摘要:隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國公路工程建設(shè)越來越成熟。由于我國山地較多,所以公路隧道洞口施工技術(shù)成為了公路工程的重要組成部分,因此,必須制定科學、合理的施工方案,使隧道進洞施工順利完成。本文通過對公路隧道洞口工程施工不利因素進行分析,并對施工技術(shù)方案進行探討,最后提出施工技術(shù)。
關(guān)鍵字:公路隧道;洞口;施工技術(shù)
一、前言
公路隧道的建設(shè)不同于其他工程建設(shè),有其特殊與復(fù)雜性。由于受設(shè)計選址、地形地貌、地質(zhì)的條件的影響,導(dǎo)致隧道洞口的位置總是位于在山體一側(cè)的下邊,從而導(dǎo)致洞口工程出現(xiàn)淺埋的現(xiàn)象,致使公路隧道的施工難度增大。俗語講,隧道工程是“進洞難”、“出洞難”,這兩個工程是整個隧道工程中最為困難的部分,也是存在最多安全風險的地段。因此,合理的設(shè)計進洞、出洞施工方案就尤為重要。在進洞或出洞時,需要借助一些輔助措施或者變通的施工方式,盡可能的減少洞口工程的土石開挖量,以此來降低因重力失衡導(dǎo)致的山體滑坡現(xiàn)象。如此既能節(jié)約建設(shè)成本,又能保證施工安全,對隧道工程的建設(shè)就顯得意義重大。
二、公路隧道洞口施工的不利因素
公路隧道洞口施工的不利因素主要有以下幾個方面:
1、隧道洞口處于淺埋、偏壓段
隧道洞口的位置因地形、地貌的限制,普遍存在淺埋、偏壓的情況,隧道結(jié)構(gòu)一般呈馬蹄形,由于地形不對稱或者地質(zhì)巖層因素,造成隧道結(jié)構(gòu)兩面荷載不對稱,就形成了淺埋、偏壓。埋深淺、偏壓給隧道施工帶來了難度,如果施工方法不當,開挖支護不及時,極易出現(xiàn)洞口垮塌滑坡等安全事故。
2、地表水、地下水
隧道洞口的位置一般選擇在溝谷和山凹處,往往是地表水和地下水匯聚之處,地質(zhì)構(gòu)造大多為軟弱破碎。這樣勢必給后期施工帶來難度。所以在設(shè)計期初洞口位置應(yīng)盡量避開溝谷和山凹的中心,盡量在突出的山坡附近進洞,同時對地表徑流作妥善處理,加強洞口的防、排水措施。
三、施工技術(shù)方案的確定
1、施工作業(yè)線安排
在施工前,需要對施工作業(yè)線進行安排。根據(jù)隧道設(shè)計結(jié)構(gòu)和當?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)情況,在施工作業(yè)中一般采取中導(dǎo)洞先行。當中導(dǎo)洞掘進了40~50m,就開始澆注中墻。當中墻的混凝土強度達到70%以上時,這時再進左洞。而右洞是按掌子面落后左洞10m來控制的。接著通過監(jiān)控測量,對圍巖變形情況進行測量,待其穩(wěn)定后,可以開始同時施作左右洞的二次模筑襯砌。
當圍巖變形沒有趨于穩(wěn)定,而是并行過大時,就會導(dǎo)致初期支護力不足,這時一方面需要及時增強初期支護,另一方面還可以修改二次襯砌設(shè)計參數(shù),然后采取提前施作模筑混凝土的方式。在施工作業(yè)線的安排中,要注意將左右洞二次襯砌與掌子面間距控制在25~35m之間。在進、出口各自建立了中導(dǎo)洞、中墻、左、右洞開挖、二次模筑襯砌五道并行的作業(yè)流水線。這樣設(shè)計施工作業(yè)線是為了能拓展施工作業(yè)面,有助于加快隧道工程的施工進度。
2、風、水、電作業(yè)
施工技術(shù)方案的第二步是確定風、水、電作業(yè)。首先,是施工過程中的通風問題。在隧道進、出口各設(shè)一座空氣壓縮機站。一般情況下,是安裝1臺10m3/min和2臺20m3/min的空氣壓縮機,這樣才能保證在施工過程中隧道通風是沒有問題的,施工用風也得到了保障。
其次,是施工用水問題的解決。在距離隧道拱頂30m以上的山頂各修一座100m的高山水池。在隧道工程中有進出口,而水源應(yīng)該設(shè)在隧道出口的右側(cè)山腳下,在那個地方挖一個集水池。無論是山泉水還是從山頂水池抽的水都儲存在這個集水池中。然后將用水管道連接集水池來供施工生活用水。
最后,是施工供電設(shè)備的確定。隧道施工需要利用附近的電網(wǎng)供電,但是由于生活用電達不到工程用電的功率要求,所以需要在隧道的進、出口各安裝一臺315KVA變壓器,當然還需要準備一臺功率為220KW的發(fā)電機,以備不時之需,在突然斷電時能利用自身發(fā)電緩沖一下。動力設(shè)備采用三相380V,而照明設(shè)備則是與我們的普通家庭用電一樣采用220V。為了確保用電過程安全,所有的線路都必須安裝漏電保護開關(guān)。
