史永宏
(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030031)
?
隧道工程
大斷面黃土隧道關(guān)鍵施工技術(shù)研究
史永宏
(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030031)
隧道,可以有效縮短道路里程,改善道路線形,但其投資大、施工難度大、事故發(fā)生率高、施工工期長(zhǎng)。黃土隧道作為隧道的一種常見(jiàn)形式,施工中由于其具有穩(wěn)定性差、濕陷性、偏壓等工程特點(diǎn),施工中要求采用更高的施工技術(shù)?;诖髷嗝纥S土隧道的施工,從黃土隧道工程特點(diǎn)、施工方法、施工應(yīng)用等方面進(jìn)行全面闡述,提出了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法、弧形導(dǎo)坑法三種核心施工技術(shù)。
大斷面;黃土隧道;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;CRD法
某大斷面黃土隧道,隧道位于黃土地區(qū),且該地區(qū)地形變化較大,局部覆蓋層較淺,且有較大陷穴。隧道全長(zhǎng)2.49 km,進(jìn)口里程為K192+313,出口里程為K194+803,隧道開(kāi)挖斷面最大面積為151 m2。該隧道地址情況復(fù)雜,洞口有偏壓現(xiàn)象,黃土多為砂性黃土,穩(wěn)定性差。地表植被較少,當(dāng)?shù)貧夂蚋珊?,降雨量不高,施工用水困難。
2.1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法
(1)兩側(cè)導(dǎo)坑斷面應(yīng)接近與橢圓形,約為整個(gè)開(kāi)挖斷面的三分之一。
(2)開(kāi)挖應(yīng)控制進(jìn)尺,采用短臺(tái)階開(kāi)挖的方式,邊開(kāi)挖邊支護(hù)。
(3)兩側(cè)壁導(dǎo)坑可超前中槽開(kāi)挖,可單獨(dú)進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù)。
(4)中槽開(kāi)挖后支護(hù)中,應(yīng)保證拱架與兩側(cè)壁拱架結(jié)合良好,力求定位準(zhǔn)確,保證螺栓數(shù)量和連接強(qiáng)度。
(5)施工中進(jìn)行有效的監(jiān)控量測(cè),確定二襯與臨時(shí)支護(hù)撤換時(shí)間。
雙側(cè)壁導(dǎo)坑法縮小了開(kāi)挖斷面,能有效控制開(kāi)挖斷面的穩(wěn)定性。施工中進(jìn)行監(jiān)控量測(cè),及時(shí)觀察和量測(cè)洞內(nèi)外變形,為施工工序的調(diào)整和進(jìn)行提供依據(jù)。
2.2 CRD法
(1)原地面的觀測(cè)。
開(kāi)挖前應(yīng)首先對(duì)地表下沉進(jìn)行觀測(cè)。原地面地表下沉直接關(guān)系到開(kāi)挖的安全,如觀測(cè)不到位極可能出現(xiàn)塌方和冒頂事故。
(2)嚴(yán)格控制進(jìn)尺。
淺埋段隧道圍巖極其不穩(wěn)定,宜采用短進(jìn)尺快支護(hù)的方式進(jìn)行施工。
(3)盡早成環(huán)。
隧道斷面的弧形組合結(jié)構(gòu)充分考慮到隧道的受力情況,而拱部、邊墻和仰拱閉合成環(huán)就形成了這樣一個(gè)封閉的結(jié)構(gòu)。在整體結(jié)構(gòu)閉合成環(huán)后,圍巖變形對(duì)整個(gè)拱圈產(chǎn)生的沉降、收斂等變形被有效控制。
(4)謹(jǐn)慎拆除臨時(shí)支撐。
橫撐和中隔墻是最常用的臨時(shí)支撐,它們可以在隧道沒(méi)有完全封閉成環(huán)之前對(duì)隧道圍巖進(jìn)行有效的支撐,保護(hù)整體支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。一般應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的情況,在圍巖變形穩(wěn)定或基本趨于穩(wěn)定的情況下,逐段拆除掉接近已完成二次襯砌一定范圍內(nèi)的臨時(shí)支撐。
2.3 弧形導(dǎo)坑法
(1)超前支護(hù)的調(diào)整。
