双连拱隧道施工关键技术探究

发表时间:2020/11/3   来源:《建筑实践》2020年第17期   作者:徐金领
[导读] 我国的道路建设随着经济的发展而迅猛发展,道路施工技术也日臻成熟和完善。

        徐金领
        中铁十四局集团第一工程发展有限公司   山东日照   276800

        摘要:我国的道路建设随着经济的发展而迅猛发展,道路施工技术也日臻成熟和完善。其中,双连拱隧道施工技术,是在道路建设过程中,常常会使用到的一种常见施工技术手段。因此,了解双连拱隧道施工技术的基本概念和特点,明确其常用施工方法和注意要点,可以帮助道路建设工作者在实际操作中灵活运用相关方法解决具体问题。本文针对于双连拱隧道施工技术进行简单的分析和介绍。
        关键词:双连拱隧道,施工技术
        引言
        双连拱隧道较分离式隧道具有造型美观、线形流畅、占地面积小、空间利用率高、可避免隧道洞口路基或桥梁分幅建设等优点;同时在隧道长度较短、环境保护要求较高时连拱隧道也表现出较强的优越性。因此,近年来双连拱隧道在高等级公路中被广泛应用,另外在城市地铁建设中也有不少应用该种形式隧道的例子。然而,双连拱隧道开挖跨度较大、施工工序繁多,开挖和支护相互交错,在动态施工过程中隧道结构体系需要多次转换,围岩应力变化和衬砌荷载转换复杂,这就决定了其施工难度比一般隧道要大。尤其在地质条件较为复杂时,施工技术难度更大。
        一、双连拱隧道施工常见问题
        1.隧道施工裂缝隧道在施工过程中所产生的裂缝比较常见,其原因主要有以下几种:由于外部荷载而引起的裂缝、由隧道岩体的结构应力而引起的裂缝以及由于温湿度、收缩膨胀而引起的裂缝和由于隧道岩体各处的不均衡沉降所引起的裂缝。这其中尤以岩体形变而引起的裂缝最为常见,研究发现,由于岩体形变而引发的裂缝占所有种类裂缝的70%以上。
        2.在中隔墙尚未浇筑至洞口的情况下,提前实施主洞上台阶开挖即自隧道中部向进、出口方向实施主洞上台阶的开挖是该项技术研究的主要技术难点;主洞上台阶开挖过程中,为了有效抑制中隔墙的变形而在后行主洞围岩与中隔墙之问增加了水平I临时支撑,该临时支撑采用125b工字钢,竖向间距为1m.纵向间距为2m:严格控制爆破振动速度,尽量减小由于爆破作业而对主洞围岩及支护体系的不利影响,并严禁各作业面同时进行爆破,防止爆破波峰值的叠加;主洞开挖过程中,为了防止因爆破振动或飞石而影响中隔墙施工质量,选用低威力、低爆速炸药进行爆破施工,同时采用砂袋进行全方位遮挡防护。
        二、开挖施工工艺
        目前高速公路双连拱隧道开挖施工工艺中有代表性的主要有中导洞法和三导洞法。实际工程中应用最多的是中导洞法,其施工工艺流程为:先贯通中隔墙导洞(中导洞),施作中隔墙钢筋混凝土,后开挖正洞,在正洞开挖时,因中隔墙为薄壁混凝土结构,保证中隔墙与左右两侧正洞开挖整体稳定至关重要,要在确保中隔墙稳定情况下,合理安排工序进行正洞开挖支护施工。其具体施工顺序为:中导洞开挖及支护→中隔墙施工→左右线正洞开挖支护→左右线正洞仰拱开挖与施工→左右线正洞全断面衬砌(二衬)。
        三、技术方案研究
        1.前期准备及调查研究根据该技术研究的要求和立项程序.项目实施前项目组分别从项目策划、基础资料的搜集与整理、施工方法的论证与调研等方面着手.首先制定了周详的技术研究开发方案,同时在充分了解设计意图和熟悉施工图纸的基础上,对整个双连拱隧道的结构形式和施工顺序进行了认真的研究、论证和比较.并通过对相关技术资料的查阅和实地考察,最终形成了具有实施性和指导性的技术文件。项目策划及基础资料的搜集与整理。

