淺析隧道施工技術及質量控制

魏躍東

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司,河南鄭州 450000)

淺析隧道施工技術及質量控制

魏躍東

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司,河南鄭州 450000)

本文結合不同隧道地質情況從施工技術和現場質量控制要點進行了總結,提出了作者的一些觀點、建議,對隧道安全質量控制施工起到了一定的積極推動作用。

隧道 施工技術 質量控制

隨著國民經濟的發展,劇增的貨運壓力也給道路運輸提出了新的要求,公路作為主要的交通運輸渠道,加大公路建設力度顯得迫切需要。隧道工程作為公路工程的一部分,往往是制約公路建設步伐的主要因素,因此,適時總結我國隧道施工技術和質量控制中的一些經驗教訓,對于我國以后隧道建設必將起到十分重要的積極推動作用。現就隧道施工技術及質量控制進行論述。

1 洞口段及洞門施工

1.1 洞口邊仰坡

明洞段的施工應在洞頂截水溝施工完成后進行,明洞開挖施工應逐級開挖逐級防護,盡量避開雨季施工;明洞襯砌施工完畢并達到設計強度后應及時分層對稱回填夯實。邊仰坡防護應與明洞施工同步進行,根據施工圖紙進行邊仰坡開挖,開挖方法以機械和光面爆破為主。開挖至設計標高時,要及時完成所有坡面防護工作,避免邊坡垮塌。

1.2 明洞施工

隧道明洞開挖至設計標高后進行仰拱及仰拱回填施工,在仰拱混凝土強度達到設計強度70%后即可進行襯砌施工。明洞襯砌采用鋼模板或二襯臺車,方法大同小異。混凝土輸送可用吊斗或泵送的方式。當拱圈砼強度達到設計強度的70%以上時,即可拆除模板。

1.3 洞門施工

洞門基礎開挖采用機械開挖輔以松動爆破相結合的方式進行,人工配合清底。洞門端墻采用漿砌片石砌筑并砂漿勾縫。

2 隧道洞身開挖掘進施工

隧道洞身開挖方式繁多,應依據不同地質情況確定不同的開挖方法。對于黃土巖層應采用人工配合機械開挖為主;對于巖質圍巖采用光面爆破或預裂爆破等控制爆破技術,盡量控制藥量,避免放大炮,減小對圍巖的擾動,嚴格控制超挖,杜絕欠挖,以最大限度地保護周邊巖體的完整性和穩定性,提高初期支護的承載力。洞身開挖完畢后,要求及時對掌子面進行3~5cm的噴射砼封閉施工,保證掌子面的穩定性。

3 初期支護

3.1 超前小導管施工

超前小導管主要適用于主洞V級及以上圍巖和Ⅳ級圍巖進洞段、淺埋段,小導管一般為壁厚3.5mm直徑42mm長4m的熱軋無縫鋼管,環向間距約30cm,縱向間距不小于1.0m搭接,以10-15°外傾角打入拱部120°~140°范圍內,較破碎的巖質地層或松散的碎石土地層用水泥漿液注漿,但注意在黃土層圍巖上應禁止注漿。

3.2 超前錨桿施工

一般適用于Ⅳ級圍巖深埋地段。超前錨桿一般采用3.5m的∮22錨桿,環向間距約40cm,縱向間距不小于1.0m搭接。現場施工中,錨桿方向應根據巖體結構面產狀確定,以盡量使錨桿穿透更多的結構面為原則,外插角可采用10～25°不等。

3.3 鋼拱架架設

鋼拱架應按設計要求進行布置,拱腳必須放置牢固。在初噴3~5cm砼且保證噴射混凝土充填密實后開始架設。架設完畢后,施作鎖腳錨管,以固定鋼拱架不發生縱向位移和變形,再補噴剩余混凝土,直至噴射厚度達到設計要求為止,保護層不得小于2cm。當拱腳標高不足時,應設置鋼板進行調整,必要時可用混凝土加固基底。

3.4 噴混凝土、錨桿

(1)噴射混凝土;噴射混凝土采用濕噴工藝,要嚴格控制水泥漿液的水灰比,使噴層表面平整光滑,無干塊或流淌現象。噴射混凝土時,噴頭與受噴面應盡量保持垂直,距離大致保持在1米左右,噴射作業應分塊自下而上施工,并呈螺旋狀施噴。每次噴射長度應控制在4-6米。每次噴層厚度小于等于8cm。

(2)錨桿;隧道系統錨桿應根據設計的要求進行安裝,安裝長度、間距、方式依據設計的圍巖類別做相應的設置。錨桿鉆孔位置及孔深必須精確,錨桿要除去油污、鐵銹和雜質。

4 防排水

遵循“防、排、截、堵結合,因地制宜、綜合治理”的原則,保證隧道結構和營運設備的正常使用和行車安全。“防”意即采用防水板等材料在初期支護施工完畢后對隧道洞身進行環向鋪設和縱向搭接,起到防滲和隔離作用。“排”“截”“堵”意即在隧道開工前,首先要對隧道周邊進行調查,比如：洞頂上方及其附近是否有泉眼、積水池等進行全面檢查;其次在初期支護施工時,應埋置環向盲溝、縱向排水管、橫向排水管等,把水流集中排往隧道底部排水系統中集中排出。

