摘要:本文对双连拱隧道施工技术进行了较为全面的总结、闸述，希望能对双连拱隧道施工技术的进步作出一些贡献。 关键词:公路隧道;三导洞先墙后拱法; 不良地质 Abstract: in this paper, the double multiple-arch tunnel construction technology makes a comprehensive summary of the gate, the hope of double multiple-arch tunnel construction progress of technology to make some contribution.
Keywords: highway tunnel; After the first three pilot drift wall arch method; Bad geological
中图分类号： U455文献标识码：A文章编号：
一、 隧道开挖技术
1. 1 开挖方法比选
结合该隧道工程结构形式、跨度等特征, 考虑多种施工方案进行技术经济比选, 具体情况见表1。三导洞先墙后拱法施工安全性高, 适用于地质复杂、地层自稳能力低、隧道结构跨度大的情况下,但工序多、围岩扰动大、进度慢。由于导洞断面积小, 主要采用小型机械配合人工进行开挖施工, 工程造价一般较其他方法高。中导洞台阶法先施作中导洞和中隔墙, 然后利用台阶法开挖两侧导洞, 拱墙采取整体
表1 施工方案技术比选
比较参数 三导洞先 中导洞 中导洞无导洞
墙后拱法 台阶法 CD法 施工法
安全性 安全 较安全 安全 不够安全
施工难度高一般 较高高
施工难度慢 较快较慢快
施工工序多 少较多少
工程造价高 较高 高较高
施工机械 小型中型中小型 大中型
一次衬砌。该种施工方法相对三导洞和中导洞CD法进度快, 具有工序较简单、机械化程度较高、临时初期支护工作量小、进度较快、节约成本的特点, 而且中导洞先施工起到了超前探明地质情况的作用, 为左右正洞施工创造了条件, 施工较安全,适用于围岩较为稳定条件下。
1. 2 三导洞紧跟施工
洞口岩溶裂隙岩体浅埋段, 对施工方案进行优化。由于常规施工方法一般将中导坑贯通、支护并修筑好中隔墙后再开挖两侧导坑, 作业面有限, 影响施工进度, 因此在施工中提出采取侧导坑与中隔墙紧跟、保持距离100m的施工方法, 即中导坑先行,掘进至一定距离后两侧壁导坑与中导坑进行平行作业施工, 提高隧道掘进作业效率。
1. 2. 1 掘进施工方法
先开挖支护中导洞, 进洞大于两倍洞径(约20m左右) 后再开挖支护左侧导洞, 左侧导洞开挖支护两倍洞径(约20m左右) 后再开挖支护右侧导洞。同时, 导坑施工一定距离后, 从侧壁导坑与中导坑之间增设一条运输通道, 以满足中隔墙衬砌施工,使正洞提早具备进洞施工条件。
1. 2. 2 正洞开挖施工
为了加快施工进度, 合理施工流程, 中隔墙随中导洞施工, 两侧正洞开挖在中隔墙施工及完成其顶部回填100m后进行, 并对中隔墙与中导坑侧壁支护间的空隙用圆木或填土进行支撑及防护。正洞V级围岩段采用微台阶法开挖, 上台阶采用人工手持风镐开挖, 台阶高度为侧壁导坑初期支护下约50cm; 下台阶采用挖掘机配合自卸汽车挖运, 上下台阶距离5~ 10m。Ⅲ级以上围岩采用短台阶法开挖, 上下台阶之间距离20~ 30m。上台阶开挖高度以满足机械设备装碴为宜, 下台阶分左右侧进行开挖, 靠中隔墙侧先行施工。
洞口V级围岩段为平衡中隔墙荷载, 避免产生过大偏压, 两侧主洞开挖进度不易相差过长, 控制在20~30m左右。在Ⅲ级以上围岩地段, 为了尽量减少施工人员和机械反复搬运转移带来的不便, 施工时在工期允许时间内, 采用左侧主洞先行施工、滞后一段时间(施工时一般控制在50m以内) 再施作右线隧道的方法, 减少短期内劳动力、设备的大量投入, 节约投资。
洞口三导坑先墙后拱方案施工顺序为: 地质超前预报→测量放线, 标出开挖轮廓线及周边眼位→超前支护→中导坑开挖→随挖随进行中间临时初期支护→左导洞开挖支护(距中导坑50m) →右导洞开挖支护(距左导坑50m) →中导洞中隔墙施工(中导掘进150m) →左右侧交错开挖主洞上断面→随挖随进行拱部初期支护→开挖下主洞下台阶, 拆除临时初期支护→开挖仰拱、灌筑仰拱及填充砼→铺设环纵向盲管及防水层→台车就位, 浇筑二次模注砼。具体顺序见图2。
图2隧道开挖方案示意图
1. 3 中隔墙施工关键技术
