公路隧道貫穿型溶洞跨越式橋梁施工技術(shù)分析與研究

熊良貴

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

1 工程概述

1.1 整體概況

某公路隧道的最大埋深為450 m，長(zhǎng)度5 300 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h。此區(qū)域存在巖溶地貌，基巖露出且常年沒(méi)有地表水，幾乎所有降水都會(huì)向此區(qū)域內(nèi)洼地匯集，隨后經(jīng)過(guò)溶洞、裂縫流向地下。溶洞區(qū)域的自然坡度約為20°，擁有豐富的地下水，此區(qū)域滲水較為嚴(yán)重，具有極高的涌水危險(xiǎn)，且圍巖極其不穩(wěn)定。

在掘進(jìn)隧道至約2 100 m處時(shí)，施工單位遇到了走向?yàn)闁|北-西南的無(wú)填充型貫穿型溶洞。此隧道的軸線向約長(zhǎng)29 m，垂直軸線向約長(zhǎng)40 m，隧洞至頂部高約15 m，溶洞內(nèi)壁多裂隙，沒(méi)有較明顯的破碎帶，溶洞底部有直徑超過(guò)1 m的黏土、塊石堆積。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

此溶洞具有較大的體積和深度，隧道貫穿溶洞中部，裂隙處存在線狀的大量水滴，有涌水危險(xiǎn)。與此同時(shí)，隧道在貫穿時(shí)四周會(huì)存在較大面積的空腔，缺乏可靠的常規(guī)復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的承載環(huán)，因此不可以進(jìn)行常規(guī)施工。

除此之外，溶洞頂部存在坍塌隱患，若采取爆破施工，極易擾動(dòng)巖體，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致坍塌的發(fā)生，使整體施工存在極大的安全隱患。

2 選擇公路隧道貫穿型溶洞跨越式橋梁施工方案原則

2.1 連續(xù)性好

此類(lèi)施工周期較長(zhǎng)，涉及專(zhuān)業(yè)較多，整體流程趨于復(fù)雜，總體施工屬于一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此，施工單位需要確保其具有較好的連續(xù)性，且保證在施工前后段規(guī)劃不同的基礎(chǔ)上使整體施工各環(huán)節(jié)銜接流暢。

2.2 具備科學(xué)性

此類(lèi)施工的關(guān)鍵點(diǎn)，主要在于處理施工的整體方案是否具備科學(xué)性，重點(diǎn)在于使坍塌體能夠被及時(shí)加固，避免坍方范圍會(huì)擴(kuò)大，進(jìn)而確保整體施工的安全性，同時(shí)做好全部處理工作，以便使施工整體效率得以全面提升。在通過(guò)溶洞路段后，施工單位還需要回填拱部塌腔，確保壓實(shí)，也可以為了加固隧道的基底，開(kāi)展注漿作業(yè)。

2.3 有較高安全性

對(duì)于公路隧道項(xiàng)目而言，安全性是確保施工順利的重要前提，施工單位應(yīng)當(dāng)保證運(yùn)營(yíng)和施工的整體安全，從而使施工質(zhì)量以及效率得以有效提高。所以，施工單位需要嚴(yán)格遵循我國(guó)相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，確保此類(lèi)施工累計(jì)的變形量不超過(guò)10 cm，且保證施工結(jié)束后不會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，沒(méi)有滲漏、坍塌隱患。

2.4 具備靈活性

施工單位在正式開(kāi)展施工之前，應(yīng)當(dāng)組織施工涉及的部門(mén)負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，結(jié)合溶洞的斷面尺寸以及形狀，分析設(shè)計(jì)圖紙、施工方案的可行性，選擇最合適的施工工藝，保證整體施工方案的靈活性，切忌生搬硬套其他施工方案。為了確保施工單位在正式開(kāi)展施工后，在出現(xiàn)方案無(wú)法順利實(shí)施或者效果效果不佳的狀況仍能夠順利施工，施工單位還應(yīng)當(dāng)聯(lián)合各部門(mén)事先制定好應(yīng)急預(yù)案以及替代施工方案，同時(shí)在發(fā)生預(yù)料之外的狀況時(shí)，也要及時(shí)結(jié)合實(shí)際狀況制定新的施工方案。

3 公路隧道貫穿型溶洞跨越式橋梁施工技術(shù)

3.1 整體流程

(1)跨越平臺(tái)的搭設(shè)。在通常情況下，此類(lèi)施工的澆筑方式一般都會(huì)使用“分段澆筑”，即按照規(guī)定順序進(jìn)行澆筑，進(jìn)而搭設(shè)跨越平臺(tái)。

(2)支護(hù)。此環(huán)節(jié)一般都是在已經(jīng)開(kāi)挖出口的基礎(chǔ)之上，在施工平臺(tái)的對(duì)岸側(cè)壁進(jìn)行鑿巖爆破作業(yè)，隨后進(jìn)行支架的搭設(shè)，而技術(shù)人員則經(jīng)由此平臺(tái)對(duì)對(duì)岸側(cè)壁進(jìn)行擴(kuò)挖，在擴(kuò)挖到一定高度以及深度后，在第一時(shí)間對(duì)臨時(shí)支架進(jìn)行噴錨。

(3)作業(yè)平臺(tái)的搭建。施工單位應(yīng)當(dāng)在開(kāi)采完畢的區(qū)域搭設(shè)槽鋼支架以及工字鋼，將其作為作業(yè)的平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮附?，同時(shí)設(shè)置斜向以及橫向的支撐。