5 二次襯砌

二次襯砌施工時,首先應檢查綁扎鋼筋的質量,比如受力主筋的搭接采用單面焊,焊接長度不應小于10d(d為鋼筋直徑),同一連接區段內的搭接接頭面積百分率不大于50%。相鄰主筋搭接位置應錯開1m以上。鋼筋與模板之間放置墊塊,保證砼的保護層厚度。其次檢查隧道預埋件的類型和位置,避免出現錯埋、漏埋、多埋現象。第三通過軌道將二襯臺車移至預定位置,用測量儀器進行定位和調整標高,按照隧道襯砌輪廓線尺寸調整支撐桿臂,并將模板表面進行徹底打磨,清除銹斑,涂油防銹。第四在混凝土澆筑前,應在拱頂預留注漿孔,防止混凝土澆筑時拱頂出現空洞或不密實情況,從而進行二次注漿填充,保證隧道施工質量。

二次襯砌每循環澆筑一般在9～12米。要分層連續對稱一次灌注至拱頂,每層厚度控制在30cm左右。模板拆除后,要及時清洗模板,并立即對砼進行灑水養生工作,確保砼強度滿足設計要求。

6 施工通風、照明系統

隧道內應及時采取通風設備,通風機安裝位置距洞口不小于20米處,主風管距掌子面35～40米為宜。照明設備應根據施工進度及時跟進,保證施作照明。掌子面爆破時應提前拆除30m范圍內的照明設備,防止由于爆破飛石損壞設備。

7 施工測量控制方法

開工前,要按照設計圖紙,現場復測隧道中線,并布設三角控制網聯系進出洞口方向,閉合進出口高程,采用統一高程。施工中,在隧道內布設導線點,要定期與洞外三角網系進行聯測復核。

8 特殊條件下的施工技術

所謂特殊條件,指的是地質結構不穩定、地下水豐富,容易塌方等情況。根據條件的不同我們可以采用不同的方法。例如：對于地下水豐富的地段,我們可以通過數學建模的方式對當地涌水量、涌水方式、地下水來源等因素進行模擬分析,從而根據模擬數據選擇造價成本低,技術要求低,工期短的方式。同時,在施工過程中要注意綜合采用各種方法,比如超前鉆孔和輔助坑道排水等措施。對于容易發生塌方的地段,我們同樣可以通過數學建模的方式對塌方的時間、大小、類型進行綜合分析,查明塌方的原因,確定塌方的應急方案。同時,要對已經塌方的地方進行加固,對于未發現塌方的地方要加強監管和預警措施。如果塌方范圍比較小,我們就可以對塌方的兩端進行加固,并采用鋼筋混凝土結構進行骨架加固。如果塌方范圍比較大,就只能采用將塌方全部堵死的方法。

9 施工質量控制

(1)在施工前,必須依據設計提供的《控制成果一覽表》進行隧道的貫通測量,校核準確后,方可進行施工。(2)隧道洞口施工必須在施工作好洞口截水溝、改溝和攔水壩后方可進行邊仰坡的施工。隧道洞口邊仰開挖前必須進行測量放線,嚴格控制邊仰坡高度及角度,避免大挖大刷,當洞口邊仰坡開挖高度與設計有差異時,應及時反饋設計。(3)噴錨支護應隨拌隨用,時間不能超過規范要求。噴射砼前應先清理巖面。如果噴射層厚度較大時,應分層噴射。嚴格掌握水壓、風壓和噴射距離,使得噴射砼的厚度滿足設計及規范要求,砼外觀比較平滑。(4)鋼架加工要精確,間距、傾斜度和垂直度要符合設計要求。鋼架的底腳落在原狀地層;接頭板密貼,連接螺栓全部上齊并連接到位;錨桿的間距和深度符合設計,采用系統錨桿時做到灌漿充填飽滿;有仰拱路段,及時施作仰拱,有利于抑制圍巖變形,在V級圍巖段還應盡早施作二襯,以封閉成環,提高洞身結構的承載力。(5)加強隧道施工監控測量工作,及時掌握隧道圍巖及襯砌的應力、應變狀態。量測信息及時反饋,以便建設單位、監理單位以及設計單位能夠動態的掌握圍巖和結構的工作狀態,從而能夠及時調整襯砌結構設計參數,制定合理的施工措施和支護手段。

10 結論與建議

隧道施工技術和施工過程中的質量控制是一個事關全局的系統性全局性工程,任何一環都直接關系到整體的成敗。因此,我們必須立足整體,科學把握,選用質量過硬的材料和科學的技術方法,加強事中的監管,搞好事后維護,確保隧道施工工作的順利完成。

[1]《公路隧道施工技術規范》JTJ042—94.人民交通出版社,1995.

[2]關寶樹.《隧道工程施工要點集》.人民交通出版社,2003.

[3]王毅才.《隧道工程》.人民交通出版社,1993.