敦煌至當(dāng)金山高速公路試驗(yàn)段隧道洞口工程施工技術(shù)

范貴鴻

摘 要：在隧道施工中，洞口里程段圍巖比較破碎、地質(zhì)條件不好，需要采用科學(xué)有效的施工技術(shù)。本文著重研究敦煌至當(dāng)金山高速公路試驗(yàn)段隧道洞口工程施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：敦煌至當(dāng)金山;高速公路;試驗(yàn)段;隧道工程洞口;施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U415文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0089-03

Tunnel Entrance Construction Technology for the Test

Section of Dunhuang-Dangjinshan Expressway

FAN Guihong

（Winbond Construction Investment Group Co.， Ltd.，Lanzhou Gansu 730000）

Abstract： In tunnel construction， the surrounding rock in the mileage section of the tunnel entrance is relatively broken and the geological conditions are not good. It is necessary to adopt scientific and effective construction techniques. This paper focused on the study of the tunnel entrance construction technology of the test section of the Dunhuang-Dangjinshan Expressway.

Keywords： Dunhuang-Dangjin Mountain;expressway;test section;tunnel entrance;construction technology

1 工程概況

當(dāng)金山隧道是敦煌至當(dāng)金山高速公路試驗(yàn)段項(xiàng)目中的1座特長(zhǎng)隧道，進(jìn)口端位于當(dāng)金山北坡，出口端位于大鄂博頭溝左岸，隧道自西北向南東向斜穿當(dāng)金山和阿爾金山山脈;起訖樁號(hào)為YK278+350（ZK278+351）～YK282+772（ZK282+795），總長(zhǎng)4 422 m（4 444 m），最大埋深460 m，屬高寒干旱地區(qū)雙洞石質(zhì)特長(zhǎng)隧道。隧道左出口和右入口設(shè)置有明洞，規(guī)格均為6 m，隧道左入口和右線出口設(shè)有規(guī)格為12 m的明洞，隧道洞門(mén)采用端墻式洞門(mén)。右線進(jìn)口端山體較為陡峭，需要設(shè)置盤(pán)山公路接近洞口，并開(kāi)挖施工平臺(tái);右線出口端山體總體平緩，可直接開(kāi)挖洞口。

2 洞口洞門(mén)及防排水施工技術(shù)

2.1 洞口開(kāi)挖

首先，測(cè)量洞口開(kāi)挖部分并放線，同時(shí)按設(shè)計(jì)圖紙的要求測(cè)量邊坡、前坡、防排水設(shè)施并進(jìn)行放線。其次，按標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量放線，先將洞口段的邊坡排水溝、前坡排水溝和截水溝做好，然后利用挖掘機(jī)、自卸汽車(chē)自上而下進(jìn)行洞口及明挖隧道的土方施工，并采用淺孔松動(dòng)爆破減弱對(duì)邊坡的擾動(dòng)。在進(jìn)行明洞段開(kāi)挖施工的過(guò)程中，在前坡與邊坡相交的位置要采用轉(zhuǎn)角法展開(kāi)施工[1]。

2.2 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照圍巖類(lèi)型展開(kāi)，進(jìn)行爆破試驗(yàn)時(shí)，要選擇與隧道圍巖質(zhì)量相近的圍巖。為了確保開(kāi)挖邊坡的形狀不會(huì)遭到破壞，爆破時(shí)，可以采用光面爆破法。對(duì)機(jī)械設(shè)備和工具做好維修和保養(yǎng)工作，并準(zhǔn)備好火工品等爆破中所需要的材料。

2.3 測(cè)量畫(huà)線

在進(jìn)行斷面開(kāi)挖時(shí)，要使用全站儀確定方向，使用水準(zhǔn)儀控制高程。開(kāi)挖設(shè)計(jì)斷面的繪制過(guò)程中，可以使用紅漆按照鉆爆設(shè)計(jì)圖將炮眼位置繪制出來(lái)。

