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摘要:某桥隧相连高边坡隧道为背景,从桥台施工、爆破以及坡体风化3个角度切入。提出适用于工程实际情况的控制措施。以期给现场施工作业提供指导,顺利完成隧道各环节施工,达到隧道运营阶段稳定性的目标。
关键词:桥隧相连;高边坡;出洞施工
前言
近年来,随着中国高速公路建设的迅猛发展和国家路网的逐步完善,新建高速公路不断向山区延伸。山区高速公路具有地形复杂、构造物多和桥隧比大等特点,桥隧相接现象越来越普遍,而且不可避免会上跨既有运营公路。隧道洞口处围岩往往较为破碎、松散,风化严重,地质条件一般较差,受施工或降雨影响极易产生滑塌甚至滑坡等灾害,对施工安全以及公路运营安全构成严重威胁。在此复杂地形、地质和环境条件下,隧道进出口施工不仅要考虑洞口施工本身的安全问题,还要考虑施工期间洞口下方既有公路的运营安全,以及新建高速公路建成通车后的运营安全。目前不少学者分别对隧道进出洞施工方案、桥隧相接型式及适用条件、洞口边坡稳定性及防护措施进行了研究,但很少对复杂条件下的隧道进出洞技术、洞口坡面防护、既有公路和新建公路运营安全防护等方面进行系统的研究。同时,桥隧相接处也未引起广大设计和施工人员的足够重视,造成施工过程中发生坍塌,甚至危及安全运营。本文以某高速公路隧道工程为例,对地形、地质和环境条件复杂的桥隧相接处隧道出洞施工的原设计方案和优化方案进行系统介绍,以期为类似工程设计和施工提供借鉴。
1 工程概况
NO1标段起讫桩号KO+000一K42+300,总长度42.3km,于主线K18+579.047处设六堡连接线LKO+000一LK0+573,本段总长度573m,为满足公路的稳定运行要求,于K19+395左侧设六堡管理养护站。
2 隧道出口端围岩稳定性分析
根据项目设计方案,出口段为典型的桥隧相连段,诸如爆破、开挖等环节施工作业均在不同程度上对岩体造成扰动影响,不利于出口边坡的稳定性,易出现坡体滑塌现象,难以创造安全的车辆通行环境。从影响原因的角度来看,出口边坡稳定程度主要与如下3点有关。
1)桥台施工。根据施工现场实际情况,出口段施工前已经顺利设置了桥台与桥梁,但在前期桥台施工作业时,需针对出口边坡处采取开挖措施,此举直接改变底部围岩性能,削弱对上部岩体的阻力,在此影响下将出现上部岩体下滑力明显提升的情况,不利于行车安全。
2)爆破开挖。针对出口段展开施工作业时,爆破是较为可行的方式,但会加剧节理裂隙扩展程度,伴随大量全新节理,I呦寸岩体顺着软弱夹层出现滑移等现象。根据施工流程,已经在较早阶段完成了桥台施工作业,因此后续爆破过程中,将对桥台底部岩体带来不良影响,使其处于振动状态,甚至会对桥台的稳定性造成严重威胁。
3)坡体风化。伴随施工作业的持续推进,边坡岩体处于持续受扰动的状态,明显加大了裂隙范围,后续运营阶段存在自然风化现象,原本稳定性不足的岩体将相继滑落,降低了坡体稳定性。
3 安全出洞建设技巧
3.1 施工策略
隧道施工环境复杂,最为明显的当属桥隧相连洞口高边坡处,为有效避免工程事故,需做好如下几点工作:
1)为避免山体滑坡现象,在隧道施工过程中需采取保护措施,最大程度上降低对山体的不良影响;
2)隧道爆破作业时,需针对桥台采取科学的防护措施;
3)考虑到现场通行车辆的安全问题,需严格控制高边坡碎石滑落现象。
