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摘要:根据隧道地质情况和设计特点,结合某隧道施工实践,总结公路隧道施工的施工方法和施工过程控制。
关键词:公路隧道;施工;控制
1工程概况
本合同段设山岭隧道一座,起止里程为K144+050～K145+150,全长1100m。隧道岩性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主,风化厚度大,岩体多以碎裂结构为主,不同风化程度的流纹岩,力学性质差别较大,隧道区域划分为Ⅱ、Ⅲ类围岩。隧道穿越二级分水岭,地下水类型以基岩裂隙水为主,赋水性中-富。根据对设计文件的理解和实地现场考察,结合我局多年隧道施工的经验,以及对地质状况的了解,我们将采取必要的措施、方案,克服施工中可能发生的一切问题,高速、优质的完成隧道的建设。
2施工方案
隧道遵循新奥法原理按信息化施工,严格遵循“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则;在Ⅱ、Ⅲ级硬岩段则采用上下台阶法施工(图略)。双侧壁导坑法的主要施工步流程为:超前支护、开挖一、初期支护1→开挖二、初期支护2→二衬3→开挖三、初期支护4→开挖四、初期支护5→二衬6→开挖五、初期支护7→开挖六→开挖七、初期支护8→二衬9→二衬10;台阶法的主要施工步流程为:开挖一、初期支护1→开挖二、初期支护2→开挖三、初期支护3→开挖四、初期支护4→二衬5。并在初期支护与二衬之间铺设土工布和防水板,形成隧道的防排水体系,消除初期支护与二衬间的剪力传递,避免二衬开裂,从而提高二衬的防水性能、承载能力和耐久性。根据围岩类别及地质条件状况,本隧道支护型式分设为S1、S2、S3、S4、S5。(各型支护参数表略:表说明:喷射砼采用钢纤维砼;衬砌采用25#防水砼;其中S1、S2、S3、S4为钢筋砼)。
3施工过程及控制
Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖、支护顺序如下:上半断面先行中心导坑开挖,每次开挖循环进尺应≤400 cm;然后施做拱顶初期支护;后行左右侧壁台阶开挖,左右侧交错进行,间距应≤400 cm,然后施做拱部初期支护;下半断面开挖采用单侧落底,左右侧交错进行,间距应≤400 cm。先行中心导坑与后行左右侧壁台阶前后间距应≥50 m,最终全断面模筑二次素混凝土衬砌。
3.1施工前准备工作
3.1.1场地布置
隧道多处于山岭之中,洞口场地一般比较狭窄,而隧道施工工作面也很狭窄,但是隧道施工机械设备、支撑材料和衬砌材料很多,若事前没有很好规范,就会容易造成相互干扰,影响施工效率等不合理现象,甚至发生安全事故。因此,在隧道施工前必须做好详细的施工调查,根据隧道工程规模大小、洞口地形特点、弃渣场位置和水源情况及工期要求,结合劳动力安排、机械设备、材料用量、施工方法等因素,绘制施工场地总体布置图。
3.1.2测量控制
本隧道属长隧道,测量工作关键。开工前,首先复测设计中线,并在山顶布设导线网联系进出洞口方向,达到设计精度,进出口高程进行复测闭合,采用统一高程。施工中在洞内布设导线,建立中线与导线互控网络,经常将洞内点引出洞外与导线网联系,进行检测复核。贯通后进行洞内与洞外控制点闭合测量。确保隧道中线精度符合要求。
3.2隧道口施工
隧道洞口土石方开挖前,先清除边仰坡上的浮土、危石,做好边仰坡的施工排水设施,以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。
