高速公路分離式螺旋曲線隧道施工探討

湯榮英 湯淳

摘 要：隧道工程是高速公路重要的組成部分，施工技術(shù)關(guān)系到整個(gè)高速公路工程的質(zhì)量和使用壽命。文章結(jié)合某高速公路的實(shí)際，對(duì)分離式螺旋曲線隧道的施工技術(shù)進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：高速公路；分離式螺旋曲線隧道；施工技術(shù)

在高速公路工程中，由于受空間限制，隧道工程一直都是施工中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。某高速公路隧道工程為分離式雙車(chē)道單向隧道，隧道左洞長(zhǎng)2792米，右洞長(zhǎng)2940米；設(shè)有行人橫洞4座，共長(zhǎng)150.3米；行車(chē)橫洞3座，共長(zhǎng)135.4米。該隧道為分離式螺旋曲線隧道工程，左右洞測(cè)量軸線間距22～32m不等，洞門(mén)型式進(jìn)口采用削竹式，出口采用端墻式。該隧道工程具有以下特點(diǎn)：（1）施工區(qū)為環(huán)境保護(hù)區(qū)，施工中棄渣環(huán)保問(wèn)題需重點(diǎn)考慮。（2）線路選位較高，尤其是隧道出口位于半山腰陡崖之上，交通極其困難，進(jìn)洞施工難度極大；隧道長(zhǎng)、洞口圍巖差，施工安全需充分考慮。隧道工程為控制性工程。（3）地形復(fù)雜，溝谷縱橫，地形起伏大，山勢(shì)陡峻，洞口場(chǎng)地布設(shè)和臨建困難。（4）隧道出口端明洞與橋臺(tái)緊連，相互施工干擾大。（5）隧道Ⅴ級(jí)、Ⅳ級(jí)圍巖占80%，且為小半徑螺旋曲線隧道施工難度及風(fēng)險(xiǎn)較大。（6）隧道棄渣場(chǎng)距離洞口較遠(yuǎn)。下面淺談該隧道工程具體的施工方法。

1 洞身開(kāi)挖及初期支護(hù)

1.1 結(jié)合隧道地質(zhì)條件，開(kāi)挖圍巖級(jí)別為Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖，因此采用七步開(kāi)挖作業(yè)法施工，即在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，在三個(gè)臺(tái)階上分七個(gè)開(kāi)挖面，以前后七個(gè)不同的位置相互錯(cuò)開(kāi)同時(shí)開(kāi)挖，然后分部同時(shí)支護(hù)，形成支護(hù)整體，縮小作業(yè)循環(huán)時(shí)間，逐步向縱深推進(jìn)的作業(yè)方法。開(kāi)挖支護(hù)應(yīng)注意開(kāi)挖掘進(jìn)的臺(tái)階工作面的同時(shí)進(jìn)行，初期支護(hù)先上后下，分部進(jìn)行，而進(jìn)行圍巖量測(cè)結(jié)果時(shí)，要時(shí)時(shí)的調(diào)整支護(hù)參數(shù)，循環(huán)進(jìn)尺0.6～1.2m。在開(kāi)挖過(guò)程中，還要進(jìn)行裝運(yùn)機(jī)械的出渣運(yùn)輸。

1.2 七步開(kāi)挖作業(yè)法要求在隧道全斷面劃分的各部位同時(shí)開(kāi)挖，由于七個(gè)部位分別于七個(gè)里程，從而使一個(gè)開(kāi)挖斷面處的圍巖暴露的面積減到最小。首先應(yīng)進(jìn)行一系列的支護(hù)形成一個(gè)較穩(wěn)定的承載拱，有了承載拱的支護(hù)，才可以進(jìn)行下一步的支護(hù)，然后進(jìn)行開(kāi)挖，當(dāng)開(kāi)挖完成后，緊跟二次襯砌。

2 Ⅲ級(jí)圍巖段正臺(tái)階法施工

2.1 該隧道左洞有322m，右洞有377mⅢ級(jí)圍巖，圍巖巖性為弱風(fēng)化或微風(fēng)化花崗巖，巖石堅(jiān)硬、巖體較完整穩(wěn)定性較好。所以采用正臺(tái)階法施工。

