复杂地形条件下高速公路双线隧道施工技术分析

发表时间:2020/4/2   来源:《基层建设》2019年第31期   作者:黄红勇
[导读] 摘要:为了提升高速公路施工项目质量,以某双线隧道工程为例,针对复杂地形条件下的双线隧道施工技术展开分析。
        云南交投集团公路建设有限公司  云南昆明  650100
        摘要:为了提升高速公路施工项目质量,以某双线隧道工程为例,针对复杂地形条件下的双线隧道施工技术展开分析。介绍工程概况,掌握洞室挖掘技术、支撑安装技术、混凝土喷射技术、中壁拆除技术、二次衬砌技术、底层加固技术在施工中的应用,最后从准备阶段与施工流程两个方面提出优化建议,得出行之有效的高速公路项目施工方案,为今后双线隧道施工的有序进行提供参考。
        关键词:复杂地形;高速公路;双线隧道;注浆加固
        随着人们生活水平的提升,车辆与载具数量飞速增长,为交通环境施加一定的压力,在这一环境下地面交通系统也越来越完善,隧道技术成为缓解交通压力的有效手段。隧道技术中双线隧道的应用范围最广,也可以在复杂地形条件下有效发挥作用,为隧道工程施工提供质量方面的帮助,这也成为当前高速公路隧道施工的重要研究对象。
        一、工程概况
        某隧道起讫里程为DK125~DK346,全长1670m,隧道Ⅲ级围岩790m,占47%,Ⅳ级围岩550m,占32%,Ⅴ级围岩330m,占21%。本隧道工程施工采用双线隧道,洞身最大埋深40m,最小埋深25m。组织施工期间设置1座出口,起到平导辅助施工的效果,且平导起讫里程为PK128~PK330,长度1450m。地表可溶岩与非可溶岩的分界处位于DK226里程处,隧道进口至此为非可溶岩段落,隧道示意图如图1、2所示。
        图2 双线隧道施工示意图
        二、高速公路双线隧道施工技术
        (一)洞室挖掘技术
        采用洞室挖掘,在正式施工之前需要先用小铲挖掘,可以起到加固基础结构的作用,再以拱形结构使洞室更加稳固,随后施工人员在施工现场操作轮式挖土机,机械挖掘作业完成之后辅助人工、机械两种方法,拓宽现场的基础挖掘空间[1]。为了获得理想的施工效果,也可以在双线隧道工程现场引进大型挖掘设备,提高双线隧道主体结构挖掘效率。
        (二)支撑安装技术
        双线隧道工程中的支撑安装技术,在实际应用的过程中主要有两个操作步骤,第一是按挖掘洞室的各项参数计算长度、宽度等,根据结算所得结果对洞室的实际长度进行控制;第二是加固基础支撑结构,确保支撑结构稳固性,随后可以开展其他流程的施工。
        (三)混凝土喷射技术
        混凝土喷射技术的关键点在与喷射均匀性、回弹性,施工人员有效控制喷射强度,有利于提高回弹效益,期间如果合理运用稀释方法,也能够调整混凝土的粘合性。该隧道工程施工中使用混凝土喷射技术期间,对喷涂均匀性进行优化时,采取了分区喷涂这种方法,喷射模式见图3。现场施工中运用到湿混凝土、混凝土泵、压缩空气、压缩空气计量装置、液态速凝剂。压缩空气经过密集挤压、气悬浮进行输送,喷射装置中安装了变流器,同时经过挤压的压缩空气与速凝剂结合,从而完成混凝土喷射。这种施工技术在隧道工程中应用,切实提高了混凝土喷射的效果。此外,因为混凝土喷涂的过程中会形成大量粉尘,所以施工人员务必要在低强度风化、喷涂结构完整的环境下吹散所有粉尘,保证施工效果。
 
        图3混凝土喷射模式
        (四)中壁拆除技术
        本次双线隧道施工中采用中壁拆除技术,是在混凝土衬砌结束之后开始,以此来加强混凝土结构的基础强度,规避外界环境因素引发的结构裂缝。中壁拆除技术在施工现场应用的过程中,不能因为中壁拆除威胁到其他结构的稳固性,期间还需要优化基础拆除的施工方案,从为双线隧道施工的规范性提供保障[2]。
        (五)二次衬砌技术
        二次衬砌技术的主要作用是将中壁拆除导致的结构变形问题解决,针对现场关键部门与结构进行二次衬砌施工,加强结构稳定性,以免发生基础结构变形。本次隧道工程中对于二次衬砌技术的应用,采用了衬砌台车附着式振捣器,该设备主要在台车拱顶、台车边墙、台车小边墙这三个位置使用,设备如图4所示,结构质量满足本次双线隧道施工的标准。正式施工之前,现场施工人员准备了钢材、水泥、砂、石、防水板、高效减水剂、粉煤灰等原材料,满足质量规范要求。为了保证二次衬砌技术效果,开始施工前先进行了仰拱施工,随后现场的测工全面检查了锚喷断面与仰拱施工效果,使用红漆标出锚喷断面超欠位置,期间发现的问题与负责人员及时沟通,并且安排施工人员进行处理,由此绘制断面图并存档。随后在铺设防水板环节,施工人员切除了所有初期支护外露锚杆头与钢筋头,初期支护环节发现的混凝土表面不平的位置,也及时进行了补喷与抹平,搭配衬砌台车附着式振捣器,从而获得理想的二次衬砌施工效果。
 
