傅思亮 中鐵二十四局集團(tuán)公司
廈門杏林大橋主體工程C標(biāo)段,是連接廈門杏林大橋和廈門高崎機(jī)場(chǎng)的一條公路干道。主要工程包括明挖U型槽、明挖隧道(喇叭口)、下穿鐵路暗挖隧道(分左右線)、明挖隧道(分左右線)、下穿嘉禾公路暗挖隧道(分左右線)、明挖U型槽(分左右線),各部分相對(duì)位置具體見圖1。
圖1 主要工程布置平面示意圖
下穿嘉禾公路隧道開挖斷面位于公路下方,主要地質(zhì)情況:第四系人工填筑土、低液限粘土,屬軟弱圍巖地質(zhì)。
嘉禾公路是廈門市進(jìn)出島的主要通道之一,車流量大,交通繁忙。嘉禾公路在下穿公路暗挖隧道范圍段主要為路基填方,埋置深度為5-8 m,下穿嘉禾公路暗挖隧道左右線長(zhǎng)度分別為76 m、65 m,在本工程整個(gè)施工過(guò)程中,主要是要確保上方嘉禾公路的正常通車,確保隧道不發(fā)生坍塌和變形侵限。為了達(dá)到這一目標(biāo),設(shè)計(jì)中全隧道范圍內(nèi)采用長(zhǎng)大管棚超前預(yù)支護(hù)和超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)的措施,具體見圖2。
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于大斷面隧道的開挖方法主要有:CRD法、CD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、三臺(tái)階七步法、明挖法等。六部臺(tái)階開挖法施工是根據(jù)CRD法演變而來(lái),該方法共分六部開挖與初級(jí)支護(hù),最后形成一個(gè)整體支護(hù)體系。與其他方法比較,六部臺(tái)階開挖法分多部施工,開挖面多,每部開挖面積小,能有效縮短開挖和支護(hù)時(shí)間,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),同時(shí),各個(gè)開挖面能夠錯(cuò)開作業(yè),既能保證安全,又能達(dá)到一定的進(jìn)度要求,在軟弱圍巖中比較適應(yīng)。
圖2 下穿嘉禾公路暗挖隧道超前預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)斷面布置圖
本隧道左右線均從出口(高崎國(guó)際機(jī)場(chǎng))方向單向開挖施工(見圖 3)。
(1)按照現(xiàn)有施工進(jìn)度分別開挖①、③、⑤號(hào)導(dǎo)洞(每?jī)蓚€(gè)開挖工作面之間需錯(cuò)開5 m,且不能同時(shí)施工);
(2)開挖完成后及時(shí)進(jìn)行初級(jí)支護(hù)及鋼架背后回填注漿;(3)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
(1)按照現(xiàn)有施工進(jìn)度分別開挖②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞(每?jī)蓚€(gè)開挖工作面需錯(cuò)開5 m,同時(shí)要和上層對(duì)應(yīng)的導(dǎo)洞錯(cuò)開5 m,且不能同時(shí)施工);
(2)開挖完成后及時(shí)進(jìn)行初級(jí)支護(hù)(含仰拱)及鋼架背后回填注漿;
(3)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
二次襯砌模筑混凝土每循環(huán)以5 m為宜。
(1)拆除部分鋼支架;
(2)安裝防水層;
(3)二次襯砌鋼筋施作;
(4)二次襯砌模筑混凝土施工;
(5)施工下一個(gè)循環(huán)。
圖3 下穿嘉禾公路暗挖隧道六部臺(tái)階開挖法施工順序圖
開挖施工前確認(rèn):長(zhǎng)管棚就位,管內(nèi)注漿施工完成;隧道洞口全斷面注漿施工完成;量測(cè)體系布點(diǎn)完成及監(jiān)測(cè)人員到位;每個(gè)導(dǎo)洞開挖前確認(rèn)超前小導(dǎo)管注漿施工完成。
(1)①、③、⑤號(hào)導(dǎo)洞開挖采用人工,每循環(huán)開挖進(jìn)尺按照一榀鋼架的間距,②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞開挖采用人工配合小型機(jī)械,每循環(huán)開挖進(jìn)尺按照一榀鋼架的間距,開挖不得使用爆破法,上下、鄰近導(dǎo)洞開挖作業(yè)面不宜同時(shí)作業(yè),應(yīng)錯(cuò)開5 m以上。
(2)每個(gè)導(dǎo)洞開挖完成后及時(shí)安裝鋼架、施作錨桿及鋼筋網(wǎng)(鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)在洞外按要求加工),及時(shí)進(jìn)行噴漿,盡快封閉開挖面圍巖,形成封閉。
