公路隧道洞口偏壓段施工技術(shù)

張 建 國

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司陽泉分公司，山西 陽泉　045000)

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公路隧道洞口偏壓段施工技術(shù)

張 建 國

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司陽泉分公司，山西 陽泉045000)

摘要：根據(jù)呂梁市勸家山隧道的實際情況，制定了隧道洞口偏壓段的施工方案，并從施工放樣、聯(lián)合支護(hù)、基底處理、拱圈施工等方面，闡述了具體的施工技術(shù)，有效解決了偏壓狀態(tài)下隧道整體產(chǎn)生位移的問題。

關(guān)鍵詞：隧道，洞口，護(hù)拱進(jìn)洞，圍巖

1工程概況

勸家山隧道位于山西省呂梁市方山縣大武鎮(zhèn)，地形地貌比較復(fù)雜，沿線沖溝發(fā)育。工程項目位于黃土梁峁區(qū)，地形起伏，深切沖溝發(fā)育。設(shè)計為分離式隧道，左線長2 075 m，右線長2 076 m，均屬于長隧道，間距為10 m～30 m，最大埋深136.1 m。

勸家山隧道右線進(jìn)口端位于黃土溝頭的斜坡處，中陡坡，土質(zhì)為中更新統(tǒng)黃土，發(fā)育垂直節(jié)理，下伏第三系上新統(tǒng)粉質(zhì)黏土，具隔水性，洞口開挖邊坡易被沖刷及坍塌，邊坡穩(wěn)定性較差。右線洞口端受左側(cè)山體偏壓嚴(yán)重,洞口右側(cè)有一道天然沖溝，如圖1所示。

2施工方案的確定

原設(shè)計對K42+915～K42+951段左側(cè)邊坡進(jìn)行錨噴支護(hù)處理:采用φ22早強(qiáng)砂漿錨桿，鋪設(shè)單層鋼筋網(wǎng)，噴射C25早強(qiáng)混凝土。在右線洞口右側(cè)增加C25片石混凝土偏壓墻。我們根據(jù)本段隧道圍巖情況、仰坡坡度較大(>55°)、隧道跨度不大等特點，結(jié)合以往同類工程施工經(jīng)驗，通過多方仔細(xì)研究，認(rèn)為原設(shè)計方案投入人力、材料較多，不利于質(zhì)量控制。因此決定該段偏壓情況采用護(hù)拱進(jìn)洞。先以1∶0.5坡率開挖邊坡，施作錨桿支護(hù)并與工字鋼焊接牢固。利用土模施工護(hù)拱混凝土，護(hù)拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到95%以后，再進(jìn)行主洞開挖，主洞開挖先行閉合護(hù)拱，采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

3施工工藝流程

施工工藝流程：施工放樣→邊仰坡開挖→右洞洞頂邊坡錨噴聯(lián)合支護(hù)→右洞右側(cè)護(hù)拱基底處理→右洞右側(cè)護(hù)拱拱墻施工→右洞右側(cè)護(hù)拱拱圈施工→右洞右側(cè)回填→右洞左側(cè)護(hù)拱閉合。

4施工方法

4.1施工放樣及邊仰坡開挖

開工前首先進(jìn)行全線平面控制導(dǎo)線點的聯(lián)測，勸家山隧道貫通長度為2 076 m，測量等級為四等。閉合后的導(dǎo)線點成果必須經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可使用。

利用批復(fù)后的導(dǎo)線點進(jìn)行隧道洞口中線、邊坡等的施工放樣，并將放樣結(jié)果進(jìn)行交底，確定具體的開挖方式。首先清除表層植被，然后根據(jù)設(shè)計要求，邊坡按1∶0.75的坡率進(jìn)行開挖，開挖過程中盡量減少對原地形的擾動，并對洞頂仰坡范圍內(nèi)的落水洞進(jìn)行排查，采取相應(yīng)的安全措施，如設(shè)置隔離帶、安全警示標(biāo)志等，保證開挖工作順利進(jìn)行。同時在隧道兩側(cè)根據(jù)實際地形開挖臨時排水溝，將來自上游沖溝內(nèi)的匯水順利排走。

4.2右洞洞頂邊坡錨噴、拱架聯(lián)合支護(hù)

為保證邊坡的穩(wěn)定，采用噴錨、鋼拱架聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用φ22早強(qiáng)砂漿錨桿，間距為50 cm×100 cm。鉆孔深度為500 cm，外露部分與鋼拱架焊接牢固。鋼拱架采用Ⅰ20a工字鋼，沿坡面布設(shè)，縱向間距為50 cm。噴C20早強(qiáng)混凝土，噴射混凝土厚度為25 cm，同時保證鋼拱架保護(hù)層厚度不小于5 cm。施工中要注意各種支護(hù)相互連接牢固，充分發(fā)揮聯(lián)合支護(hù)的作用。

4.3右側(cè)護(hù)拱基底處理

右側(cè)護(hù)拱基底位于沖溝內(nèi)，基坑開挖后，基底含水量偏大，地基承載力不能滿足要求，經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、施工單位等多方現(xiàn)場察看后決定對基底進(jìn)行換填2.5 m深C15片石混凝土，換填寬度為2 m。同時預(yù)埋鋼板，方便與拱墻內(nèi)的鋼拱架很好的連接。開挖時

郭成富，程周禮.鐵路工務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書.北京：中國鐵道出版社，2012.

