境的影响，保证车辆正常通行，但是这种施工方法会导致施工工期延长。而半明挖半盖挖则是基于盖挖施工法而衍生出来的一种施工方法，这种施工方法不但可以解决交通拥堵问题，同时可以提高施工效率，缩短施工工期、降低施工成本。

关键词：市政隧道；半明挖半盖挖；支护体系设计

引言

对于隧道工程的长期探索研究过程中，发现对隧道工程的施工方法大致包括明挖法、盾构法及矿山法等，借鉴大量的工程经验，结合可靠的隧道设计理念，在施工监测的基础上，根据需求改善支护结构的参数及二次衬砌等支护措施，对隧道的支护阻力、围岩变形与支护阻力及围岩与隧道支护结构之间的关系进行大量研究。通过分析衬砌支护结构，钢架支护结构和锚杆支护结构的特点，结合有限元软件对隧道支护结构技术进行研究。

1施工方案及工序

施工车站西侧临时围挡，施工钻孔灌注桩、冠梁、降水井。进行东西两侧围挡内临时路面恢复。围挡围至道路中间，机动车道改至围挡东西两侧各2车道。进行西侧格构柱、混凝土支撑及东侧剩余栈桥板施工。自上而下开挖基坑并设置钢支撑，桩间挂钢筋网喷混凝土，至基底设计标高。开挖至基底后施做底板垫层、防水层，结构底板。待结构底板达到设计强度后，继续施工侧墙至第四道钢支撑底，并拆除第四道钢支撑。继续施工侧墙及防水至第三道钢支撑下方，待结构侧墙达到设计强度后，在第三道钢支撑下架设倒撑并预加轴力，并拆除第三道钢支撑。继续施工侧墙及防水以及隧道结构顶板，待结构顶板达到设计强度后，继续施工隧道结构顶部管廊侧墙、顶板及防水结构，待管廊结构侧墙和顶板达到设计强度，拆除第二道钢支撑，依次回填，并拆除第一道混凝土撑，恢复路面结构。

2隧道施工的特点

隧道施工工艺复杂且施工难度大，具体体现在以下几个方面：（１）隧道施工影响因素众多且不可预测，尤其是地质条件对隧道施工的影响尤为明显，若未探明并全面掌握，就无法对施工区域内的不良地质病害进行有效的预测及应对。（２）隧道施工不可避免地会对原有地质结构造成破坏，甚至可能会带来塌方等安全事故。（３）由于隧道施工环境处于地下，隐蔽性强，各施工工序之间紧密关联且环环相扣，后一道工序会覆盖前一道工序，如果一些较为隐蔽的风险未及时发现并处理，会给后续工作的开展带来影响。

3支护体系设计

3.1体系结构设计

基坑的内支撑体系具体由围檩、支撑、钢管支撑柱三个部分构成。1)围檩:第一道围檩选择使用钢筋混凝土，剩余其他围檩则选择使用钢结构围檩，保证围檩与围护桩连接牢固。2)支撑:结合该项目的工程规模以及基坑开挖深度，内支撑选择使用钢筋混凝土支撑与圆钢支撑相结合的支撑方式，结合施工现场的实际情况，确定钢筋混凝土的纵向间距设置为8m，钢结构支撑的纵向间距控制在3～4m，第一道围檩选择使用钢筋混凝土，以此满足半明挖半盖挖法施工工艺的需求。3)钢管立柱:因基坑的宽度相对较大，内支撑的整体长度偏长，基坑的深度较深，应该沿着基坑的纵向方向设置钢管柱，钢管柱与内支撑连接牢固，确保内支撑的整体稳定性;此外，钢管柱的顶部与路面的梁体紧密连接，从而分散路面荷载。4)围护桩:围护桩采用的是钻孔灌注桩+网喷混凝土相结合的围护形式。假。5)系梁体系:系梁体系结构组成比较简单，由混凝土支撑、冠梁以及立柱梁体共同组成。6)栈桥板:现浇混凝土，混凝土的强度标号为C35，浇筑的厚度为350mm。

