嚴(yán)寒地區(qū)土質(zhì)隧道明洞施工技術(shù)總結(jié)

郎俊毅

摘 要：在隧道設(shè)計(jì)施工中洞口淺埋、地質(zhì)不良時(shí)常采用明挖法施做明洞。本文結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)著重對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)土質(zhì)隧道的明洞施工工藝、方法及技術(shù)控制的關(guān)鍵作簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒；土質(zhì)；明洞；襯砌

1.工程概況

和日木隧道位于和日木站后約2km。隧道起點(diǎn)里程為DK489+030，終點(diǎn)里程為DK494+270，全場(chǎng)5240m，為單線隧道。年平均氣溫：4℃；最冷月平均氣溫：-18℃；最熱月平均氣溫：38.5℃；年平均降水量330mm；年平均蒸發(fā)量：1750mm；土壤最大凍結(jié)深度：1.83m。其中隧道出口處DK494+270～130段為明洞，地質(zhì)為粉質(zhì)黏土，細(xì)角礫土，弱風(fēng)化，成松散狀，散體結(jié)構(gòu)。地質(zhì)條件較差，施工時(shí)，邊坡滑塌的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此本段明洞為了施工安全應(yīng)盡量避開(kāi)雨季、冬季施工本著開(kāi)挖一段，支護(hù)一段，襯砌一段，回填一段的原則，防止開(kāi)挖斷面暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)滑塌等現(xiàn)象。

2.明洞施工

明洞可分為拱式明洞、箱形明洞和棚洞三類。拱形明洞又可分路塹對(duì)稱型、偏壓型、半路塹偏壓型和半路塹單壓型四類；棚式明洞又可分為墻式、鋼架式、柱式和懸臂式等。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，地形地貌等地質(zhì)條件，本隧道明洞適合選用拱形路塹對(duì)稱型施工。

2.1明洞開(kāi)挖過(guò)程中必須注意以下問(wèn)題：

（1）明洞開(kāi)挖應(yīng)避免雨季，必須有安全應(yīng)急預(yù)案。

（2）開(kāi)挖明洞前，清理洞口上方的及側(cè)方的有可能滑坡的地表土、灌木及山坡危石等，平整洞頂?shù)乇怼⑴懦e水，整理隧道洞口周圍的流水溝渠。

（3）明洞開(kāi)挖時(shí)人工根據(jù)地下水大小，距邊坡或仰坡坡腳50cm挖簡(jiǎn)易排水溝，并在仰坡與邊坡交會(huì)處距邊、仰坡1m處分別挖臨時(shí)集水池，設(shè)泥漿泵將集水排往洞口臨時(shí)集水池。

（4）明洞邊、仰坡采用單級(jí)坡，邊坡坡度為1：1.5，1：1，仰坡坡度為1：1.5；洞口開(kāi)挖在晴天進(jìn)行，雨天停止施工。

（5）挖掘機(jī)按照設(shè)計(jì)坡度、尺寸進(jìn)行挖裝，棄渣運(yùn)輸至指定棄碴場(chǎng)。由上而下分層開(kāi)挖，每次開(kāi)挖厚度約2～4m。

（6）邊坡和仰坡開(kāi)挖采用預(yù)留光爆層法或預(yù)裂爆破法。

（7）明洞與洞門端墻同時(shí)開(kāi)挖，并做好臨時(shí)支護(hù)和排水，保持邊坡的穩(wěn)定和不擾動(dòng)墻趾處持力層，基地不得受水浸泡。

2.2明洞鋼筋的焊接、綁扎

為施工方便、安全和質(zhì)量，采用外部搭設(shè)腳手架進(jìn)行鋼筋的固定。應(yīng)當(dāng)注意的是，腳手架應(yīng)鋪設(shè)網(wǎng)布來(lái)保證作業(yè)層的人員安全，并設(shè)有上下爬梯，安全帶等措施來(lái)加強(qiáng)安全防護(hù)。鋼筋接頭采用焊接工藝，同一區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積不大于全部鋼筋面積的50%，及鋼筋接頭應(yīng)滿足《鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中7.3.7不應(yīng)在“同一截面”的百分比問(wèn)題。

