中铁十四局集团隧道工程有限公司 山东济南 250000
摘 要 广佛环线GFHD-2标东环隧道21号工作井，主要设计功能包括施工期间的盾构吊出井及运营期间的废水泵房功能，根据标段总体施工组织要求，2021年6月盾构机将从此工作井吊出。工作井基坑深度达到64.788m，主体结构共分为地下9层，工作井采用明挖逆作法施工，公司内部对超深基坑明挖逆作工作井的施工经验较少，如何克服施工难度大、工期紧等重重困难，是项目部在施工中需要重点考虑的问题。
关键词 明挖逆作 超深基坑 浅孔爆破 组合模板
1 工程概况
广佛环线GFHD-2标四工区承建的东环隧道21号工作井里程DSK31+940~DSK31+960，小里程侧连接往龙洞车站方向盾构法隧道，大里程侧连接往大源车站方向矿山法隧道。施工场地属于丘陵地貌丘间谷地，地下水埋藏较浅，地下水平均水位埋深1.16米，以基岩裂隙水为主，主要赋存于花岗岩全、强分化带及中风化带。工作井长20m，宽39m，基坑深64.788m，7m左右就进入中风化花岗岩岩层，施工期间环框梁和两道支撑兼做基坑支撑系统。工作井主体结构共分9层，采用明挖逆作法施工。
2 主要施工技术
2.1 围护结构施工
基坑围护结构采用φ1000mm@1200mm吊脚桩+φ800mm@600mm高压旋喷止水桩形式，围护桩共计112根，桩长9.66m，钻孔深度约11.3m，其中5m以上部分为人工填土层、残积~坡积土层，5m以下为强风化、中风化花岗岩。嵌入岩层约6.3m，根据工地试验室对现场岩样进行抗压试验所得，其岩层单轴饱和抗压强度为49.8~105.2Mpa，采用传统的冲击钻成孔施工速度过慢，无法保证工期。为加快围护结构施工进度、确保施工质量及安全，经调查对比后决定，采用螺旋钻机与潜孔锤配合的施工工法进行施工。螺旋钻机主要成孔土层段，岩层段改用潜孔锤施工。
螺旋钻机配合潜孔锤施工工艺主要为螺旋钻机施工土层+潜孔锤施工岩层，地质条件变化时只需将螺旋钻机钻头更换为潜孔锤锤头即可，主要施工工艺流程见下图：
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图2 螺旋钻机配合潜孔锤施工工艺流程图
2.2 基坑开挖施工
2.2.1 基坑开挖原则
基坑7m以上为杂填土、强风化花岗岩，直接采用PC200挖机进行开挖，待开挖至7m以下时，即进入到中风化花岗岩岩层，岩层强度较大，改用浅孔爆破进行开挖。基坑东偏南方向有一栋6层高的框架结构民居（明明五金），距离基坑约30米，条形基础，该建筑为重点保护对象。其他方向均为山林，距离最近的民居均在150米以上，西面距离S303华南高速公路800米，为避免对周围环境造成影响，必须严格控制爆破飞石、震动、冲击波等有害效应，施工中遵循了如下原则：
（1）遵循“密布孔、少装药、多循环”的原则，分多层进行爆破施工作业；
（2）控制最大单段药量，保证每次起爆药量在设计范围内；
（3）炮孔装药后，采用铁板、砂包进行覆盖保护，确保爆破安全；
（4）起爆方式采取毫秒微差起爆方法，尽量减小爆能叠加，消除施工安全隐患。
2.2.2 浅孔台阶松动爆破参数
根据工作井地质条件，综合考虑工期、成本、安全及质量等因素，采用改装后的潜孔钻进行炮孔的打设，炮孔直径50mm，垂直向下进行钻孔，间距1m*1m，梅花形布置，炸药选用Φ32mm药卷乳化炸药，雷管选用毫秒导爆管雷管，采用连续不耦合装药形式，炮孔用炮泥填塞并捣实。具体装药参数如下：
孔径d=50mm；
最小抵抗线W1＝(25～40)d；
炸药单耗取：0.35~0.4kg/m³之间，取：0.4kg/m³；
孔距a=mW1；
排距b=（0.6~1.0）W1；
超深h=（0.15~0.35）W1，取：0.2m；
孔深L=H+h；
单孔药量Q=a×b×H×q。
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表1 不同台阶高度浅孔爆破参数汇总表
2.3 防水施工
2.3.1 防水施工总体要求
