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        隧道工程施工方法分析

        2012-11-20 02:06:18羅慶林
        中國新技術新產品 2012年14期
        關鍵詞:明洞導坑側壁

        羅慶林

        (重慶建工第二市政工程有限責任公司,重慶 400013)

        1 工程概況

        1.1慈母山隧道按城市快速路標準設計,設計車速為60km/h;設計荷載為:城-A級,人群荷載4.0kN/m2,大車道3.75米,小車道3.5米。

        1.2隧道凈空13.75×5.00m;隧道縱坡為單向坡,坡度為-0.8%;本標段慈母山隧道圍巖主要有洞口回填土段、泥巖、頁巖,斷層破碎帶、煤線層、砂巖,施工難度大,其中Ⅴ級圍巖占32%,IV級圍巖占4.8%,Ⅲ級圍巖占63.2%。慈母山1#隧道隧道左線ZK0+000~ZK0+254.032段位于曲線半徑6000m(左轉)的曲線上,ZK0+254.032~ZK1+150段為直線段,A標段右線K0+000~K0+569.088段位于曲線半徑 6600m(左轉)的曲線上,K0+569.088~K1+150段為直線段。

        1.3混凝土結構采用“雙滲技術”,強度等級為C30,以混凝土結構自防水為根本,以接頭防水為重點,輔以頂部或整體附加防水層加強防水的多道防線。隧道采用單洞三車道分離式設計。采用射流風機送風方式進行通風。隧道帶仰拱段內凈空面積為109.08m2,不帶仰拱段內凈空面積為90.12m2。

        1.4本標段共設2個人行通道、1個汽車通道。

        2 明洞施工

        由于本項目工期壓力較大,慈母山隧道是本項目的關鍵工序,能否快速順利進洞將直接影響總體工期目標,項目部經過方案研究,為確??焖傩纬蛇M洞條件,采用明洞拉槽至洞口,立即施作套拱及管棚,并同時陸續(xù)進行明洞土石方開挖。

        2.1 明洞開挖

        在明洞拉槽施工前,先進行測量放線,放出洞口邊仰坡坡頂線和臨時截水溝位置。洞口邊仰坡開挖前先施作洞頂截水溝;然后,按設計坡度、設計臺階利用PC-200型大反鏟從上至下,分段、分層逐段開挖,分段長度控制在8m內,層厚控制在1m內。開挖一段防護一段,施工防護前期采用錨網噴結構,施工參數:φ22砂漿錨桿 L=3.0m,間距為 1.0×1.0m;鋼筋網 φ6鋼筋,網格為 20×20cm;C25噴砼5cm。施工中本著自上而下分層進行,并隨挖隨護,“反鏟開挖為主,人工為輔”必要時采用微差控制爆破開挖的原則進行施工,切實加強邊仰坡穩(wěn)定監(jiān)測,以保證施工安全。

        2.2 明洞結構施工

        明洞施工順序:①明洞仰拱及邊墻砼施工→②明洞仰拱混凝土填充→③明洞基礎砼施工→④明洞拱墻砼施工→⑤水溝、電纜槽砼澆筑→⑥明洞外防水層施工→⑦明洞拱背回填施工→⑧洞口防護、綠化。

        施工方法見圖1。

        圖1 明洞回填施工示意圖和縱斷面示意圖

        2.2.1隧道洞門與明洞砼結構施工

        洞口段土石方明洞段開挖至雙側壁導坑上臺階標高時,即開挖上臺階導坑進入正洞施工,隧道洞口拉槽處設置鋼棚架頂蓋,以保證正洞兩側導坑與洞口土石方開挖平行作業(yè)的施工安全,待正洞開挖完成一定距離后,再進行洞口段結構物的施工。其施工主要內容為:明洞段仰拱(包括砼填充)、洞門與明洞邊墻基礎、拱墻襯砌、防排水、拱背回填等。

        仰拱及邊基砼采用組合鋼模板人工立模澆注,拱部砼施工采用襯砌模板臺車作內模,外模采用組合鋼模板整體灌注。

        首先施工明洞仰拱、拱墻腳部鋼筋砼及洞門基礎,待砼達到一定強度后,拆模并進行施工縫鑿毛,然后施工上部邊墻及拱部鋼筋砼,砼由兩側對稱灌注。

        鋼筋在洞外加工場下料成型、現場綁扎,砼采用商品砼,由砼運輸車運輸,泵送入模,插入式搗固器及附著式振搗器振搗密實,拱墻砼一次整體澆筑成型。

        2.2.2明洞外防水層施工

        拱圈澆筑完成,待砼達到設計強度后,鋪設防水層并回填。明洞外防水層設計為“BAC高分子復合自粘防水卷材”。

        施工時,先將砼表面的外露鋼筋頭等雜物清理干凈,然后將砼表面上的凹凸不平處修鑿平整,最后用水泥砂漿將襯砌外表涂抹平順,以免損壞防水層。

        為保證防水板接頭質量,先在平地上將BAC防水板逐幅連接起來,檢查接頭質量合格后再運到現場鋪設。防水板鋪設嚴格按照要求進行,防止對防水板造成損傷和破壞,如有缺陷立即進行修補,直至達到質量要求為止。

