雙連拱隧道開挖及初期支護(hù)施工工藝

田磊

1工程概況

大嶺隧道位于陜西省安康市流水鎮(zhèn),是包茂高速公路陜西境安康至紫陽段AME5合同段的淺埋雙連拱隧道,全長156m。隧道結(jié)構(gòu)按新奧法原理進(jìn)行設(shè)計(jì),采用復(fù)合襯砌,以錨桿、掛網(wǎng)、濕噴混凝土等為初期支護(hù),并輔以大管棚、注漿小導(dǎo)管等支護(hù)措施。

2設(shè)計(jì)概況及特點(diǎn)

雙連拱隧道是在高速公路通過的山勢不高、縱向長度較短、公路上下行線在此分離不開的地段設(shè)置的雙跨連拱隧道,其單跨斷面為單心圓結(jié)構(gòu),邊墻為曲墻,中墻為直墻,單跨凈寬10.25m,凈高5.0m,上下行線隧道通過鋼筋砼中隔墻相連,初期支護(hù)根據(jù)地質(zhì)情況分別采用工字鋼,Φ22早強(qiáng)錨桿、掛網(wǎng)、噴砼與單跨隧道基本相同。

3施工工藝

3.1 開挖施工

因雙連拱隧道具有埋深淺、跨度大、地質(zhì)條件復(fù)雜、圍巖風(fēng)化破碎、受雨季地表水影響大的特點(diǎn),開挖施工必須遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早閉合”的原則。根據(jù)圍巖情況的不同,本隧道開挖施工采用導(dǎo)洞法。

3.1.1 導(dǎo)洞施工法

導(dǎo)洞施工法就是首先在連接上下行線隧道的中隔墻處貫通一條小斷面導(dǎo)洞,并施工中隔墻砼,在上下行隧道兩側(cè)分別開挖一條側(cè)導(dǎo)洞,在中墻砼與邊墻砼施工完后再開挖上下行線正洞的施工方法。

導(dǎo)洞開挖法施工順序說明。

(1)先行中心導(dǎo)洞上部開挖、臨時支撐。

(2)先行中心導(dǎo)洞下部開挖、臨時支撐。

(3)模筑鋼筋混凝土中隔墻。

(4)后行雙側(cè)壁導(dǎo)洞開挖、初期支護(hù)、臨時支撐。

(5)先行單洞環(huán)形開挖中心預(yù)留核心土、初期支護(hù)。

(6)先行單洞中心核心土部分開挖。

(7)先行單洞中間底部開挖。

(8)后行單洞環(huán)形開挖中心預(yù)留核心土、初期支護(hù)。

(9)后行單洞中心核心土部分開挖。

(10)后行單洞中間底部開挖。

根據(jù)隧道進(jìn)出口地形條件及施工場地的實(shí)際情況,中導(dǎo)洞開挖從隧道一端開始施工,在另一端貫通。根據(jù)地質(zhì)條件,中導(dǎo)洞開挖采用全斷面施工方法,均采用光面爆破技術(shù),初期支護(hù)緊跟開挖面,不允許圍巖暴露時間太長,杜絕坍方,因?yàn)橹袑?dǎo)洞即使有小面積的坍方也會給正洞開挖帶來很大的影響。

為減輕相互影響,上下行線正洞開挖不能齊頭并進(jìn),一前一后錯開2.5倍洞徑的距離。對于單跨正洞的挖掘方法要采取先拱后墻法分臺階的方法,通過光面爆破技術(shù)先對拱墻開挖。這樣可以保證隧道能夠成形,而且將爆破對圍巖的影響減少到最低。對于隧道拱部的挖掘高度合適的范圍是在2.5m～4.0m,如果是要采取爆破,就要盡量對中隔墻進(jìn)行保護(hù)。開挖進(jìn)尺控制在1m以內(nèi),開槽用直眼的方法或者是斜眼掏槽。

下部開挖的方法就需要先在邊墻的部位開個槽,以便將拱部初期支護(hù)接下來,然后再挖中間部分。對于邊墻部分除了爆破外還要注意嚴(yán)格控制進(jìn)尺,最多開挖出兩榀鋼支撐位置就盡快施作初期支護(hù),封閉圍巖,防止因拱部支護(hù)長時間懸空而造成坍方。

對于側(cè)導(dǎo)洞進(jìn)行施工操作的方法和中導(dǎo)洞差不多。當(dāng)其施工完成以后要進(jìn)行正洞的施工時要注意,上下臺階要分開進(jìn)行。但是在進(jìn)行初期支護(hù)施工時,其操作和中導(dǎo)洞有所不同,并不是先拱后墻,而是要先墻后拱。這是因?yàn)樵谕趥?cè)導(dǎo)洞的時候,已經(jīng)對正洞邊墻初期支護(hù)開始施工了。在挖掘正洞時要考慮中隔墻及側(cè)墻,所以進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時要考慮好,盡量減小對它們的影響。特別是開挖下部的時候,要認(rèn)真計(jì)算藥量,保護(hù)好初期支護(hù)。

