嚴(yán)寒地區(qū)隧道深埋水溝施工技術(shù)

都 強(qiáng)

(中鐵十二局集團(tuán)二公司，山西太原 030032)

嚴(yán)寒地區(qū)隧道深埋水溝施工技術(shù)

都 強(qiáng)

(中鐵十二局集團(tuán)二公司，山西太原 030032)

后安山隧道位于吉林省東北部，地處嚴(yán)寒地帶。為預(yù)防凍脹，隧道洞口1 km范圍內(nèi)設(shè)置深埋水溝，水溝開挖深度至仰拱面下3.44 m，施工難度大。加快深埋水溝施工速度，減少對(duì)隧道拱墻初期支護(hù)的影響，確保施工安全是該工程的難題。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，系統(tǒng)總結(jié)了該隧道深埋水溝施工工序及施工控制技術(shù)。

寒區(qū) 隧道 深埋水溝 施工 安全 進(jìn)度

1 工程概況

圖1 后安山隧道縱斷面示意

后安山隧道位于吉林省圖們市東嘎呀河?xùn)|岸，為雙線隧道，起訖里程 GDK306+029—GDK312+580，全長6 551 m，隧道縱斷面如圖1所示。隧道穿越的主要地層為二疊系柯島組(P1k)，表層為殘坡積粗角礫土，下伏強(qiáng)～弱風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，巖質(zhì)堅(jiān)硬，具變質(zhì)性，節(jié)理、裂隙發(fā)育;巖漿活動(dòng)較為頻繁，隧址區(qū)發(fā)育多處侵入花崗巖。其中進(jìn)口段為殘坡積的粉質(zhì)黏土和粗角礫土，下伏砂巖、砂質(zhì)泥巖，全～強(qiáng)風(fēng)化呈硬土狀及半巖半土狀，該類巖土具有中～弱膨脹性，遇水易軟化坍塌，邊坡穩(wěn)定性差。

隧址區(qū)年平均氣溫為5.9℃，極端最高氣溫37.7℃，極端最低氣溫－29.2℃，最冷月1月份平均氣溫－12.5℃。年平均降水量為547.4 mm，年最大降水量883.0 mm，年最小降水量325.3 mm。年平均降水日數(shù)為81 d，年平均雷暴天數(shù)21 d，土壤最大凍結(jié)深度181 cm，年平均蒸發(fā)量為1 249.3 mm。

2 中心深埋水溝設(shè)計(jì)情況

根據(jù)本隧址區(qū)氣候情況，后安山隧道進(jìn)口1 000 m范圍內(nèi)設(shè)中心深埋水溝(圖2)，中心水溝結(jié)構(gòu)包括管座、涵管、碎石反濾層、保溫層、砂漿保護(hù)層等，其中涵管采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管(壁厚12 cm)，管身布設(shè)直徑2 cm的泄水孔，泄水孔間距40 cm，梅花形布置。

3 中心深埋水溝施工工序

1)測(cè)量放樣。在已施工仰拱上放出隧道中線及該處標(biāo)高，同時(shí)在下次仰拱施工端頭部位的兩側(cè)邊墻上放出參照點(diǎn)，施工過程中根據(jù)設(shè)計(jì)資料計(jì)算出中心水溝開挖深度。

2)開挖。因本隧道洞口段主要以軟巖為主，所以主要介紹軟巖開挖方法。根據(jù)設(shè)計(jì)，中心涵管單節(jié)長200 cm，連接如圖3所示。結(jié)合本隧道地質(zhì)情況，中心深埋水溝及仰拱1次開挖長度以4 m為宜。中心深埋水溝從仰拱面往下需要開挖深度為344 cm，開挖最窄處為100 cm，主要以機(jī)械開挖為主，輔以弱爆破。開挖時(shí)要注意保護(hù)拱墻初支結(jié)構(gòu)，所以先開挖部位Ⅰ(見圖4)，然后開挖部位Ⅱ，最后開挖部位Ⅲ。如開挖過程中地下水位高于開挖底面的標(biāo)高，地下水位應(yīng)降至開挖底面以下0.3～0.5 m。

圖3 中心涵管連接示意(單位：mm)

圖4 深埋水溝開挖示意(單位：cm)

3)出渣及清底。出渣工序與開挖工序平行作業(yè)，既采用挖機(jī)裝渣，開挖后隨即裝車運(yùn)至渣場(chǎng)。

4)清底、復(fù)測(cè)。出渣完畢后及時(shí)對(duì)Ⅱ，Ⅲ部位進(jìn)行清底作業(yè)并同步及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)。根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果，如欠挖及時(shí)進(jìn)行處理，如不欠挖則調(diào)整底板坡度并夯實(shí)。

5)施工管座。管座最好采用預(yù)支管座，這樣可以節(jié)省混凝土凝固時(shí)間，加快施工進(jìn)度，減小對(duì)初支結(jié)構(gòu)的影響。管座必須平穩(wěn)、牢靠。周邊采用同級(jí)混凝土回填。同時(shí)進(jìn)行Ⅲ部位的拱架安裝及噴射混凝土施工。