防水结构主要分为引流部分和防堵部分，引流部分即在初支喷射混凝土初凝后在混凝土面凿出10cm*10cm的沟槽，沟槽环向水平设置，竖向垂直设置，间距均为4000mm，在竖向沟槽内牢固安装外包土工布的φ80mm打孔波纹管、横向安装φ50mm打孔波纹管，竖向、横向波纹管交叉连接，最后引至底板道床排水沟。防堵部分外包防水为EVA单面自粘型防水卷材（厚3mm），竖向施工缝和环向施工缝均采用橡胶背贴止水带（30mm*300mm）+钢板式止水带（3mm*300mm）[2]。
2.3.2 施工缝防水施工
与明挖顺作法相比，明挖逆作法施工时防水质量更难保证，特别是水平施工缝的处理，稍微处理不到位就会埋下结构渗漏水的隐患。
基坑在开挖至每层结构底面标高后再往下开挖约1m深，四周环框梁位置回填部分小块石渣先粗略找平后，浇筑5cm厚C20细石混凝土垫层，从垫层面往上铺设EVA单面自粘型防水卷材（厚3mm）并与上层防水卷材可靠焊接。测量施工缝标高后将背贴式橡胶止水带粘贴至相应位置。结构钢筋和中埋式钢板止水带安装固定好后，回填约60cm厚中砂，中砂顶标高与施工层环框梁底面、中埋止水带正中间标高重合，为防止中砂侧塌，外侧事先安装木模板进行封堵。然后进行剩余钢筋、模板、混凝土浇筑等工作。
主要施工工艺流程见下图：
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图3 明挖逆作结构水平施工缝施工工艺流程图
2.4 主体结构施工
2.4.1 主体结构施工顺序
（1）围护桩和旋喷桩施工完成后，进行第一层土方开挖，施作冠梁；
（2）待冠梁混凝土达到设计强度80%以上时，开挖第二层土方至第一道环框梁以下1m位置，施作第一道环框梁；
（3）待第一道环框梁混凝土达到设计强度80%以上时，开挖第三层土方至第二道环框梁以下1m位置，施作第二道环框梁、负一层侧墙；
（4）依次进行基坑开挖、环框梁及侧墙施工，直至基底，施作底板及负九层侧墙；
（5）待盾构机吊出后进行工作井内部结构施工，顶板封闭。
2.4.2 主体侧墙施工
2.4.2.1 侧墙钢筋施工
侧墙主筋均采用直螺纹套筒进行连接，钢筋下料时将主筋两头车丝并安装直螺纹套筒，套筒外缠绕透明胶布保护，在施工环框梁时将侧墙主筋预留端头（约50cm）用中砂进行预埋，待施工下道环框梁时将侧墙主筋一并安装到位后，再将预埋部分（约50cm）用中砂填埋，依次类推。侧墙钢筋安装的关键在于预埋部分的保护工作，稍有变形即严重影响连接质量，因此预埋钢筋的开挖与清理由人工进行，从而确保机械连接能顺利进行。
2.4.2.2 侧墙模板施工
侧墙模板采用钢木组合三脚支架模板，模板面板采用1220mm*2440mm*18mm木模拼装，竖肋为几字梁，横肋为双[10#槽钢。在单块模板中，胶合板与竖肋(几字梁)采用自攻螺丝连接，竖肋与横肋采用几字梁连接爪连接[3]。两块模板之间采用直芯带连接，用芯带销固定，从而保证模板的整体性，使模板受力更加合理、可靠。为便于基坑开挖，模板每次拆除后均需吊出工作井进行存放，钢木组合模板组装后每平米只有60KG左右，比较轻巧，利于施工人员吊装、移动，施工较便利。
模板安装图如下：
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图4 侧墙模板安装图
2.4.2.3 侧墙混凝土施工
侧墙混凝土需要通过提前在上层环框梁上预埋的φ300mm PVC管进行浇筑，如何保证侧墙顶部、PVC管附近混凝土密实，确保施工缝处混凝土施工质量，是混凝土浇筑时必须解决的一个重要问题。
为保证侧墙顶部混凝土浇筑的密实性，将顶层混凝土塌落度调大至180mm~200mm，并在混凝土浇筑前在侧墙顶部模板上按1.5m间距（同预埋管间距）开100mm*100mm的观察孔，当混凝土从观察孔流出时及时进行封堵，并从相邻的预埋管继续灌注，依次类推，直至浇筑完成。
3 结束语
本工作井为公司承建的最深的明挖逆作工作井，在具体的施工中，项目部积极摸索好的施工方案并不断改进，逐渐积累了大量的施工经验，填补了超深基坑明挖逆作工作井的施工空白。在今后的工作中，项目部定会通过严格控制和不断的创新使施工水平更上一个台阶，圆满完成各项施工任务。
参考文献
[1] 《龙洞站~大源站区间隧道 21号井变更设计图》
[2] 《21号井防排水与消浮设计图》
[3] 《新建铁路珠三角城际轨道交通广佛环线广州南站至白云机场段单侧模板施工方案》
收稿日期： 年月日
作者简介：聂广超（1987-），男，工程师，主要从事隧道专业技术研究。