该阶段首先组建了项目研发组并确定了有关人选及相应的组织机构模式,同时对各个岗位职责和分工进行了明确划分与界定,并就项目研发目标、研发内容、研发流程和方法以及建章立制等工作进行了详细规划并写入项目策划书。最后针对该次技术研究的主要内容,就其相关基础资料进行了全面的搜集、查阅、整理与归纳,并形成了指导性和约束性文件。
        2.中隔墙施工中受力平衡问题中隔墙是连拱隧道左、右拱圈传力的支承点,这种结构特征决定了一般情况,须中隔墙混凝土施作并达到设计强度后,方可进行正洞的开挖支护。由于左右两洞的施工常常不对称,以及爆破的震动,分部施工的反复扰动,中隔墙经常受到左右洞初期支护传递的不对称推力。当中隔墙不能抵抗时,可能会受到破坏,引起拱部支护结构的开裂,造成严重后果。因此,解决中隔墙水平推力的平衡问题,关系到连拱隧道施工的成败。在隧道的施工中,针对此问题采取了以下措施:中隔墙浇筑前,检查基底情况,对软弱基底段采用φ22药卷锚杆加固,锚杆头伸入中隔墙50cm以上,防止基底承载力不足而引起中墙沉降和中墙受水平推力产生侧移。中隔墙浇筑后,及时将顶部与围岩的空隙回填顶紧(考虑到施工的方便和回填的密实,此处采用了C20喷砼进行回填)。左右洞的支护体系应尽早形成,使左右洞支护体系与中隔墙尽早形成一个对称共同承力体,减少中隔墙承受不平衡推力的强度及时间。
        三、双连拱隧道施工风险控制措施
        1.为确保双连拱隧道在施工过程中的安全性和稳定性,将施工风险降到最低,有必要采取相应的风险控制措施。风险控制的一般程序为风险识别、风险评估和综合控制。隧道施工风险识别此阶段对于隧道在施工过程中的风险控制具有最基础性的作用,风险识别过程即根据施工前的一些工程数据、参数来对施工风险进行识别,这类工程数据一般包括岩体震动指数、地下水处理指标以及围岩软弱程度等。通过对这些参数的有效分析,能够筛选出有可能造成施工风险的因素,进而采取必要措施对这些因素进行规避或减弱。
        2.在地质环境相对较好的环境下,考虑到三导洞施工方法的复杂性,也可以使用中导洞施工法来代替三导洞施工法。与三导洞施工法最大的不同在于,该种方法只针对于中墙进行中导洞挖掘、支护以及相应的衬砌处理;而对于左右边侧,则跳过导洞支护和衬砌步骤,在保证左右两侧施工时段具有足够间隔的基础上,直接针对左右两侧的正洞进行相关的挖掘建设工作。相比较三导洞施工法而言,这样的方法可以在使用中导洞进行基本的支护和地质探测工作的基础上,更加快速的进入隧道施工的正式建设阶段,减少建立两侧导洞挖掘及支护时所耗费的成本和时间,有助于工程量的减小和施工时间的缩短。但是,必须强调的是,使用该种施工方法的前提,必须是所施工路道所处的地质环境满足要求(一般标准为III类及III类以上围岩)。双洞平行施工法建立在对于施工路段的地质情况有足够了解的情况下,也可以采取双洞平行施工法,即直接针对于左右两侧正洞,进行同时同步的挖掘施工建设并完成初步的支护工作,进而对于中墙的挖掘和支护进行处理,最后衬砌完成。使用双洞平行施工方法,可以保证施工进行过程中,整体结构的受力和规划清晰明确,有助于降低施工复杂度,加快工期。但是需要强调的是,该种方法只可以针对于已经对于地址信息有明确了解,且地质结构属于围岩稳定性良好的硬岩隧道施工中。
        结束语:
        我国的道路建设随着经济的发展而迅猛发展.道路施工技术也日益壮大和完善。其中,双连拱隧道施工技术是在道路建设过程中广泛使用的一种施工技术手段。因此,我们更不能放松对它的认识和学习,只有吃透了该技术的要点,我们才能在以后的施工过程中严格地把好质量关,并能更有效地控制施工成本,为公司创造更好的效益
        参考文献:
        [1]黄雷.市政隧道暗挖工程中的问题与防治措施研究[J].科技资讯,2018(2):38.
        [2]曹信红,王杰先.公路双线连拱隧道施工技术研究及应用【J].施工技术,2018,34(6):1—3.
        [3]吴梦君,蒋树屏,张永兴,等.大跨扁平连拱隧道复合式中墙优化研究[J].公路交通科技,2019,27(2):85—90.
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