2.2 施工方法

上臺(tái)階開(kāi)挖采用YT-28鑿巖機(jī)鉆眼，塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)，毫秒微差有序起爆，預(yù)留光爆層爆破。下半斷面也采用YT-28鑿巖機(jī)鉆眼，光面爆破。上臺(tái)階由CAT320挖掘機(jī)扒碴，下臺(tái)階用CAT320挖掘機(jī)或ZL50C裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。施工中合理調(diào)整工序，實(shí)行“鉆爆、裝碴、運(yùn)輸”機(jī)械化一條龍作業(yè)。隧道開(kāi)挖后及時(shí)施作初期支護(hù)，下半斷面開(kāi)挖后鋪底施工緊跟。

3 超前支護(hù)

該隧道左右洞進(jìn)、出口分別采用Ф108大管棚進(jìn)洞，進(jìn)口端采用40m長(zhǎng)管棚，出口端采用22m長(zhǎng)管棚。大管棚每排31根，孔距50cm，外插角1%。

施工順序：（1）人工配合挖掘機(jī)清理平整洞口段場(chǎng)地，中部留核心土，場(chǎng)地高度控制在拱頂下4.0米左右，以確保鉆機(jī)能打到最底下的孔；（2）靠掌子面架立安裝3榀I20a工字鋼護(hù)拱，C25砼護(hù)拱厚60cm，長(zhǎng)2m，然后沿靠近巖面鋼拱架外輪廓向巖面打3.0m長(zhǎng)φ22藥卷錨桿，錨桿間距1.0m，工字鋼拱架與錨桿間焊接牢固，鋼拱架間采用φ22連接筋焊接以加強(qiáng)穩(wěn)定性，連接筋內(nèi)外交錯(cuò)布置間距1m。（3）測(cè)量放樣，在拱架上安裝導(dǎo)向管，導(dǎo)向管采用φ127普通鋼管長(zhǎng)2m，壁厚4cm，導(dǎo)向管和套拱鋼架焊接牢固，導(dǎo)向管外插角1%。（4）在拱架外側(cè)安設(shè)底模、側(cè)模。人工澆筑C25砼止?jié){墻，砼采用JZ500攪拌機(jī)拌合，振搗棒搗固。（5）等護(hù)拱砼達(dá)到一定強(qiáng)度后在平臺(tái)上安裝兩臺(tái)XY-ZPC型鉆機(jī)，從下至上左右對(duì)稱(chēng)鉆孔并安設(shè)大管棚。地質(zhì)鉆機(jī)移動(dòng)采用挖掘機(jī)吊移，場(chǎng)地高度由挖掘機(jī)挖渣逐層填筑上升。（6）采用KBY-50/70雙液注漿機(jī)注漿。注漿前把管棚尾部用鋼板封堵，同時(shí)在管棚上焊接兩個(gè)2cm小鋼管，一個(gè)為注漿孔，另一個(gè)為排氣孔。

4 初期支護(hù)

4.1 Ф25中空注漿錨桿

在初噴混凝土后按設(shè)計(jì)間距及時(shí)施作徑向中空注漿系統(tǒng)錨桿，然后注水泥漿。采用NZ130A型錨桿專(zhuān)用注漿泵。

4.2 藥卷錨桿施工

鉆孔采用YT-28鑿巖機(jī)，錨桿預(yù)先在洞外按設(shè)計(jì)要求加工制作，施工時(shí)錨桿鉆孔位置及孔深必須精確，錨桿要除去油污、鐵銹和雜質(zhì)。先用YT-28鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)要求鉆鑿錨桿孔眼，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)巖屑，塞入浸泡后的錨固劑，然后將加工好的桿體插入孔內(nèi)，并將錨桿與鋼筋網(wǎng)焊為整體。待終凝后按規(guī)范要求抽樣進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。

4.3 掛鋼筋網(wǎng)施工

掛鋼筋網(wǎng)在系統(tǒng)錨桿施作后安設(shè)，鋼筋類(lèi)型及網(wǎng)格間距按設(shè)計(jì)要求施作。鋼筋網(wǎng)根據(jù)被支護(hù)巖面的實(shí)際起伏狀鋪設(shè)，并在初噴混凝土后進(jìn)行，與被支護(hù)巖面間隙約3cm，鋼筋網(wǎng)與鋼筋網(wǎng)連接處、鋼筋網(wǎng)與錨桿連接處點(diǎn)焊在一起，使鋼筋網(wǎng)在噴射時(shí)不易晃動(dòng)。鋼筋網(wǎng)在加工廠加工成片，在洞內(nèi)再焊接起來(lái)形成整體。

