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(福建省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,福建福州 350000)
在隧道工程中,斜井施工達(dá)到一定設(shè)計長度后,便需要轉(zhuǎn)入主洞施工,為使隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工實(shí)現(xiàn)無縫對接,應(yīng)當(dāng)對相關(guān)施工技術(shù)及實(shí)施要點(diǎn)加以了解和掌握,從而確保施工順利完成?;诖?,對隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工要點(diǎn)展開分析。
拾貳坡隧道工程為上下行獨(dú)立雙洞隧道,按照六車道設(shè)計,其中左幅全長4716m,右幅全長4732m。該隧道斜井的起點(diǎn)樁號為XK0+10,終點(diǎn)樁號為XK0+778.3,隧道斜井的總長度為768.3m,凈高7.1m,采用雙車道。隧道斜井從左洞左側(cè)接入隧道主洞,并在距離左洞中線14m時,利用聯(lián)絡(luò)道襯砌將左右洞貫通,與左洞線路在樁號ZK40+900.005 處交會,平面交角為90°。在交叉地段處,主洞的圍巖等級為Ⅳ級,襯砌類型為S4-A,聯(lián)絡(luò)道襯砌的設(shè)計標(biāo)高應(yīng)當(dāng)與隧道主洞的路面齊平,隧道建成投用后,隧道斜井可作為緊急救援通道。下面對該隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工技術(shù)要點(diǎn)展開分析。
2.1.1 工藝流程
在隧道施工期間,為確保隧道斜井能夠順利轉(zhuǎn)入主洞,需要施工人員對相關(guān)施工工藝流程有充分的了解和掌握。隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工工藝具體如下:隧道斜井開挖與初期支護(hù)—聯(lián)絡(luò)道開挖與初期支護(hù)—澆筑隧道斜井最后一板二襯—澆筑隧道斜井與聯(lián)絡(luò)道交叉口處的襯砌端墻—澆筑聯(lián)絡(luò)道端頭的襯砌端墻—澆筑主線左右隧洞間的聯(lián)絡(luò)道二襯—開挖左洞大、小里程方向并初期支護(hù)—開挖右洞大、小里程方向并初期支護(hù)—澆筑聯(lián)絡(luò)道剩余的二襯—澆筑主洞二襯。
2.1.2 隧道斜井進(jìn)聯(lián)絡(luò)道
隧道斜井開挖至左洞中線14.6m時,便開始聯(lián)絡(luò)道施工,開挖至與聯(lián)絡(luò)道交界的位置后,將上坡開挖至聯(lián)絡(luò)道的拱頂高程,隨后繼續(xù)沿相同的方向掘進(jìn),達(dá)到一定距離后,形成作業(yè)空間,此時轉(zhuǎn)向相反的方向繼續(xù)開挖,對斷面進(jìn)行擴(kuò)挖,直至聯(lián)絡(luò)道的標(biāo)準(zhǔn)斷面為止[1]。交界處的圍巖為Ⅳ級,為使挑頂段的隧道斜井施工能夠安全完成,在交叉處布設(shè)由鋼架組成的加強(qiáng)環(huán),用強(qiáng)度等級C25 的混凝土噴射,再覆蓋鋼架。需要注意的是,為避免長時間暴露,要對隧道斜井二次襯砌及早施工。
2.1.3 聯(lián)絡(luò)道施工
在該工程中,聯(lián)絡(luò)道襯砌段以三臺階法進(jìn)行開挖施工。先對拱部的臺階開挖,并施工初期支護(hù);同時采用無縫鋼管注漿作為鎖腳錨桿,縱線采用工字鋼連接;待穩(wěn)定后,開挖中間的臺階,施工邊墻初期支護(hù),支護(hù)參數(shù)同上臺階;最后開挖仰拱并支護(hù),拱腳位置采用無縫鋼管注漿作為鎖腳錨桿,最后施工模筑二次襯砌。
2.1.4 聯(lián)絡(luò)道進(jìn)主洞
第一,隧道主洞施工要在聯(lián)絡(luò)道端頭襯砌端墻、左右洞間聯(lián)絡(luò)道二襯澆筑后開展,先對左洞施工,向大里程方向掘進(jìn)100m后,噴射混凝土將掌子面封閉,隨后掉頭向左洞小里程方向掘進(jìn),按同樣的方法施工右洞。第二,在交叉口位置布設(shè)鋼門架。先全環(huán)施作,待交叉口段完成后,且聯(lián)絡(luò)道的端頭襯砌端墻與左、右洞間聯(lián)絡(luò)道二襯澆筑完畢后,在保證施工安全的前提下,將交叉口處鑿開,噴射混凝土,最后將邊墻部分的鋼門架割除[2]。
在隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工中,開挖洞身時,可按具體情況選擇適宜的方法:如隧道斜井與聯(lián)絡(luò)道交叉段的洞身,可采用兩臺階法開挖;聯(lián)絡(luò)道的洞身則可采用三臺階法開挖;主洞的洞身可以通過三臺階預(yù)留核心土法開挖。
2.2.1 兩臺階法
第一,在兩臺階法開挖施工中,上下臺階掌子面的間距應(yīng)當(dāng)控制在10~15m。當(dāng)上部斷面初期支護(hù)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,便可通過光面爆破或預(yù)裂爆破的方法開挖下部斷面,從而減少對圍巖的擾動。第二,在開挖過程中,要對拱腳妥善加固,并及時施作鎖腳錨桿。如果拱腳位置處的圍巖為軟巖,則需注漿加固,提高拱腳的穩(wěn)定性,保證施工順利完成。第三,在施工期間,做好監(jiān)測工作,收集并處理相關(guān)數(shù)據(jù),以此作為支護(hù)參數(shù)調(diào)整和施工方法變更的主要依據(jù)。
2.2.2 三臺階法
三臺階法就是在兩臺階法的基礎(chǔ)上增加中臺階,具體的施工控制要點(diǎn)如下:
第一,采取邊開挖邊支護(hù)的方法,每循環(huán)進(jìn)尺為2榀;控制好上臺階、中臺階和下臺階的間距,不宜超過30m[3]。第二,在施工過程中,要合理控制導(dǎo)洞的開挖進(jìn)度,采用分部開挖的方式,避免過大的爆破振動引起安全事故。同時,可依據(jù)拱頂下沉的監(jiān)測結(jié)果,用方木作為豎向臨時支撐,方木下要鋪設(shè)鋼墊板。嚴(yán)格控制最大臨界振動速度,不得超過15cm/s。
2.2.3 三臺階留核心土
第一,在三臺階留核心土洞身開挖施工中,要銜接各個工序,并盡可能將工序安排得緊湊,從而減少圍巖暴露在外的時間。各分部應(yīng)當(dāng)平行作業(yè),初期支護(hù)要緊密銜接,及時封閉成環(huán)。第二,開挖上臺階時,控制好循環(huán)進(jìn)尺,以一榀鋼拱架為宜,最大不得超過2榀。開挖的矢跨比控制在0.3 以內(nèi),核心土的長度以3~5m 為宜,將隧道開挖寬度的1/3~1/2 作為核心土的寬度[4]。第三,中、下臺階的開挖進(jìn)尺與上臺階相同。在左、右側(cè)開挖的過程中,要錯開2~3m,開挖高度控制在3~3.5m 為宜。保證上、中、下三臺階預(yù)留核心土開挖進(jìn)尺與各階的循環(huán)進(jìn)尺一致。第四,隧道底部采用全幅分段的方法開挖,在上面鋪設(shè)仰拱棧橋,循環(huán)進(jìn)尺的長度應(yīng)當(dāng)控制在2~3m,開挖后要及時支護(hù)。當(dāng)2 個隧底開挖和支護(hù)循環(huán)完成后,要及時施作仰拱,可按4~6m 的長度對仰拱分段。
2.2.4 鉆爆施工
該工程采用光面爆破和預(yù)裂爆破方法輔助隧道開挖,嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定要求,開展爆破作業(yè),保證施工安全。
第一,光面爆破采用的是電雷管導(dǎo)爆非電毫秒雷管,分層次引爆,以此形成開挖輪廓。主要爆破參數(shù)如表1 所示。第二,預(yù)裂爆破最為突出的特點(diǎn)是能夠減少對輪廓線外巖石的擾動。主要爆破參數(shù)如表2所示。
表1 光面爆破主要參數(shù)
表2 預(yù)裂爆破主要參數(shù)
在該工程中,隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工段初期支護(hù)有四種類型,具體的支護(hù)形式如表3 所示。
表3 隧道初期支護(hù)的主要形式
在土質(zhì)地層中,采用機(jī)械為主、人工配合的方式對仰拱開挖。在石質(zhì)地層中,利用鉆爆法開挖。需要注意的是,仰拱的開挖長度每循環(huán)不宜超過3m[5]。開挖期間,要施作初期支護(hù)和二次襯砌,出渣后,將浮渣及時清除,給襯砌施工創(chuàng)造有利條件;拱架應(yīng)在仰拱開挖前,制作完成并運(yùn)至隧道洞口處備用,安裝鋼拱架時,要確保垂直度、間距、橫向偏差與規(guī)定要求相符;開挖后,要立即噴射混凝土,避免巖面長時間暴露;按操作規(guī)程,綁扎仰拱二次鋼筋,并澆筑混凝土。