施工中應(yīng)根據(jù)圍巖情況進(jìn)行超前支護(hù)參數(shù)的調(diào)整,如小導(dǎo)管間距、長(zhǎng)度、直徑等。對(duì)局部有塌方危險(xiǎn)部分適當(dāng)加密小導(dǎo)管,甚至采取雙層小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù)。
(2)嚴(yán)格控制上臺(tái)階進(jìn)尺。
上臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)僅施作了超前支護(hù),應(yīng)在其有效保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)挖。另外,開(kāi)挖進(jìn)尺的增加也影響了圍巖的穩(wěn)定性,增加了變形變位。
(3)控制整體沉落量。
在初期支護(hù)施工中,在拱腳部位加設(shè)混凝土托梁,以保證在二次施作之前,有效控制整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉落量。
(4)保護(hù)核心土。
核心土在施工過(guò)程中對(duì)掌子面起到支撐作用,有效控制掌子面的變形。應(yīng)保證核心土的數(shù)量,不可冒進(jìn)開(kāi)挖,在未對(duì)弧形導(dǎo)坑支護(hù)的情況下過(guò)來(lái)挖出核心土。
(5)保證安全距離。
這里的安全距離主要是上臺(tái)階與仰拱的距離、上臺(tái)階與二次襯砌的距離。施工中首先考慮整體襯砌結(jié)構(gòu)安全,然后從施工工序的布置上來(lái)控制安全距離。
施工中采用挖出部分土體的方法來(lái)平衡隧道洞口兩側(cè)的土體重量,有效地控制了偏壓。對(duì)隧道地表陷穴采用回填處理,并做好表面防水和排水。進(jìn)洞前對(duì)邊仰坡進(jìn)行開(kāi)挖和防護(hù),開(kāi)挖成平臺(tái),并進(jìn)行噴錨防護(hù)。洞內(nèi)開(kāi)挖根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況選擇合理的施工方法,主要包括超前長(zhǎng)管棚和超前小導(dǎo)管支護(hù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法、弧形導(dǎo)坑法、噴射混凝土鋼拱架錨桿聯(lián)合支護(hù)等超前支護(hù)、開(kāi)挖、支護(hù)方法。施工中嚴(yán)格控制進(jìn)尺,并采用監(jiān)控量測(cè)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效量測(cè)。
大斷面黃土隧道施工難度大,事故發(fā)生率高。在施工中合理選擇施工方法,可以有效控制圍巖變形、保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。施工中應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工管理,根據(jù)圍巖的基本情況及時(shí)調(diào)整施工方法和施工工藝。另外,隧道施工中、施工后的質(zhì)量控制與監(jiān)控量測(cè)工作是保證施工質(zhì)量和施工安全的關(guān)鍵。因此,先進(jìn)的施工技術(shù),是保證黃土隧道施工質(zhì)量的關(guān)鍵。文章主要對(duì)大斷面黃土隧道的開(kāi)挖方法進(jìn)行介紹,并對(duì)其在實(shí)際施工中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析,具有一定的實(shí)用性。
[1] 王曉東.大斷面黃土隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究,2013,3(8):72-73.
[2] 彭剛.大斷面黃土隧道施工技術(shù)要點(diǎn)探討[J].山西建筑,2012,38(30):203-205.
[3] 李本,趙永明,初厚永.大斷面濕陷性黃土隧道施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2007,24(1):80-83.
2016-06-28
史永宏(1975-),男,山西太原人,實(shí)驗(yàn)師,研究方向:力土水。
U458
C
1008-3383(2016)11-0127-02