与暗洞交接处7m范围开挖至隧道上断面标高,作为隧道进洞施工平台。明洞段采用拱部明挖,内边墙暗挖方法(边墙垂直开挖),并对内边墙喷砼防护。明洞开挖完成后,在明、暗洞交界处开挖线外侧约22cm,按间距40cm施作ф140钢管用作超前支护兼导向,洞外预留4m的长度,用I22工字钢顶住钢管头,然后施作长约4m、60cm厚的25#砼套拱,并将洞外预留钢管I22工字钢打入砼中,最后施作明洞衬砌。
3.3隧道洞施工
3.3.1进洞施工
进洞施工前根据设计先采用Φ140超前管棚注浆加固。进洞时,采用钢支撑紧贴开挖面,形成假拟洞口并将管棚与钢支撑焊接打入明洞砼套拱中。
3.3.2洞身开挖
洞身开挖将根据围岩情况采用不同的施工方法,S3型支护段采用中隔墙法或短台阶七步平行流水作业法施工;S4型支护段采用环形开挖留核心土或台阶法施工;S5型支护段采用长台阶法施工。
(1)中隔墙法施工
根据围岩地质超前预报以及对掌子面围岩观察分析,首先进行必要的超前支护,然后即可进行中隔墙法施工,其施工顺序为:先开挖左侧洞室,做好初期支护,再开挖右侧洞室做好初期支护,形成整体主要承载结构,再施作防排水措施和浇筑仰拱及回填,拆除中隔墙铺设防水层,整体式浇筑二次衬砌。
(2)围岩坍方前兆预测
围岩的变形破坏、失稳坍方,是从量变到质变的过程,在量变的过程中,必然会在围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。因此,根据这些征兆来预测围岩的稳定性,进行地质预报,从而保证施工的安全,防治隧道坍方。
(3)环形留核心土开挖法:
环形留核心土法即对开挖断面按起拱线的位置分成二个台阶,上台阶在开挖时预留断面核心土,沿环形用人工风镐开挖,遇有骨石时采用松动爆破清除。
(4)长台阶法
优先采用21SGBC-CR三臂液压钻孔台车钻眼,钻头规格为φ48、φ102。掏槽眼采用双临空(台阶法)或三临空(全断面)形式,中空孔直径φ102,光面爆破采用塑料导爆管非电起爆系统,毫秒微差有序起爆。
3.4衬砌施工
3.4.1衬砌及时
规范的衬砌施工应该是仰拱先行,衬砌紧跟,实际施工中隧道掘进远远快于衬砌速度,而且进场时衬砌台车就滞后,前后距离越拉越大,增加初期支护段的安全隐患。所以施工前就应该及时备好二衬台车、搅拌站等设备,通过监控量测,洞口或围岩变形多地段先衬砌,跳槽模筑或两部台车同时施工,防止已初期支护但未衬砌段变形过大坍塌。
3.4.2衬砌质量
衬砌质量要达到内实外美,主要在厚度、密实度、防水效果和外观感中体现。厚度由中线、高程和设计轮廓、预留变形量控制。施工中测量放样自然要作为重点,但在开挖隐蔽工程检查中除初支质量外,还必须重视开挖净空,另外制作拱架的模型也必须试拼。这些工作都马虎不得,否则欠挖处理起来非常麻烦。现在衬砌大多采用输送泵浇注,设计防水措施也相当完善,密实度和防水一般可以保证,不过应精心组织,不然在有防水板的情况下背后压浆补救难以达到满意的效果,防水再有问题也大多是施工造成的,所引起的后果只能自我承担了。
3.4.3衬砌净空
无论什么情况下,衬砌净空必须保证,严禁侵入限界,并考虑施工和测量误差整体应外扩5cm。衬砌净空是竣工验收时一个必测项目,施工时要特别注意。
总之,隧道施工前应做好现场调查研究,在施工过程中要严格控制施工质量,严格遵守操作规程,做好材料试验工作。施工中应做好技术交底工作,进行技术、质量、安全教育,确保工程质量,并坚持文明施工。
参考文献:
[1]朱汉华,尚岳全,等.公路隧道设计与施工新法[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]闫志刚.浅谈隧道安全施工管理及措施[J].山西建筑.2007(10):32～33