3.2地层结构法

地层结构法以岩土弹塑性理论为基础，将围岩与支护结构视作连续整体，建立隧道的平面应变力学模型，是现阶段应用较为广泛的设计方法，包括解析法与数值法两种。地层结构法不仅考虑围岩自身的承载能力，还综合考虑了其与支护结构之间的相互作用，可对支护结构内力与围岩变形进行模拟，与工程实际最为贴合。

3.3体系施工方法

项目标准段设计采用的是盖挖施工工艺，深基坑的围护结构设计为钻孔灌注桩，总计设计三种不同规格的桩径:800、1000、1200mm，内支撑总计有四道，其中第一道内支撑设计的是混凝土支撑，其他三道则属于钢结构支撑，确定钢筋混凝土的纵向间距设置为8m，钢结构支撑的纵向间距控制在3～4m，可以发现内支撑体系的跨度相对较大。实际施工的过程中，施工人员应严格按照“随挖随撑”的基本原则进行，尽可能缩短无支撑持续的时间。应保证混凝土支撑自身的混凝土抗压强度以及弹性模量满足现行规范要求以后才进行开挖作业;钢结构支撑设置轴向预应力，并定期检查预应力的损失情况，一旦发现预应力损失量过大，则应该再次施加预应力，以保证围护结构的整体稳定性。

3.4衬砌的支护结构

衬砌支护结构是一种在隧道壁上密贴的支护结构形式，当衬砌与围岩接触发生作用时，通过与松动去岩体的变形来协调，近似地可以将衬砌支护结构看作是一种拱形或者闭合环形的结构形式，该结构因为自身所具有的柔韧性及整体性，可以很好地改善围岩的应力状态，将局部集中的应力释放出来，限制围岩的变形。对于衬砌支护而言，它的主要作用是一种对闭合式整体起支承作用。待支护结构施工完成之后，衬砌将会对卸载后围岩的受力重新分配，改变其应力状态，类似一个带有刚度的膜，这个膜与隧道壁上的围岩来共同协调变形。对于衬砌所约束的岩体，其变形量的大小主要取决于隧道壁岩层和衬砌之间的相互作用力。对岩体来说，衬砌的支护可以阻止其发生位移。

3.5钢筋网

钢筋网多用于和锚杆组合使用，能够进一步提高锚杆支护的稳定性，消除锚杆支护无法达到的盲区。采用钢筋网对锚杆的空隙位置进行支护处理，加强围岩的质量，还可与喷射混凝土组合使用。钢筋网进行绑扎之前，首先要检查钢筋是否存在锈蚀现象。钢筋网的铺设遵循随高就低原则，紧贴初喷面布设，如果有钢支撑则将其放置在两侧的钢外弧处并与其进行点焊，若无钢支撑，则在围岩打膨胀螺栓，将钢筋网片固定在膨胀螺栓上并与锚杆尾部进行点焊。

3.6混凝土支撑施工要点

钢筋混凝土支撑施工。首道混凝土支撑在深基坑开挖至底部以后立刻施工。深基坑的开挖面表层应铺设砂料做找平处理，混凝土支撑的底模采用砂浆，侧面模板使用钢模板。当找平层达到设计强度以后，则开始支撑钢筋绑扎。在浇筑围檩部位混凝土之前，对钻孔桩表面进行凿毛处理和洒水处理。混凝土支撑在混凝土中掺加早强剂完成浇筑。混凝土浇筑的过程中应不断进行振捣，确保混凝土振捣密实。当混凝土浇筑完成以后及时养护，以保证混凝土的强度满足标准。

结束语

为有效保证施工过程中隧道顶部行车安全以及支护体系的稳定性、安全性，施工单位选择使用半明挖半盖挖施工技术，支护体系选择使用刚度比较大的圆钢管立柱桩、栈桥板，配备350mm厚的钢筋混凝土板与横纵支撑梁组成整个支护体系，此次研究可以为类似工程项目提供参考。

参考文献

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[2]李爽.市政隧道半明挖半盖挖支护体系设计研究[J].内蒙古公路与运输,2018

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