淺談高速公路隧道施工

閆 魁

現(xiàn)在隨著高速公路的日益增多,高速公路施工的地形、地質(zhì)也越來越復(fù)雜,隧道也越來越常見,其施工質(zhì)量控制尤其重要。某隧道全長(zhǎng)708m(單洞計(jì)),由兩個(gè)施工隊(duì)在隧道兩端同時(shí)掘進(jìn)。隧道進(jìn)出口端Ⅴ級(jí)圍巖段宜采用新奧法上弧導(dǎo)坑留核心土法先拱后墻法施工;Ⅳ級(jí)圍巖段采用新奧法上下臺(tái)階法先拱后墻法施工。

1 洞口仰坡、邊坡、截水溝及排水溝施工

在隧道施工前必須先做好洞口外的臨時(shí)排水設(shè)施,洞口開挖時(shí)必須認(rèn)真制定維護(hù)洞口穩(wěn)定的具體措施,不得采用爆破開挖以免破壞洞口土體的穩(wěn)定,確保進(jìn)洞安全。

2 初期支護(hù)

2.1 施工方法

針對(duì)工程特點(diǎn),采用新奧法施工。在開挖前,用“五寸臺(tái)法”先測(cè)量放上半斷面輪廓線(高程、中線必須準(zhǔn)確,并預(yù)留沉落量),然后沿放好的輪廓線以外10 cm距離每隔40 cm打入4m長(zhǎng)超前小導(dǎo)管(向上傾角 10°～15°)。上半斷面采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土支撐,環(huán)形寬度以能方便架設(shè)鋼支撐的寬度為準(zhǔn),一般為 80 cm～100 cm寬。開挖進(jìn)尺 0.8m～1.0m循環(huán),隨挖隨護(hù)。先初噴3 cm～5 cm厚混凝土,隨即架設(shè)鋼支撐掛鋼筋網(wǎng)(按設(shè)計(jì)圖規(guī)定設(shè)置)并打設(shè)系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿,并與鋼支撐焊接牢固,然后進(jìn)行二次噴射混凝土到設(shè)計(jì)厚度。采用正臺(tái)階或超短臺(tái)階開挖,其臺(tái)階長(zhǎng)度應(yīng)控制在 8m以內(nèi)。下半斷面開挖采用挖一榀支撐一榀,左右錯(cuò)開開挖。一側(cè)下半斷面鋼支撐與上半斷面鋼支撐連接好后,掛網(wǎng)和打設(shè)系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿,系統(tǒng)錨桿和鎖腳錨桿必須按規(guī)定與鋼支撐焊接牢固,噴射混凝土到設(shè)計(jì)厚度和規(guī)范要求。一側(cè)支撐完畢后,另一側(cè)采用同樣方法開挖與支護(hù)。此時(shí),拱墻全斷面開挖與支護(hù)完畢,隨后進(jìn)行仰拱開挖和封閉。

必須將松散地層固結(jié)為整體,再進(jìn)行開挖,采用施工方法為注漿加固。先沿開挖斷面周邊布置壓漿孔,壓漿后要求在開挖斷面外能有0.1m厚的加固層。

2.2 主要技術(shù)措施

1)按設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)格控制開挖尺寸和拱頂標(biāo)高。不得欠挖,如有超挖,應(yīng)用與襯砌同級(jí)圬工回填密實(shí);在施工時(shí)充分考慮預(yù)留圍巖變形量的大小和襯砌模板加寬、加高,以防初期支護(hù)侵入襯砌凈空和襯砌厚度不夠,通過實(shí)踐選取預(yù)留量的最佳數(shù)值。2)監(jiān)控量測(cè)是新奧法施工的核心,土質(zhì)段施工應(yīng)嚴(yán)格遵循這一原則,在監(jiān)測(cè)過程中,若發(fā)現(xiàn)凈空位移過大或收斂速度無穩(wěn)定趨勢(shì)時(shí),及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)采取以下補(bǔ)強(qiáng)措施:a.加噴混凝土厚度,或加密錨桿,或加掛鋼筋網(wǎng)。b.提前施工二次襯砌,通過分析校核二次襯砌強(qiáng)度。c.按更低一級(jí)圍巖類別施工襯砌。隧道在施工過程中,必須認(rèn)真切實(shí)作好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)工作,以便準(zhǔn)確掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),利用相關(guān)數(shù)據(jù)合理調(diào)整支護(hù)參數(shù),指導(dǎo)施工,預(yù)見事故和險(xiǎn)情,以便及時(shí)采取措施,防患于未然。3)施工中遵循“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、管超前、勤量測(cè)、早封閉”的原則,為了盡可能地減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),人工持風(fēng)鎬,開挖上半斷面,環(huán)形開挖,預(yù)留核心土,挖掘機(jī)挖掘下半斷面中槽,下部邊墻 1m寬范圍內(nèi)土體開挖堅(jiān)持交錯(cuò)進(jìn)行,不對(duì)口開挖,而且要用人工開挖,兩部斷面相距不超過8m,環(huán)形開挖每進(jìn) 1m就立即進(jìn)行初期支護(hù);在開挖仰拱時(shí)為使鋼拱架形成閉合環(huán),應(yīng)加設(shè)臨時(shí)仰拱,臨時(shí)仰拱采用等截面型鋼,其曲率與設(shè)計(jì)仰拱相同,并及時(shí)封閉仰拱和施工襯砌。

