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        雙層超前小導(dǎo)管在中短隧道單向出洞施工中的應(yīng)用

        2017-06-26 12:38:36高文韜
        城市道橋與防洪 2017年6期
        關(guān)鍵詞:管棚單向洞口

        高文韜

        (廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司,廣東廣州511430)

        雙層超前小導(dǎo)管在中短隧道單向出洞施工中的應(yīng)用

        高文韜

        (廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司,廣東廣州511430)

        對(duì)于中短隧道的經(jīng)濟(jì)開挖方式為單向掘進(jìn),在洞口貫通。以廣佛肇高速公路羅日免隧道工程為例,介紹了“零開挖單向出洞”的施工工藝,特別是采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)替代長(zhǎng)管棚洞口工程,打破傳統(tǒng)貫通方式,實(shí)現(xiàn)安全出洞,取得較好經(jīng)濟(jì)價(jià)值,可為今后類似工程提供參考依據(jù)。

        雙層超前小導(dǎo)管;中短隧道;單向出洞;施工應(yīng)用

        0 引言

        在山區(qū)中短隧道施工中,為節(jié)約工程成本,通常采用從一端向另外一端的單向掘進(jìn)施工工藝,并在洞口處實(shí)現(xiàn)單向貫通。對(duì)于洞口段圍巖為全風(fēng)化粉砂質(zhì)土、全風(fēng)化砂巖或全風(fēng)化花崗巖的V級(jí)圍巖隧道,一般設(shè)計(jì)為長(zhǎng)管棚[1]。若按設(shè)計(jì)施工邊仰坡和長(zhǎng)管棚,會(huì)遇到洞口場(chǎng)地狹窄,無(wú)施工便道或修建施工便道困難大等自然條件。而且需要搭建宿舍、加工廠、拌合站、空壓機(jī)房、倉(cāng)庫(kù)、接通高壓電等大量的臨建設(shè)施,需投入一筆臨建費(fèi)用,費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

        廣佛肇高速公路羅日免隧道作為中隧道,在貫通中打破傳統(tǒng)的隧道貫通方式,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,取消設(shè)計(jì)長(zhǎng)管棚,改用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)單向掘進(jìn),對(duì)洞口邊仰坡實(shí)現(xiàn)零開挖出洞,最大限度保護(hù)生態(tài)環(huán)境,取得較好效果。

        1 工程及地質(zhì)概況

        1.1 工程概況

        廣佛肇高速公路為雙向四車道高速公路,羅日免隧道位于肇慶市德慶、封開兩縣交界處,隧道全長(zhǎng)740 m,屬于中隧道,按左、右線分離布設(shè),為小凈距隧道。羅日免隧道進(jìn)口采用削竹式洞門,出口采用端墻式洞門,最大埋深約為138.11 mm,該隧道左右洞進(jìn)出口均位于直線上。隧洞中縱坡為人字坡,縱坡為2.5%~2.96%。隧道左洞進(jìn)口里程為K144+270,明暗分界設(shè)在K144+280,明洞長(zhǎng)10 m;采用機(jī)械通風(fēng)方式[2]。

        1.2 地質(zhì)概況

        隧址區(qū)第四系覆蓋層主要為全新世坡積成因粉質(zhì)黏土,分布不均勻,厚度較小,約1.00~4.50 m。部分地段基巖出露,出露基巖地層巖性為燕山旋回晚侏羅世花崗巖和寒武系八村群砂巖。

        該隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌,地形起伏較大。隧道范圍內(nèi)中線高程150.00~228.50 m,最大高差78.50 m。山體自然坡度26°~35°,植被較發(fā)育。進(jìn)、出口均處于丘陵斜坡地帶,自然狀態(tài)下邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。隧址區(qū)附近僅有狹窄山路通過(guò),交通條件差。

        2 雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù)

        2.1 方案比選

        羅日免隧道洞口超前支護(hù)措施設(shè)計(jì)為30 m長(zhǎng)管棚,長(zhǎng)管棚規(guī)格為Φ108 mm×6 mm熱軋無(wú)縫鋼花管,鋼花管內(nèi)壓注1∶1水泥漿。長(zhǎng)管棚的作用是在暗洞進(jìn)洞或出洞之前,對(duì)洞口段圍巖起預(yù)加固作用,防止洞口段圍巖在開挖時(shí)發(fā)生坍塌或較大沉降,缺點(diǎn)是需要大型機(jī)具和施工場(chǎng)地。若按設(shè)計(jì)施工邊仰坡和長(zhǎng)管棚,山嶺區(qū)隧道出洞端場(chǎng)地狹窄,無(wú)施工便道或修建施工便道存在較大困難。

        為節(jié)省造價(jià)和工期,根據(jù)掌子面圍巖情況,結(jié)合施工監(jiān)控量測(cè)和地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)果,羅日免隧道決定取消洞口設(shè)計(jì)長(zhǎng)管棚,改用雙層超前注漿小導(dǎo)管作為超前支護(hù)措施。

        2.2 施工工藝

        雙層超前小導(dǎo)管的安裝和壓漿施工質(zhì)量是控制的重點(diǎn)。超前小導(dǎo)管規(guī)格為直徑42 mm,壁厚4 mm,長(zhǎng)4.0 m的熱軋無(wú)縫鋼管,支護(hù)施工見圖1。

        圖1 超前小導(dǎo)管施工設(shè)計(jì)圖(單位:mm)

