小凈距隧道信息化施工技術(shù)概論

金建龍

中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司 上海 201713

隨著城市建設(shè)的加快，地下空間矛盾逐步暴露。怎樣合理利用地下空間成為城市建設(shè)的熱門話題。高速公路隧道信息化施工技術(shù)的應(yīng)用能夠更好地滿足當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中人們實(shí)際需要。

概況

田壟隧道全長2689m，出口端左右洞K25+145處洞身開挖面橫向最小凈間距9.09m，深度50m段均≤12m，為V級全風(fēng)化凝灰?guī)r，穩(wěn)定性差、厚度大；按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)定義為小凈距隧道段落，為防止爆破震動時(shí)小凈距引起的圍巖變形、和結(jié)構(gòu)破壞等危害，決定采用小凈距隧道施工技術(shù)。

1 小凈距隧道施工技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在信息采集傳輸方面的應(yīng)用改變了原來人工現(xiàn)場手動記錄模式，實(shí)現(xiàn)了信息采集的自動化，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。結(jié)合相應(yīng)的BIM模型獲取所需要的模型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠獲得及時(shí)可靠的隧道施工現(xiàn)場全方位數(shù)據(jù)，以達(dá)到隧道信息化施工安全管控的目的。全方位信息采集系統(tǒng)主要包括以下兩個(gè)方面[1]。

（1）人員設(shè)備定位。首先在施工人員的安全帽上安裝RFID射頻芯片通過固定位置讀頭讀取RFID芯片信息確定佩戴安全帽的人員位置，將讀頭信息通過無線傳輸逐級傳遞到中央監(jiān)控室?？刂剖铱赏ㄟ^芯片源獲取人員設(shè)備的經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程信息，通過坐標(biāo)自動轉(zhuǎn)換，就能在GIS+BIM模型中確定施工人員和設(shè)備所處的具體位置。不僅可以直觀顯示人員和設(shè)備在隧道的實(shí)時(shí)位置，通過點(diǎn)擊人員和設(shè)備圖標(biāo)，可顯示人員設(shè)備詳細(xì)信息，當(dāng)有突發(fā)狀況時(shí)可及時(shí)通知施工人員逃生方向或進(jìn)行救援。

（2）視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)控設(shè)備可以實(shí)時(shí)展示現(xiàn)場施工畫面，但傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控方案無法展示其所在隧道的位置信息，通過視頻監(jiān)控設(shè)備與BIM 構(gòu)件進(jìn)行掛接，實(shí)現(xiàn)攝像頭位置在BIM模型中的準(zhǔn)確定位，可以展示隧道中攝像頭的位置分布信息，并實(shí)時(shí)顯示施工現(xiàn)場視頻信號[2]。

1.2 小凈距隧道施工

（1）對于小凈距隧道一般采用側(cè)壁導(dǎo)坑法，導(dǎo)坑先行主洞跟進(jìn)的原則施工，施工前2隧道應(yīng)分為先掘進(jìn)洞和后掘進(jìn)洞，先掘進(jìn)洞主洞應(yīng)超前后掘進(jìn)洞主洞開挖工作面不小于50m，洞口采用φ108*6mm大管棚預(yù)支護(hù)，后開挖可采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，隨挖隨支，每次開挖進(jìn)尺控制在2榀拱架間距，開挖后立即初噴3～5cm混凝土；錨桿安設(shè)作業(yè)在初噴后及時(shí)進(jìn)行，鉆孔前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，做出標(biāo)記，孔位、孔深。鉆孔要圓直，孔口巖面應(yīng)整平，并且?guī)r面與鉆孔方向垂直。所有錨桿都必須安裝墊板，當(dāng)錨桿不垂直巖面時(shí)，用墊板調(diào)整時(shí)，墊板密貼巖面。鋼筋網(wǎng)在巖面噴射一層混凝土后隨受噴面起伏鋪設(shè)，并在錨桿安裝后進(jìn)行，網(wǎng)片搭接長度大于35d即大于22.5cm。鋼筋網(wǎng)與錨桿或其他固定裝置連接牢固，在噴射混凝土?xí)r不得晃動。鋼架亦在初噴混凝土后安裝；安裝時(shí)兩側(cè)拱腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上，且腳底浮渣必須徹底清除干凈，拱腳標(biāo)高不足時(shí)，不得用土石回填，應(yīng)設(shè)置鋼板進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)要用混凝土加固基底；拱腳高度應(yīng)低于上半斷面地線15～20cm，當(dāng)拱腳處圍巖承受力不夠時(shí)，向圍巖方向加大拱腳接觸面積。而后每榀拱架布設(shè)4根長4.0mΦ42*4mm鎖腳錨管，角度為向下45度左右，打設(shè)完畢后，與工字鋼連接牢固，方可進(jìn)行噴砼支護(hù)。