2.4 鉆孔

鉆孔作業(yè)時(shí)，要采用自制簡(jiǎn)易鉆車(chē)，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作，指導(dǎo)鉆孔的位置、角度以及鉆孔之間的距離。當(dāng)鉆孔施工完成之后，回鉆時(shí)最好在孔內(nèi)鉆一段時(shí)間，使殘?jiān)S著水流順利排出。

2.5 清孔裝藥

鉆孔結(jié)束后，按照孔平面布置圖進(jìn)行檢查，詳細(xì)記錄，使用高壓空氣將孔內(nèi)留存的泥漿、石粉清理干凈，然后裝填藥物。起爆采用非電毫秒雷管，裝藥人員要分片定位，每人負(fù)責(zé)一定的區(qū)域，相對(duì)固定，裝藥要嚴(yán)格按照鉆爆設(shè)計(jì)進(jìn)行。

2.6 連結(jié)網(wǎng)絡(luò)、起爆

裝藥后，要仔細(xì)檢查漏孔和雷管錯(cuò)位的問(wèn)題，確保沒(méi)有任何誤差后才能開(kāi)始連接。采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)可以保證起爆具有較高的可靠性。雷管的連接應(yīng)分組進(jìn)行，每組10～12根雷管，要保證同一級(jí)別連接的雷管數(shù)量相同。

2.7 排險(xiǎn)

當(dāng)每個(gè)炮孔全部爆破完畢，無(wú)煙無(wú)塵后，派專(zhuān)人到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展除險(xiǎn)作業(yè)，使用挖掘機(jī)或鋼鉆將爆破面上的危石清除干凈。

2.8 施工注意事項(xiàng)

其一，不要在降雨期進(jìn)行洞口土方施工。

其二，要及時(shí)清除邊坡、前坡可能坍塌的表土以及灌木，還要清除坡面、前坡的浮石、危巖等;同時(shí)，做好加固處理工作，要對(duì)邊坡的不平整之處進(jìn)行加固處理，做好修復(fù)工作。

其三，入洞之前，按照設(shè)計(jì)要求加固地表以及前坡，并做好防護(hù)工作。如果是軟弱地層，在對(duì)邊坡及前坡進(jìn)行開(kāi)挖的過(guò)程中，要在開(kāi)挖的同時(shí)做好支護(hù)，并隨時(shí)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢查[2]。

其四，采用明挖法進(jìn)行洞口邊坡施工和仰坡施工，開(kāi)挖施工要自上而下分階段進(jìn)行，分層展開(kāi)。第一階段開(kāi)挖到設(shè)計(jì)臨時(shí)孔面，根據(jù)圍巖條件和暗挖隧道的開(kāi)挖方法預(yù)留洞口臺(tái)階;第二個(gè)階段對(duì)剩余的部分進(jìn)行開(kāi)挖，從而形成永久邊坡。

其五，當(dāng)土石開(kāi)挖施工完成之后，需要盡快完成入口處永久性的擋護(hù)工程及石方開(kāi)挖施工，并保證地基承載力與設(shè)計(jì)要求相符合。

其六，不能將施工水池修建在洞口前坡以上的洞身范圍內(nèi)。

3 口段防護(hù)

洞口段防護(hù)采用掛網(wǎng)噴漿。采用3.0 m長(zhǎng)的Φ22砂漿錨桿，間距為1.5 m×1.5 m梅花形布置，錨桿尾部焊接在20 cm×20 cm的Φ6鋼筋網(wǎng)上，噴C20混凝土，厚度為8 m，如果邊坡相對(duì)較高，可以適當(dāng)減緩，并在10 m高度處將1.0 m寬的臺(tái)階做出來(lái)，確保邊坡保持穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1 錨桿施工

本隧道邊坡設(shè)計(jì)為Φ22砂漿錨桿，砂漿錨桿的施工工藝流程如圖1所示。

在完成開(kāi)挖后，在巖石的表面噴涂一層混凝土，厚度為3～4 cm。根據(jù)施工圖布置的位置和間距，在巖石表面采用紅漆布孔，簡(jiǎn)易鉆臺(tái)采用TY28風(fēng)槍鉆孔。鉆孔方向應(yīng)垂直于巖石表面，鉆孔深度應(yīng)比設(shè)計(jì)深度長(zhǎng)大約10 cm。

