申敏
(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州貴陽550001)
偏壓狀態(tài)下隧道洞口段明洞暗挖施工技術(shù)探討
申敏
(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州貴陽550001)
由浙江杭新景高速公路有限公司建設(shè)的杭新景高速公路衢州段隧道及窖山頂隧道,施工過程中對隧道明暗交界段采用明洞暗挖技術(shù),總結(jié)出在偏壓情況下隧道明洞暗挖技術(shù)流程和技術(shù)原理。此技術(shù)不但保證了整個隧道施工安全,同時節(jié)約了建設(shè)用地,還避免高邊坡的開挖,極力的保護(hù)了整個周邊的原生態(tài)環(huán)境,還減低了整個工程造價成本。
隧道洞口;明洞暗挖;施工技術(shù);偏壓狀態(tài)
對于偏壓狀態(tài)下的隧道洞口段進(jìn)行明洞暗挖技術(shù)處理,采取重力式混凝土進(jìn)行偏壓擋墻及套拱,主要應(yīng)用這兩種平衡措施,可解決洞口段偏壓進(jìn)洞困難這一問題。此施工方式工序相對較少,其操作簡單且安全系數(shù)高,基本不會破壞到原山體,并且回填土、擋墻對山體有一定的反壓效果,經(jīng)過對明暗交界段的套拱施工和地表注漿,可確保山體穩(wěn)定性,尤其對于強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的圍巖段,其效果相當(dāng)明顯,并且此施工方法大大地節(jié)約了建設(shè)用地,這避免了高邊坡的開挖。此施工方式只適合用在進(jìn)洞口處山體坡面差不多平行或者隧道走向斜交,洞口段偏壓狀況相當(dāng)嚴(yán)重,并山勢陡峭,在進(jìn)洞段處需要大面積的開挖隧道。
對于偏壓狀態(tài)下的隧道洞口段進(jìn)行明洞暗挖技術(shù)處理,采取重力式混凝土進(jìn)行偏壓擋墻,對明暗交界段的套拱進(jìn)行施工,可平衡隧道單側(cè)的偏壓力,這保證了隧道結(jié)構(gòu)的安全,可安全進(jìn)洞。進(jìn)行套拱施工時,盡量減少在上拱腳邊坡的開挖,少去擾動原山體,并且及時跟進(jìn)對開挖面的支護(hù)。
3.1 具體施工工藝的流程圖(詳見圖1)
圖1 施工工藝的流程圖
3.2 具體施工技術(shù)重點(diǎn)
(1)施工的準(zhǔn)備及測量放樣。在施工前提前準(zhǔn)備好設(shè)備材料,整理好洞口場地,確保平整。測量整個隧道的邊線及中心線,在明暗交界段處測繪很多組橫斷面圖,再按照隧道的平面和山體邊坡線兩者之間的關(guān)系,來確定施工的范圍。
(2)套拱拱腳的開挖與支護(hù)。套拱拱腳的開挖就是對上拱腳的開挖,進(jìn)行開挖時把握好開挖面,少去擾動原山體,一定要清理掉松散土質(zhì)和土質(zhì)覆蓋層。拱腳開挖之后,必須及時對坡面進(jìn)行防護(hù)處理,上拱腳及其以上部分的坡面均應(yīng)用鋼筋網(wǎng)、注漿小導(dǎo)管、C20噴射混凝土來加固防護(hù),對于拱腳之下的部分坡面,應(yīng)用噴射混凝土來防護(hù)加固。
(3)擋墻基礎(chǔ)施工,在明洞遠(yuǎn)山體側(cè)和明暗交界段加上偏壓式擋墻功能,擋墻基本要求,必須座于巖基上,對于開挖深度依據(jù)當(dāng)時地質(zhì)狀況再確定。在基底和巖面結(jié)合位置處設(shè)置注漿錨桿,而錨桿參數(shù)的要求為:直徑為25中控注漿錨桿,露頭0.05 m,長度為3.5 m,間距為0.05×0.06 m。偏壓式的擋墻外側(cè)坡率是1∶0.3,另擋墻基礎(chǔ)使用C15混凝土來澆筑。
