嚴寒地區土質隧道明洞施工技術總結

郎俊毅

摘 要：在隧道設計施工中洞口淺埋、地質不良時常采用明挖法施做明洞。本文結合實際施工經驗著重對嚴寒地區土質隧道的明洞施工工藝、方法及技術控制的關鍵作簡要闡述。

關鍵詞：嚴寒；土質；明洞；襯砌

1.工程概況

和日木隧道位于和日木站后約2km。隧道起點里程為DK489+030，終點里程為DK494+270，全場5240m，為單線隧道。年平均氣溫：4℃；最冷月平均氣溫：-18℃；最熱月平均氣溫：38.5℃；年平均降水量330mm；年平均蒸發量：1750mm；土壤最大凍結深度：1.83m。其中隧道出口處DK494+270～130段為明洞，地質為粉質黏土，細角礫土，弱風化，成松散狀，散體結構。地質條件較差，施工時，邊坡滑塌的風險較大。因此本段明洞為了施工安全應盡量避開雨季、冬季施工本著開挖一段，支護一段，襯砌一段，回填一段的原則，防止開挖斷面暴露時間過長而出現滑塌等現象。

2.明洞施工

明洞可分為拱式明洞、箱形明洞和棚洞三類。拱形明洞又可分路塹對稱型、偏壓型、半路塹偏壓型和半路塹單壓型四類；棚式明洞又可分為墻式、鋼架式、柱式和懸臂式等。結合設計圖紙，地形地貌等地質條件，本隧道明洞適合選用拱形路塹對稱型施工。

2.1明洞開挖過程中必須注意以下問題：

（1）明洞開挖應避免雨季，必須有安全應急預案。

（2）開挖明洞前，清理洞口上方的及側方的有可能滑坡的地表土、灌木及山坡危石等，平整洞頂地表、排除積水，整理隧道洞口周圍的流水溝渠。

（3）明洞開挖時人工根據地下水大小，距邊坡或仰坡坡腳50cm挖簡易排水溝，并在仰坡與邊坡交會處距邊、仰坡1m處分別挖臨時集水池，設泥漿泵將集水排往洞口臨時集水池。

（4）明洞邊、仰坡采用單級坡，邊坡坡度為1：1.5，1：1，仰坡坡度為1：1.5；洞口開挖在晴天進行，雨天停止施工。

（5）挖掘機按照設計坡度、尺寸進行挖裝，棄渣運輸至指定棄碴場。由上而下分層開挖，每次開挖厚度約2～4m。

（6）邊坡和仰坡開挖采用預留光爆層法或預裂爆破法。

（7）明洞與洞門端墻同時開挖，并做好臨時支護和排水，保持邊坡的穩定和不擾動墻趾處持力層，基地不得受水浸泡。

2.2明洞鋼筋的焊接、綁扎

為施工方便、安全和質量，采用外部搭設腳手架進行鋼筋的固定。應當注意的是，腳手架應鋪設網布來保證作業層的人員安全，并設有上下爬梯，安全帶等措施來加強安全防護。鋼筋接頭采用焊接工藝，同一區段內鋼筋接頭面積不大于全部鋼筋面積的50%，及鋼筋接頭應滿足《鐵路隧道工程施工質量驗收標準》中7.3.7不應在“同一截面”的百分比問題。

2.3明洞外模加固問題

明洞的外模加固起到明洞混凝土外觀質量的決定因素，因此應注意外模的加固和支撐，本隧道結合現場條件采用組合木板加圓木支撐，必要時應多加支撐圓木，以保證模板不脹模、跑模，組合模板應注意接頭應錯位布置，并注意封堵縫隙，防止漏漿，以保證混凝土的外觀質量。

2.4明洞的防排水

本隧道采用自粘式防水板和中埋式止水帶加背貼式止水帶的形式防水，采用Φ50環向保溫盲管和Φ80縱向保溫盲管通過Φ80的PVC管引入保溫排水溝。止水帶搭接長度不得小于10cm，宜采用小型熱焊機進行焊接，焊縫寬度不得小于50mm。中埋式止水帶應固定在檔頭模板上，中埋式止水帶先施工一側混凝土時，其端頭模應支撐牢固，嚴防漏漿。