从现场地质隋况出发,从技术方案、人员组织等角度人手,具体做如下分析:①爆破作业使用的是塑料导爆管,根据施工现场实际情况确定合适的爆破参数;②采取上台阶小导坑先行出洞的技术方案,充分考虑现场情况,以此为参考确定小导坑断面尺寸;③优化主洞支护参数,根据岩体节理分布情况,在此基础上确定合适的锚杆方向;④部分桥梁已经处于施工状态,需采取土层掩盖的方式,此举可达到有效维护桥梁的效果,且要设置横向空眼,最大程度上降低炸开力度,全面确保桥台稳定性;⑤在设置主动防护网的基础上增设被动网,实现对仰坡的全方位保护;⑥适当延长明洞长度;⑦为掌握相对位移情况,需在特定区域设置合适数量的勘测点,主要分布在上部坡体、洞内与桥台3个部分,针对断层面两侧采取有效的覆盖措施,安排专员每天检测2次。
3.2 光面控制爆破施工
现场光爆施工遵循程序化的基本原则,基于本工程实际情况,确定合适的光爆作业流程,具体流程如下。
1)放样布眼。利用激光准直仪确定合适的钻眼位置,并利用红油漆标记好,与设计值的误差需在5cm内。
2)定位开眼。钻眼作业所用设备为钻孔台车,控制好设备轴线,必须与隧道轴线达到相平行的状态。将钻孔台车转移到指定施工位置,调节好钻头位置并钻进作业。相较之下,掏槽眼与周边眼对于钻进精度提出较高要求,因此,在施工中需要严格控制误差,必须在5cm内。
3)钻眼。钻工是顺利完成钻进作业的重要主体,此类工程人员需准确掌握炮眼布置情况,在日常工作中可以灵活操纵凿岩机械,尤为关键的是周边眼的钻进施工,需交由高资质的钻工完成。施工现场安排专员指挥,在钻进周边眼时需要确定合适的外插角(根据工程情况,若眼深为3m,需满足外插角<3°的条件;若眼深达到5m,适当缩小外插角,即在2°以内)⋯。此外,施工过程中还要注重眼口处岩石状况的分析,以实际凹凸程度为准确定合适的炮眼深度。
4)清孔。此环节是确保装药质量的关键,在高压风的作用下将石屑等杂质清理干净。
5)装药。遵循分片、分组的基本原则,做到定人、定位,不可出现乱装药的情况。结束装药作业后,利用炮泥封堵,各眼的堵塞长度至少达到20cm。
6)联结起爆网路。采取复式网路形式,以提升起爆作业的稳定性。在联结过程中,控制好导爆索的连接方向,要求各个连接点都具有足够的稳定性;各炮眼雷管所对应的连接次数都要保持一致;利用黑胶布做好对引爆雷管的包扎作业,具体为与导爆管自由段相距10cm以上的部分。
3.3 高边坡防护
隧道开挖易对岩体稳定性造成影响,本工程中采取sNs系统防护网,基于此方式提升边坡防护效果,防护网有主动型与被动型2种,结束防护网铺设作业后,做好出洞、边仰坡的修复工作。需注意的是,设置防护网前要做好准备工作,将浮土、浮石等清理干净。
4 出洞施工安全注意事项
(1)施工人员应提前在施工影响范围设立安全警戒线,并派专人看守,防止人员进入施工危险区域。
(2)安排专人对洞口围岩进行观察,对存在的安全隐患及时采取加固措施。
(3)坚持短进尺、弱爆破,尽量减少对岩体的扰动,以提高洞口段围岩和边仰坡的稳定性。
(4)加强地表位移、洞内初期支护及临时支护变形等监控量测工作,按反馈信息指导施工。
(5)隧道开挖必须在超前支护完成后进行,在上台阶初期支护基本稳定后,才能进行下半断面开挖。
5 结束语
本文从桥隧相连高边坡隧道的实际情况出发,提出合适的出洞施工技术方案,可总结为如下3点内容:(1)设置SNS柔性防护网,可实现对高边坡的有效防护;(2)实行光面爆破的方式,有效降低对边坡与桥台的扰动;(3)采取台阶法开挖作业。基于本文提及的方法展开施工作业,实际应用效果良好,边坡与桥台都得到有效的保护,后续使用中隧道稳定性较好。
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