        图4 衬砌台车附着式振捣器示意图
        (六)底层加固技术
        在隧道地下工程中,底层加固是其中一项非常重要的项目,因为作业环境在地下,所以施工人员务必要保证施工过程的安全,规避地下环境带来的影响[3]。除此之外,按照地下水位掌控隧道施工质量,开始施工之前要合理安装施工设备,确保所有设备都能够稳定运行。因为本次隧道施工的地形条件比较复杂,所以应该应用多点加固注浆来加固隧道,获得理想的底层加固效果。
        三、复杂地形条件下高速公路双线隧道施工优化建议
        (一)准备阶段
        1.按照施工规范挑选洞室
        在双线隧道项目中选择洞室非常重要,其中包括平拱洞室、双拱洞室这两种。技术人员在选择之前,需要先了解待选洞室的条件,以期能够选择最佳洞室组织施工。一般选择洞室时,需要考虑的因素较多,但深度在其中最为重要。双线隧道工程施工期间,垂直方向形成的地压力会直接施加给洞室,从而将其设计成为高拱洞室。若这一类洞室深度有限,地面两侧的压力会对洞室造成挤压,从而形成平拱洞室。本次高速公路双线隧道项目在施工期间,需要综合考虑其中涉及到的相关影响因素,选择合适的洞室。
        2.合理选择隧道支护模式
        高速公路双线隧道工程的支护模式主要有内部自承支护、外部辅助支护这两种。其中,自承支护的作用对象为隧道,是一种具有主动性质的支护保护形式,而辅助支护则是通过水泥灌浆加强支护性能,进而起到加固隧道围岩的目的。此外,外部支护作业环境为隧道外部,在双线隧道外侧浇筑混凝土,这样一来可以有效加强围岩结构的稳定性[4]。
        一般高速公路双线隧道项目中的支护作业次数为2次,用于保证隧结构稳固性。首次支护期间,施工人员会选择内部自承支护形式,并且明确喧杂锚杆的各项参数。组织自承支护时,所有相关技术人员要进行计算。完成首次支护作业后,可以及时开始后续支护,使隧道稳定性能够显著提升。现场的施工人员需要使用先进技术,通过内外结合这种形式针对隧道项目进行有效防范,从而加强隧道支护效果。
        (二)完善隧道施工流程
        1.开挖洞室
        施工人员在洞室开挖环节,要操作对应的机械设备进行合作施工。洞室上段部位建议采用轮胎式挖掘机、小型反铲这两种设备,如果是洞室角落和比较狭窄的位置,建议由施工人员负责开挖。这种合作开挖的方法在双线隧道施工中加以应用,可以提高洞室挖掘效率,最大程度的缩短施工周期。另外,在开挖洞室的过程中,施工人员要及时安装支撑护栏,期间需要注意开挖之前要结合洞室尺寸数值明确支撑长、宽。后期喷射混凝土环节,还应该合理控制现场的粉尘量,避免因为超量、用工、回弹等问题带来的问题。
        2.锚杆钻孔
        本次高速公路双线隧道项目的锚杆钻孔环节,锚杆钻头施工多选择在夜间。钻孔作业期间会形成较大的噪音与振动,所以施工人员要加强对这一环节的重视,夜间锚杆钻孔时做好照明工作,为钻孔质量提供保障。
        3.拆除中壁
        将施工现场的中壁拆除,需要在混凝土衬砌结束之后进行,混凝土强度也要达到规定数值,才能够进行这一操作。当中壁拆除之后马上开始二次衬砌,可以预防变形问题的发生。
        4.加固地层
        因为隧道施工是在地下进行,所以本次项目施工期间,必须要严格控制地下环境和地下水,消除地下环境中所有潜在的危险因素,随后在合适的时间开展注浆加固,提高地层的稳定性。
        结束语
        综上所述,复杂地形条件下开展高速公路双线隧道,对施工技术有诸多要求,现场负责人员需要了解工程项目所处地形,完善施工方案,再选择合适的施工技术,加强地层稳定性,规避高速公路隧道施工中的安全隐患,从而为今后人们的出行提供安全保障。
        参考文献:
        [1]王镇宇,张森.高速公路双连拱隧道施工的信息化管理技术研究[J].城市建设理论研究(电子版),2019(11):142.
        [2]马玉祥,张丹锋.高速公路双连拱隧道施工的信息化管理技术研究[J].黑龙江科技信息,2017(13):220.
        [3]宋健.下穿高速公路大断面双线隧道的施工技术[J].城市道桥与防洪,2016(06):195-198+18-19.
        [4]赵年军.渝万左联络线隧道下穿内环高速公路超前支护大管棚施工技术[J].黑龙江科技信息,2016(12):230-231.

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