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        淺談冷都坡隧道進(jìn)口淺埋段下穿老G214國道施工與沉降控制技術(shù)

        2021-08-19 01:13:50張玉金許占立
        中華建設(shè) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:仰拱國道工字鋼

        張玉金 許占立

        一、概述

        隨著國家不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),越來越多的山嶺地區(qū)、地質(zhì)復(fù)雜地段等逐步開展高速公路建設(shè),崎嶇的山嶺公路被高速公路代替。越來越多的高速公路隧道建設(shè)在地質(zhì)復(fù)雜地段,在建設(shè)中可能出現(xiàn)隧道與既有道路交叉現(xiàn)象,影響隧道正常施工進(jìn)度,本文以冷都坡隧道進(jìn)口淺埋段下穿老G214國道為實(shí)例進(jìn)行分析,研究洞口淺埋段下穿國道時(shí)施工與沉降控制技術(shù)。

        冷都坡隧道為分離式小凈距隧道,全隧最大埋深約385m,隧道上方有老G214國道通過,老G214國道作為施工主便道,路面破損嚴(yán)重,過往車輛主要為施工重型汽車,車流量約60輛/天。隧道洞身下穿老G214國道段左線埋深約27m,右線埋深約28m。左線K39+612.6~K39+645.8和右線YK39+661.5~YK39+679.3下穿老G214國道段原設(shè)計(jì)采用SF5a襯砌,圍巖主要為板巖灰,淺灰色,強(qiáng)風(fēng)化,板狀結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,巖質(zhì)較軟,節(jié)理裂隙發(fā)育,強(qiáng)風(fēng)帶巖體破碎,多呈碎塊及土狀,圍巖整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性較差。

        二、下穿老G214國道施工方案

        1.方案的制定

        左線K39+612.6~K39+645.8和右線YK39+661.5~YK39+679.3下穿老G214國道段根據(jù)第三方超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示,下穿老G214國道段圍巖以強(qiáng)風(fēng)化板巖為主,中部圍巖完整性差、節(jié)理裂隙發(fā)育,超前地質(zhì)預(yù)報(bào)判定圍巖為V級(jí)。同時(shí)下穿段隧道埋深較淺,路面破壞嚴(yán)重,且該段道路常有重載車輛經(jīng)過,對(duì)隧頂有一定的附加荷載。監(jiān)控量測(cè)顯示自洞口至下穿段圍巖變形量較大。為了確保下穿老G214國道施工安全,經(jīng)業(yè)主和工區(qū)項(xiàng)目經(jīng)理部研究決定對(duì)下穿段采取以下施工方案:(1)下穿段襯砌類型由SF5a調(diào)整為SF5c進(jìn)行施工,加強(qiáng)支護(hù)。開挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱進(jìn)行,及時(shí)封閉;(2)仰拱及時(shí)封閉,每次施工仰拱盡量縮短在3m左右,同時(shí)二襯緊跟;(3)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工,特別是鎖腳小導(dǎo)管和拱腳處縱向槽鋼的施工,防止沉降;(4)加強(qiáng)對(duì)施工便道(老G214國道)的監(jiān)控和施工保通;(5)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè),及時(shí)反饋,確保施工安全。

        2.施工過程

        (1)開挖及初期支護(hù)

        嚴(yán)格執(zhí)行“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則組織施工,下穿施工前及時(shí)制定了采用三臺(tái)階法加臨時(shí)仰拱進(jìn)行開挖,開挖以機(jī)械開挖為主,松動(dòng)爆破為輔,盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),每次開挖進(jìn)尺不得大于1榀工字鋼架。下臺(tái)階開挖時(shí)左右側(cè)錯(cuò)開5m距離,開挖進(jìn)尺不得大于3榀工字鋼架。支護(hù)形式按照襯砌SF5c進(jìn)行,其中φ25中空注漿錨桿長(zhǎng)度4m,間距100×60cm,C25噴射混凝土厚度27cm,φ8鋼筋網(wǎng)片間距20x20cm,拱墻布置。I20a工字鋼間距60cm,超前小導(dǎo)管每循環(huán)45根,1.8m/循環(huán)。

        錨桿施工前先對(duì)錨桿位置進(jìn)行放樣,孔位測(cè)量做到位置準(zhǔn)確,人工鉆孔,鉆孔完畢后及時(shí)清孔、安設(shè)錨桿。錨桿打入后及時(shí)連接注漿管進(jìn)行注漿作業(yè),注漿時(shí)確保漿液注滿孔體,水灰比控制在0.45:1~0.5:1,注漿壓力0.5MPa~1MPa,注漿順序自起拱線向拱頂進(jìn)行,每注滿一根,隨機(jī)在錨桿尾部安設(shè)錨墊板。

