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        高速公路隧道洞口工程施工方法及工藝研究

        2022-10-24 06:06:48
        黑龍江交通科技 2022年11期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)向管管棚鋼管

        楊 濤

        (核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司,廣東 廣州 510000)

        1 工程概況

        麻栗箐1隧道為雙向四車道(分離式),隧道長度4 635 m,為特長隧道,所處區(qū)域海拔為2 450~4 160 m范圍內(nèi),具有1 620 m的相對(duì)高差,為剝蝕高、中山地貌,地形起伏大且較為陡峻。隧道洞口周邊巖層主要為泥巖、砂巖、粉砂巖等,巖層為碎塊狀、碎石狀,結(jié)構(gòu)相對(duì)松散,隧道開挖后無法自主維持洞室穩(wěn)定,存在較大的坍塌、失穩(wěn)幾率;洞口邊仰坡穩(wěn)定性不足,容易因施工工藝不當(dāng)出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌情況。

        2 洞口排水工程施工

        本工程選擇將截水溝設(shè)置于洞口端墻頂部進(jìn)行排水防護(hù),截水溝由M7.5漿砌片石砌筑成型,水流經(jīng)過截水溝引入路基排水溝之中。施工期間,施工人員需要配合機(jī)械設(shè)備開展溝槽挖掘工作,所選用的片石應(yīng)保證厚度在150 mm以上,鑲面片石則需要保持一定的平整度,必要時(shí)需要適當(dāng)修整處理。砌筑砂漿選型時(shí)需確保強(qiáng)度、類型與設(shè)計(jì)要求一致,常用的類型為自然粗砂或中砂,粒徑應(yīng)控制在5 mm之內(nèi),在質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下可以利用機(jī)制砂取代自然砂,在中粗砂材料不足的情況下,施工人員可以在保障砂漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上使用細(xì)砂,此時(shí)應(yīng)適當(dāng)提升水泥材料的用量。砂漿應(yīng)嚴(yán)格按配比要求配置,按照50~70 mm的標(biāo)準(zhǔn)控制稠度,高溫情況下應(yīng)適當(dāng)提升稠度,同時(shí)也需要保持砂漿的和易性良好,配置完成的砂漿需要避免存放超過4 h,在30 ℃以上高溫環(huán)境施工時(shí),則需要在3 h內(nèi)完成砂漿施工,避免因砂漿凝結(jié)影響施工質(zhì)量。

        3 明洞開挖施工

        開挖施工過程中,施工人員需要利用挖掘機(jī)開挖,并借助自卸汽車與裝載機(jī)將碴料運(yùn)輸至棄碴場(chǎng)。開挖人員需要加快進(jìn)洞速度,避免在洞口區(qū)域產(chǎn)生較多不必要的刷坡情況,開挖前需要確保截水溝順利完成,能夠結(jié)合路基情況修建完善的排水設(shè)施;針對(duì)陽坡、邊坡區(qū)域,施工人員需要進(jìn)行臨時(shí)加固處理,嚴(yán)格按自上而下逐段開挖的方式開展施工,需要避免出現(xiàn)上下重疊開挖或掏底開挖等操作。施工人員需要做好明洞基礎(chǔ)承載力檢測(cè)和加固處理工作,避免出現(xiàn)承載力不足250 kPa的情況,針對(duì)開挖期間出現(xiàn)的地下水應(yīng)做好引流處理工作。

        4 邊仰坡防護(hù)施工

        4.1 錨桿安裝

        邊仰坡防護(hù)施工需安裝的錨桿為直徑22 mm的砂漿錨桿,安裝方式為風(fēng)鉆鉆孔后人工安裝。錨桿安裝前,施工人員需按設(shè)計(jì)要求通過全站儀測(cè)量的方式確定錨桿孔位,并利用風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔,孔徑需在錨桿設(shè)計(jì)直徑的基礎(chǔ)上增加15 mm,確保錨桿能夠順利安裝;孔深應(yīng)與設(shè)計(jì)要求保持一致,誤差需控制在50 mm范圍內(nèi);錨桿需按照梅花形布置,按照1.0 m×1.0 m的間距布置,間距誤差需控制在50 mm范圍內(nèi)。風(fēng)鉆鉆孔完成后,施工人員需要利用設(shè)備吹高壓風(fēng)去除巖屑,應(yīng)確??锥吹墓饣葷M足要求,同時(shí)也需要避免出現(xiàn)坍孔等異常情況;清孔完畢后應(yīng)注入水泥砂漿,注漿期間需保持孔底與注漿管的間距在5~10 cm范圍內(nèi);注漿完畢后,錨桿安裝人員應(yīng)借助墊板固定錨桿尾部并保持其余巖面的密貼,錨桿插入后需利用螺帽鎖緊,并查看孔口水泥漿是否被擠出,如果未擠出水泥漿則需要加注水泥漿。

