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        “蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應(yīng)用

        2020-09-12 14:16:33陳俊偉謝小韜
        中國科技縱橫 2020年8期
        關(guān)鍵詞:方案比選隧道工程堆積體

        陳俊偉 謝小韜

        摘 要:本文以一高速公路隧道工程為例,針對隧道穿越小型堆積體的特點,從環(huán)境保護(hù)、工期、施工工藝、質(zhì)量控制、造價等幾個方面對施工方案進(jìn)行了比選研究。結(jié)果表明,以“蓋挖法”方案穿越小型堆積體能有效克服了傳統(tǒng)施工方案的不利因素,確保了洞口的長期穩(wěn)定和安全,減小了對周圍環(huán)境的破壞,可為類似工程提供借鑒。

        關(guān)鍵詞:隧道工程;堆積體;蓋挖法;方案比選

        中圖分類號:U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2020)08-0123-02

        1工程概況及問題提出

        某高速公路分離式隧道采用雙向四車道、時速80km/h標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,最大開挖跨度12.46m,左右線進(jìn)出口洞門均采用端墻式,右線長838m,左線長846m,整體呈南北走向,屬中隧道。最大埋深118m。隧道進(jìn)口左右線高差約7m,左右洞凈距約17m,見圖1。

        隧道進(jìn)口段位于堆積體的下緣,與堆積體呈30°~40°斜交,自然坡度約25°~35°。堆積體主要由含礫粉質(zhì)黏土及碎石構(gòu)成,縱向約210m,寬約15m~100m,厚約4.8m~15.6m,堆積體物質(zhì)主要為:地表以下0m~8.4m為含礫粉質(zhì)粘土,5.80m~11.3m為碎石土,10.0m~13.1m為含礫粉質(zhì)粘土,13.1m~15.6m為碎石土,下伏基巖主要為前震旦系(AnZ)石英片巖,堆積體體積約6萬方。見圖2。

        施工前該堆積體處于穩(wěn)定狀態(tài),隧道直接開挖進(jìn)洞將會導(dǎo)致堆積體中部形成高陡臨空面,在雨水等因素的影響作用下,巖土體抗剪強度下降,土體容重變大,導(dǎo)致下滑力增大,抗滑力減小,在施工擾動等因素作用影響下進(jìn)一步發(fā)生變形破壞,從而引發(fā)滑坡,因而必須采取有效措施進(jìn)行處治。

        2施工方案比選

        堆積體的治理常規(guī)方法是清除、抗滑樁或地表注漿進(jìn)行治理,在借鑒國內(nèi)類似工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,引入蓋挖法施工進(jìn)行研究分析,從環(huán)境保護(hù)、工期、施工工藝、質(zhì)量控制、造價等幾個方面進(jìn)行比較[1]。

        2.1堆積體清除

        滑坡體主要為含礫粉質(zhì)粘土、碎石層,按不陡于1∶2.5得坡率坡率進(jìn)行清除,分段設(shè)置平臺,并采用骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù),清除時從上至下分級、分層施工,層厚不大于3m,每級寬度不大于8m,清除后,該段采用明挖型式通過。

        堆積體清除方案安全可靠,質(zhì)量控制效果好,造價低,施工效率高,但該處鄰近村莊,環(huán)境保護(hù)要求較高,附近3km范圍內(nèi)難以找到合適棄土場,限于征地、運輸?shù)葪l件限制,該方案難以實施[2]。

        2.2抗滑樁

        根據(jù)堆積體剩余下滑方向及分力大小,將抗滑樁布置于左右洞之間??够瑯恫捎秒p排樁,縱向布置范圍為50m,樁徑1.5m,樁間距2.5m,排距4m,兩排抗滑樁對齊布置,樁長14m~28m。每排抗滑樁之間采用1.5m寬,1.5m厚冠梁連接,前后冠梁之間采用連梁連接。連梁寬1.5m,厚1.5m,間距為4.0m。抗滑樁施工完畢后,隧道以暗挖型式穿越堆積體。

        抗滑樁可有效抑制堆積體下滑趨勢,保證施工安全,工藝成熟,質(zhì)量控制效果較好,但其施工工期較長,造價較高。

        2.3地表注漿

        根據(jù)堆積體的分布情況,對進(jìn)口段堆積體采用φ75袖閥管地表注漿。袖閥管注漿范圍為隧道進(jìn)口縱向50m、隧道兩側(cè)10m區(qū)域內(nèi),拱部加固深度開挖線外50cm,結(jié)構(gòu)兩側(cè)加固深度為路面標(biāo)高以下1.5m,間距1.5m×1.5m,梅花形布置。注漿材料采用1∶0.8~1∶1水泥漿液(水灰比),注漿壓力為0.5~2.0MPa(可根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗情況調(diào)整注漿參數(shù)),漿液擴(kuò)散半徑1.0m~1.5m,漿液填充率約15%~20%[3]。