3.2 鋼筋網(wǎng)施工

鋼筋網(wǎng)按20 cm×20 cm的設(shè)計(jì)間距現(xiàn)場(chǎng)成片，并焊接處理。焊接施工過(guò)程中，要求工人操作熟練，保證焊點(diǎn)牢固。噴鋼作業(yè)過(guò)程中，鋼絲網(wǎng)不能產(chǎn)生變形，保證支護(hù)不會(huì)存在質(zhì)量問(wèn)題。

3.3 噴射砼施工

在噴射混凝土作業(yè)之前，施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)排除危險(xiǎn)，撬落不穩(wěn)定的石塊，防止石塊振搗后脫落。噴射前應(yīng)用高壓水對(duì)噴射混凝土進(jìn)行清洗，以保證混凝土與巖石之間有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度[3]。

4 超前大管棚施工

4.1 套拱施工工藝流程

套拱施工工藝流程為：測(cè)量放樣→開(kāi)挖套拱環(huán)形槽→套拱基礎(chǔ)開(kāi)挖→按設(shè)計(jì)安裝固定套拱內(nèi)鋼架→將孔口管定位固定在鋼架上→立套拱混凝土支撐鋼架→安裝套拱模板→澆注套拱混凝土→養(yǎng)生、拆模。

4.2 套拱施工

洞口反挖支護(hù)到明洞外輪廓線時(shí)，預(yù)留核心土，測(cè)量人員確定中心線拱頂?shù)母叨取⒐绊斘恢镁€和坡面橫向交叉線，然后在兩側(cè)拱頂位置開(kāi)挖土體。在開(kāi)挖的同時(shí)進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)達(dá)到側(cè)墻底部高度后，修建砂漿拱基礎(chǔ)。施工結(jié)束后，在明暗隧道交界處搭設(shè)兩道Ⅰ22a型鋼鋼拱架，間距50 cm，每道鋼架使用拉桿張拉，避免傾倒。必要時(shí)，還要在拱頂拱腰坡面兩側(cè)打錨桿，將最前面一榀拱架焊在錨桿上拉緊。套拱設(shè)置在明洞輪廓線外，靠近隧道面施工。

4.3 管棚施工

在鋼支架上安裝直徑108 mm、長(zhǎng)2 m的孔口導(dǎo)向鋼管，按照設(shè)計(jì)的大管棚間距安裝。在安裝過(guò)程中，要使用儀器仔細(xì)檢查中線，保證不會(huì)產(chǎn)生偏差，以確保導(dǎo)向良好。孔口管應(yīng)用水泥紙或其他東西堵住，防止泥漿流入孔口管中造成阻塞。使用鋼拉桿將人工支模頭板擰緊，外模用鐵絲拉在拱架的襯砌上，拱腰以下一側(cè)用斜掌支撐，然后澆筑C30混凝土，厚度為60 cm，將鋼支架和導(dǎo)管包裹好。完成套拱之后，噴C20混凝土，厚10 cm，將周?chē)銎旅娣忾]，作為止?jié){墻。隧道管棚施工如圖2所示。

其一，導(dǎo)管加工。為使鋼管對(duì)接，鋼管兩端分別加工成公、母絲扣，長(zhǎng)度為15 cm，牙距為5 mm，管壁加工間距為20 cm×20 cm的Φ10 mm注漿孔，梅花形排列，便于泥漿通過(guò)管壁孔向地層擴(kuò)散。安裝同一孔導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)將4 m管和6 m管間隔裝入孔內(nèi)，并錯(cuò)開(kāi)相鄰兩孔的絲扣連接。

其二，測(cè)定孔位。使用全站儀準(zhǔn)確測(cè)量鉆孔位置，并用紅漆在面上做標(biāo)記。

其三，安裝導(dǎo)向管。為了將大管棚安裝在設(shè)計(jì)位置，鉆機(jī)應(yīng)按設(shè)計(jì)角度鉆孔，鉆孔前應(yīng)先將導(dǎo)管安裝好，保證鉆孔的方向正確。