3、施工排水作業(yè)
施工排水作業(yè)的主要任務(wù)是排除可能涌入隧道的地下水和施工廢水。一般的隧道工程會在出口到進入之間有一個1.54%的上坡。進口方向的施工為反坡施工,用這種施工方法時,排水是采取在開挖地段挖集水坑的方式,然后再用抽水機將水抽出洞外。出口施工的方向則是順坡施工,此時排水就容易得多,只需要利用自然坡連接塑料管直接將水引出洞外即可。
四、具體施工技術(shù)
1、采取圍巖監(jiān)控測量技術(shù)
圍巖監(jiān)控測量技術(shù)的主要作用在于為施工提供準確數(shù)據(jù),確保施工安全。即全面收集施工地點的地質(zhì)資料以及施工過程中的相關(guān)數(shù)據(jù),對圍巖的情況以及支護的穩(wěn)定性進行分析,尤其是爆破后圍巖的松動情況,評價當前圍巖狀態(tài),并對其未來發(fā)展趨勢進行預(yù)測,達到指導(dǎo)開挖及支護安全施工的目的。圍巖監(jiān)控測量項目主要有:
收斂測量。每循環(huán)開挖完畢后,采用收斂儀進行水平位移收斂測量,測點布置在斷面拱腳處。
(2)拱頂?shù)乇硐鲁翜y量。使用塔尺與水準儀進行拱頂?shù)乇硐鲁翜y量,測點布置在隧道地表拱頂部位
(3)拱頂下沉測量。每循環(huán)開挖完畢后,使用塔尺與水準儀進行拱頂下沉測量,測點設(shè)置在斷面拱頂處。
2、隧道洞口段施工開挖技術(shù)
對于隧道施工來說,選擇合理的施工方法對于隧道洞口防坍塌和施工安全具有重要的意義。通常在洞口段施工時不采用全斷面爆破開挖法,這是因為公路隧道屬大斷面隧道,采用全斷面開挖,對圍巖的擾動大,增大坍塌的可能性,與常用的臺階法和分部開挖法相比較而言。
(1)臺階法多適用于軟弱而節(jié)理發(fā)育的圍巖中,根據(jù)上、下臺階保持距離的不同,又可分為長臺階法、短臺階法、微臺階法三種,在洞口段施工中常用長臺階法。長臺階法上下臺階距離保持在50m以上。開挖斷面變小有利于隧道的穩(wěn)定,在上臺階進入較好的圍巖后,加快下臺階的施工速度,變臺階法為全斷面法。在公路隧道這種大斷面隧道施工中,上下臺階可配置同類的較大型機械平行作業(yè),下臺階可分左右兩斷面分別開挖,減少上下臺階施工中的相互干擾。當隧道較短時,可將上臺階挖通后,再挖下臺階。
(2)分步開挖法中常用環(huán)形開挖留核心土法及單(雙) 側(cè)壁導(dǎo)坑法。環(huán)形開挖留核心土法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖地段。上部留核心土有兩個作用,其一支擋開挖面,保證開挖面穩(wěn)定;其二可作為上部初期支護的工作平臺。核心土及下部開挖在拱部初期支護下進行,施工較安全。單(雙) 側(cè)壁導(dǎo)坑法:適用于圍巖穩(wěn)定性較差,對地表下沉量要求嚴格,斷面大時采用。在城市修建公路隧道應(yīng)用較多。
3、管棚施工技術(shù)
拱測量組根據(jù)隧道縱斷面設(shè)計線、隧道洞軸線及明暗洞開挖輪廓線,放出隧道開挖輪廓線;施工隊根據(jù)開挖輪廓線及測量技術(shù)交底,將上半斷面輪廓線以外的土石方清除掉,要求清除面平整,圓順;為了便天導(dǎo)向拱及鉆機安裝就位,墊設(shè)施工平臺時可在洞口預(yù)留長6m的核心土,頂寬度為6m,核心土高度控制在管棚頂以下1m處;在緊靠核心土的四周挖一條小溝,將掌子面的水從中間排出。
4、監(jiān)控量測
監(jiān)控量測是新奧法施工中一個十分重要的環(huán)節(jié),根據(jù)量測數(shù)據(jù)可對已開挖區(qū)間和掌子面前方的圍巖狀況做出判斷,對于指導(dǎo)隧道的安全施工具有重要意義。隧道洞口段施工時,一般要進行地表監(jiān)測和洞內(nèi)監(jiān)測。地表監(jiān)測主要是利用水準儀觀測地表有無下沉,觀察隧道地表有無裂縫等;洞內(nèi)監(jiān)測項目通常有拱頂下沉、周邊位移以及地質(zhì)和支護狀況觀察等。
結(jié)束語
總而言之,隧道洞口工程施工中的每一個環(huán)節(jié)、每一個部位,都必須認真負責,不能出現(xiàn)任何差錯,否則,就會影響整個隧道工程的質(zhì)量。而帶來返工、甚至是工程作廢;或者更為嚴重的是在日后使用過程中埋下隱患而給人民的生命財產(chǎn)安全造成無法挽回的損失。所以,制定科學的施工方案進行施工,使進洞以及洞內(nèi)施工的安全都得到了有效保證,并如期完成了施工任務(wù),并且保證公路隧道洞口工程的施工質(zhì)量。
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