        4.2 鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片

        錨桿安裝完畢后,施工人員需要應(yīng)用直徑8 mm的鋼筋鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片尺寸為2.0 m×2.0 m,鋼筋網(wǎng)需保持25 cm×25 cm的網(wǎng)格間距,鋼筋鋪設(shè)前需做好表面污銹清除工作。鋼筋網(wǎng)需要緊貼初噴面(噴射于巖面的一層混凝土)按照隨高就低的原則鋪設(shè),應(yīng)利用螺栓固定,螺栓為打孔埋設(shè)的碰撞螺栓,鋼筋網(wǎng)固定后需要通過焊接的方式連接錨桿尾部,鋼筋網(wǎng)搭接部位尺寸應(yīng)為1~2個(gè)網(wǎng)格。

        4.3 混凝土噴射

        噴射混凝土之前,施工人員需對(duì)作業(yè)面巖渣等障礙物拆除和清理,并利用高壓水對(duì)噴射面進(jìn)行清洗,利用高壓風(fēng)清掃泥化層與土層,并利用埋設(shè)于坡面的鋼筋控制混凝土噴射厚度。噴射施工需要自下而上開展,采取分片、分段的施工方式,應(yīng)通過兩次噴射使混凝土厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。初噴階段,施工人員需要按照4 cm標(biāo)準(zhǔn)控制混凝土厚度,分層噴射期間,當(dāng)前層混凝土終凝后方可繼續(xù)噴射,如果終凝后間隔超過1 h開展噴射施工,則需要在噴射前利用高壓水和風(fēng)對(duì)表面進(jìn)行清潔處理。噴射施工操作流程為送風(fēng)、開機(jī)、給料和關(guān)風(fēng),施工人員需將充足的混凝土料存儲(chǔ)在料斗之中,保證噴射機(jī)供料的連續(xù)性,噴射時(shí)需基于0.1 MPa的標(biāo)準(zhǔn)控制噴頭部位的壓力,對(duì)于因停電等突發(fā)情況導(dǎo)致噴射中斷時(shí),施工人員需將積料清理后重新噴射。噴射期間,施工人員需要確保噴射面與噴頭垂直,兩者需保持0.6~1 m的間隔,終凝后的混凝土需做好灑水處理等養(yǎng)護(hù)工作。

        5 長管棚施工

        5.1 套拱安裝

        對(duì)于初步拼裝完成的四榀拱架,施工人員需要按規(guī)定力矩對(duì)鋼板連接螺栓進(jìn)行緊固處理,并采取點(diǎn)焊法焊接螺母與螺桿,設(shè)置第一榀拱架時(shí)需要確保其與掌子面密貼,四榀拱架的整體連接需要借助25 mm直徑的螺紋鋼筋環(huán)向連接為整體,并焊接搭接部位。安裝完成后,施工人員需要按照設(shè)計(jì)要求對(duì)套拱高程、中線偏差進(jìn)行核對(duì),避免存在50 mm以上的偏差。

        5.2 導(dǎo)向管安裝

        在安裝完套拱的基礎(chǔ)上,施工人員需利用儀器測(cè)量套拱與隧道中線的重合部位,按照40 cm的間距對(duì)導(dǎo)向管位置進(jìn)行標(biāo)注,確定導(dǎo)向管位置后,施工人員需要將140 mm制定的管棚導(dǎo)向管(長度為2 m)安裝到位。套拱頂面放置導(dǎo)向管頭端,安裝時(shí)需保持2°的外插角度,安裝到位后采取點(diǎn)焊的方式進(jìn)行初步固定,避免在導(dǎo)向墻澆筑期間出現(xiàn)移位。在導(dǎo)向管的基礎(chǔ)上,施工人員需要利用直徑16 mm、長度1.8 m的螺紋鋼作為定位鋼筋并將四榀拱架與導(dǎo)向管相互焊接牢固。