(3)對(duì)初襯背面進(jìn)行小導(dǎo)管注漿,使之達(dá)到密實(shí),對(duì)于①、③號(hào)導(dǎo)洞,應(yīng)在兩側(cè)鋼架下部1 m范圍內(nèi)采用鎖腳小導(dǎo)管進(jìn)行注漿,為②、④號(hào)導(dǎo)洞開挖提供條件。
(1)①、③、⑤號(hào)導(dǎo)洞采用人工出渣(用小平板車向下傾卸),②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞采用人工配合小型機(jī)械出渣。
(2)出渣作業(yè)時(shí),要特別注意,不得碰撞鋼架。
(1)仰拱開挖宜和②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞開挖同時(shí)進(jìn)行(即②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞開挖時(shí)直接挖到仰拱的底部),并將②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞鋼架立柱直接立在仰拱的鋼架上,使之形成整體。
(2)施工仰拱徑向錨桿,施作仰拱初期支護(hù),使之形成封閉。
(3)一段范圍內(nèi)(4-6 m)②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞的仰拱初期支護(hù)全部完成后,應(yīng)及時(shí)施作該段仰拱(注意:此時(shí)②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞的鋼架立柱不能拆除,直接埋入在仰拱內(nèi),待二次襯砌施作時(shí)切割除)。
(1)一段范圍內(nèi)(10-12 m)②、④、⑥號(hào)導(dǎo)洞的仰拱全部完成后,應(yīng)根據(jù)隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)施工組織安排,拆除鋼架的中立柱及臨時(shí)橫撐,做好施作二次模筑混凝土的準(zhǔn)備;
(2)按照設(shè)計(jì)要求施作防水層及二次襯砌鋼筋;
(3)利用襯砌模板臺(tái)車進(jìn)行二次模筑混凝土灌注(每次襯砌長(zhǎng)度控制在5 m)。
本隧道屬軟弱淺埋大斷面隧道,按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)控量測(cè),監(jiān)控量測(cè)分為地面部分和洞內(nèi)部分,在同一個(gè)斷面處設(shè)置監(jiān)控量測(cè)點(diǎn),主要監(jiān)控量測(cè)凈孔變化、拱頂下沉和地表沉降,進(jìn)行地表下沉、拱頂下沉、凈空收斂、土體位移變形監(jiān)測(cè)等,用以指導(dǎo)施工。
地表部分測(cè)點(diǎn)在隧道中線的正上方,間距5 m,施工前進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,施工中按照要求進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算總沉降量和沉降速率,用以指導(dǎo)施工。
洞內(nèi)部分測(cè)點(diǎn)設(shè)于隧道①、③、⑤號(hào)導(dǎo)洞中線上方的初襯內(nèi)拱頂和①、③號(hào)導(dǎo)洞兩側(cè)拱腳處,初級(jí)支護(hù)后進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,每5m設(shè)置一個(gè)斷面(和地表冊(cè)點(diǎn)在同一里程斷面),用測(cè)量?jī)x器測(cè)設(shè)隧道初級(jí)襯砌輪廓線的變化情況,拱頂下沉變化情況,拱腰的收斂情況,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算總變形量和變形速率,用以指導(dǎo)施工,同時(shí)作為二次襯砌前凈空斷面檢查依據(jù)。
(1)對(duì)于穿越交通干線的暗挖隧道、軟弱破碎圍巖隧道及淺埋隧道,采用六部臺(tái)階開挖法施工,對(duì)增加施工安全度,具有較好的效果。
(2)不良地質(zhì)隧道的施工控制重點(diǎn)是防止坍塌,在施工管理上不應(yīng)盲目追求形象進(jìn)度,必須嚴(yán)格執(zhí)行軟弱圍巖施工"18字"方針,穩(wěn)扎穩(wěn)打,步步為營(yíng);在施工工藝上主要是控制開挖長(zhǎng)度(以一榀拱架間距為宜),及時(shí)、規(guī)范施作初級(jí)支護(hù),盡早形成封閉體系。
(3)本隧道在長(zhǎng)大管棚超前支護(hù)下,采用六步法開挖施工,在施工全過(guò)程中,公路的沉降控制較好,隧道未發(fā)生坍塌,保證了安全和進(jìn)度,收到了預(yù)期的效果。