2.5.1 主洞與交叉口排水
為使主洞內(nèi)的水能夠及時排出,并避免隧道斜井中的水排入主洞,需要在相應(yīng)的位置開挖集水坑,利用水泵將掌子面的水抽到集水井中。同時,在集水井處設(shè)潛水泵1臺,排出隧道斜井邊溝匯入的水和主洞中抽入的水。
第二,隧道斜井、左側(cè)聯(lián)絡(luò)道側(cè)向盲溝水匯入左洞左側(cè)側(cè)向盲溝檢查井,右側(cè)聯(lián)絡(luò)道側(cè)向盲溝水匯入左洞右側(cè)側(cè)向盲溝檢查井。
2.5.2 鋪設(shè)排水板
第一,鋪設(shè)排水板前,先做好相關(guān)的檢查和處理工作,給排水板鋪設(shè)創(chuàng)造有利條件。鋪設(shè)前,對排水板進(jìn)行焊接,采用雙焊縫,搭接寬度應(yīng)達(dá)到10cm 以上。第二,先施工土工布墊層和塑料墊片,檢查合格后,便可鋪設(shè)防水板,從拱頂開始向兩側(cè)下垂鋪設(shè),邊鋪邊以熱熔的方式焊接。
隧道施工環(huán)境的好壞很大程度上取決于通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)劣,特別是隧道斜井轉(zhuǎn)主洞后,在主洞施工中,通風(fēng)條件會直接影響施工安全和進(jìn)度。拾貳坡隧道斜井轉(zhuǎn)主洞及主洞施工的實(shí)際情況如下:
第一,隧道斜井洞口的交流風(fēng)機(jī)應(yīng)選用大功率風(fēng)機(jī)或功率輸出穩(wěn)定的交流風(fēng)機(jī)。第二,交流風(fēng)機(jī)口的風(fēng)袋應(yīng)采用φ180 或φ200 風(fēng)袋減少風(fēng)阻,500m 長度為一個縮小直徑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)力分配,同時在90°平交位置增設(shè)材質(zhì)較硬的波紋管進(jìn)行轉(zhuǎn)角,增加掌子面的送風(fēng)能力。第三,在掌子面附近,增加落地式大功率風(fēng)扇,為送風(fēng)和排風(fēng)做補(bǔ)充。第四,引進(jìn)新技術(shù)和新設(shè)備,改善掌子面及周邊的施工環(huán)境,如空氣凈化系統(tǒng)。
第一,統(tǒng)一加工制作鋼筋,質(zhì)檢合格后運(yùn)至現(xiàn)場,由工人在臺車上安裝綁扎;按測控點(diǎn),先綁扎外層環(huán)形定位筋,用縱向筋連接,以此作為其他環(huán)向筋的綁扎依據(jù),并在外層綁扎完畢后,以同樣的方法綁扎內(nèi)層鋼筋。綁扎期間,要避免損傷防水板。焊接時,要采取遮擋措施保護(hù)防水板,同時采用二保焊進(jìn)行焊接。
第二,澆筑混凝土前,要先清理模板,去除銹跡,打磨光滑。模板與混凝土之間應(yīng)適當(dāng)搭接,并保證搭接幅度在10cm 以上;采用對稱、分層的方法,澆筑混凝土,為保證振搗密實(shí),采用插入式振搗器+附著式振搗器,對混凝土分層振搗,振搗時要避開防水板;控制好混凝土泵送的坍落度及混凝土自由傾落高度,當(dāng)超過2m時,要輔以串筒或溜槽,防止離析;按設(shè)計要求,留設(shè)和處理施工縫,盡可能避免產(chǎn)生冷縫[6]。
第三,二次襯砌混凝土的密實(shí)度與施工質(zhì)量密切相關(guān),為保證二次襯砌混凝土的密實(shí)度,可在臺車拱部留設(shè)4 個注漿孔;襯砌澆筑時,預(yù)埋由熱軋鋼管制成的注漿管,二次襯砌混凝土終凝后,應(yīng)在拆模前對拱頂回填注漿,控制好注漿順序,并對注漿壓力、注漿時間如實(shí)記錄,注漿完畢后及時檢驗(yàn)效果。
綜上所述,隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工是一項(xiàng)復(fù)雜程度較高的工作,為確保施工質(zhì)量和安全,應(yīng)對相關(guān)施工要點(diǎn)有充分的掌握,并在實(shí)際工程中合理運(yùn)用,從而使隧道斜井轉(zhuǎn)主洞施工順利完成,同時為主洞施工增加工作面、縮短工期等提供有力的保障。