        拱架安裝前先準(zhǔn)確放樣每榀拱架的位置,清理拱腳或墻角的松渣,處理欠挖部位,拱架與初噴混凝土務(wù)必緊密接觸,空隙處采用墊塊嵌緊,安裝采用裝載機(jī)配合人工進(jìn)行,工字鋼拱腳處縱向鋪設(shè)槽鋼。相鄰兩榀拱架之間采用縱向連接筋進(jìn)行連接,形成縱向連接體系。拱腳處按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)鎖腳小導(dǎo)管,并與系統(tǒng)錨桿進(jìn)行連接,形成整體受力結(jié)構(gòu)。

        (2)仰拱和襯砌施工

        下穿老G214國道段襯砌和仰拱采用C30鋼筋混凝土,襯砌厚度60cm,仰拱厚度60cm,仰拱填充采用C10混凝土。襯砌環(huán)向主筋采用Φ22,間距20cm,縱向分布鋼筋采用φ16,間距20cm,箍筋鋼筋采用φ8,間距20cm。

        仰拱采用16m棧橋,每次開挖3m,仰拱緊跟掌子面,距掌子面距離不大于20m,以保證鋼架支護(hù)及時(shí)成環(huán)。

        拱墻襯砌采用整體模板臺(tái)車一次澆筑成型,由于隧道下穿老G214國道,因此及時(shí)施作二襯對(duì)保證施工和老G214國道運(yùn)營安全具有重要意義。在隧道進(jìn)口左右線各配置一臺(tái)10.5m自行式液壓模板臺(tái)車施作二襯。當(dāng)拱頂下沉速率≥5mm/d或收斂速率≥5mm/d,圍巖處于急劇變化時(shí),應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù),并及時(shí)施工襯砌封閉。每組二襯施工完成,擋頭板脫模后,在二襯端頭進(jìn)行回填注漿,注漿壓力控制在0.5Mpa。

        (3)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)

        隧道下穿老G214國道期間加強(qiáng)隧道監(jiān)控量測(cè),并將監(jiān)控量測(cè)作為關(guān)鍵工序納入隧道施工組織中。洞內(nèi)開展的監(jiān)控量測(cè)主要有洞內(nèi)外觀察和掌子面地質(zhì)素描、已施工地段觀測(cè)、周邊收斂、拱頂下沉,觀測(cè)要求及精度符合規(guī)范要求。及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線和空間關(guān)系曲線。當(dāng)位移-時(shí)間曲線趨于平緩時(shí),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、回歸分析,推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律;當(dāng)位移-時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí),表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)增加量測(cè)頻率、密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài),并加強(qiáng)支護(hù),必要時(shí)暫停開挖,研究對(duì)策。當(dāng)位移速率無明顯下降,而此時(shí)實(shí)測(cè)位移值已接近控制標(biāo)準(zhǔn),或噴層表面出現(xiàn)明顯裂縫時(shí),立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施,并調(diào)整原支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)或開挖方法。

        根據(jù)量測(cè)結(jié)果及有關(guān)規(guī)定,按下表位移管理等級(jí)指導(dǎo)施工:

        表1 變形管理等級(jí)

        表中:U0—實(shí)測(cè)位移值;Un—允許位移值(設(shè)計(jì)預(yù)留變形量)。

        在施工過程中經(jīng)監(jiān)控量測(cè)顯示,下沉段拱頂下沉速率約6.2mm/d,累計(jì)下沉量約48mm。周邊收斂變形速率約3.6mm/d,累計(jì)收斂約42mm,滿足施工要求。

        (4)老G214國道監(jiān)控量測(cè)

        老G214國道是施工主便道,運(yùn)輸車輛必須經(jīng)過老G214國道方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng),為了不影響老G214國道的正常通行,地表沉降觀測(cè)點(diǎn)布置在道路中間及量測(cè),間距5~8m,布設(shè)長(zhǎng)度約40m,并在老G214國道邊坡上布置位移觀測(cè)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí),及時(shí)停止開挖,采取加固措施。經(jīng)監(jiān)控量測(cè)顯示,路面沉降速率最大值為5mm/d,最小值1mm/d,累計(jì)沉降約15mm。國道邊坡基本沒有變形,處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        三、下穿國道施工注意事項(xiàng)

        (1)隧道下穿施工過程中嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工,每次開挖進(jìn)尺不得過大,上臺(tái)階不得大于1榀工字鋼架,下臺(tái)階必須錯(cuò)開開挖,進(jìn)尺不得大于3榀工字鋼架。

        (2)開挖過程中盡量采用機(jī)械開挖,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。必須爆破時(shí)采取控制爆破技術(shù),防止對(duì)圍巖產(chǎn)生較大擾動(dòng)。

        (3)施工過程中必須采取有效手段對(duì)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核,當(dāng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際不符時(shí)及時(shí)調(diào)整開挖方法及支護(hù)參數(shù)。

        (4)施工過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè),及時(shí)整理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并繪制變形曲線,實(shí)行信息化施工。

        (5)每次開挖時(shí)安排在車流量較小的時(shí)間段,并安排專人阻斷交通,待爆破后檢查完畢后方可通行。

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