4.4 格柵（型鋼）鋼架

格柵（型鋼）鋼架在洞外按設(shè)計(jì)加工成段，在洞內(nèi)用螺栓連接成整體。洞內(nèi)安裝在初噴混凝土之后進(jìn)行，與定位錨桿焊接。格柵鋼架間設(shè)縱向連接筋，鋼架間以噴射混凝土噴平。鋼架拱腳必須安放在牢固的基礎(chǔ)上，架立時(shí)垂直隧道中線，當(dāng)鋼架和圍巖之間間隙過(guò)大時(shí)設(shè)置墊塊，用噴射混凝土噴填。格柵鋼架應(yīng)按設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)制作。需要按設(shè)計(jì)放出加工大樣。放樣時(shí)根據(jù)工藝要求預(yù)留焊接收縮余量及切割的加工余量。將格柵（型鋼）鋼架鋼筋冷彎成形，要求尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順。加工完試拼時(shí)要保證在誤差范圍內(nèi)。在格柵鋼架架立時(shí)，為使格柵（型鋼）鋼架準(zhǔn)確定位，格柵鋼架架設(shè)前均需預(yù)先打設(shè)定位錨桿，定位錨桿利用系統(tǒng)錨桿，錨桿外漏端與格柵鋼架焊接牢固。最后在格柵（型鋼）鋼架架立后盡快噴混凝土作業(yè)，并將格柵（型鋼）鋼架全部覆蓋，使格柵（型鋼）鋼架與噴混凝土共同受力，噴射混凝土分層進(jìn)行，每層厚度5～6cm左右，先從拱腳或墻腳處向上噴射，以防止上部噴射料虛掩拱腳（墻腳）不密實(shí)，造成強(qiáng)度不夠，拱腳（墻腳）失穩(wěn)。

4.5 噴射混凝土施工

噴射混凝土骨料用強(qiáng)制式拌合機(jī)分次投料拌合，為減少回彈量，降低粉塵，提高一次噴層厚度，噴射混凝土采用PZ-5B型混凝土噴射機(jī)，潮式噴射作業(yè)。

初期支護(hù)噴射混凝土，一般分初噴和復(fù)噴二次進(jìn)行。初噴在開(kāi)挖（或分部開(kāi)挖）完成后立即進(jìn)行，以盡早封閉暴露巖面，防止表層風(fēng)化剝落。復(fù)噴混凝土在錨桿、掛網(wǎng)和鋼架安裝后進(jìn)行，盡快形成初期支護(hù)整體受力，以抑制圍巖變位。鋼架間用混凝土噴平，并有足夠的保護(hù)層。

噴射混凝土分段、分片由下而上順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度要控制好在允許范圍內(nèi)，一次噴射厚度控制在6cm以下，噴射時(shí)插入長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)厚度大5cm鐵絲，每1～2m設(shè)一根，作為施工噴層厚度控制用，后一層噴射在前層混凝土終凝后進(jìn)行，新噴射的混凝土按規(guī)定灑水養(yǎng)護(hù)。

5 防排水工程

本隧道段防排水設(shè)計(jì)總體上遵循“以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合”的綜合治理原則，因?yàn)榻?jīng)過(guò)勘測(cè)在本隧道未發(fā)現(xiàn)大的儲(chǔ)水構(gòu)造帶，所以設(shè)計(jì)上隧道防排水僅采用一般措施。為達(dá)到排水通暢、防水可靠、不留后患的目的，在襯砌防水中引入分區(qū)防水的概念，使得滲漏水幾率大大降低。

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作者簡(jiǎn)介：湯榮英（1981，5-），女，漢族，重慶人，2004年6月畢業(yè)于重慶交通大學(xué)，本科學(xué)位，現(xiàn)就職于重慶市實(shí)力公路開(kāi)發(fā)有限公司，工程師，道橋研究方向：道路橋梁。