3.2 支護(hù)體系施工

3.2.1 超前支護(hù)

隧道洞口段20m采用Ф89×8mm管棚,在施工管棚時,砼護(hù)拱、導(dǎo)向管的位置、角度必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工及安裝。鋼管分節(jié)長度為5m,安設(shè)順序要科學(xué)合理,相鄰兩根鋼管接頭不允許在一個斷面上,水泥漿必須按設(shè)計(jì)配合比配制,終壓力控制在1.5MPa～2.0MPa之間。

隧道V、IV類圍巖均采用Ф50×5mm超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù),采用風(fēng)鉆鉆孔,在開挖掌子面鋼拱架立好后開始鉆孔,導(dǎo)管從拱架腹部穿入,小導(dǎo)管長度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施作,長度5m。鉆孔時應(yīng)保證小導(dǎo)管外插角15°,孔位偏差不超過100mm,孔眼深度大于鋼管長度100mm左右,導(dǎo)管注漿必須按設(shè)計(jì)配合比及注漿壓力施工。注漿過程中設(shè)專人做好記錄。結(jié)束后檢查其效果,不合格者補(bǔ)注漿。

3.2.2 初期支護(hù)

①早強(qiáng)砂漿錨桿施工。

安裝錨桿前,先對錨桿的位置、孔距、方向、孔深、桿體、托板及墊圈進(jìn)行檢查,必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。采用專門錨固藥包、φ22mm普通螺紋鋼筋制作。在進(jìn)行鉆眼前要布置好孔位,這就要根據(jù)受噴面情況以及設(shè)計(jì)要求來判斷好。之后將錨固藥包放入孔內(nèi),將注漿管插至孔底進(jìn)行注漿,在漿體邊注入的過程邊勻速將注漿管拔出。注漿完成以后迅速將桿體插入,其插入的位置要在孔的中心。鋼筋尾部露在外面的長度要比噴層厚度還要稍小些,并及時將墊板安裝好。墊板在安裝的時候要注意密貼巖面,安裝完畢以后注意保護(hù)。

②型鋼鋼架施工。

型鋼鋼架采用現(xiàn)場冷彎制作。先檢查下開挖的斷面凈空,確認(rèn)合格以后就要安裝鋼架。其位置要垂直于隧道中心線,并且鋼架的連接要達(dá)到一定要求,上、下端主筋的安裝要對齊螺栓孔。拼裝完鋼架以后并檢查,確認(rèn)無誤后開始焊接φ20縱向連接筋。當(dāng)拱腳超挖時,要通過鋼墊板來調(diào)整。

③鋼筋網(wǎng)施工。

鋼筋網(wǎng)按設(shè)計(jì)直徑的鋼筋鋪設(shè),在巖面噴射一層混凝土、錨桿安設(shè)完成后進(jìn)行。鋼筋網(wǎng)隨受噴面的起伏鋪設(shè),且與錨桿聯(lián)接牢固,在將混凝土噴射到鋼筋上時不得晃動鋼筋。當(dāng)安設(shè)有型鋼拱架時鋼筋網(wǎng)必須安設(shè)于型鋼拱架的外弧上,并與型鋼拱架焊接牢固。

④噴射混凝土施工。

在準(zhǔn)備噴射混凝土?xí)r,要先通過觀察受噴面部位以及巖面的光滑潮濕等相關(guān)情況,來調(diào)節(jié)噴射壓力和速凝劑的摻入量,其目的是為了使回彈量盡量減少。

在噴射過程中,要按照分段、分片的方式,并且自下而依次進(jìn)行。當(dāng)噴射的巖面存在有凹洼時,則要先將凹處噴平。在噴射中,為了可以控制噴射混凝土的厚度,事先要設(shè)立標(biāo)志或?qū)㈠^桿外露一定長度。

當(dāng)開始挖掘隧道時為了防止巖體松弛,要對巖面噴射一定量的砼。當(dāng)前一層混凝土噴完以后,等待凝結(jié)好再噴第二層。如果間隔時間超過一小時,則需要用吹風(fēng)和水洗的方式對受噴面進(jìn)行清洗。噴射過程中要保持噴嘴始終垂直于受噴面,同時也不能太近,一般距離為1.0m～1.5m。當(dāng)混凝土噴射好以后,要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)工作。

4結(jié)語

大嶺隧道施工從安全、質(zhì)量、進(jìn)度控制方面為項(xiàng)目今后雙連拱隧道施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)洞法施工工藝已經(jīng)應(yīng)用在其他項(xiàng)目雙連拱隧道施工中。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡紅衛(wèi).中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司[J].雙聯(lián)拱隧道施工工藝.

[2] 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范.JTJ042-94[S].中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).