2.3明洞外模加固問(wèn)題

明洞的外模加固起到明洞混凝土外觀質(zhì)量的決定因素，因此應(yīng)注意外模的加固和支撐，本隧道結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件采用組合木板加圓木支撐，必要時(shí)應(yīng)多加支撐圓木，以保證模板不脹模、跑模，組合模板應(yīng)注意接頭應(yīng)錯(cuò)位布置，并注意封堵縫隙，防止漏漿，以保證混凝土的外觀質(zhì)量。

2.4明洞的防排水

本隧道采用自粘式防水板和中埋式止水帶加背貼式止水帶的形式防水，采用Φ50環(huán)向保溫盲管和Φ80縱向保溫盲管通過(guò)Φ80的PVC管引入保溫排水溝。止水帶搭接長(zhǎng)度不得小于10cm，宜采用小型熱焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊縫寬度不得小于50mm。中埋式止水帶應(yīng)固定在檔頭模板上，中埋式止水帶先施工一側(cè)混凝土?xí)r，其端頭模應(yīng)支撐牢固，嚴(yán)防漏漿。

2.5 明洞襯砌施工應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

（1）灌注混凝土前應(yīng)復(fù)測(cè)中線和高程，襯砌不得侵入隧道建筑限界，襯砌施工放樣時(shí)將設(shè)計(jì)的輪廓線擴(kuò)大5cm；

（2）拱圈應(yīng)按斷面要求制作定型擋頭板、外模和骨架，并應(yīng)采取防止走模的措施；

（3）襯砌施工縫端頭必須進(jìn)行鑿毛處理，用高壓水沖洗干凈。

（4）明洞混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上，且拱頂回填土高度達(dá)到0.7m時(shí)，方可拆除承重模板（內(nèi)模）。非承重模（外模）板應(yīng)達(dá)到2.5MPa方可拆除；

（5）按設(shè)計(jì)要求預(yù)留溝、槽、管、線及預(yù)埋件，并同時(shí)施作附屬洞室混凝土襯砌。

（6）澆注混凝土?xí)r，混凝土最大下落高度不能超過(guò)2m，臺(tái)車前后混凝土高度差不能超過(guò)0.6m，左右混凝土高度不能超過(guò)0.5m，嚴(yán)禁單側(cè)一次澆筑超過(guò)1m以上。

（7）明洞襯砌應(yīng)避開(kāi)冬季，在入冬之前應(yīng)把襯砌完成的進(jìn)行回填，必要時(shí)要加蓋保溫層，以免引起凍脹。

2.6明洞襯砌完成后進(jìn)行回填時(shí)，應(yīng)符合下列要求：

（1）在拱圈外模拆除后應(yīng)立即做好防水層及拱腳處的縱向盲溝，保證排水順暢。

（2）墻背回填應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行。墻底部應(yīng)鋪填0.5～1.0m厚碎石并夯實(shí)，然后向上回填。土質(zhì)地層，應(yīng)將墻背坡面開(kāi)鑿成臺(tái)階狀，用干砌片石分層碼砌，縫隙用碎石填塞緊密，不得任意拋填土石。

（3）明洞拱背回填應(yīng)對(duì)稱分層夯實(shí)，每層厚度不得大于0.3m，其兩側(cè)回填的土面高差不得大于0.5m?；靥钪凉绊旪R平后，應(yīng)立即分層滿鋪填筑至要求高度。

（4）使用機(jī)械回填應(yīng)待拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且由人工夯實(shí)填至拱頂以上1.0m后方可進(jìn)行。

（5）拱背回填需作粘土隔水層時(shí)，隔水層應(yīng)與邊、仰坡搭接良好，封閉緊密，防止地表水下滲影響回填體的穩(wěn)定。

（6）明洞背后敷設(shè)或噴涂防水層時(shí)，應(yīng)符合《鐵路隧道防排水施工技術(shù)指南》。

3.明洞施工中技術(shù)控制的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1開(kāi)挖前要做好全部臨時(shí)排水系統(tǒng)

