公路隧道洞口蓋挖法施工技術(shù)分析

馬亞軍

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

1.1 隧道概況

某高速公路項(xiàng)目中，包含隧道工程的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)形式為上下獨(dú)立雙洞四車道分離的隧道結(jié)構(gòu)形式，總長(zhǎng)度尺寸為1 224 m，是長(zhǎng)隧道的形式，通過(guò)燈光進(jìn)行照明，采取機(jī)械通風(fēng)的方式保障隧道內(nèi)的安全性。

1.2 工程地質(zhì)條件

1)氣象。經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T查詢歷史觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，該隧道建設(shè)所處地區(qū)的氣候環(huán)境為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，山區(qū)地帶的每年降雨平均為488.6 mm，主要在6～8月，歷年最大降雨量為616.3 mm，最小則為224 mm。

2)地層巖性。隧道施工區(qū)域內(nèi)巖性層分布范圍比較廣，山谷、山麓的地帶主要是第四系覆蓋，以砂礫石、砂黏土材料為主。

2 隧道蓋挖法施工技術(shù)

2.1 排水措施和植被防護(hù)

該隧道項(xiàng)目的左線以單上坡的形式存在，出口部位以單下坡的形式開(kāi)挖作業(yè)，需要重視原地表結(jié)構(gòu)的監(jiān)控和檢查，以隨時(shí)了解隧道施工的地質(zhì)條件，為工程質(zhì)量的提升起到一定的促進(jìn)作用。因?yàn)槌隹诓课坏木蜻M(jìn)施工屬于單向下坡的形式，隧道洞外部的截排水施工屬于仰坡開(kāi)挖的形式，需要在進(jìn)洞前進(jìn)行完善處理，邊仰坡坡頂在設(shè)計(jì)中可以利用截水溝、排水溝組合的方式避免自然降水給洞體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷和影響。為了避免突然降雨等不良天氣的影響，防止土基受到?jīng)_刷的作用而產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)安裝直徑在5 cm以內(nèi)的軟管，以提升總體的排水效果。在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖施工的兩側(cè)空間位置上，考慮到項(xiàng)目開(kāi)挖施工環(huán)節(jié)的地形變化趨勢(shì)，按照要求設(shè)置直徑20 mm、長(zhǎng)度3.5 m的鋼筋錨桿結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用強(qiáng)度在C20以上的混凝土進(jìn)行掛網(wǎng)噴射作業(yè)，形成強(qiáng)度性能較高的保護(hù)層結(jié)構(gòu)。為了避免作業(yè)人員受到損害，仰坡平臺(tái)周邊需要設(shè)置防落石護(hù)欄，以達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 開(kāi)挖、支護(hù)邊坡、仰坡

洞口邊、仰坡部位開(kāi)始施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求布置開(kāi)挖邊線，復(fù)查后符合工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)將開(kāi)挖面存在的渣土全部清理干凈。開(kāi)挖施工按照先上部、后下部的要求進(jìn)行，人員和機(jī)械配合施工，不能有垂直作業(yè)的情況，并且把開(kāi)挖出來(lái)的渣土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)外部。如果開(kāi)挖環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性較差，禁止超挖、欠挖，也不能有其他導(dǎo)致不穩(wěn)定的因素。從本次隧道項(xiàng)目來(lái)看，挖掘機(jī)是主要的施工設(shè)備，不會(huì)使用爆破等擾動(dòng)較大的開(kāi)挖作業(yè)方式。邊仰坡施工環(huán)節(jié)，按照施工工藝的要求加強(qiáng)防護(hù)處理。仰坡土石方結(jié)構(gòu)的施工，首先，需要在洞口下臺(tái)階分界線標(biāo)高以及成洞的位置上，制作成洞口臺(tái)階的形式，然后進(jìn)行噴錨支護(hù)施工；其次，進(jìn)行余下隧道開(kāi)挖施工，保證核心土預(yù)留合理，確保掌子面土結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)挖作業(yè)結(jié)束后，因?yàn)樽髠?cè)拱腳承載性能不足250 kPa，所以需要做好拱架底基坑的加固施工，通常會(huì)選擇換填的方法。

