浅谈山区复杂条件下小净距隧道施工技术

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:全前伟
[导读] 摘要:随着环保要求越来越严,自然环境保护受到了空前的重视,部分山区高速公路受地形条件等复杂多变的影响,导致很多小净距隧道的产生,且桥梁隧道比例普遍较高,施工场地受限等问题,本文就项目所施工的小净距隧道过程中的施工技术进行分析,为后期同类小净距隧道提供参考。
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        摘要:随着环保要求越来越严,自然环境保护受到了空前的重视,部分山区高速公路受地形条件等复杂多变的影响,导致很多小净距隧道的产生,且桥梁隧道比例普遍较高,施工场地受限等问题,本文就项目所施工的小净距隧道过程中的施工技术进行分析,为后期同类小净距隧道提供参考。
        关键词:高速公路;上寨隧道;施工技术;
        1工程概况
        上寨隧道左线全长200米,埋深深度为3.2米~40米,右线全长151米,埋深深度为2.2米~42.5米,左右洞之间的距离为8.5米,左右幅高差6米,属构造侵蚀-剥蚀低山沟谷斜坡地貌区,左右洞全部为Ⅴ级围岩。洞口坡体陡,坡度约23~52°左右。上寨隧道是全线小净距隧道里唯一个左右洞存在高差的隧道,地质条件差,桥梁和隧道相接且进出口端桥台均设置在隧道明洞位置,洞口无场地,偏压在此隧道均有体现,以该隧道为案例,介绍山区复杂条件下的小净距隧道如何合理安全进出洞及施工技术。
        2施工难点和问题
        2.1受地形条件影响,洞口位置无场地,进出洞困难,且地质条件差,为全风化-强风化泥质板岩。
        2.2左右洞高差相差6米,选择从标高相对低的隧道洞口还是标高相对高的洞口先行进洞是需要考虑的一个问题。
        2.3地表多为水田,错综交叉的灌溉水沟较多,受农忙季节灌溉影响,洞内容易产生渗水,对围岩进行二次破坏扰动,施工时安全风险较大。
        2.4埋深浅,施工过程中如何预防隧道冒顶,出口端存在偏压,且无操作空间,隧道如何安全顺利出洞是需要考虑的一个问题。
        3施工方法选择
        3.1经过从洞口地形,左右洞开挖相互之间影响的受力分析,同时结合小净距隧道后期二次应力分布情况,洞口段遵循早进洞,晚出洞的原则,尽可能减少边坡开挖破坏,争取实现零开挖进洞,项目决定从相对地形较缓的进口端先行进洞,先行施工相对标高低的左洞,采用单头掘进的方式施工,结合本隧道出口地形,左线进口采用长管棚进洞,洞身采用三台阶临时仰拱法施工,出口段采用洞口长管棚配合“顶设导坑法”出洞,出洞后按设计边仰坡进行刷坡后施作套拱,打设洞口长管棚后由洞内向洞外逐步按照三台阶临时仰拱施工直至贯通。
        3.1.1在进洞之前首先施工洞口截水沟,埋设监控量测点,结合地方灌溉水田和当地沟通,对灌溉水渠进行硬化封闭处理,及时将灌溉水源进行引排,减少对隧道洞内围岩破坏,同时优先施工桥隧相接部位桩基,为后期隧道进洞提供场地,同时也可避免桩基后期施工对隧道洞口的二次扰动破坏,桩基施工完成后开始开挖洞口边仰坡,边坡开挖必须遵循开挖一级防护一级,同时结合现场地形要与设计图纸进行比对,如果坡度过陡或开挖方量过大或存在与设计不符的情况应及时联系设计相关方进行现场查看,制定切实可行的方案,确保洞口稳定。
        3.1.2进洞口按照三台阶临时仰拱法施工,喷射砼为C20纤维砼,临时仰拱封底喷射混凝土厚度为10cm,相邻钢架之间采用φ22螺纹钢筋连接。在开挖过程中必须做好量测工作,及时分析数据,同时做好超前钻探及地质素描工作,为施工提供依据,严格按照设计图纸及规范要求施工,重点监控中夹岩施工的施工质量,监控好注浆工作,必要时应加强中夹岩加固工作,因为中夹岩是左右洞后期应力二次分布的关键支撑,稍有疏忽将会酿成不可估量的后果,同时尽量避开雨季施工,如遇暴雨来临应及时停止掌子面施工,防止隧道坍塌、冒顶情况发生,同时还应严格遵循安全步距满足规范要求,暗洞施工仰拱紧跟至掌子面,同时加快二次衬砌的施工,把二次衬砌至掌子面的距离缩短至最小距离。。
        3.1.3出洞段为偏压,左侧高,右侧低,考虑受力影响,在距离洞口30米位置左侧采用导坑开挖进行贯通,导坑采用永临结合,以减少成本,导坑高度按照上台阶设计高度尺寸,宽度按照上台阶设计宽度尺寸的一半进行设置,断面如下图所示:
       