TG 10424—2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn).

TG 10304—2009，鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程.

從K42+951處向K42+915處開挖。

4.4右側(cè)護(hù)拱拱墻施工

根據(jù)圖紙要求，拱墻高度為301 cm，厚度60 cm，長度為36 m。拱墻內(nèi)安設(shè)Ⅰ20a工字鋼鋼拱架,間距50 cm。

1)在加工場地內(nèi)將Ⅰ20a工字鋼按圖紙尺寸加工成型后，運至現(xiàn)場進(jìn)行安裝，拱架與基坑內(nèi)預(yù)埋的鋼板焊接牢固，焊縫飽滿，拱架垂直度符合要求，拱架之間采用Φ22縱向連接鋼筋連接牢固。拱架頂部安裝連接鋼板，方便拱頂處拱架間的連接。

2)拱墻墻身及兩側(cè)堵頭模板采用膠合板制作。模板高度做成291 cm，使鋼拱架外露10 cm，方便與上部拱架連接時，操作上的方便。護(hù)拱長度為36 m，所以模板長度做成6 m，分6次交替施工。模板安裝要牢固，防止跑模、走樣，影響外觀和質(zhì)量。

3)混凝土采用JS750型強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行拌合。水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O32.5，粗集料，選用強(qiáng)度高、壓碎值指標(biāo)不大于26%，最大粒徑為31.5 mm；細(xì)集料選用級配良好的中砂，含泥量不大于2.5%。嚴(yán)格按照監(jiān)理工程師批復(fù)的配合比進(jìn)行施工。

4)混凝土采用混凝土罐車進(jìn)行運輸，采用起重機(jī)配吊斗進(jìn)行混凝土澆筑。運輸、澆筑過程中防止混凝土發(fā)生離析，澆筑過程不得中斷。

5)拱墻混凝土拆模后，及時進(jìn)行薄膜覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

4.5右側(cè)護(hù)拱拱圈施工

首先進(jìn)行測量放樣，按設(shè)計要求的V級圍巖小凈距洞口加強(qiáng)段預(yù)留沉降量為12 cm。鋼拱架采用Ⅰ20a工字鋼制作。分段制作時要保證尺寸準(zhǔn)確、弧形圓順，不得扭曲，對分段拱架進(jìn)行編號，運至施工現(xiàn)場按編號進(jìn)行安裝立架。先拼接與拱墻內(nèi)預(yù)留拱架相連段，分段拱架間采用鋼板加螺絲連接牢固，鋼板間焊縫要均勻、飽滿，架設(shè)好的拱架要保證其軸心在同一圓弧上。鋼拱架從K42+951處向洞口方向依次安裝，鋼拱架在隧道右側(cè)方向，必須同邊坡噴錨處理后預(yù)留的工字鋼焊接牢固，端頭預(yù)留10 cm鋼拱架，端部牢固焊連連接鋼板；每次連接的鋼拱架必須位于同一個里程和斷面。

拱圈模板采用木模制作，底模利用現(xiàn)有土體加臨時支撐，澆筑混凝土?xí)r安排專人進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏漿、跑?，F(xiàn)象及時處理。頂模上方預(yù)留6處1 m×1 m天窗，方便混凝土入模，澆筑順序為從低到高、從里到外，依次從K42+951到K42+915,分段施工，將隧道右側(cè)護(hù)拱依次做完，拆模后及時進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。

4.6右洞右側(cè)漿砌片石回填

護(hù)拱拱圈施工完畢后，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，即可對右側(cè)沖溝部位采用M7.5漿砌片石進(jìn)行回填。回填高度至與拱墻頂面高度平齊。回填時要保證片石坐漿飽滿密實，不得有空洞。漿砌片石回填后可保證拱墻在承受上部荷載時基本不產(chǎn)生水平位移。

