淺談某公路改建工程中隧道工程的施工要點
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林日榮 鄒園麗1由 分享
摘要：全面介紹某公路改建工程隧道開挖與支護、防排水、二次襯砌、地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報與監(jiān)控量測等方面的技術(shù)，解決了地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報、光面爆破、無滴滲防水、二次襯砌等多項技術(shù)難題。
關(guān)鍵詞：公路隧道；施工技術(shù)；超前預(yù)測預(yù)報
1 工程概況
1.1 工程規(guī)模 項目樁號K15+900～K23+800，共長7.9km。其中隧道工程主要有：明洞開挖土石方11906m3、洞身開挖石方103046m3，明洞襯砌1644m3，初期支護噴射砼5402m3，二次襯砌模筑砼13892m3，注漿小導(dǎo)管20440m，管棚3690m，砂漿錨桿100215m、洞內(nèi)路面2496m3。山坑隧道405米/半座、小黃操口隧道795米/座。
1.2 工程地質(zhì)條件 項目位于王村口沉降盆地的南側(cè)，主要受新華夏構(gòu)造體系控制，巖漿活動和斷裂構(gòu)造較發(fā)育，褶皺不發(fā)育；中生代以后主要表現(xiàn)為脆性構(gòu)造變形，并經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，最終形成了一系列以北東向為主、其次近南北向、北北東向及北西向的斷裂。
根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》劃分，路線所經(jīng)地區(qū)地震動峰值加速度系數(shù)小于0.05g。地震動反應(yīng)譜特征周期小于0.35s，相當(dāng)于地震基本烈度小于Ⅵ度，本項目隧道按Ⅵ度設(shè)防。
2 工程施工技術(shù)
根據(jù)隧道工程特點，按照“新奧法”的施工原則，總體施工順序：施工準備→測量放樣→洞口防排水工程施工→明洞開挖防護→超前管棚施工→洞身掘進→洞身支護→二次襯砌→洞內(nèi)路面整平層→洞內(nèi)路面面層→洞內(nèi)邊溝→洞門工程→墻面瓷磚、拱部內(nèi)墻噴涂、電器安裝等→竣工驗收。
2.1 洞口施工 土方施工采用機械化作業(yè)，石方爆破主要用淺眼臺階爆破法，底部和邊坡用小炮松動爆破，以保護底板和邊坡受破壞，傾角按設(shè)計邊坡施工，預(yù)留保護層厚1.5~2m，在明洞拉槽開挖前結(jié)合路基情況事先做好排水工作，洞口環(huán)形截水溝先期完成。
2.2 洞身開挖 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法原理進行隧道設(shè)計和施工必不可少的手段，施工時要根據(jù)設(shè)計要求加強量測，及時反饋以便修正設(shè)計，指導(dǎo)施工。
①Ⅴ級圍巖。Ⅴ級圍巖條件較差，先進行超前管棚或超前小導(dǎo)管施工，開挖采用留核心土分部開挖法進行施工。開挖采用弱爆破并采用預(yù)裂爆破，嚴格控制炸藥用量。施工中遵循管超前，弱爆破、嚴注漿，短開挖，強支護，早封閉、勤測量的原則。
先施工管棚超前支護，然后再開挖上部環(huán)形部，上部初期支護完畢后進行核心土開挖，最后進行下部開挖及支護。初期支護采用錨、噴、網(wǎng)、工字鋼聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)和每榀間距50cm鋼拱架支撐，系統(tǒng)錨桿采用Ф25中空注漿錨桿，錨桿長4m，間距0.5m×1.0m，按梅花形布置，噴混凝土厚25cm，并通過施做鋼架鎖腳錨桿加固拱腳，使初期支護與圍巖形成完整體系。開挖完成后立即噴射混凝土封閉圍巖，然后打錨桿、掛網(wǎng)，鋼拱支撐后，經(jīng)分層噴射混凝土至設(shè)計厚度。②Ⅳ級圍巖。采用上半斷面長臺階法施工。短開挖、強支護、快襯砌，在上斷面支護保證巖體穩(wěn)定的條件下，再進行邊墻擴大及底部開挖，上部開挖高度暫定為5m，施工時視實際情況調(diào)整，進尺一般控制在2m以下，并嚴格控制爆破藥量，保證光面爆破效果。初期支護采用錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)和必要時設(shè)置超前錨桿，錨桿長3.0m，間距1.0m×1.2m，按梅花形布置，噴混凝土厚15cm，使初期支護與圍巖形成完整體系。開挖完成后立即噴射混凝土封閉圍巖，然后打錨桿、掛網(wǎng)，經(jīng)分層噴射混凝土至設(shè)計厚度。
