隧道大管棚導(dǎo)向墻施工方法比較

楊倫

（中鐵大橋局第五工程有限公司，江西，九江，332001）

隧道大管棚導(dǎo)向墻施工方法比較

楊倫

（中鐵大橋局第五工程有限公司，江西，九江，332001）

隧道施工中超前預(yù)支護(hù)大管棚導(dǎo)向墻不同施工方法及比較。

隧道；導(dǎo)向墻；施工方法

一、工程概況

1、贛閩隧道工程概況

贛閩隧道（贛境）進(jìn)口設(shè)計(jì)里程DK136+134-DK136+685，全長(zhǎng)551米。地表0.5-3m深度范圍內(nèi)為粉質(zhì)黏土，硬塑σO=180kPa；粉質(zhì)黏土以下地質(zhì)為變質(zhì)砂巖夾炭質(zhì)板巖，局部炭質(zhì)頁(yè)巖，巖性變化為全風(fēng)化-弱風(fēng)化，全風(fēng)化σO=250kPa；強(qiáng)風(fēng)化σO=400kPa；弱風(fēng)化σO= 600kPa。

2、葉坪隧道工程概況

葉坪隧道起始里程DK130+805，終止里程為DK134+390，全長(zhǎng)3585m。隧道為時(shí)速200km/h客貨共線雙線鐵路隧道，隧道內(nèi)線間距為4.50m。本隧道設(shè)計(jì)為1.16%上坡。本段開挖斷面巖性根據(jù)設(shè)計(jì)文件為變質(zhì)砂巖夾炭質(zhì)板巖，巖石破碎。其通過地層巖性為全風(fēng)化～弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖夾炭質(zhì)板巖，局部炭質(zhì)頁(yè)巖砂礫巖。

二、施工方法

1、贛閩隧道（贛境）進(jìn)口導(dǎo)向墻施工方法

（1）施工準(zhǔn)備

施工場(chǎng)地原地貌為山林地區(qū)，樹木和雜草十分茂盛，所以施工前首先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，主要采用人工配合機(jī)械進(jìn)行表面植被和浮土的清理，場(chǎng)地的平整。并由測(cè)量組使用GPS放樣出開挖截止線，并用石灰灑出開挖截止線。

（2）施工工序流程

平整場(chǎng)地→測(cè)量放樣→斷面開挖→套拱支架制作和安裝→支架兩端底腳砼澆注→噴支架砼→套拱、導(dǎo)向管安裝→導(dǎo)向墻模板安裝→導(dǎo)向墻砼澆注

（3）施工方法

①平整場(chǎng)地：采用人工將施工場(chǎng)地周圍內(nèi)植被和浮土清除，機(jī)械進(jìn)行場(chǎng)地平整。

②測(cè)量放樣：測(cè)量組使用GPS將開挖起截止線各控制點(diǎn)放出，同時(shí)在各控制點(diǎn)處打下木樁，并使用石灰將開挖起截止線灑出。

③斷面開挖：采用一臺(tái)PC220挖掘機(jī)進(jìn)行斷面開挖，開挖過程中使用一臺(tái)ZL 50裝載機(jī)配合清理?xiàng)壊?，開挖過程中嚴(yán)格控制開挖線，嚴(yán)禁超挖及超出截止線。

④套拱支架制作和安裝：套拱支架使用冷彎?rùn)C(jī)分兩段制作，套拱支架彎曲半徑為7200mm、單根彎曲角度為60o，兩段套拱支架采用連接板螺栓連接。安裝過程中首先由測(cè)量組放出兩底角和拱頂控制點(diǎn)，然后由吊機(jī)配合人工進(jìn)行支架拼裝。

⑤澆注支架兩端底腳砼（見圖 1）：澆注底腳砼時(shí)必須嚴(yán)格控制澆注速度，分層振搗密實(shí)，在各轉(zhuǎn)角處必須確保振搗到位，以確保澆注質(zhì)量和外觀。

圖1

⑥噴支架砼：噴射砼采用干噴機(jī)進(jìn)行施工，噴射砼前首先在套拱中綁扎一層鋼筋網(wǎng)片（見圖 2），然后采用對(duì)稱噴射至下而上施工，噴射厚度以將鋼筋網(wǎng)片覆蓋為宜。

圖2

⑦套拱、導(dǎo)向管安裝：測(cè)量組使用GPS放出拱腳以及拱頂控制點(diǎn)，然后使用吊機(jī)將單片型鋼起吊到位，并使用螺栓將兩片型鋼連接牢靠。待連接完成后測(cè)量組進(jìn)行復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高和里程，并將設(shè)計(jì)標(biāo)高和里程進(jìn)行核對(duì)，拱頂標(biāo)高由設(shè)計(jì)標(biāo)高加預(yù)留沉降量?jī)刹糠纸M成，預(yù)留沉降量以圍巖等級(jí)以及洞口地質(zhì)情況綜合決定。由于本施工點(diǎn)圍堰級(jí)別為Ⅴb且松散，綜合分析后確定預(yù)留量為 30cm。安裝導(dǎo)向管前首先根據(jù)大管棚施工參考圖計(jì)算出各導(dǎo)向管的三維坐標(biāo)，測(cè)量組根據(jù)參數(shù)在套拱上放樣出導(dǎo)向管位置，并在控制點(diǎn)上焊接長(zhǎng)10cm鋼筋頭作為定位鋼筋。導(dǎo)向管角度調(diào)整好后，將其焊接牢靠在定位鋼筋上。