適當(dāng)先用施工方法；要按設(shè)計(jì)正確測(cè)定中線、水平，放好邊樁和內(nèi)、外墻的位置。石質(zhì)地段的開(kāi)挖，應(yīng)有防止爆破危害邊坡及仰坡穩(wěn)定的措施；地質(zhì)較差、邊坡較高地段的開(kāi)挖，除應(yīng)設(shè)檢查防護(hù)人員外，還應(yīng)有必要的防護(hù)措施；必要時(shí)，采取先支后挖施工方法。

3.2認(rèn)真處理基礎(chǔ)

明洞邊墻基礎(chǔ)承載力必須保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求；有地下水流時(shí)，及時(shí)予以引排；基礎(chǔ)松軟時(shí)，要相應(yīng)采取措施，如夯填厚度不小于10cm的碎石層或擴(kuò)大基礎(chǔ)以提高其承載力；巖石基礎(chǔ)則應(yīng)埋置于表面風(fēng)化層以下0.25m；在半路塹單壓式明洞路基面以下超過(guò)0.3m的深基礎(chǔ)時(shí)，一般需加設(shè)橫向鋼筋混凝土水平拉桿，使內(nèi)、外墻構(gòu)成整體，改善拱部?jī)?nèi)力條件，縮小外墻厚度和高度，節(jié)省圬工。

3.3明洞襯砌

明洞拱圈要按斷面要求，制作定型擋頭板、外模及骨架；加強(qiáng)各部?jī)?nèi)、外模友承防止位移或走動(dòng)。在采用墻拱交錯(cuò)法襯砌的明洞，要有保證拱腳穩(wěn)定、防止拱圈沉落的措施。棚洞的鋼筋混凝土蓋板梁宜預(yù)制，并采用吊裝法架設(shè)；由于內(nèi)墻設(shè)計(jì)承受水平推力，其支座起固定端作用，故內(nèi)墻頂端支座應(yīng)用水泥砂漿填塞緊密，保證其固定性。

4.總結(jié)

（1）明洞應(yīng)及早施作，盡量避開(kāi)雨季及嚴(yán)寒季節(jié)，本隧道臨近內(nèi)蒙古烏蘭浩特市，該地區(qū)冬季漫長(zhǎng)，且寒冷，今年夏季多發(fā)洪水對(duì)明洞施工等都有很大影響，因此建議應(yīng)對(duì)明洞及早施作，盡量在入冬之前施作完成，以避免冬季凍脹影響隧道的整體結(jié)構(gòu)。

（2）應(yīng)注意明暗洞的順接，和防水的搭接等問(wèn)題。

（3）在施作仰拱之前應(yīng)做地基承載力，地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求方可澆注混凝土，如不滿足要求應(yīng)進(jìn)行還填土石，或打擴(kuò)大基礎(chǔ)等處理方式。

（4）應(yīng)注意明洞特殊洞室的布置及施工，在立特殊洞室模板時(shí)應(yīng)注意模板的加固及于拱墻襯砌外模的順接，是否有縫隙等問(wèn)題。

（5）在本隧道臨進(jìn)的芒罕圖隧道中存在地表水位過(guò)高，仰拱施工困難等現(xiàn)象，針對(duì)這種土質(zhì)隧道有水條件下的施工應(yīng)先排水，要保證混凝土與水隔離條件下在澆筑混凝土。

（6）明洞的臨時(shí)支護(hù)應(yīng)當(dāng)引起重視，要本著開(kāi)挖一段，支護(hù)一段，襯砌一段，回填一段的原則。不要覺(jué)得早晚要回填就對(duì)臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行忽視或不做，這樣給安全帶來(lái)極大的隱患。

（7）應(yīng)對(duì)明洞外模的加固及支撐引起重視，在明洞襯砌這個(gè)環(huán)節(jié)中，外模加固及支撐起到襯砌質(zhì)量的決定因素，在振搗中建議應(yīng)采取插入式振搗棒與附著式振搗器的結(jié)合使用，來(lái)達(dá)到內(nèi)、外混凝土外觀不出現(xiàn)蜂窩麻面的效果。

參考文獻(xiàn)：

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