浅析盖挖法施工地质灾害地带的棚洞施工方案

陈时彬?王剑?朱燚

摘 要：云南国道G214线香格里拉至德钦二级公路，接布卡隧道原施工图设计为路基，但该段为地质灾害段，调整为棚洞施工。基于这段围岩条件，经反复研究论证，棚洞采用盖挖法施工工艺，该工艺在棚洞施工确保了项目安全及工程质量。

关键词： 盖挖法；棚洞；施工方案

本项目有抗滑桩桩板墙、棚洞两种常见结构，采用在地铁、工业与民用建筑、市政工程等多个领域已得到广泛应用的盖挖法进行施工，结合现场松散堆积层边坡的地质情况，把盖挖顺筑法应用于公路棚洞施工中，取得了良好的经济和社会效益。

1 工程概况

本项目位于云南省国道G214线二级公路，连接云南香格里拉及德钦段。棚洞施工里程为K214+548～K214+610，全长62m，于K214+610处顺接布卡隧道暗洞。

棚洞净宽10.25m，净高6.85m，路面净宽7.1m。棚洞左侧设置抗滑桩桩板墙，单根桩总长为18m，间距6m，桩截面为2.0m×3m，采用C25钢筋混凝土现浇。挡土板为矩形板，采用间距50cmI18工字钢预埋联接，铺双层钢筋网，喷40cmC25混凝土，外涂刷防水涂料后M10砂浆抹面。棚洞上部施工70cm厚钢筋混凝土现浇板，并在其上铺筑防水材料。棚洞右侧为1.3m×1.3m的矩形棚洞立柱及25m（20m）直径为1.5m的桩基础，与横梁加以联系。

图一 棚洞结构图

棚洞施区位于崩塌堆积块石土内，左侧为80余m高边坡。该崩塌堆积块石土由构造断裂影破碎响带致山体受挤压扭转，在风化侵蚀、地震、重力作用下逐渐崩塌形成。

2 盖挖法施工棚洞的施工背景

棚洞上部边坡支护过程中，由于该段处于松散堆积层段，已施工的上部边坡的锚网喷支护到处开裂，随时可能发生大规模坍塌，锚索施工由于卡钻及塌孔严重，锚索跟管套进也无法施工。采用设计给定棚定施工方法存在很大的安全隐患，经研究提出盖挖法施工棚洞。

3 棚洞盖挖法施工顺序

3.1 传统的棚洞施工顺序

开挖棚洞上部临时边坡，施工工作平台及对临时开挖边坡进行防护。纵向跳槽开挖抗滑桩及外侧棚洞支撑桩，浇筑内侧抗滑桩，待桩身混凝土强度达到设计值的80%后开挖桩前岩土（分层开挖，每层的开挖高度不得大于2m，开挖后及时浇注挡土板）。凿除抗滑桩悬臂段靠路基一侧护壁，施工地纵梁和横梁以及外侧棚洞立柱。最后，现浇棚洞顶板，施工棚洞端墙，回填棚洞顶部填土。

3.2 传统的棚洞施工顺序在本工程中存在的缺限

由于临时开挖线的设置是为了挖至右侧摩擦桩桩顶标高，再施工摩擦桩，对于本就狭窄的施工现场，根本无法进入大型设备，造成桩基的开挖方量运输、桩基钢筋运输、砼浇筑都全部靠人工进行，不但大大提高劳动成本，桩基砼的质量也无法得到保证。且左右侧形成一个15m高的边坡，在左侧抗滑桩开挖倾倒挖方时，对右侧摩擦桩的施工又是一个巨大的不安全因素。

3.3 采用盖挖法施工顺序

平整施工场地，纵向跳槽开挖和浇筑抗滑桩及外侧棚洞摩擦桩。施工外侧棚洞立柱，施工内外侧盖梁，现场精平后浇筑20cm厚整平层，搭钢管架现浇棚洞顶板，开挖棚洞内的土石方，及时施工挡土板，开挖棚洞外土石方，施工地纵梁和横梁，施工棚洞端墙，棚洞顶部施工防水层、铺设泡沫板缓冲层后回填。

4 盖挖法施工棚洞的优点

1、大大降低了对边仰坡的扰动。棚洞内的土石方在整个棚洞施工完成后再开挖，这时棚洞已形成一个整体，受力情况大大提高；仰坡在两根抗滑桩和悬臂挡土板的作用下，未发生大的位移。