        5.3 導(dǎo)向墻澆筑

        導(dǎo)向墻澆筑期間需應(yīng)用的模板材質(zhì)為木板或竹膠板,需要利用色拉油脫模劑均勻刷涂模板,確保后期順利脫模。導(dǎo)向墻需利用C20混凝土澆筑,厚度為0.7 m,澆筑期間施工人員應(yīng)適當(dāng)放緩澆筑速度,并通過觀察確認(rèn)模板有無脹模情況。澆筑施工需要借助輸送泵泵送的方式將混凝土注入模板支柱,應(yīng)避免出現(xiàn)2 h以上的中斷情況,需要盡可能保證澆筑過程的連續(xù)性,澆筑振搗應(yīng)做到充分和密實(shí),振搗深度達(dá)到混凝土表面下方15 cm的位置,確保所澆筑混凝土墻不會(huì)因后續(xù)的鉆孔等施工出現(xiàn)開裂情況。

        5.4 管棚安裝

        管棚鉆進(jìn)需要在導(dǎo)向墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況下開展,鉆進(jìn)前需要對(duì)施工平臺(tái)進(jìn)行開挖處理,避免對(duì)管棚機(jī)操作造成影響。為確保施工精度,施工人員應(yīng)利用導(dǎo)向管進(jìn)行設(shè)備定位,由于導(dǎo)向管與鉆孔機(jī)具間有一定間隙,存在導(dǎo)向管軸線與鉆桿軸線不一致等影響鉆孔精度的隱患。針對(duì)此類問題,施工人員需要嚴(yán)格按要求核對(duì)鉆桿方位角、傾角以及鉆機(jī)位置相關(guān)參數(shù),并針對(duì)定位準(zhǔn)確的鉆機(jī)做好固定處理工作。鉆孔施工需在低速低壓狀態(tài)下利用120 mm鉆頭開孔,鉆進(jìn)4~5 m后將108 mm管棚鋼管下入,確認(rèn)鉆孔方向與設(shè)計(jì)要求一致后,將管棚鋼管去除,并按照正常轉(zhuǎn)速繼續(xù)鉆孔,鉆孔期間需要每鉆進(jìn)3~4 m即開展一次鉆孔角度復(fù)核工作,避免存在較大偏差導(dǎo)致返工,鉆孔順序?yàn)樽韵露细粢汇@一,達(dá)到頂部后自上而下隔一鉆一。管棚鋼管安裝時(shí)需確保鋼管與鉆孔編號(hào)一一對(duì)應(yīng),各鋼管接口需保持相鄰間距在1 m以上,相同斷面的鋼管接頭應(yīng)占總數(shù)的50%以下。管棚鋼管利用機(jī)械頂進(jìn)到位后,施工人員應(yīng)利用絲扣連接鋼管節(jié)段,并借助速凝水泥等材料將導(dǎo)向管與鋼管間隙封堵嚴(yán)密,封堵期間需為后續(xù)的注漿和排氣預(yù)留孔洞。

        5.5 管棚鋼管注漿

        管棚鋼管注漿前需要通過壓水試驗(yàn)的方式驗(yàn)證注漿管路有無異常情況,確認(rèn)無誤后在鋼管外徑與周邊巖石間空隙封堵完畢的基礎(chǔ)上單獨(dú)設(shè)置一處通氣孔,確保注漿時(shí)鋼管內(nèi)以及鋼管與孔壁間隙內(nèi)的空氣能夠從氣孔排出,注漿截止時(shí)間為漿液自氣孔涌出。施工人員需要按照水灰比1∶1的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制漿液,注漿時(shí)的初始?jí)毫π枰刂圃?.5~1 MPa范圍內(nèi),最終壓力應(yīng)達(dá)到2 MPa,達(dá)到最終壓力或設(shè)計(jì)注漿量的情況下方可終止注漿。為避免出現(xiàn)跑漿等異常情況,施工人員需要確保注漿孔與新鉆孔具有3個(gè)以上的孔位間距。

        6 明洞襯砌

        6.1 仰拱開挖

        施工人員需要按設(shè)計(jì)要求對(duì)仰拱開挖范圍進(jìn)行測(cè)量放線,開挖期間需要左右兩側(cè)分別開挖,開挖需由人工與挖掘機(jī)相互配合施工,必要時(shí)需借助炸藥進(jìn)行松動(dòng)爆破。初步成型的基礎(chǔ)上,施工人員需要對(duì)仰拱進(jìn)行修整處理,消除基底雜物和欠挖部位,必要時(shí)通過混凝土噴射的方式對(duì)基地進(jìn)行封閉處理。