3 二次襯砌

3.1 施工方法

用襯砌臺(tái)車,在仰拱鋪底完成后進(jìn)行分段襯砌,緊跟在開挖鋪底之后。簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車分為上下兩層,下層平臺(tái)凈空高度為3.2m,寬度為4.0m,能通過洞內(nèi)各種運(yùn)輸車輛,整體模架就位和組合模板立模都要做到就位準(zhǔn)確,在每次襯砌前對(duì)襯砌段的中線、標(biāo)高、斷面尺寸(襯砌厚度)、凈空大小進(jìn)行量測(cè),必須符合設(shè)計(jì)要求,并按規(guī)定鋼拱架預(yù)留沉降量;臺(tái)車拱、墻架尺寸必須標(biāo)準(zhǔn),并有足夠的強(qiáng)度和剛度不易變形,拱、墻架間應(yīng)有環(huán)向布置的縱向連接系;模型用組合鋼模板,模板面應(yīng)光滑平順,無扭曲變形,不漏漿,接縫處加墊雙面膠帶,保證接縫嚴(yán)密整齊,并涂刷模板漆和脫模劑,U形扣件、L形插銷等配件必須齊全。

3.2 施工順序

先掛防水板,綁扎鋼筋,人工立模后,混凝土灌注采用先墻后拱一次性全斷面灌注成型。襯砌采用 C25混凝土,不用超過終凝時(shí)間(常溫時(shí) 1.5h)的混凝土,不用拌合達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)配合比的混凝土,杜絕用不合格的材料來配制。混凝土拌合、運(yùn)輸、入模、搗固、養(yǎng)生按規(guī)范要求施工。二次襯砌作業(yè)后,其背面與初期支護(hù)間或多或少都存在空隙,所以應(yīng)對(duì)襯砌背后進(jìn)行壓漿加固處理。壓漿一般只在拱、墻部進(jìn)行,必要時(shí)隧底也要壓漿。壓漿施工:壓漿孔按梅花形排列布置,施工前在襯砌上標(biāo)志出來。

4 洞體養(yǎng)護(hù)

襯砌混凝土的養(yǎng)護(hù)不得采用澆水法,宜采用噴霧法,以防圍巖被水侵濕,降低土體的力學(xué)性能,施工時(shí)洞內(nèi)應(yīng)保持干燥。

5 注意事項(xiàng)

1)在完成全斷面防水層及全斷面一次模筑襯砌后,根據(jù)隧道拱頂下沉、收斂量測(cè)信息及反饋資料,及時(shí)施作仰拱及混凝土填充層,全斷面模筑襯砌施工。2)施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)拱頂下沉,凈空位移的量測(cè),并對(duì)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,及時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù),以確保隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全可靠。3)做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)工作,為隧道工程的快速掘進(jìn),支護(hù)材料的提前準(zhǔn)備以及災(zāi)害事故的有效預(yù)防提供可靠的資料與信息,實(shí)現(xiàn)隧道施工的“信息化、動(dòng)態(tài)化”。4)隧道施工時(shí)應(yīng)切實(shí)做好隧道頂溝道的整修工作及不良地質(zhì)處理工作,必須探清隧道周圍陷穴,沖溝發(fā)育走向及深度,將表層土體清除,再將陷穴及沖溝用黃土夯填密實(shí),最后用 0.5m厚粘土隔水層封頂,粘土隔水層必須嵌入兩側(cè)穩(wěn)定土體不小于 1m。5)將上、下行線隧道頂鉆孔用土石填實(shí),用 2m厚M7.5水泥砂漿封頂,確保地面水不進(jìn)入鉆孔內(nèi)。切實(shí)做好排水構(gòu)造物的銜接,做好襯砌間的接縫處理,以防滲漏,使洞內(nèi)外形成一個(gè)完整的排水體系。

[1] 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 公路工程國內(nèi)招標(biāo)文件范本[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[3] 田 暉.黃土公路隧道施工的幾點(diǎn)建議[J].山西建筑, 2009,35(8):347-348.