4.7右洞左側(cè)護(hù)拱閉合施工

回填完畢后，即可進(jìn)行左側(cè)護(hù)拱施工。首先進(jìn)行測量放樣，確定隧道中線和左側(cè)邊線。左側(cè)護(hù)拱從K42+915處開始施工，該段圍巖為黃土地段，圍巖穩(wěn)定性較差，開挖洞口段處于偏壓狀態(tài)，經(jīng)過項目部技術(shù)人員研究討論后決定采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工進(jìn)洞。考慮到偏壓的因素，臨時支撐采用Ⅰ18鋼拱架制作，左側(cè)護(hù)拱采用Ⅰ20a鋼拱架制作，超前支護(hù)采用φ42小導(dǎo)管注漿加固，系統(tǒng)錨桿采用φ42小導(dǎo)管，掛φ8單層鋼筋網(wǎng)，噴射C25早強(qiáng)混凝土進(jìn)行支護(hù)。采取“少擾動、短進(jìn)尺、早噴錨、強(qiáng)支護(hù)、勤量測”的原則來指導(dǎo)施工。

開挖前，先打入一排φ42超前小導(dǎo)管，并注漿加固圍巖。開挖每次進(jìn)尺100 cm，先行導(dǎo)坑上部開挖完成后，及時進(jìn)行與護(hù)拱拱圈內(nèi)拱架的連接，并保證拱腳處不得懸空，同時架設(shè)右側(cè)臨時支撐拱架，再進(jìn)行掛網(wǎng)、打設(shè)系統(tǒng)錨桿，然后進(jìn)行噴射C25早強(qiáng)混凝土。完成后，進(jìn)行先行導(dǎo)坑下部開挖施工，施工順序同上。要保證在鋼架立架準(zhǔn)確，清除拱腳底部浮渣，并對基底進(jìn)行換填1 m深干砌片石處理，拱腳處使用大塊鋼板，保證拱架坐實。噴混時對掌子面圍巖進(jìn)行臨時封閉，防止施工過程中局部圍巖出現(xiàn)滑動。

左側(cè)護(hù)拱閉合完成三個循環(huán)后，即可按照V級洞口小凈距圍巖設(shè)計的初期支護(hù)進(jìn)行施工，首先進(jìn)行先行導(dǎo)坑左側(cè)噴混、立架聯(lián)合支護(hù)，然后進(jìn)行后行導(dǎo)洞的開挖、噴混、立架支護(hù)，再進(jìn)行仰拱施工，及早成環(huán)，最后拆除臨時支護(hù)。

開挖及支護(hù)完成一段后，在洞內(nèi)、外安排專人進(jìn)行觀察，并做好記錄。對周邊位移、拱頂下沉按每6 m一個斷面進(jìn)行測量，每個斷面設(shè)4個測點，每天測量1次。地表下沉每天測量1次。通過對測量觀察數(shù)據(jù)的整理，發(fā)現(xiàn)各項位移變化量均符合設(shè)計、規(guī)范要求。K42+915～K42+951段護(hù)拱、初支、仰拱依次按此順序施工完成。

5結(jié)語

勸家山隧道右線進(jìn)口段偏壓采用護(hù)拱進(jìn)行處理，施工難點在于對左側(cè)護(hù)拱進(jìn)行閉合，由于左側(cè)存在偏壓，開挖后在上部荷載的作用下，容易產(chǎn)生位移。通過對圍巖進(jìn)行提前加固、開挖后及時進(jìn)行支護(hù)、閉合，有效解決了偏壓狀態(tài)下整體產(chǎn)生位移的問題。為今后在類似地質(zhì)條件下選擇施工方案提供了一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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The construction technology of bias section of highway tunnel portal

Zhang Jianguo

(YangquanBranch,ShanxiRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Yangquan045000,China)

Abstract: According to the actual situation of Lvliang Quanjiashan Tunnel, this paper formulated the construction scheme of bias section of tunnel portal, and from the construction layout, combined support, base treatment, arch construction and other aspects, elaborated the specific construction technology, effective solved the problems of tunnel overall displacement of bias situation.

Key words: tunnel, portal, arch tunnel, surrounding rock

On treatment of ballast bed settlement diseases along Wuqiaoling Super-long Tunnel

Han Yun

(WuweiRailwaySection,LanzhouRailwayBureau,Wuwei730000,China)

Key words:tunnel, ballast bed, treatment of diseases, steel plate

Abstract:Combining with the engineering survey of Wuqiaoling Super-long Tunnel, the paper analyzes the reasons for the whole ballast bed settlement diseases of tunnels, points out some treatment measures including the addition of steel plates under integrated ballast bed, mortar, and grouting, and improves the railway equipment quality after the treatment, so as to ensure the traffic safety.

文章編號：1009-6825(2016)14-0174-02

收稿日期：2016-03-04

作者簡介：張建國(1980- )，男，工程師

中圖分類號：U455

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A