其四，施鉆平臺(tái)的搭建。鉆井平臺(tái)按孔位自下而上進(jìn)行，由兩側(cè)向中間用鋼管架搭設(shè)，頂部鋪木板。鉆機(jī)平臺(tái)要牢固，鉆機(jī)放在平臺(tái)上后，使用鋼絲繩固定好。

其五，鉆機(jī)就位。將鉆頭放在鉆井平臺(tái)上，將鉆桿的高度、傾角以及方位都調(diào)整好，然后將鉆頭固定在鉆井平臺(tái)上，保證牢固，對(duì)管線和接頭進(jìn)行檢查，保證正確無(wú)誤。

其六，鉆孔。將鉆頭、鉆桿穿過(guò)導(dǎo)管，將標(biāo)記的孔位對(duì)準(zhǔn)孔中心，緩慢開(kāi)鉆，注意孔的平直度，孔底偏差距離不能超過(guò)孔半徑。采用螺旋鉆桿三翼鉆頭，干鉆鉆進(jìn)成孔。鉆孔為Φ89 mm;鉆孔平面誤差要低于50 mm;控制對(duì)孔斜時(shí)，要以導(dǎo)向管為導(dǎo)向;為使管道順利下入，成孔后應(yīng)將孔清理干凈，并使孔穿過(guò)通道。

其七，大管棚的安裝。在安裝大管棚時(shí)，使用鉆機(jī)頂進(jìn)，鋼管采用絲扣連接，用自由鉗轉(zhuǎn)動(dòng)并擰緊，錯(cuò)開(kāi)相鄰兩孔鋼管的接頭。鋼管頂進(jìn)施工過(guò)程中，傾角和方位應(yīng)與鉆桿的傾角和方位保持一致。最好在鉆完一個(gè)孔后不要移動(dòng)鉆機(jī)，立即將該孔的導(dǎo)管頂入孔內(nèi)。將導(dǎo)管安裝好之后，移動(dòng)鉆機(jī)鉆下一個(gè)孔[4]。

其八，注漿施工。采用M10水泥砂漿注漿并連續(xù)灌漿，不能間斷。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，調(diào)整好水泥砂漿的灌漿參數(shù)。注漿達(dá)到預(yù)定壓力后，停止注漿，并關(guān)閉漿液截止閥，打開(kāi)泄壓閥。當(dāng)管道中的壓力降低到0時(shí)，關(guān)閉泄壓閥。同時(shí)，將吸漿管放入附近配制的清水中，及時(shí)啟動(dòng)灌漿機(jī)對(duì)管道進(jìn)行清洗。

4.4 明洞及洞門(mén)施工

開(kāi)挖初期支護(hù)完成后，進(jìn)行仰拱及仰拱回填施工。仰拱回填混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，仰拱作業(yè)橋前移，模板臺(tái)車(chē)就位澆筑邊墻和拱部混凝土。施工過(guò)程中，對(duì)于洞門(mén)襯砌與洞口段襯砌，要采用同一材料整體澆筑。外模所采用的鋼模需要加固，保證牢固，避免振搗混凝土?xí)r出現(xiàn)跑模的問(wèn)題，保證混凝土密實(shí)。內(nèi)模采用液壓鋼模襯砌臺(tái)車(chē)全斷面一次襯砌，外模及外支撐采用定制木模和鋼管支撐。混凝土采用泵送澆筑，使用插入式振搗器對(duì)混凝土進(jìn)行振搗[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述各項(xiàng)施工部署，可以發(fā)現(xiàn)隧道施工中洞口工程的重要性，洞口工程的成敗直接關(guān)系到后續(xù)施工的安全性。在洞口工程中，要從工程實(shí)際出發(fā)，采用合理的施工技術(shù)，以便獲得良好的施工效果。

參考文獻(xiàn)：

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