(1) 离掌子面15m的范围内中隔墙表面挂满草垫或竹排, 防止爆破、出碴或喷射混凝土对中隔墙造成损坏或污染以及掌子面爆破时飞石损坏中隔墙表面。(2) 拆除中导洞临时支护时在中隔墙顶部用人工配合挖掘机进行施工。(3) 合理安排施工工序, 作好控制爆破及控制进尺, 减小对围岩的扰动。(4) 在中墙砼施工前, 对中墙附近是否存在裂隙和溶洞进行检查, 对顶部存在溶洞裂隙水的部位进行小导管注浆堵水和加强排水。(5) 对中墙基底存在裂隙和溶洞的地段, 采用扩大基础或基底加强锚杆进行加强, 即对于基底承载力不足的地段采用加强锚杆、挂多层钢筋网并浇筑砼或采用工字钢、挂多层钢筋网浇筑砼纵向跨过, 以确保中墙在受力转换中不会因基底承载力不足而沉降, 从而导致支护失稳。(6) 在中墙砼施工完成后, 及时将中墙顶部与围岩之间的空隙用砼回填, 并用夯填土及C10砼对中墙侧边进行回填, 在偏压严重的地段可采用工字钢或方木侧向支撑, 确保中墙稳定。(7) 尽快施作正洞仰拱及正洞二次衬砌, 使中墙与支护体系形成一个共同体承受荷载。
1. 4 施工技术参数
( 1) 中导洞开挖尺寸确定: 考虑到中隔墙的断面尺寸、中隔墙衬砌模板台车尺寸及中隔墙顶部施工所需的作业空间, 将中导洞开挖断面尺寸确定为6. 24m×5. 17m。
( 2) 中导洞超前施工, 起到对全隧道的地质超前预报作用, 开挖后先初喷3~ 5cm厚砼, 紧跟挂网、打锚杆、架立间距50cm的I14工钢架, 最后复喷至设计厚度12cm。视监控量测情况可适当调整初期支护参数。喷射砼采用TK?961型湿喷机施工, 砼由洞外集中拌合, 砼输送车运至洞内。
( 3) 中隔墙衬砌采用泵送混凝土入模, 施工缝是中隔墙受力的薄弱面, 必须凿毛处理, 钢筋错缝长度或焊接质量要满足规范要求, 围岩变化地段增设沉降缝。中隔墙砼直接顶到围岩, 并预埋压浆管, 在主洞开挖前进行压浆处理, 同时注意预埋主洞围岩段钢拱架连接板。
( 4) 左右侧导洞开挖断面尺寸可根据设计并考虑出碴情况确定。导洞支护的一部分为永久性支护, 施工时应准确放样。初期支护后立即挂网喷射混凝土封闭。喷射砼施工采用32.5级普硅水泥, 速凝剂初凝不超过5min, 终凝不超过10min, 采用中粗砂, 石料最大粒径不大于15mm, 水灰比控制在0. 4~ 0. 5, 喷射距离为0. 8~ 1. 2m, 垂直于岩面。初喷厚度3~ 5cm, 复喷至设计厚度。
二、 岩溶不良地质处理
2. 1 小溶洞处理
( 1) 拱腰以上小溶洞处理采用泵送C10砼回填, 为避免回填砼对二次衬砌产生过大压力, 根据溶洞大小, 在其四周施作1.2m×1.2m间距的锚杆,锚杆深入围岩不小于1.0m; 回填完成后再施作喷砼和钢筋网初期支护等。
( 2) 边墙处溶洞处理方法: 采用M7. 5号浆砌片石回填, 厚度不小于1.5m, 每隔2m设置一处110HDPE透水管与侧水沟连接, 该处喷砼和钢筋网初期支护可取消、不予施工。
( 3) 基础及路面下溶洞处理方法: 采用M7.5号浆砌片石回填, 如有填充物要先挖除, 每隔2m设置一处110HDPE透水管与侧水沟连接。
2. 2 大溶洞处理
大溶洞在隧道侧旁位置地段, 采用M7.5号浆砌片石砌筑挡墙, 厚度不小于2.0m; 大溶洞从隧道中间穿过部位, 采用涵洞或桥梁或预埋排水管道回填土石、注浆加固等方案。
2. 3 涌水突泥处理
采取三种超前地质预报方案: ①TSP?203法(预报范围100~ 150m) 与地质雷达(预报范围20~30m) 、地质素描组合的预报方案, 一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩地段。②TSP?203法与超前地质钻探(1孔) 、红外探水、地质素描组合的预报方案, 适用于工程地质与水文地质较复杂的地段。③TSP?203法与超前地质钻探(3孔) 、红外探水、地质素描组合的预报方案, 适用于岩溶、地质构造强烈发育及前方可能隐含水体地段。
预报确定水量能够释放时, 则直接开挖, 否则按照“以堵为主, 限量排放, 因地制宜, 综合治理”的原则, 采用超前大管棚帷幕注浆加固四周围岩, 分段前进式注浆。开挖后全断面采用L=3.5m中空注浆锚杆进行径向补注浆。在反坡地段洞内掌子面配备4台200WGLI型水泵(备用2台) 。在洞内铺设2道(备用1道)ϕ300mm软式管作为抽水管道。抽水管道由洞外铺设至距掌子面20~ 30m处, 用软管配以三通, 与掌子面的水泵相连接, 可直接把掌子面积水排至洞外污水处理池内。高压风管和高压水管事先在洞口安设转向阀, 便于紧急情况时使用。
结束语
通过分析连拱隧道地质条件, 制定了双连拱隧道进洞开挖方案、施工技术参数, 进行了岩溶不良地质的处理,提出的技术方案和措施在实际施工中取得了成功, 保证了该隧道施工的安全和质量。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。