        為防止明洞與隧道防水板的接頭在回填土時被破壞,用3cm厚的水泥砂漿將防水板接頭保護起來。

        2.2.3明洞拱背回填施工

        明洞襯砌和防水層施工完畢后,鋪設10cm厚C15細石砼保護層,砼強度達設計強度后回填50cm碎石透水層。

        明洞回填采用M7.5漿砌片石回填與碎石土回填結合方案。漿砌片石回填高度為6m,漿砌片石以上采用碎石土回填,回填土壓實度不低于85%。

        當明洞回填完成后,及時進行洞口及洞頂的綠化及防護工作,避免雨水沖刷。

        3 進洞施工方案

        慈母山隧道洞口主要為填筑土、泥巖,進洞方案采用20m的φ89超前管棚預支護,和修建支護性構件砼套拱,雙側壁導坑法進洞的施工方案。

        3.1施工順序:測量放線→鋼拱架安裝→導向管安裝→模板安裝→砼套拱施工→鉆機定位、鉆孔→φ89無縫鋼管安裝→注水泥砂漿。

        3.2施工方法:右洞里程K0+151.484,左洞ZK0+151.148的20m范圍內采用φ89管棚對圍巖進行整體加固。套拱采用三榀I22a工字鋼,在洞口立設三榀I22a型鋼鋼架,一榀靠緊開挖面,三榀間距為0.8m,拱架立好之后用Ф22鋼筋縱向連成整體,連接鋼筋環(huán)向間距1.0m,按設計貼緊拱架外緣施工φ112導向管無縫鋼管,并將導管的尾部焊接于鋼拱架上,外插角1°。套拱采用木模板,吊模法施工C20砼,砼厚45cm。

        套拱混凝土強度達到設計鉆孔強度后采用MKD-5鉆機進行鉆孔。管棚采用Φ89熱扎無縫鋼尖管制作,鋼管前段呈尖錐狀,尾部焊接φ10加勁筋,管壁四周鉆4排φ15mm壓漿孔,間距30×30cm梅花形布置,環(huán)向布置間距為40cm。分段安裝,每段長6~8米(總長20m),兩段之間用絲扣連接。

        管棚安裝完成后采用KBY50-70注漿機注水泥砂漿對洞口段圍巖加固,形成支護結構明洞,然后按雙側壁導坑法步驟開挖進洞,具體開挖方法見Ⅴ類圍巖開挖方法。

        4 隧道洞身開挖

        4.1 Ⅴ級(淺埋、深埋)圍巖開挖方法

        Ⅴ級圍巖主要為填筑土、泥巖、頁巖、煤層(線),圍巖巖體較破碎,軟弱。根據設計要求采用雙側壁導坑法施工,施工方法見圖2“雙側壁導坑法開挖”。

        圖2 Ⅴ級圍巖施工工序橫斷面和縱斷面

        Ⅴ級圍巖采用雙側壁導坑法施工,人工與機械配合開挖,必要時采用弱爆破;在做好主洞小導管注漿預支護和側導洞超前錨桿預支護之后,先行左或右側導洞上斷面掘進開挖及初期支護,掘進開挖采用人工配合挖掘機開挖,必要時采用弱爆破。

        圖3Ⅳ級圍巖施工工序橫斷面和縱斷面

        圖4 臺階法開挖支護施工方法示意圖

        導坑采用微臺階法施工,上下臺階長度3~5m,下斷面開挖后及時施做初期支護,左右側導坑開挖面距離要求保持在30m左右。

        主洞中部開挖要在距離最近的導坑開挖面30m后再進行開挖,中部開挖采用微臺階法施工,上斷面開挖及拱部初期支護完成后進行下斷面開挖,并盡快澆筑主洞仰拱,封閉成環(huán)。

        根據襯砌施工進度、監(jiān)控量測反饋信息分段拆除左右兩側壁導坑的臨時支護。

        4.2 Ⅳ級圍巖開挖方法

        Ⅳ級圍巖段開挖采用單側壁導坑法施工。施工方法見圖3“Ⅳ級圍巖開挖支護”。

        在做好側導洞超前錨桿預支護之后,先行側導洞上斷面掘進開挖及初期支護,然后進行下斷面開挖支護,掘進開挖采用微差爆破。

        導洞采用臺階法施工,下斷面開挖后及時施做初期支護,達到適當距離澆筑仰拱混凝土。

        左右側導坑開挖面距離要保持在40m左右,根據襯砌施工進度、監(jiān)控量測反饋信息分段拆除先行側壁導坑的臨時支護,以便進行二次襯砌的施工。

        4.3 Ⅲ級圍巖開挖方法

        Ⅲ級圍巖段采用上下臺階法非電毫秒雷管起爆,光面爆破技術,臺階長度控制在15~25m,上下臺階均采用多功能作業(yè)臺架、手持風動鑿巖機鉆孔,循環(huán)開挖進尺根據情況控制在2~3m。Ⅲ級圍巖段臺階法開挖方法見圖4“臺階法開挖支護施工方法示意圖”。

        結束語

        慈母山隧道是重慶市總體交通路網“五橫、六縱、一環(huán)、七聯絡”城市快速干道系統(tǒng)中三橫線的關鍵項目,設計為三車道大跨斷面,特別是在軟弱圍巖不良地質段施工難度大,防坍任務重。慈母山隧道施工質量、安全、進度是制約本項目總體目標實現的關鍵因素,是項目管理的重點。因此,選擇科學合理的施工方法具有極其重要的意義。

        [1]傅德明;周文波.超大直徑盾構隧道工程技術的發(fā)展[J].上海城建集團公司,2011(11).

        [2]施小春.淺談軟弱地質圍巖隧道工程施工方法[J].中國新技術新產品,2009(08).

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