6)涵管安裝。采用挖機(jī)吊裝，鋼絲繩綁在涵管兩端輕放至管座上，然后由人工進(jìn)行連接，避免損壞涵管(參見圖3)。步驟為：①管道接口填塞油麻。②連接后接縫處鋪設(shè)一層10 mm厚的1∶2.5水泥砂漿，再鋪設(shè)一層20號(hào)10×10的鋼絲網(wǎng)，最后鋪設(shè)一層15 mm厚的1∶2.5水泥砂漿。③管座周邊及涵管下半部分采用混凝土回填壓實(shí)。涵管頭采用5 cm厚木板進(jìn)行封堵，避免各種雜質(zhì)堵塞涵管，同時(shí)可對(duì)后續(xù)碎石層施工進(jìn)行遮擋、控制。

7)施工碎石滲透層。施工前將環(huán)向盲管深入涵管，深入長度不小于3 cm，然后采用滲水性好、不易風(fēng)化、級(jí)配良好的骨料回填密實(shí)，一般采用直徑2.5～5.0 cm的卵石，并壓密實(shí)。

8)施工保溫層。找平碎石層后，在隧道中線兩側(cè)各1 m范圍內(nèi)挖10 cm深的空間放置聚氨酯保溫板，然后在保溫板四周用碎石填滿整平，最后在保溫層上抹5 cm厚的砂漿保護(hù)層，該5 cm砂漿可用噴射混凝土代替。

9)施工剩余仰拱初支。鋼架安裝時(shí)輕拿輕放，避免破壞保溫板且影響碎石滲水層。

4 中心深埋水溝施工控制要點(diǎn)

根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際施工過程分析，中心深埋水溝施工控制要點(diǎn)如下：

1)安全控制。開挖過程中一定要注意分步開挖，否則如果深埋水溝部位需要二次或多次開挖則可能造成拱墻初支長時(shí)間處于懸空狀態(tài)，造成安全風(fēng)險(xiǎn)。

2)超欠挖控制。開挖過程中要不斷復(fù)核開挖深度，如需爆破則采用弱爆破方式，炸松巖體，然后用挖機(jī)開挖。

3)坡度、方向及標(biāo)高控制。該項(xiàng)是確保深埋水溝暢通的前提條件，從清底到管座、再到涵管安裝都必須進(jìn)行測(cè)量復(fù)核。

4)碎石反濾層及環(huán)向盲管控制。必須按設(shè)計(jì)嚴(yán)格施工，否則容易造成仰拱底部積水、襯砌或仰拱滲漏水，嚴(yán)重的可能造成隧道整體沉降、運(yùn)營時(shí)線路拱起。

5)時(shí)間控制。在保證質(zhì)量的前提下要盡可能縮減施工時(shí)間，仰拱及仰拱以下部位施工時(shí)間越短，拱墻初支受到的影響就越小，特別是在軟弱圍巖地段更應(yīng)該想盡一切辦法節(jié)省時(shí)間。

5 結(jié)語

本文以后安山隧道洞口深埋水溝施工為例，系統(tǒng)總結(jié)了該類工程施工工序和施工控制要點(diǎn)，可為同類工程安全、快速施工提供參考。

［1］朱國偉．寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)探討［J］．鐵道工程學(xué)報(bào)，2013(1)：49-53．

［2］武志萍．高寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)［J］．山西建筑，2002(1)：153-154．

［3］宋順德．寒冷地區(qū)鐵路隧道防排水設(shè)施凍害淺析［J］．鐵道建筑，2011(7)：63-65．

［4］宋福．敖包溝隧道下穿工程爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)及減振措施研究［J］．鐵道建筑，2013(2)：43-45．

［5］中華人民共和國鐵道部．TB 10003—2005 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京：中國鐵道出版社，2005．

［6］中華人民共和國鐵道部．TB 10204—2002 鐵路隧道施工規(guī)范［S］．北京：中國鐵道出版社，2002．

［7］中華人民共和國鐵道部．TB 10119—2000 鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范［S］．北京：中國鐵道出版社，2001．

Construction technology of deep-buried ditch in tunnel in frigid region

DU Qiang
(The Second Engineering Co．，Ltd．，China Railway 12th Bureau Group Corporation，Taiyuan Shanxi 030032，China)

Hou'anshan tunnel，located in the Northeast part of Jilin province，suffers from severely cold surrounding．The tunnel takes on deep ditches within a 1 000 m radius as a precaution method against frost-heave hazard，all of which are excavated at a depth of 3.44 m from the inverted surface．The difficult techniques of the project require construction safety，fast construction speed and minimum impact on preliminary supporting of the arch wall all at the same time．With that in mind，the paper looks into the construction process，and comes out with working procedures and control approaches specific for such project．

Frigid region;Deep-buried ditch;Construction;Safety;Progress

(責(zé)任審編 李付軍)

U455．4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．10．14

1003-1995(2014)10-0059-03

2014-06-15;

2014-07-20

都強(qiáng)(1981— )，男，山西陽城人，工程師。