⑧導(dǎo)向墻模板安裝：模板加固鋼筋按1m的間距焊接牢靠在套拱支架之上，模板采用膠合板制作，單塊模板寬度為 1m，長(zhǎng)度及外輪廓線由套拱曲線決定，模板制作由兩端向中間現(xiàn)場(chǎng)逐塊制作安裝。外側(cè)模設(shè)兩條鋼筋背帶和一條方木背帶，背帶間距為 30cm，鋼筋背帶與固定鋼筋焊接牢靠。頂模只安裝兩端底角2m長(zhǎng)范圍內(nèi)的模板，其余部分待澆注砼時(shí)進(jìn)行分段安裝。

⑨導(dǎo)向墻砼澆注：砼澆注采用裝載機(jī)和挖掘機(jī)配合施工。砼對(duì)稱澆注單邊長(zhǎng)度達(dá)1-1.5m后，將澆注完成部分頂模進(jìn)行安裝，并將該段背帶同固定鋼筋焊接起來。按此施工方法循環(huán)進(jìn)行施工，直至澆注完成。在澆注過程中嚴(yán)格控制澆注速度，以防止由于澆注砼太快溢出或是爆模。振動(dòng)棒震動(dòng)過程中不得長(zhǎng)時(shí)間貼模振動(dòng)，在側(cè)模處只需將振動(dòng)棒插入砼內(nèi)快速拖動(dòng)振搗，靠墻一側(cè)必須充分振搗。

2、葉坪隧道進(jìn)口導(dǎo)向墻施工方法

（1）施工準(zhǔn)備

該施工場(chǎng)地原地貌為山林地區(qū)，地表樹木較多，雜草茂盛，所以首先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，主要采用人工清除地表植被和浮土，并由機(jī)械刨除樹樁、樹根。待場(chǎng)地清理完畢后由測(cè)量組使用GPS放出截止線各控制點(diǎn)，同時(shí)用石灰灑出開挖截止線。

（2）施工工序

平整場(chǎng)地→測(cè)量放樣→斷面開挖→套拱支架以及套拱制作→套拱支架、套拱以及導(dǎo)向管安裝→導(dǎo)向墻模板安裝→導(dǎo)向墻砼澆注

（3）施工方法

①平整場(chǎng)地：采用人工將施工場(chǎng)地周圍植被和浮土清除。

②測(cè)量放樣：由測(cè)量組使用GPS將開挖截止線各控制點(diǎn)放出，同時(shí)在各控制點(diǎn)處打下木樁，并使用石灰將輪廓線畫出。

③斷面開挖：采用一臺(tái) 220挖掘機(jī)進(jìn)行斷面開挖，過程中使用一臺(tái)50裝載機(jī)配合清理?xiàng)壊?，開挖過程中嚴(yán)格控制開挖線，嚴(yán)禁超挖及超出截止線。

④套拱支架以及套拱制作：套拱支架以及套拱使用冷彎?rùn)C(jī)分三段制作，單段套拱彎曲角度為60o，兩兩間采用螺栓連接。單品套拱制作完成后進(jìn)行預(yù)拼裝，拼裝完成后對(duì)存在的問題進(jìn)行修改。

⑤套拱支架、套拱以及導(dǎo)向管安裝：首先由測(cè)量組使用GPS放出套拱支架和套拱各控制點(diǎn)（拱腳控制點(diǎn)和拱頂控制點(diǎn)）。套拱支架安裝完成后對(duì)支架進(jìn)行加固及每間隔兩米設(shè)置一道鋼管支架，單道支架由三根Φ50鋼管并排組成。套拱安裝首先由吊機(jī)將兩側(cè)單片型鋼分別起吊到位后，再將第三片起吊。起吊完成后用螺栓將型鋼兩兩連接牢靠。拼裝完成后測(cè)量組進(jìn)行復(fù)測(cè)型鋼頂面中心標(biāo)高和里程，并與設(shè)計(jì)標(biāo)高和里程進(jìn)行核對(duì)，拱頂標(biāo)高由設(shè)計(jì)標(biāo)高加預(yù)留沉降量?jī)刹糠纸M成，預(yù)留沉降量由圍巖等級(jí)以及洞口地質(zhì)情況決定。安裝導(dǎo)向管前首先根據(jù)大管棚參圖計(jì)算出各導(dǎo)向管的三維坐標(biāo)，測(cè)量組根據(jù)各參數(shù)在套拱上放出控制點(diǎn)，導(dǎo)向管根據(jù)控制點(diǎn)調(diào)好角度后焊接在套拱上。