关键词:公路隧道;施工;控制
1工程概况
本合同段设山岭隧道一座,起止里程为K144+050～K145+150,全长1100m。隧道岩性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主,风化厚度大,岩体多以碎裂结构为主,不同风化程度的流纹岩,力学性质差别较大,隧道区域划分为Ⅱ、Ⅲ类围岩。隧道穿越二级分水岭,地下水类型以基岩裂隙水为主,赋水性中-富。根据对设计文件的理解和实地现场考察,结合我局多年隧道施工的经验,以及对地质状况的了解,我们将采取必要的措施、方案,克服施工中可能发生的一切问题,高速、优质的完成隧道的建设。
2施工方案
隧道遵循新奥法原理按信息化施工,严格遵循“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则;在Ⅱ、Ⅲ级硬岩段则采用上下台阶法施工(图略)。双侧壁导坑法的主要施工步流程为:超前支护、开挖一、初期支护1→开挖二、初期支护2→二衬3→开挖三、初期支护4→开挖四、初期支护5→二衬6→开挖五、初期支护7→开挖六→开挖七、初期支护8→二衬9→二衬10;台阶法的主要施工步流程为:开挖一、初期支护1→开挖二、初期支护2→开挖三、初期支护3→开挖四、初期支护4→二衬5。并在初期支护与二衬之间铺设土工布和防水板,形成隧道的防排水体系,消除初期支护与二衬间的剪力传递,避免二衬开裂,从而提高二衬的防水性能、承载能力和耐久性。根据围岩类别及地质条件状况,本隧道支护型式分设为S1、S2、S3、S4、S5。(各型支护参数表略:表说明:喷射砼采用钢纤维砼;衬砌采用25#防水砼;其中S1、S2、S3、S4为钢筋砼)。
3施工过程及控制
Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖、支护顺序如下:上半断面先行中心导坑开挖,每次开挖循环进尺应≤400 cm;然后施做拱顶初期支护;后行左右侧壁台阶开挖,左右侧交错进行,间距应≤400 cm,然后施做拱部初期支护;下半断面开挖采用单侧落底,左右侧交错进行,间距应≤400 cm。先行中心导坑与后行左右侧壁台阶前后间距应≥50 m,最终全断面模筑二次素混凝土衬砌。
3.1施工前准备工作
3.1.1场地布置
隧道多处于山岭之中,洞口场地一般比较狭窄,而隧道施工工作面也很狭窄,但是隧道施工机械设备、支撑材料和衬砌材料很多,若事前没有很好规范,就会容易造成相互干扰,影响施工效率等不合理现象,甚至发生安全事故。因此,在隧道施工前必须做好详细的施工调查,根据隧道工程规模大小、洞口地形特点、弃渣场位置和水源情况及工期要求,结合劳动力安排、机械设备、材料用量、施工方法等因素,绘制施工场地总体布置图。
3.1.2测量控制
本隧道属长隧道,测量工作关键。开工前,首先复测设计中线,并在山顶布设导线网联系进出洞口方向,达到设计精度,进出口高程进行复测闭合,采用统一高程。施工中在洞内布设导线,建立中线与导线互控网络,经常将洞内点引出洞外与导线网联系,进行检测复核。贯通后进行洞内与洞外控制点闭合测量。确保隧道中线精度符合要求。
3.2隧道口施工
隧道洞口土石方开挖前,先清除边仰坡上的浮土、危石,做好边仰坡的施工排水设施,以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。
