公路雙連拱隧道中導(dǎo)洞施工技術(shù)措施

宋建華

0 引言

雙連拱隧道通過減少隧道線間距，大幅縮短地形困難地段靠山一側(cè)的隧道長(zhǎng)度，有效地節(jié)約投資，越來越廣泛地被應(yīng)用于山區(qū)隧道施工;但其與分離式隧道相比，工序復(fù)雜，且對(duì)圍巖多次擾動(dòng)，大大增加了難度，因此施工中如何控制圍巖變形、保證中墻應(yīng)力平衡，防止中墻滲漏是雙連拱隧道施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 工程概況

元磨高速公路老蒼坡5號(hào)隧道全長(zhǎng)315 m，為帶中墻的整體式雙跨連拱結(jié)構(gòu)隧道;單跨凈寬10.24 m，凈高7.2 m。單跨采用單心圓，邊墻側(cè)為曲線，中墻為直線，中墻厚2.5 m，最大開挖跨度24.58 m，隧道最大埋深55 m;隧道結(jié)構(gòu)斷面見圖1。隧道穿越三迭系路馬組地層，為紫灰、紫紅色泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾薄層砂巖為主;進(jìn)口為紫灰色泥巖夾砂巖，中部為紫紅色泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖，屬Ⅳ，Ⅴ級(jí)圍巖;隧道支護(hù)參數(shù)見表1。

圖1 主洞隧道與中導(dǎo)洞斷面圖

表1 隧道支護(hù)參數(shù)表

2 施工工藝流程

雙連拱隧道采用中導(dǎo)洞法施工;先貫通中導(dǎo)洞，澆筑中隔墻混凝土，后開挖正洞，因正洞開挖對(duì)中隔墻干擾次數(shù)多，因此合理安排施工工序和施工步序確保中隔墻的穩(wěn)定是雙連拱隧道施工的關(guān)鍵。雙連拱隧道施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→中導(dǎo)洞開挖→中隔墻施工→左洞上臺(tái)階開挖→左洞上臺(tái)階支護(hù)→左洞下臺(tái)階開挖→左洞下臺(tái)階支護(hù)→左洞二次襯砌→右洞上臺(tái)階開挖→右洞上臺(tái)階支護(hù)→右洞下臺(tái)階開挖→右洞下臺(tái)階支護(hù)→右洞二次襯砌。

3 施工技術(shù)措施

3.1 中導(dǎo)洞洞口段施工

隧道洞口位于巖層破碎淺埋地段，洞口施工要遵循“早進(jìn)洞、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌”的原則;先做好邊仰坡和洞頂天溝等防排水設(shè)施，然后施作φ108長(zhǎng)管棚，洞口拱部180°范圍內(nèi)采用φ42小導(dǎo)管預(yù)注漿加固;采用臺(tái)階法施工洞口段，上半斷面先進(jìn)洞。

洞口段施工關(guān)鍵:1)隧道洞口仰坡的滑坡、片落或坍落;2)隧道洞口附近路塹邊坡的滑坡、崩塌;3)仰坡與隧道頂板交叉部位的坍塌;4)隧道頂板的冒頂;5)隧道洞口段的下沉;6)洞口段控制爆破;7)監(jiān)控量測(cè)和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

3.2 中導(dǎo)洞開挖及支護(hù)

1)開挖斷面設(shè)計(jì)。根據(jù)中隔墻結(jié)構(gòu)尺寸，并考慮施工中隔墻的作業(yè)空間，確定中導(dǎo)洞的開挖尺寸為:寬5 m，高5.8 m，拱部為R=2.3 m的半圓弧。開挖斷面見圖2。

2)開挖。根據(jù)隧道洞口段的圍巖級(jí)別及穩(wěn)定性，并考慮施工作業(yè)方便，將中導(dǎo)洞分上、下兩步開挖:先開挖上半斷面，底部預(yù)留1.5 m～2 m高;待中導(dǎo)洞貫通后，采用跳槽開挖下半斷面，初期支護(hù)緊跟。中導(dǎo)洞出碴采用裝載機(jī)裝運(yùn)，無軌運(yùn)輸;施工中2×37 kW軸流風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。

圖2 中導(dǎo)洞開挖斷面圖

3)支護(hù)。開挖前采用φ42 mm、厚4 mm小導(dǎo)管注漿進(jìn)行超前支護(hù)，小導(dǎo)管長(zhǎng)3.5 m，環(huán)向間距為50 cm，小導(dǎo)管外插角控制在4°～5°;掌子面開挖后支護(hù)緊跟，先噴初噴2 cm～4 cm厚混凝土封閉巖面，掛φ8 mm鋼筋網(wǎng)(20 cm×20 cm或15 cm×15 cm)，并安設(shè)格柵(型鋼)拱架，再?gòu)?fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。