⑥導(dǎo)向墻模板安裝：模板加固鋼筋按2m的間距焊接牢靠在套拱支架之上，模板使用寬20cm長(zhǎng)100cm厚5cm木板。外側(cè)模設(shè)兩條背帶，其間距為 50cm，且與固定鋼筋焊接牢靠。側(cè)模沿套拱輪廓線逐塊拼裝，并固定牢靠在背帶上。

⑦導(dǎo)向墻砼澆注：導(dǎo)向墻砼采用天泵對(duì)稱澆注，每澆注完成2-3m便將澆注完成部分頂模安裝并加固，以此循環(huán)施工直至澆注完成。在澆注過程中嚴(yán)格控制澆注速度，振動(dòng)棒震動(dòng)過程中不得長(zhǎng)時(shí)間貼模振動(dòng)，在側(cè)模處只需將振動(dòng)棒插入砼內(nèi)快速拖動(dòng)振搗，但在靠墻一側(cè)振搗時(shí)必須充分振搗。由于是天泵澆注沖擊力比較大，嚴(yán)禁正對(duì)側(cè)模沖擊澆注。以防止砼由于澆注太快溢出或是爆模。

三、施工方法綜合對(duì)比

1、力學(xué)性能對(duì)比采用邁達(dá)斯建模計(jì)算，模型結(jié)構(gòu)參照設(shè)計(jì)圖紙制作。設(shè)置參數(shù)如下：設(shè)計(jì)荷載為混凝土自重：23 KN/M；（由于砼自重并非完成作用在套拱或套拱支架上）

材料特性：I18型鋼參數(shù)；

邊界條件：固定端（無位移和轉(zhuǎn)角）。贛閩隧道套拱支架模型：

葉坪隧道進(jìn)口套拱支架模型：

建模計(jì)算得：

贛閩隧道套拱支架內(nèi)應(yīng)力 δmax = 13.1 MPa ；

贛閩隧道套拱支架變形量 Δ = 50.311mm ；

葉坪隧道進(jìn)口套拱支架內(nèi)應(yīng)力 δmax = 12.3 MPa ；

葉坪隧道進(jìn)口套拱支架變形量 Δ = 46.211mm ；

計(jì)算所得數(shù)據(jù)如下：

贛閩隧道套拱支架內(nèi)應(yīng)力 δmax = 13.1 MPa ；

葉坪隧道進(jìn)口套拱支架內(nèi)應(yīng)力 δmax = 12.3 MPa ；

贛閩隧道套拱支架變形量 Δ = 50.311mm ；

葉坪隧道進(jìn)口套拱支架變形量 Δ = 46.211mm ；

以上數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)圖紙以及相關(guān)規(guī)范的要求。

2、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際材料、機(jī)械和人工使用量統(tǒng)計(jì)得出，贛閩隧道導(dǎo)向墻更為經(jīng)濟(jì).

四、總結(jié)

經(jīng)過以上對(duì)比分析后我們首先可以得出以下結(jié)論：

1、贛閩隧道（贛境）進(jìn)口導(dǎo)向墻施工方法較葉坪隧道進(jìn)口導(dǎo)向墻施工方法工序較多，施工時(shí)間更長(zhǎng)。

2、兩隧道在施工費(fèi)用方面通過定額得出贛閩隧道（贛境）進(jìn)口導(dǎo)向墻施工較葉坪隧道進(jìn)口導(dǎo)向墻施工少投入，更為經(jīng)濟(jì)。

3、兩導(dǎo)向墻支架在力學(xué)分析上可以看到，雖然結(jié)構(gòu)形式有所不同，加固方法有所區(qū)別，但是兩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性基本是相同的。

導(dǎo)向墻的施工可能有很多種方法，也存在很多比以上兩種施工方法在結(jié)構(gòu)上更為安全的，在費(fèi)用上更為節(jié)省的，在外觀上更為美觀的。但在對(duì)比完兩中方法后，建議當(dāng)在工期允許的情況下使用贛閩隧道（贛境）進(jìn)口導(dǎo)向墻施工方法進(jìn)行指導(dǎo)施工。此方法可以在滿足施工要求的前提下，減少施工費(fèi)用的投入，從而提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]《贛州至龍巖鐵路擴(kuò)能改造工程贛閩隧道設(shè)計(jì)圖》圖號(hào)：贛龍擴(kuò)施（隧）-37

[2]《贛州至龍巖鐵路擴(kuò)能改造工程葉坪隧道設(shè)計(jì)圖》圖號(hào)：贛龍擴(kuò)施（隧）-36

[3]《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》TZ204-2008

TU148

1674-3954（2011）03-0318-02

楊倫,(1981-)男,安徽省合肥市人,助理工程師