        导坑开挖:根据围岩情况,采用小型挖机直接开挖,拱部采用在挖机挖斗上焊接自制刀片进行开挖,导坑支护:拱部左侧为永久性支护,拱部右侧临时支护采用I20拱架作为临时支撑,侧面打设φ25中空注浆锚杆,同时喷射15cm厚C20混凝土。
        3.1.4小导坑扩挖及支护
        出口端洞口长管棚施作完毕之后,人工拆除洞内施作的第一榀临时中间支撑,待临时支撑拆除后及时开挖②部,施工②部初期支护,同时施工底部临时支护拱架,具体如下图:
           
       
        等待洞内第一个循环上台阶施工完成后,按照工序逐榀清除①部导坑的临时职称及第2榀中间临时支撑,按以上步骤循环施工,即可确保上台阶贯通,需要特别注意的是小导洞贯通后应及时施工出口端套拱、管棚及洞口边仰坡支护,同时应确保洞内中下台阶及仰拱初支应紧跟,并在最短时间内封闭成环。每天进行动态监控量测,并分析成果,待暗洞内稳定后,待出口端洞口各项工序完善后方可扩挖剩余洞口段工程施工。
        3.1.5中下台阶开挖支护
        上台阶施工完成后,及时开挖支护中下台阶,中下台阶施工时左右侧必须错开,不能在同一个断面上,特别是下台阶施工,严格按照规范要求,每循环开挖不能超过两榀,必要时按照每循环1榀施工,加强锁脚小导管施工,加强注浆,防止洞内下沉过大,导致坍塌、冒顶。
        3..1.6仰拱及填充施作
        洞口段仰拱应及时施工,每循环开挖进尺不得超过3m,提前准备各道工序所需材料,过程中合理组织各道工序,尽快及时封闭成环,确保洞口及洞身稳定,过程中加强监测,发现异常情况及时定处理方案。
        3..1.7二次衬砌
        洞口段仰拱及仰拱填充施工完成后,及时将撑起台车推至洞口明暗交界处,及时施做一组二次衬砌,同时加强监控量测,确保洞口段稳定,锁住咽喉。
        4贯通测量
        4.1待隧道整个贯通后,应及时安排在贯通面中线周边布置一量测点,通过两端洞口原来联测过的导线点分别测量计算该点坐标,同时计算坐标交差在该点处法向及纵向方向上投影值,分别求得隧道的横向和纵向贯通误差。再进一步测量贯通点与进口方向相邻各导线点连线的夹角,计算该夹角的理论与实测值较差,从而可以计算方向贯通的误差数值。
        4.2按照图纸设计的洞内高程测量其精度,由进出口端分别测量贯通面处布置的临时点高程,从而计算临时点的高程较差,计算高程贯通的误差数值。
        4.3贯通处的坐标及标高误差数值计算后通过平差计算进行调整,根据调整后的导线坐标可以适当调整线路中线,但调整后的线路必须满足隧道建筑限界要求,同时应密切注意实际贯通误差的调整必须在二次衬砌未实施的段落部位进行。
        结束语:
        (1)小净距隧道施工关键之一是对地表水的处理,及时将水进行引排,尽量避免灌溉季及雨季施工,做好洞内临时排水设施,做好洞内洞外引排水工作是确保隧道顺利施工的必要条件。
        (2)进出洞方案的选择,合理选择进出洞方案,施工方法的选择,先行施工标高相对低的洞身,待低线各项工序完成后再施工高线洞身,能有效较少了左右洞同时开挖之间的影响,在有限的场地及不利地质条件下,能有效的避免各种不利因素。
        (3)严格按照设计图纸和规范,加强对各工序的施工过程控制,特别是中间岩的加固施工,同时做好监测和测量,及时施工仰拱衬砌确保封闭成环,提前做好隧道贯通误差调整,确保线路各项指标满足要求。
        参考文献
        [1]田志宇;公路小净距隧道相似模型试验研究[D];西南交通大学;2006年
        [2]于晓彤;双洞小净距隧道设计、施工关键技术的应用研究[D];河北工业大学;2011年
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