2.3 防排水層施工 ①排水工程：在襯砌與噴錨層之間設(shè)隧道專用復(fù)合防水卷材，復(fù)合防水卷材能使漏水能從襯砌背面通過排水濾層排至墻角，再由墻角處襯背縱向盲溝集水，通過橫向排水管引出。襯背縱向盲溝采用?覫100mmHDPE打孔波紋管，盲溝應(yīng)設(shè)置在防排水層外面，固定在噴錨層面上。在襯背土工布排水層與原襯砌之間設(shè)環(huán)向排水盲溝，環(huán)向盲溝采用?覫50mmHDPE打孔波紋管，一般間距為V級圍巖2m，IV級圍巖5m，III級圍巖10m。②防水工程：在襯背面設(shè)置隧道專用防卷材，土工布設(shè)置在防水卷材與原襯砌層之間，其兼作襯砌背排水層及緩沖層。為了防止柔性防層由于施工原因而可能出現(xiàn)局部地防水失敗，故二次襯砌做成自防水砼結(jié)構(gòu)。采用低堿性膨脹水泥砼。自防水結(jié)構(gòu)抗?jié)B標號要求達到S8。
2.4 隧道二次襯砌 本隧道設(shè)計要求砼強度等級為C25，抗?jié)B指標為S8。為保證二次襯砌質(zhì)量，提高工效，二次襯砌采用自行式全斷面鋼模臺車配砼輸送泵泵送入模。襯砌用砼采用商品砼，震搗采用插入式震搗器配合附著式震搗器。鋼模臺車長度為12m，段間施工縫嵌以設(shè)計院確定的橡膠止水帶型號。
2.5 仰拱、鋪底等施工 排水溝等先行施工，仰拱與鋪底同時施作，距開挖工作面相距50~100m，實踐證明，及時施作仰拱，起到早閉合、防塌方效果，同時能保證洞內(nèi)道路的暢通，對搞好洞內(nèi)排水、搞好文明施工、防止隧道基底軟化等都是非常有利的。仰拱施作，勢必影響到車輛的通行，為此采取防干擾簡易平臺做為過渡通道，以保證掌子面正常施工。
3 地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報
在施工過程中，現(xiàn)場施工的地質(zhì)工作者應(yīng)嚴密注意圍巖開挖情況，通過探測手段，預(yù)測開挖工作面前方幾米至幾十米，甚至上百米的圍巖工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合掘進中地質(zhì)條件的變化，及時提出預(yù)報，以便有準備地做好各種預(yù)防和施工措施，保證隧道施工的順利進行。
4 施工監(jiān)控量測
根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求，對隧道下列項目進行量測：隧道內(nèi)目測觀察、隧道拱頂下陷量、隧道仰拱頂隆起量、隧道內(nèi)空變位、鋼支撐內(nèi)力、噴砼內(nèi)力、地表沉陷。采用相關(guān)地下工程新奧法圍巖觀測數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)軟件進行分析與數(shù)據(jù)處理。
參考文獻：
[1]楊渡軍．公路施工技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2007.
[2]徐海軍．公路施工技術(shù)與管理[M]．北京：人民交通出版社，2007.
關(guān)鍵詞：公路隧道；施工技術(shù)；超前預(yù)測預(yù)報
1 工程概況
1.1 工程規(guī)模 項目樁號K15+900～K23+800，共長7.9km。其中隧道工程主要有：明洞開挖土石方11906m3、洞身開挖石方103046m3，明洞襯砌1644m3，初期支護噴射砼5402m3，二次襯砌模筑砼13892m3，注漿小導(dǎo)管20440m，管棚3690m，砂漿錨桿100215m、洞內(nèi)路面2496m3。山坑隧道405米/半座、小黃操口隧道795米/座。
1.2 工程地質(zhì)條件 項目位于王村口沉降盆地的南側(cè)，主要受新華夏構(gòu)造體系控制，巖漿活動和斷裂構(gòu)造較發(fā)育，褶皺不發(fā)育；中生代以后主要表現(xiàn)為脆性構(gòu)造變形，并經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，最終形成了一系列以北東向為主、其次近南北向、北北東向及北西向的斷裂。
根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》劃分，路線所經(jīng)地區(qū)地震動峰值加速度系數(shù)小于0.05g。地震動反應(yīng)譜特征周期小于0.35s，相當(dāng)于地震基本烈度小于Ⅵ度，本項目隧道按Ⅵ度設(shè)防。
2 工程施工技術(shù)
根據(jù)隧道工程特點，按照“新奧法”的施工原則，總體施工順序：施工準備→測量放樣→洞口防排水工程施工→明洞開挖防護→超前管棚施工→洞身掘進→洞身支護→二次襯砌→洞內(nèi)路面整平層→洞內(nèi)路面面層→洞內(nèi)邊溝→洞門工程→墻面瓷磚、拱部內(nèi)墻噴涂、電器安裝等→竣工驗收。
2.1 洞口施工 土方施工采用機械化作業(yè)，石方爆破主要用淺眼臺階爆破法，底部和邊坡用小炮松動爆破，以保護底板和邊坡受破壞，傾角按設(shè)計邊坡施工，預(yù)留保護層厚1.5~2m，在明洞拉槽開挖前結(jié)合路基情況事先做好排水工作，洞口環(huán)形截水溝先期完成。