2.5 明洞襯砌施工應注意下列事項：

（1）灌注混凝土前應復測中線和高程，襯砌不得侵入隧道建筑限界，襯砌施工放樣時將設計的輪廓線擴大5cm；

（2）拱圈應按斷面要求制作定型擋頭板、外模和骨架，并應采取防止走模的措施；

（3）襯砌施工縫端頭必須進行鑿毛處理，用高壓水沖洗干凈。

（4）明洞混凝土達到設計強度70%以上，且拱頂回填土高度達到0.7m時，方可拆除承重模板（內模）。非承重模（外模）板應達到2.5MPa方可拆除；

（5）按設計要求預留溝、槽、管、線及預埋件，并同時施作附屬洞室混凝土襯砌。

（6）澆注混凝土時，混凝土最大下落高度不能超過2m，臺車前后混凝土高度差不能超過0.6m，左右混凝土高度不能超過0.5m，嚴禁單側一次澆筑超過1m以上。

（7）明洞襯砌應避開冬季，在入冬之前應把襯砌完成的進行回填，必要時要加蓋保溫層，以免引起凍脹。

2.6明洞襯砌完成后進行回填時，應符合下列要求：

（1）在拱圈外模拆除后應立即做好防水層及拱腳處的縱向盲溝，保證排水順暢。

（2）墻背回填應兩側同時進行。墻底部應鋪填0.5～1.0m厚碎石并夯實，然后向上回填。土質地層，應將墻背坡面開鑿成臺階狀，用干砌片石分層碼砌，縫隙用碎石填塞緊密，不得任意拋填土石。

（3）明洞拱背回填應對稱分層夯實，每層厚度不得大于0.3m，其兩側回填的土面高差不得大于0.5m?；靥钪凉绊旪R平后，應立即分層滿鋪填筑至要求高度。

（4）使用機械回填應待拱圈混凝土強度達到設計強度且由人工夯實填至拱頂以上1.0m后方可進行。

（5）拱背回填需作粘土隔水層時，隔水層應與邊、仰坡搭接良好，封閉緊密，防止地表水下滲影響回填體的穩定。

（6）明洞背后敷設或噴涂防水層時，應符合《鐵路隧道防排水施工技術指南》。

3.明洞施工中技術控制的關鍵點

3.1開挖前要做好全部臨時排水系統

適當先用施工方法；要按設計正確測定中線、水平，放好邊樁和內、外墻的位置。石質地段的開挖，應有防止爆破危害邊坡及仰坡穩定的措施；地質較差、邊坡較高地段的開挖，除應設檢查防護人員外，還應有必要的防護措施；必要時，采取先支后挖施工方法。

3.2認真處理基礎

明洞邊墻基礎承載力必須保證達到設計要求；有地下水流時，及時予以引排；基礎松軟時，要相應采取措施，如夯填厚度不小于10cm的碎石層或擴大基礎以提高其承載力；巖石基礎則應埋置于表面風化層以下0.25m；在半路塹單壓式明洞路基面以下超過0.3m的深基礎時，一般需加設橫向鋼筋混凝土水平拉桿，使內、外墻構成整體，改善拱部內力條件，縮小外墻厚度和高度，節省圬工。

3.3明洞襯砌

明洞拱圈要按斷面要求，制作定型擋頭板、外模及骨架；加強各部內、外模友承防止位移或走動。在采用墻拱交錯法襯砌的明洞，要有保證拱腳穩定、防止拱圈沉落的措施。棚洞的鋼筋混凝土蓋板梁宜預制，并采用吊裝法架設；由于內墻設計承受水平推力，其支座起固定端作用，故內墻頂端支座應用水泥砂漿填塞緊密，保證其固定性。

4.總結

（1）明洞應及早施作，盡量避開雨季及嚴寒季節，本隧道臨近內蒙古烏蘭浩特市，該地區冬季漫長，且寒冷，今年夏季多發洪水對明洞施工等都有很大影響，因此建議應對明洞及早施作，盡量在入冬之前施作完成，以避免冬季凍脹影響隧道的整體結構。

（2）應注意明暗洞的順接，和防水的搭接等問題。

（3）在施作仰拱之前應做地基承載力，地基承載力滿足設計要求方可澆注混凝土，如不滿足要求應進行還填土石，或打擴大基礎等處理方式。

（4）應注意明洞特殊洞室的布置及施工，在立特殊洞室模板時應注意模板的加固及于拱墻襯砌外模的順接，是否有縫隙等問題。

（5）在本隧道臨進的芒罕圖隧道中存在地表水位過高，仰拱施工困難等現象，針對這種土質隧道有水條件下的施工應先排水，要保證混凝土與水隔離條件下在澆筑混凝土。

（6）明洞的臨時支護應當引起重視，要本著開挖一段，支護一段，襯砌一段，回填一段的原則。不要覺得早晚要回填就對臨時支護進行忽視或不做，這樣給安全帶來極大的隱患。

（7）應對明洞外模的加固及支撐引起重視，在明洞襯砌這個環節中，外模加固及支撐起到襯砌質量的決定因素，在振搗中建議應采取插入式振搗棒與附著式振搗器的結合使用，來達到內、外混凝土外觀不出現蜂窩麻面的效果。

參考文獻：

[1] 隧道工程 陳秋南 機械工業出版社 2008.4

[2] 鋼筋混凝土結構原理 車宏亞 天津大學出版社 1990，17～36

[3] 鐵路隧道工程施工技術指南 中國鐵道出版社 TZ 204-2008

[4] 鐵路混凝土與砌體工程施工質量驗收標準 中國鐵道出版社 TBJ283-2004

（中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司）