(4)底板的施工。對(duì)底板的鋼筋和模板澆筑混凝土。

(5)側(cè)墻拱頂施工。對(duì)頂拱和側(cè)墻澆筑混凝土。

3.2 處理溶洞

(1)回填洞渣。將洞渣回填至仰拱頂面的溶槽，從而為后續(xù)的溶洞處理提供便利，使得在完成套拱的施工之后保證能夠進(jìn)行超前開(kāi)挖和支護(hù)，使施工的整體進(jìn)度不受影響。在洞底保留1～2 m堆積物，堆載回填洞渣，并進(jìn)行預(yù)壓，在此階段安排專(zhuān)人觀測(cè)圍巖；在回填前確保不穩(wěn)定的巖壁被崩落，為施工人員的生命安全提供保障。

(2)支護(hù)。在完成回填工作后，施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)拱墻范圍中的巖壁進(jìn)行噴錨支護(hù)，同時(shí)為了使巖壁穩(wěn)定，設(shè)置鋼筋網(wǎng)以及錨桿，隨后噴射混凝土，并對(duì)工字架進(jìn)行架設(shè)。其中，各工具、材料的規(guī)格為：噴射混凝土型號(hào)為C20，鋼筋網(wǎng)為φ8，錨桿約5 m長(zhǎng)且以1 m為間距布置成梅花形。在施工過(guò)程中，如果遇到穩(wěn)定性差的溶洞壁、軟弱層以及豐富的填充層，則在加固時(shí)使用型號(hào)為116的工字鋼，且用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿。

3.3 橋梁整體施工

(1)現(xiàn)場(chǎng)勘查

當(dāng)遇到溶洞時(shí)，為了確保整體施工的安全性，應(yīng)當(dāng)及時(shí)停止正常的施工，使施工的進(jìn)度被有效減緩。對(duì)隧道切面以及溶洞進(jìn)行打穿，對(duì)其實(shí)際狀況進(jìn)行勘查，并繪制其位置圖以及剖面圖。隨后對(duì)對(duì)岸側(cè)壁進(jìn)行放樣作業(yè)，從而將其軸線的中心線，若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法放樣，施工單位還可以采用激光射線從開(kāi)挖段進(jìn)行定位。

(2)開(kāi)挖側(cè)壁

在對(duì)下一段的施工平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，使用“開(kāi)挖隧道斷面法”。在本文涉及工程中，此段的施工并沒(méi)有相應(yīng)平臺(tái)，所以應(yīng)采取蠶食方式進(jìn)行掘進(jìn)，即鉆爆開(kāi)挖段，用鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，并且進(jìn)行遠(yuǎn)距離的填藥工作，隨后在對(duì)面?zhèn)缺谶M(jìn)行爆破從而開(kāi)直徑為2 m的孔。鉆爆結(jié)束后，將工字鋼按一定的間距鋪設(shè)于溶洞的兩端，并借助槽鋼進(jìn)行橫向的固定連接，隨后搭建鉆爆通道，方便施工人員到對(duì)面進(jìn)行鉆爆施工，在達(dá)到符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的程度后進(jìn)行支護(hù)。

3.4 底板整體施工

(1)鋼筋模板

此類(lèi)模板主要有兩種，即臨空邊緣側(cè)模板以及底部木板。

①前者需要施工人員搭設(shè)腳手架，并將其固定于腳手架，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布筋作業(yè)，所用到的鋼筋需要在洞外進(jìn)行預(yù)制，合格后方可入場(chǎng)。需要注意的是，施工人員應(yīng)當(dāng)確保底板面應(yīng)當(dāng)至少低于腳手架約0.7 m，以便使安裝防護(hù)欄的工作更加方便，同時(shí)施工人員還應(yīng)當(dāng)對(duì)搭接的鋼筋進(jìn)行預(yù)留，以便使側(cè)墻的澆筑工作更方便。

②后者具有較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，施工人員可以直接采用鋼模板進(jìn)行鋪平施工。

(2)澆筑底板

技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況采用最合適的混凝土拌制站地點(diǎn)，并且使用混凝土罐車(chē)把混凝土直接送至澆注位置。施工單位可以在條件允許的狀況下直接在洞中設(shè)置混凝土的拌制站，并且將骨料以及水泥等送到洞中，經(jīng)斗車(chē)的攪拌后直接運(yùn)至澆注位置進(jìn)行澆筑。

3.5 側(cè)墻頂拱同步施工

在底板平臺(tái)施工結(jié)束后，在此進(jìn)行腳手架的搭設(shè)施工，隨后對(duì)模板鋼筋進(jìn)行安裝，并用混凝土泵進(jìn)行澆筑，使得拱頂以及外襯側(cè)墻都可以實(shí)現(xiàn)一次成型，以便制成完整的混凝土箱體。對(duì)于澆筑的底板至少要采取約28 d的養(yǎng)護(hù)，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范的80%后，便可以對(duì)拱頂、邊墻進(jìn)行澆筑作業(yè)，并且采用“分段澆筑法”，確保側(cè)墻的腳手架整體結(jié)構(gòu)擁有需要的承載能力，并且沿著隧道整體軸線的方向進(jìn)行全面施工。

4 結(jié) 論

總體而言，隨著民眾日常生活水平的不斷提升，為了滿足其出行需求，我國(guó)公路隧道項(xiàng)目規(guī)模越來(lái)越大。貫穿型溶洞跨越式橋梁施工在此類(lèi)項(xiàng)目中占據(jù)著很重要的地位，施工單位需要對(duì)此予以高度重視，為了確保正式施工能夠順利開(kāi)展，且擁有較高的安全系數(shù)，必須做好現(xiàn)場(chǎng)勘查和分析，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做好應(yīng)急預(yù)案。