(4)套拱施工。套拱采取C30混凝土澆筑,厚度為0.1 m,內(nèi)置拱架是鋼格柵,對于拱架使用18工字鋼,兩者間距0.08 m/榀。將套拱下拱腳放于偏壓擋墻內(nèi)部,擋墻內(nèi)和鋼拱架之間采用預(yù)埋型鋼焊接。適當(dāng)擴(kuò)大上拱腳,成形之后大拱腳其高0.2 m、厚度75 cm,加大了與巖體的接觸。拱部巖面使用注漿小導(dǎo)管來支護(hù),采用直徑為42 mm× 4 mm的小導(dǎo)管,其長度5 m,兩兩縱橫向間距為50 cm×60 cm,小導(dǎo)管伸到套拱內(nèi)部50 cm處且露頭。套拱的上拱腳內(nèi)設(shè)一道為25號的縱向槽鋼,并和邊坡支護(hù)的小導(dǎo)管以及鋼拱架一并焊接固定,這時鋼拱架將聯(lián)成一體,并且與山體也合為一體。對套拱進(jìn)行兩次施工,其先施工200 cm長,同時完成對明側(cè)大管棚的施工,其次再進(jìn)行剩余部分的施工。在安裝鋼拱架時,需要與套拱內(nèi)預(yù)的埋孔口管兩者相焊接。處理完之后,再安裝套拱的外模板,以及澆筑混凝土,其養(yǎng)生時間不能少于半月。
(5)大管棚施工。對管棚施工為兩次,分別是明側(cè)、暗側(cè)施工。前提套拱強(qiáng)度>70%,才可對管棚鉆孔,在施工時必須把握鉆桿角度,并確保鉆孔的深度不會侵入到開挖的范圍內(nèi),另外,孔道的深度必須符合設(shè)計的要求。大管棚參數(shù)規(guī)格如下:①管棚規(guī)格:使用熱軋無縫鋼管,管直徑為108 mm,管壁厚為6 mm,節(jié)長度為6 m和3 m。②管距:兩兩環(huán)向間距為4 cm。鋼管的接頭應(yīng)用絲扣來連接,其絲扣長度為15 cm,縱向同一個斷面的接頭不能大于50%,兩個相鄰的接頭之間要求錯開距離保持在1 m以上。鋼管安裝完后立即加注漿,采用高低壓力和中流量進(jìn)行注入,在注入時壓力會逐漸上升,而流量會逐漸減小,在升到終壓時,并持續(xù)頂著壓力注漿5 min之后再結(jié)束。
(6)偏壓擋墻施工,偏壓是擋墻的外側(cè)坡率為: 1∶0.3,采用C20混凝土對墻身部分進(jìn)行澆筑,采取毛面花崗石對墻身外側(cè)進(jìn)行砌筑,依據(jù)地形可把基礎(chǔ)作為臺階式,其單級臺階的寬度不可<1 m,石料質(zhì)地必須堅硬,要求無裂紋且不易風(fēng)化。澆筑混凝土之前,注意檢查混凝土坍落度,及混凝土均勻性。
(7)監(jiān)控測量結(jié)果并分析,在窖山頂隧道洞口,應(yīng)用明洞暗挖技術(shù),觀測地表位移,觀察洞內(nèi)拱頂下沉以及周邊收斂狀況。施工完兩年后對洞口進(jìn)行第二次補(bǔ)砌,這時地表位移的觀測點(diǎn)水平位移值(Max:11 mm),垂直沉降值(Max:14 mm),洞內(nèi)拱頂下沉與周邊收斂累計值分別為20 mm、19 mm。
采用明洞暗挖施工技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)對比,其工程投資成本大大降低。采用明洞暗挖施工措施,可保證隧道施工的安全,同時節(jié)約了建設(shè)用地,減少植物破壞率,保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對隧道零開挖進(jìn)洞,整個施工各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)要求,并且整個工程質(zhì)量相當(dāng)不錯。經(jīng)過此次實(shí)施,這為今后同類隧道施工提供了參考及借鑒,是個成功的典型,這促進(jìn)了隧道施工技術(shù)的進(jìn)步。
通過上述監(jiān)測結(jié)果說明,應(yīng)用明洞暗挖施工技術(shù),其效果不錯,此技術(shù)可有效解決掉偏壓及淺埋隧道進(jìn)洞的難題,這為今后同類隧道施工提供了參考及借鑒。明洞暗挖施工技術(shù),不僅可保證整個隧道的施工安全狀況,同時節(jié)約了建設(shè)用地,還保護(hù)了周邊的生態(tài)環(huán)境,這大大降低了工程造價費(fèi)用,這有利于今后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
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U455
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1008-3383(2017)04-0162-02
2016-10-20
申敏(1977-),男,貴州貴陽人,高級工程師,研究方向:公路土建。