与暗洞交接处7m范围开挖至隧道上断面标高,作为隧道进洞施工平台。明洞段采用拱部明挖,内边墙暗挖方法(边墙垂直开挖),并对内边墙喷砼防护。明洞开挖完成后,在明、暗洞交界处开挖线外侧约22cm,按间距40cm施作ф140钢管用作超前支护兼导向,洞外预留4m的长度,用I22工字钢顶住钢管头,然后施作长约4m、60cm厚的25#砼套拱,并将洞外预留钢管I22工字钢打入砼中,最后施作明洞衬砌。
3.3隧道洞施工
3.3.1进洞施工
进洞施工前根据设计先采用Φ140超前管棚注浆加固。进洞时,采用钢支撑紧贴开挖面,形成假拟洞口并将管棚与钢支撑焊接打入明洞砼套拱中。
3.3.2洞身开挖
洞身开挖将根据围岩情况采用不同的施工方法,S3型支护段采用中隔墙法或短台阶七步平行流水作业法施工;S4型支护段采用环形开挖留核心土或台阶法施工;S5型支护段采用长台阶法施工。
(1)中隔墙法施工
根据围岩地质超前预报以及对掌子面围岩观察分析,首先进行必要的超前支护,然后即可进行中隔墙法施工,其施工顺序为:先开挖左侧洞室,做好初期支护,再开挖右侧洞室做好初期支护,形成整体主要承载结构,再施作防排水措施和浇筑仰拱及回填,拆除中隔墙铺设防水层,整体式浇筑二次衬砌。
(2)围岩坍方前兆预测
围岩的变形破坏、失稳坍方,是从量变到质变的过程,在量变的过程中,必然会在围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。因此,根据这些征兆来预测围岩的稳定性,进行地质预报,从而保证施工的安全,防治隧道坍方。
(3)环形留核心土开挖法:
环形留核心土法即对开挖断面按起拱线的位置分成二个台阶,上台阶在开挖时预留断面核心土,沿环形用人工风镐开挖,遇有骨石时采用松动爆破清除。
(4)长台阶法
优先采用21SGBC-CR三臂液压钻孔台车钻眼,钻头规格为φ48、φ102。掏槽眼采用双临空(台阶法)或三临空(全断面)形式,中空孔直径φ102,光面爆破采用塑料导爆管非电起爆系统,毫秒微差有序起爆。
3.4衬砌施工
3.4.1衬砌及时
规范的衬砌施工应该是仰拱先行,衬砌紧跟,实际施工中隧道掘进远远快于衬砌速度,而且进场时衬砌台车就滞后,前后距离越拉越大,增加初期支护段的安全隐患。所以施工前就应该及时备好二衬台车、搅拌站等设备,通过监控量测,洞口或围岩变形多地段先衬砌,跳槽模筑或两部台车同时施工,防止已初期支护但未衬砌段变形过大坍塌。
3.4.2衬砌质量
衬砌质量要达到内实外美,主要在厚度、密实度、防水效果和外观感中体现。厚度由中线、高程和设计轮廓、预留变形量控制。施工中测量放样自然要作为重点,但在开挖隐蔽工程检查中除初支质量外,还必须重视开挖净空,另外制作拱架的模型也必须试拼。这些工作都马虎不得,否则欠挖处理起来非常麻烦。现在衬砌大多采用输送泵浇注,设计防水措施也相当完善,密实度和防水一般可以保证,不过应精心组织,不然在有防水板的情况下背后压浆补救难以达到满意的效果,防水再有问题也大多是施工造成的,所引起的后果只能自我承担了。
3.4.3衬砌净空
无论什么情况下,衬砌净空必须保证,严禁侵入限界,并考虑施工和测量误差整体应外扩5cm。衬砌净空是竣工验收时一个必测项目,施工时要特别注意。
总之,隧道施工前应做好现场调查研究,在施工过程中要严格控制施工质量,严格遵守操作规程,做好材料试验工作。施工中应做好技术交底工作,进行技术、质量、安全教育,确保工程质量,并坚持文明施工。
参考文献:
[1]朱汉华,尚岳全,等.公路隧道设计与施工新法[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]闫志刚.浅谈隧道安全施工管理及措施[J].山西建筑.2007(10):32～33