2.3 護(hù)拱施工

按照設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)要求，分析隧道輪廓、二次襯砌、防水層等結(jié)構(gòu)部位的沉降量參數(shù)，綜合分析后確定使用護(hù)拱開(kāi)挖輪廓線的形式。開(kāi)挖作業(yè)前，需要檢測(cè)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息，然后開(kāi)始斷面放點(diǎn)，以保證開(kāi)挖深度合格，同時(shí)保證人員與機(jī)械聯(lián)合作業(yè)施工，以分層、分段為主要的施工方式，機(jī)械開(kāi)挖到護(hù)拱內(nèi)輪廓線10～20 cm后撤出，然后再通過(guò)人工開(kāi)挖的方式直到最終完成整體施工。選擇使用M30砂漿做好護(hù)拱坡面的抹面處理，然后進(jìn)行拱架支護(hù)施工，外模支立結(jié)束后及時(shí)澆筑作業(yè)；對(duì)于沒(méi)有覆蓋層的結(jié)構(gòu)部位，需要設(shè)置拱架，同時(shí)應(yīng)用縱向鋼筋、錨筋等方式進(jìn)行拱架的固定處理，并且采取掛網(wǎng)錨噴施工。拱腳應(yīng)該達(dá)到支墊結(jié)實(shí)的要求，且要設(shè)置鎖腳錨桿在基礎(chǔ)部位，同時(shí)在拱腳部位進(jìn)行支架焊接施工；拱腳上緣直接錨固到巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)，確保支撐牢固、穩(wěn)定。

2.4 套拱施工作業(yè)

測(cè)量放線人員工作完成后，經(jīng)過(guò)監(jiān)理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)審核與控制，符合設(shè)計(jì)方案才能開(kāi)挖施工。套拱應(yīng)用的是C25混凝土施工，尺寸為2 m×0.7 m。套拱的內(nèi)部需要使用18號(hào)的工字鋼進(jìn)行固定處理，并且在孔口的部位上應(yīng)用直徑為20 mm的鋼筋進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定處理，每一根鋼筋的長(zhǎng)度尺寸為75 cm，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的標(biāo)準(zhǔn)。另外在作業(yè)環(huán)節(jié)中，需要工作人員做好現(xiàn)場(chǎng)的管理工作，減少不安全問(wèn)題出現(xiàn)。

2.5 護(hù)拱管棚施工

管棚的支護(hù)施工以無(wú)縫鋼管為主要的施工材料，沿著拱部結(jié)構(gòu)環(huán)形設(shè)置，其長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，且環(huán)向間距設(shè)定為40 cm，仰角為2°，注漿作業(yè)施工的壓力控制為0.5～1.0 MPa。按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，各個(gè)施工工序和環(huán)節(jié)都有專人進(jìn)行質(zhì)量檢查，只有達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行后續(xù)的作業(yè)施工，以保證整體結(jié)構(gòu)的性能合格。需要注意的是，在進(jìn)行護(hù)拱管棚施工階段，還需要考慮整體強(qiáng)度問(wèn)題，要時(shí)刻觀察管棚的變化情況，一旦出現(xiàn)異常時(shí)則需要停止施工。

2.6 回填至護(hù)拱頂部

蓋挖施工環(huán)節(jié)，一般都會(huì)存在積水或者外部流水侵蝕的影響，為了防止這些問(wèn)題的發(fā)生，可以在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用降低邊坡高度參數(shù)的方式，有效地減少安全隱患，將原先的護(hù)拱開(kāi)挖施工部位進(jìn)行回填施工。土石回填作業(yè)階段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，選擇機(jī)械聯(lián)合人工的方法開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工，以達(dá)到安全性的要求。最好不要選擇使用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，可以通過(guò)輕量級(jí)的設(shè)備按照兩側(cè)對(duì)稱回填作業(yè)。在回填施工全部結(jié)束后，逐步完善護(hù)拱兩側(cè)的排水設(shè)施，保證降雨可以引流出去，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)安全性的要求。