        (1)為保證超前支護(hù)小導(dǎo)管的數(shù)量。按照原圖紙V級(jí)圍巖淺埋段支護(hù)參數(shù)規(guī)定的數(shù)量安裝超前小導(dǎo)管,要求在設(shè)計(jì)長(zhǎng)管棚段落施工雙層超前支護(hù)小導(dǎo)管,即每2榀拱架打設(shè)一環(huán)。

        (2)施打。雙層超前小導(dǎo)管施打角度為:第一環(huán)12°,第二環(huán)30°,第三環(huán)12°,第四環(huán)30°…交替布置。施打完成后超前支護(hù)小導(dǎo)管末端與鋼拱架焊接起來(lái)。

        (3)注漿。超前支護(hù)小導(dǎo)管確保壓注配比為1: 1的水泥漿。壓漿完成后,在超前注漿小導(dǎo)管末端進(jìn)行有效封堵。壓注水泥漿的注漿泵、注漿管與小導(dǎo)管采取可靠的連接?,F(xiàn)場(chǎng)需準(zhǔn)備2套注漿泵,配套量程為1.5M P a左右的壓力表[1]。

        3 零開挖單向出洞關(guān)鍵施工技術(shù)

        3.1 方案簡(jiǎn)介

        該隧道V級(jí)圍巖一般表現(xiàn)為原巖結(jié)構(gòu)基本破壞,節(jié)理裂隙發(fā)育,掌子面自穩(wěn)性較差,根據(jù)洞口段圍巖特點(diǎn),采用保留核心土三臺(tái)階法開挖方案,上、中臺(tái)階每循環(huán)不超過(guò)2榀拱架長(zhǎng)度,下臺(tái)階每循環(huán)開挖不超過(guò)4榀拱架長(zhǎng)度,仰拱每循環(huán)開挖不超過(guò)3 m。

        3.2 施工工藝

        此開挖工藝開挖斷面小,每循環(huán)時(shí)間短,多個(gè)工作面可同時(shí)作業(yè),既能加快施工進(jìn)度,又能保證施工作業(yè)安全。施工工藝流程見圖2。

        圖2 零開挖單向出洞流程示意圖

        (1)開挖方式。上、中臺(tái)階盡量采用機(jī)械結(jié)合人工風(fēng)鎬開挖,若需要爆破,采用弱爆破,打淺眼(眼深控制在60~80 c m)、密眼、少裝藥(裝藥集中度控制在0.15~0.2 k g/m),分次松動(dòng)爆破。下臺(tái)階和仰拱采取弱爆破技術(shù)措施,結(jié)合機(jī)械開挖。在開挖中、下臺(tái)階時(shí),盡量減少對(duì)上部支護(hù)的擾動(dòng)。為保證施工作業(yè)人員及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全,中、下臺(tái)階左、右側(cè)必須交錯(cuò)開挖,兩側(cè)開挖面錯(cuò)開距離不小于3 m。嚴(yán)禁在開挖中、下臺(tái)階時(shí),兩側(cè)對(duì)稱開挖[2]。

        (2)增設(shè)洞外鋼拱架。為保證隧道暗洞出洞后,拱頂上方有一個(gè)碎落平臺(tái),并降低洞口邊仰坡開挖高度,保證洞口仰坡和邊坡的穩(wěn)定和安全,需在緊跟暗洞的洞口2 m范圍內(nèi),增設(shè)3榀鋼拱架,鋼拱架間距為100 c m。

        (3)加強(qiáng)監(jiān)控。在V級(jí)圍巖淺埋段施工時(shí),特別是單向出洞過(guò)程中,由于覆蓋層埋深淺,圍巖自穩(wěn)性較差,必須加強(qiáng)施工監(jiān)控量測(cè),每5 m布置一道監(jiān)測(cè)斷面,每個(gè)斷面布置5個(gè)點(diǎn)。每日監(jiān)測(cè)不少于1次,主要監(jiān)測(cè)地表沉降、拱頂下沉與洞身水平收斂[3]。每日及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。當(dāng)監(jiān)測(cè)出地表或初期支護(hù)發(fā)生較大沉降,或發(fā)生較大收斂,達(dá)到監(jiān)測(cè)預(yù)警值時(shí),立即通知現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人,以及時(shí)采取科學(xué)合理的應(yīng)急救援措施[3]。

        4 結(jié)語(yǔ)

        廣佛肇高速羅日免隧道采用雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)單向出洞(見圖3),成功解決了出口貫通段邊仰坡及施工便道修建的難題,特別是洞口植被基本不被破壞,無(wú)需開挖仰坡,只需對(duì)少部分的邊坡進(jìn)行臨時(shí)防護(hù),減少了洞口邊仰坡的開挖及噴錨支護(hù)工程量,有效縮短了工期,節(jié)約的大量的建設(shè)用地,極大限度的保護(hù)了原生態(tài)環(huán)境,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。也為今后類似工程提供參考依據(jù)。

        圖3 羅日免隧道零開挖單向出洞方案實(shí)例

        [1]許發(fā)燦,鄭仲欽.雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2008(6):134-135,146.

        [2]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.廣佛肇高速公路兩階段施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)文件[Z].2014.

        [3]張蓓,王建鵬,王復(fù)明,等.隧道超前小導(dǎo)管對(duì)掌子面穩(wěn)定性影響分析[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2009,30(4):30-34.

        U455.4

        B

        1009-7716(2017)06-0223-02

        10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.066

        2017-02-23

        高文韜(1987-),男,山東臨朐人,工程師,從事公路工程施工管理工作。

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