3.3 中隔墻施工技術(shù)措施

1)施工工序。測(cè)量放樣→基礎(chǔ)開挖→鋼筋安裝→模板安裝→中隔墻基礎(chǔ)混凝土澆筑→脫模→養(yǎng)護(hù)。

2)施工方法。a.基礎(chǔ)開挖:按照測(cè)量交底由出口向進(jìn)口方向清碴至基底標(biāo)高。b.鋼筋加工及安裝:鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)地集中加工，由載重汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，人工進(jìn)行安裝;單面焊搭接長(zhǎng)度為10倍主筋直徑，雙面焊搭接長(zhǎng)度為5倍主筋直徑。c.模板安裝:模板設(shè)計(jì)為30 cm×100 cm鋼模板，并設(shè)企口防止漏漿;模板安裝保證接縫嚴(yán)密、平順，并做好加固措施，安裝好后及時(shí)涂刷脫模劑。d.混凝土澆筑:中隔墻混凝土施工受作業(yè)空間限制，采取由洞內(nèi)向洞口方向倒退進(jìn)行的方法澆筑混凝土;混凝土采用泵送施工，12 m一個(gè)循環(huán);試驗(yàn)室安排專人對(duì)混凝土入模質(zhì)量、混凝土坍落度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，澆筑過程中加強(qiáng)振搗，隨時(shí)檢查模板的穩(wěn)定情況，并嚴(yán)格按照中隔墻基礎(chǔ)施工圖控制混凝土頂面標(biāo)高。e.脫模及養(yǎng)護(hù):在澆筑中隔墻混凝土?xí)r，留置同條件試塊并記錄溫度，在達(dá)到混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間后，根據(jù)混凝土同條件試塊強(qiáng)度來確定二襯的拆模時(shí)間。混凝土脫模后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定:采用硅酸鹽水泥拌制的混凝土，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于7 d;摻有外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土，不得少于14 d。當(dāng)環(huán)境氣溫低于5℃時(shí)不應(yīng)澆水。

3)中隔墻頂部三角區(qū)密實(shí)性控制。頂部三角區(qū)指在中隔墻頂部和圍巖緊貼過渡的一個(gè)三角區(qū)域，見圖3。由于中隔墻直接傳遞兩側(cè)圍巖和結(jié)構(gòu)的對(duì)稱受力，三角區(qū)又是中隔墻頂部的一個(gè)應(yīng)力集中區(qū)域，在澆筑混凝土過程中，操作原因或混凝土工作性等原因都會(huì)使得頂部出現(xiàn)空隙，這樣就會(huì)形成一個(gè)圍巖受力傳遞的盲區(qū)，會(huì)因?yàn)橹胁靠障秾?dǎo)致量測(cè)圍巖受力不均出現(xiàn)擾動(dòng)或垮塌現(xiàn)象，因此中隔墻頂部三角區(qū)混凝土的密實(shí)度是中隔墻質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

通常對(duì)中隔墻頂部三角區(qū)混凝土密實(shí)性控制的方法有膨脹混凝土結(jié)合注漿法控制和使用噴射混凝土控制法。

圖3 中隔墻頂部三角區(qū)示意圖

選擇注漿法可以滿足密實(shí)性要求，但施工工效低，且由于中隔墻和圍巖交界處縫隙較大，容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，注漿壓力較難控制，經(jīng)討論決定采用噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)的方法進(jìn)行施工。

噴射混凝土后期補(bǔ)強(qiáng)施工方法為:在澆筑完成中隔墻混凝土后，留置5 cm～10 cm空間，然后使用噴射混凝土逐層噴射，先左側(cè)后右側(cè)，使用噴射混凝土兩側(cè)補(bǔ)強(qiáng)后，采用取芯方法驗(yàn)證，混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性都可以滿足設(shè)計(jì)要求;從實(shí)踐對(duì)比來看，工效比注漿法要高出近2倍。

3.4 防滲漏措施

1)為防止中隔墻施工縫的滲漏水，在中墻頂部?jī)蓚?cè)及每模施工縫設(shè)置縱向、橫向橡膠止水帶，并與主洞施工縫止水材料順接。2)中墻頂部混凝土施工呈凹槽形，并沿線路方向按主洞設(shè)計(jì)鋼支撐的間距埋設(shè)弧形鋼板。3)在中墻頂凹槽內(nèi)鋪設(shè)紫銅板，紫銅板端部設(shè)15 cm的翼板，確保主洞拱部滲水導(dǎo)入預(yù)留凹槽;弧形板與紫銅板相接處，將紫銅板切槽，連接后采用環(huán)氧樹脂封堵。4)在豎向排水管的位置用紫銅板卷制成泄水管，泄水管伸入豎向排水管長(zhǎng)度不小于20 cm，且焊封密實(shí)。5)主洞二次襯砌施工時(shí)，將主洞防水板與紫銅板搭接20 cm，并將主洞環(huán)向透水管與中墻頂預(yù)留透水管順接。

4 結(jié)語

1)對(duì)地處軟弱破碎圍巖段的公路連拱隧道施工采用中洞法施工既起到了地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的作用，又能改善洞內(nèi)的施工環(huán)境。2)合理的中導(dǎo)洞開挖斷面設(shè)計(jì)，不僅能保證圍巖的穩(wěn)定性，而且能加快中導(dǎo)洞的施工進(jìn)度。3)中隔墻頂部三角區(qū)混凝土的密實(shí)度是保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防止中墻滲漏水的關(guān)鍵。4)施工中做好爆破震動(dòng)的監(jiān)控，保證中隔墻穩(wěn)定。5)采取合理的工藝防止中墻滲漏，是雙連拱隧道防滲漏的關(guān)鍵。

[1]JTG D70-2004，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.

[2]JTJ 042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S］.

[3]JTJ 073-96，公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S］.

[4]代家寶.公路曲墻式雙連拱隧道中隔墻施工技術(shù)[J］.鐵道建設(shè)，2008(3):92-93.

[5]蔣樹屏.公路連拱隧道施工動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析[J］.公路交通技術(shù)，2006(2):126-127.

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