2.7 分段蓋挖土方,接長(zhǎng)護(hù)拱至仰拱底

在現(xiàn)場(chǎng)選擇使用三段法進(jìn)行施工，按照圍巖結(jié)構(gòu)的形式可以選擇使用預(yù)留核心土的開(kāi)挖施工方式，先進(jìn)行A段的開(kāi)挖施工，從外到內(nèi)逐步地緩慢進(jìn)行。臺(tái)階法的施工，需要在施工環(huán)節(jié)隧道的左右兩側(cè)設(shè)置距離不超出5 m的要求。開(kāi)挖施工階段，在外模的位置上應(yīng)用直徑為22 mm的鋼筋實(shí)施焊接處理，保證護(hù)拱的結(jié)構(gòu)形成弧形結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)模板結(jié)構(gòu)的固定處理，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度合格。在前期支護(hù)施工環(huán)節(jié)，需要使用錨桿、鋼筋網(wǎng)、工字鋼等結(jié)構(gòu)組合形成整體，然后利用混凝土的噴射施工以達(dá)到結(jié)構(gòu)整體性的標(biāo)準(zhǔn)。混凝土噴射施工階段，通過(guò)預(yù)埋標(biāo)志釘進(jìn)行控制，通常來(lái)說(shuō)厚度控制在26 cm左右，應(yīng)按照自下到上的順序進(jìn)行，逐步進(jìn)行噴射作業(yè)。在下臺(tái)階部位的開(kāi)挖施工中，根據(jù)上述工藝進(jìn)行，逐步加長(zhǎng)到護(hù)拱底部。

2.8 逐段施作業(yè)仰拱及回填

正洞和仰拱在施工中，綜合分析現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，通過(guò)機(jī)械的方式進(jìn)行，不能選擇使用爆破等擾動(dòng)較大的方式。下臺(tái)階和仰拱開(kāi)挖作業(yè)施工，保證長(zhǎng)度符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，短進(jìn)尺可以實(shí)現(xiàn)早成環(huán)封閉。仰拱開(kāi)挖施工時(shí)，會(huì)存在較多的浮渣和積水，要做好清理施工；嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量，在支護(hù)形成整體結(jié)構(gòu)后，才能達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣的工作也非常的重要，這是挖掘機(jī)工作的基礎(chǔ)，一次性開(kāi)挖到規(guī)定尺寸，然后做好廢渣的清理處理。循環(huán)進(jìn)行仰拱部位的接頭鑿毛處理，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施仰拱鋼筋支護(hù)作業(yè)，同時(shí)預(yù)留和邊墻襯砌連接筋，經(jīng)過(guò)檢查符合要求后，上報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查，合格后辦理現(xiàn)場(chǎng)簽證，并且組織混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)，焊接鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿等，形成整體結(jié)構(gòu)。

2.9 二次襯砌施工

模板臺(tái)車應(yīng)用前，需要做好各項(xiàng)測(cè)量工作，定位達(dá)到精度的要求；混凝土襯砌施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該使隧道工作面符合要求；人行道、車行道在襯砌部位上，連接需要達(dá)到平滑性的要求；襯砌作業(yè)階段，做好全面的放線控制，保證后續(xù)結(jié)構(gòu)的連接達(dá)到平順度的要求，提高整體結(jié)構(gòu)的性能，能夠達(dá)到襯砌美觀性的標(biāo)準(zhǔn)；襯砌環(huán)節(jié)，預(yù)埋件、洞室的位置達(dá)到精度的要求；二次襯砌施工環(huán)節(jié)，通過(guò)激光斷面儀進(jìn)行全面的檢查，保證質(zhì)量符合工程要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

公路隧道洞口蓋挖施工很重要，可以消除安全隱患問(wèn)題，提高施工速度，環(huán)保價(jià)值也比較高。因此，在后續(xù)對(duì)于蓋挖法施工技術(shù)的應(yīng)用要深入研究，通過(guò)優(yōu)化技術(shù)方案技術(shù)提升蓋挖法施工技術(shù)的應(yīng)用效果，以提升隧道工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。

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