2.2 洞身開挖 隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法原理進行隧道設(shè)計和施工必不可少的手段，施工時要根據(jù)設(shè)計要求加強量測，及時反饋以便修正設(shè)計，指導(dǎo)施工。
①Ⅴ級圍巖。Ⅴ級圍巖條件較差，先進行超前管棚或超前小導(dǎo)管施工，開挖采用留核心土分部開挖法進行施工。開挖采用弱爆破并采用預(yù)裂爆破，嚴格控制炸藥用量。施工中遵循管超前，弱爆破、嚴注漿，短開挖，強支護，早封閉、勤測量的原則。
先施工管棚超前支護，然后再開挖上部環(huán)形部，上部初期支護完畢后進行核心土開挖，最后進行下部開挖及支護。初期支護采用錨、噴、網(wǎng)、工字鋼聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)和每榀間距50cm鋼拱架支撐，系統(tǒng)錨桿采用Ф25中空注漿錨桿，錨桿長4m，間距0.5m×1.0m，按梅花形布置，噴混凝土厚25cm，并通過施做鋼架鎖腳錨桿加固拱腳，使初期支護與圍巖形成完整體系。開挖完成后立即噴射混凝土封閉圍巖，然后打錨桿、掛網(wǎng)，鋼拱支撐后，經(jīng)分層噴射混凝土至設(shè)計厚度。②Ⅳ級圍巖。采用上半斷面長臺階法施工。短開挖、強支護、快襯砌，在上斷面支護保證巖體穩(wěn)定的條件下，再進行邊墻擴大及底部開挖，上部開挖高度暫定為5m，施工時視實際情況調(diào)整，進尺一般控制在2m以下，并嚴格控制爆破藥量，保證光面爆破效果。初期支護采用錨、噴、網(wǎng)聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)和必要時設(shè)置超前錨桿，錨桿長3.0m，間距1.0m×1.2m，按梅花形布置，噴混凝土厚15cm，使初期支護與圍巖形成完整體系。開挖完成后立即噴射混凝土封閉圍巖，然后打錨桿、掛網(wǎng)，經(jīng)分層噴射混凝土至設(shè)計厚度。
2.3 防排水層施工 ①排水工程：在襯砌與噴錨層之間設(shè)隧道專用復(fù)合防水卷材，復(fù)合防水卷材能使漏水能從襯砌背面通過排水濾層排至墻角，再由墻角處襯背縱向盲溝集水，通過橫向排水管引出。襯背縱向盲溝采用?覫100mmHDPE打孔波紋管，盲溝應(yīng)設(shè)置在防排水層外面，固定在噴錨層面上。在襯背土工布排水層與原襯砌之間設(shè)環(huán)向排水盲溝，環(huán)向盲溝采用?覫50mmHDPE打孔波紋管，一般間距為V級圍巖2m，IV級圍巖5m，III級圍巖10m。②防水工程：在襯背面設(shè)置隧道專用防卷材，土工布設(shè)置在防水卷材與原襯砌層之間，其兼作襯砌背排水層及緩沖層。為了防止柔性防層由于施工原因而可能出現(xiàn)局部地防水失敗，故二次襯砌做成自防水砼結(jié)構(gòu)。采用低堿性膨脹水泥砼。自防水結(jié)構(gòu)抗?jié)B標號要求達到S8。
2.4 隧道二次襯砌 本隧道設(shè)計要求砼強度等級為C25，抗?jié)B指標為S8。為保證二次襯砌質(zhì)量，提高工效，二次襯砌采用自行式全斷面鋼模臺車配砼輸送泵泵送入模。襯砌用砼采用商品砼，震搗采用插入式震搗器配合附著式震搗器。鋼模臺車長度為12m，段間施工縫嵌以設(shè)計院確定的橡膠止水帶型號。
2.5 仰拱、鋪底等施工 排水溝等先行施工，仰拱與鋪底同時施作，距開挖工作面相距50~100m，實踐證明，及時施作仰拱，起到早閉合、防塌方效果，同時能保證洞內(nèi)道路的暢通，對搞好洞內(nèi)排水、搞好文明施工、防止隧道基底軟化等都是非常有利的。仰拱施作，勢必影響到車輛的通行，為此采取防干擾簡易平臺做為過渡通道，以保證掌子面正常施工。
3 地質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報
在施工過程中，現(xiàn)場施工的地質(zhì)工作者應(yīng)嚴密注意圍巖開挖情況，通過探測手段，預(yù)測開挖工作面前方幾米至幾十米，甚至上百米的圍巖工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合掘進中地質(zhì)條件的變化，及時提出預(yù)報，以便有準備地做好各種預(yù)防和施工措施，保證隧道施工的順利進行。
4 施工監(jiān)控量測
根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求，對隧道下列項目進行量測：隧道內(nèi)目測觀察、隧道拱頂下陷量、隧道仰拱頂隆起量、隧道內(nèi)空變位、鋼支撐內(nèi)力、噴砼內(nèi)力、地表沉陷。采用相關(guān)地下工程新奧法圍巖觀測數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)軟件進行分析與數(shù)據(jù)處理。
參考文獻：
[1]楊渡軍．公路施工技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2007.
[2]徐海軍．公路施工技術(shù)與管理[M]．北京：人民交通出版社，2007.