（2）對于小凈距隧道后掘進(jìn)洞開挖前同樣先做好超前支護(hù)措施，采用側(cè)壁導(dǎo)坑超短臺階法施工，各步開挖每一循環(huán)進(jìn)尺后，應(yīng)及時(shí)施作相應(yīng)的支護(hù)措施，要注意后掘進(jìn)洞側(cè)壁導(dǎo)坑宜超前先掘進(jìn)洞主洞掌子面不小于5m；施工中仍以短開挖，強(qiáng)支護(hù)，及時(shí)封閉初期支護(hù)的原則進(jìn)行；對后掘進(jìn)洞的側(cè)壁導(dǎo)坑施工時(shí)采用人工開挖或微振爆破，必要時(shí)，導(dǎo)坑上半段面掌子面及時(shí)采取噴射混凝土進(jìn)行封閉；拱部鋼架架立后，在中部核心土開挖之前，在外側(cè)拱腳處及時(shí)布設(shè)4根Φ22螺紋鋼筋早強(qiáng)砂漿鎖腳錨桿，長度3.5m,角度為向下45度左右，打設(shè)完畢后，再與工字鋼連接牢固。最后左、右兩隧道中巖墻側(cè)采取長4.5mΦ42*4mm注漿小導(dǎo)管取代長3.5mΦ25*5mm中空注漿錨桿，施工方法同超前小導(dǎo)管類似；徑向注漿小導(dǎo)管安設(shè)后，用塑膠泥封堵孔口，并噴射砼封閉工作面。

（3）在小凈距隧道施工當(dāng)中，爆破施工是不可避免的，爆破所帶來的危害也需要提前進(jìn)行預(yù)防。一般說來，在進(jìn)行爆破時(shí)，由于隧道凈距很小，可能對中間巖體產(chǎn)生較大干擾，因此需要對中間巖體設(shè)置一定干擾措施，確保中間巖體穩(wěn)定。一般通過預(yù)裂爆破、光面爆破等手段可以對爆破產(chǎn)生的擾動形成有效控制。根據(jù)GB6722—86 安全爆破規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定，Ⅴ級圍巖在沒有相應(yīng)支護(hù)措施時(shí)，其最大的臨界震動速率必須控制在15cm/s以內(nèi)。而在有支護(hù)措施的情況下，最大臨界震動速率也不得超過20cm/s。例如，在對左洞進(jìn)行爆破施工時(shí)，為了減少爆破對右洞產(chǎn)生的震動，以及減少對左洞初期支護(hù)和二次襯砌的影響，該工程采用了微震動光面爆破技術(shù)。為了進(jìn)一步縮減爆破產(chǎn)生的震動，還采取了小進(jìn)尺、多次爆破以及小藥卷等手段，將爆破震動危害切實(shí)控制在合理范圍內(nèi)[3]。

2 結(jié)束語

本文主要闡述了洞口段V級圍巖的小凈距隧道初期支護(hù)施工方法，對小凈距隧道洞口的錯(cuò)距開挖、后進(jìn)洞的側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，以及拱架支護(hù)、錨桿打設(shè)、注漿（夾巖柱徑向注漿）、噴砼等一系列的要點(diǎn)闡述，確保不出現(xiàn)任何安全質(zhì)量事故前提下，完成隧道小凈距洞身初期支護(hù)施作，為以后同類型、同條件的施工環(huán)境中作為參考依據(jù)。