        6.2 鋼筋加工及安裝

        施工人員應(yīng)選用平直、表面清潔的鋼筋,加工過程中需采取冷彎法彎曲鋼筋,鋼筋下料完畢后續(xù)按照一定角度對(duì)兩端搭接部位彎曲,避免連接完畢后存在搭接鋼筋處于同一軸線的情況。鋼筋間可以通過焊接或綁扎兩種方式連接,前者用于連接環(huán)向主筋,后續(xù)用于連接縱向鋼筋,搭接時(shí)需要確保搭接長度在35倍鋼筋直徑以上。鋼筋骨架綁扎期間,施工人員需要采取十字形、8字型的扎結(jié)方式利用扎絲將骨架扎緊,綁扎期間需確保骨架無扭曲或松動(dòng)情況且整體性良好。模板與鋼筋之間需要添加墊塊作為鋼筋保護(hù)層,墊塊材質(zhì)為砂漿或細(xì)石混凝土,結(jié)構(gòu)底面與側(cè)面需按照6個(gè)/m的標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)墊塊。鋼筋加工與安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

        表1 襯砌鋼筋質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(鋼筋直徑:d)

        6.3 立模

        施工人員需要利用木模板作為拱墻堵頭板和仰拱模板,模板應(yīng)嚴(yán)格按要求固定到位,規(guī)避脹模、跑模等異常情況,模板臺(tái)車定位使用前需要打磨表面,并利用脫模劑均勻刷涂目標(biāo)表面,避免影響立模質(zhì)量,相關(guān)安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

        表2 模板安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

        6.4 混凝土澆筑

        混凝土運(yùn)輸階段,施工人員需要按照2~4 r/min的速度在運(yùn)輸車中攪動(dòng)混凝土,到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)喂料前需要進(jìn)行20~30 s的高速旋轉(zhuǎn)處理,運(yùn)輸時(shí)間需要控制在45 min之內(nèi),避免出現(xiàn)初凝或離析等質(zhì)量問題,運(yùn)輸階段的混凝土應(yīng)避免加水,初凝的混凝土應(yīng)丟棄處理。仰拱混凝土應(yīng)借助梭槽進(jìn)行左右分側(cè)澆筑,兩側(cè)高差需要始終維持在1 m范圍內(nèi);拱墻襯砌需要借助輸送泵送到模板之中,并保持模板底面與出料口2 m以內(nèi)的間距。拱墻襯砌振搗器為插入式和附著式,仰拱振搗器為插入式,拱頂振搗器為附著式,墻頂與邊墻振搗器為插入式;插入式振搗器需維持10~30 s的振搗時(shí)間以及30 cm的分層厚度,附著式振搗器則需要維持30~50 s的振搗時(shí)間。振搗期間應(yīng)遵循快插慢拔的原則,插入深度需達(dá)到現(xiàn)澆層下方5~10 cm部位,同時(shí)離開模板10 cm,振搗終止時(shí)需確認(rèn)混凝土表面平整且無氣泡、下沉等情況。模板拆除前,施工人員需要對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢查,確認(rèn)強(qiáng)度不低于5 MPa,脫模后應(yīng)立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),并保持表面濕潤,養(yǎng)護(hù)期間如果存在氣溫低于5 ℃的情況應(yīng)避免進(jìn)行灑水處理。

        7 明洞回填

        明洞襯砌施工完成后,施工人員需要將砂漿平整涂抹于拱圈背部,并對(duì)底層、中部、面層分別鋪設(shè)土工布、防水板和土工布,鋪設(shè)期間需要確保搭接長度超過100 mm,相互搭接錯(cuò)縫并粘貼緊密,確認(rèn)無誤后將水泥砂漿涂抹于上層。拱頂中心部位需保持3 m之內(nèi)的填土高度,并分層、對(duì)稱夯實(shí)到位,回填土應(yīng)具有透水性,壓實(shí)度需要控制在93%以上。邊墻墻背應(yīng)利用M10漿砌片石回填,有效控制結(jié)構(gòu)內(nèi)彎矩。頂部則需要利用粘土材料回填,起到一定程度的隔水效果。

        8 結(jié) 論

        綜上所述,為確保高速公路隧道的平穩(wěn)可靠運(yùn)營,工程單位需要重視洞口工程施工質(zhì)量監(jiān)督把控工作,做好施工方法和工藝的研究與應(yīng)用,嚴(yán)格落實(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工方案的各項(xiàng)要求。在隧道洞口施工階段,工程單位應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察相關(guān)數(shù)據(jù)采取合適的排水措施與開挖期間邊仰坡防護(hù)措施,在排水與支護(hù)到位的基礎(chǔ)上,施工人員應(yīng)有序推進(jìn)長管棚安裝、明洞襯砌、明洞回填等各項(xiàng)工序施工,建設(shè)質(zhì)量合格的隧道洞口。

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