        地表注漿改善軟弱地質(zhì)體的物理力學(xué)性能效果顯著,其往往與其它處治措施結(jié)合使用,但工藝要求較高,質(zhì)量控制效果較差,施工工期長,造價高。

        2.4蓋挖法

        結(jié)合市政工程“蓋挖法”的設(shè)計與施工原理,隧道施工中“蓋挖法”的核心思路是在隧道拱部以上設(shè)置護(hù)拱,護(hù)拱上方進(jìn)行反壓回填,回填完成后再以暗挖型式通過。

        施工時清除表層部分土體至護(hù)拱內(nèi)輪廓,同時分段跳槽施作耳墻,現(xiàn)場立模、綁扎鋼筋、澆筑護(hù)拱混凝土,待護(hù)拱達(dá)到100%強度后,上部施作初次回填土層。初次回填完成后施工護(hù)拱段襯砌結(jié)構(gòu)、洞門,待護(hù)拱段襯砌結(jié)構(gòu)施工完畢并達(dá)到強度要求后進(jìn)行護(hù)拱頂部二次回填至原地面高程,最后再進(jìn)行后續(xù)暗洞開挖施工[3]。

        2.5 方案比選結(jié)果

        綜合各方面比較分析,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,“蓋挖法”是本隧道的最優(yōu)選擇,見表1。

        3蓋挖法方案的設(shè)計與施工

        考慮現(xiàn)場實際情況,遵循少開挖、少擾動的原則,針對堆積體范圍、下滑方向等特點,右洞采用明洞接長+蓋挖法的型式通過,左洞在暗洞接長后受堆積體影響相對較小,采用暗挖型式通過,具體措施如下:

        (1)由于進(jìn)口地表縱坡較平緩,結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況,左右洞接長長度為15m,右洞25m段落采用蓋挖法施工。(2)為防止雨水下滲導(dǎo)致土體受浸泡而強度降低,地表堆積體周邊設(shè)置環(huán)向截水溝,同時在堆積體范圍內(nèi)設(shè)置縱橫向截排水溝,避免地表雨水下滲降低堆積土體的物理力學(xué)性能。(3)在少擾動、少影響洞口山體的原則下進(jìn)行臨時邊仰坡開挖,同時采用網(wǎng)噴混凝土加固,噴射C25混凝土,厚度10cm,鋼筋網(wǎng)φ6,網(wǎng)格間距20cm×20cm;并采用小導(dǎo)管注漿加固,小導(dǎo)管采用φ42鋼花管,L=3.0m,間距1.5m×1.5m,梅花形布置,水泥漿液水灰比為1∶1(重量比),注漿壓力1~1.5MPa。(4)采用帶耳墻的護(hù)拱結(jié)構(gòu),護(hù)拱結(jié)構(gòu)采用60cm厚C25鋼筋混凝土,耳墻采用C35素混凝土。(5)護(hù)拱下部結(jié)構(gòu)左側(cè)邊墻采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)襯砌,初期支護(hù)厚度為30cm,鋼架采用I20a工字鋼、間距0.6m;拱部、右側(cè)邊墻、仰拱采用70cm厚C35鋼筋混凝土整體式襯砌。結(jié)構(gòu)左側(cè)采用φ50小導(dǎo)管注漿,L=3.5m,間距150cm(縱)×100cm(環(huán))。(6)護(hù)拱達(dá)到100%強度并反壓回填后,方可進(jìn)行洞口蓋挖段暗挖施工,逐榀開挖、及時施作左側(cè)初期支護(hù)鋼架,開挖達(dá)到一個臺車長度后,應(yīng)及時施做二次襯砌。蓋挖段開挖工法為CD法,施工時采用人工或機械開挖,嚴(yán)禁爆破。(7)施工工序:施作坡體截排水系統(tǒng)→施做耳墻及護(hù)拱(分段拉槽開挖)→初次回填(護(hù)拱頂2.0m)→逐步開挖并施做蓋挖段襯砌結(jié)構(gòu)→施做洞門→洞頂二次回填→施做暗洞。(8)隧道進(jìn)口段穿越堆積體下緣,為確保施工安全,施工期間開展有針對性的監(jiān)控量測。進(jìn)口段監(jiān)測除常規(guī)項目(洞內(nèi)外觀察、地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂)外,重點開展坡體穩(wěn)定性監(jiān)測,見圖3。

        4結(jié)論與體會

        “蓋挖法”在隧道穿越小型堆積體的應(yīng)用,有效克服了傳統(tǒng)施工方案的不利因素,確保了洞口的長期穩(wěn)定和安全,減小了對周圍環(huán)境的破壞,可為類似工程提供借鑒。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 方忠強,李浩.“蓋挖工法”在茅山隧道施工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2008(3):61-63.

        [2] 周恒,陳浩,林晨.“蓋挖法”在超小凈距大跨隧道洞口滑坡中的應(yīng)用[J].公路,2013(4):221-225.

        [3] 劉傳利,沈佳佳.“蓋挖法”在重羅山隧道淺埋偏壓段的應(yīng)用[J].路基工程,2016,186(3):186-190+196.

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