2、挡土板的施工。由于边坡为松散堆积层，抗滑桩施工完成后已经受力，不再适宜在抗滑桩外侧挖开浇筑砼挡土板，也不适合本段棚洞从上往下施工。考虑边坡岩质不是呈流沙、淤泥状，大部分侧向压力被抗滑桩承担，桩中心距6m/桩截面宽度2m=3<4，挡土板只承担少量三角形范围的侧压力，设计中将挡土板设置为钢支撑结合网喷形式：钢支撑分为两个步骤施工，首先在开挖抗滑桩过程中，施工护壁前将两端工字钢预埋在抗滑桩内，穿过护壁伸入土体内。棚洞内开挖后施工挡土板前，挖开抗滑桩间堆积层露出工字钢端头，在上面焊接连接钢板后，再根据两端间的距离现场切割加工中间段的工字钢架，再使用连接螺栓连接牢固。施工钢筋网后喷射砼挡土板，挡土板采用喷射砼主要是操作方便，对场地要求低。施工完成后的挡土板与抗滑桩内侧在同一平面上，不会出现排桩的肋骨现象。

3、施工难度减小。除了顶板现浇时用到吊车外，其他项目的施工都在地面及以下施工，减少了高空作业的危险，也大大加快了施工进度，特别是外侧盖梁的施工，砼方量大，钢筋工程量大，对支架的承重要求很高，现场在开挖到盖梁底高程时，浇筑了一层垫层，支架高度降低了，挠度损失不大，很轻松就解决了这个问题。

4、大大缩短了施工工期。首先在准备工作上，只是平场地，装载机能自由出入即可，减少了开挖和临时边坡防护的时间；其次是左侧抗滑桩和右侧摩擦桩同时施工，之间基本没有任何干扰，有了临时边坡，左侧抗滑桩的开挖缷渣对摩擦桩影响极大；立柱采用暗埋法施工，和浇筑桩基一样的条件，大大提高了工作效率；盖梁的搭架、支模、钢筋安装，都在平地面的高度进行，加快了施工进度；顶板的施工，由于受场地限制，无法进行预制和吊装，所以设计采用现场浇筑，支撑的高度严格控制在2m高，比满堂架搭设速度快，按7天养护期计算后，准备了四块顶板施工的材料，每次施工两块顶板，在刚施工完的顶板养护期内，下两块顶板已经完成立架、铺模、钢筋安装、砼浇筑等一系列的工序，形成了流水施工；在上述各部位施工过程中，均一直施工，中途没有什么停顿，开挖棚洞内土石方时，抗滑桩早已浇筑3个月以上，达到设计要求的80%。

5、棚洞的下横梁和纵梁在上部构造全部完成，开挖后才开始分段施工的，设计上纵梁是一个整体，为了解决这个问题，在浇筑立柱时预埋钢筋，钢筋头上按桥梁桩基和墩柱钢筋连接的要求，安装丝接头，开挖后拆除钢模，凿出丝接头后旋入钢筋进行连接，保证了墩柱间、墩柱与抗滑桩间的纵横向有效连接。

5 盖挖法施工注意事项

1、抗滑桩施工时预埋的工字钢位置准确。每次浇筑护壁前，都要经过测量人员对其精确定位，包括平面位置和高程，定位后对其加固，防止在施工护壁时跑偏，保证在施工中间段工字钢时能在一条直线上，发挥其应有的作用。

2、挡土板工字钢连接牢固。连接钢板的焊接要达到要求，不得出现漏焊、假焊；连接螺栓对位准确，连接牢固，达到钢支撑整体受力的效果。

3、抗滑桩护壁在喷射砼前剥除内侧护壁，喷射砼挡土板时一起喷射找平，形成一个整体，外观大面平整。

4、摩擦桩中预埋的钢筋接头位置准确，保护完好。施工中，在预埋前对丝接头进行处理：每个孔内先塞入黄油后塞入棉花，保护丝口，再把每个丝口用布进行包裹，防止砼进入。

5、挡土板防水层要施工到位。由于本棚洞接布卡隧道，挡土板的防水也尤其重要，否则影响整个隧道的形象，所以在挡土板施工完成后，采用与桥面防水层同样标准的材料对挡土板表面进行了防水处理，再采用2厘米厚M10砂浆抹面，作为防水层的保护层并提高外观效果。经过该方案的处理，挡土板未发现渗漏水现象。

6 结论

在工程施工过程中，根据现场实际地形地质条件，多方面探索节约成本、提高工作效率的施工方法，在我们的技术和现场管理上才能有所提高。

参考文献

[1]萧岩；王光明（北京市市政工程研究院）；汪波（北京市政集团四处）：盖挖法和盖挖法施工；市政技术；2004年11月第22卷第6期

[2]王林：布卡隧道进口处治设计图；北京华杰工程有限公司

[3]蒙瑜：人工挖孔抗滑桩桩间挡板上侧向土压力计算；中冶赛迪公司建筑工程设计部；钢铁技术；2010年第5期