市政工程隧道开挖及初期支护施工探究

发表时间:2021/8/5   来源:《建筑实践》2021年3月(下)9期   作者: 周阳1杨德宝2张志强3
[导读] 通过合理运用路桥隧道工程隧道开挖与支护中各项技术指标是路桥建设可持续发展,更好地构建和谐交通的基础。基于此,文章就贵阳市黔春大道隧道工程开挖支护的施工要点进行简要分析。

        周阳1杨德宝2张志强3
        北京市市政一建设工程有限责任公司 北京市 100083
        摘要:隧道是交通工程中的重要建设内容,其对于社会和经济的发展有着较大的促进作用,为了确保工程施工的顺利进行,以及工程的质量能够达到要求标准,在具体施工过程中,要做好对开挖及初期支护技术的探讨分析。通过合理运用路桥隧道工程隧道开挖与支护中各项技术指标是路桥建设可持续发展,更好地构建和谐交通的基础。基于此,文章就贵阳市黔春大道隧道工程开挖支护的施工要点进行简要分析。
        关键词:公路隧道;初期支护;支护难点;施工要点
        一、隧道开挖施工工艺(双侧壁临时仰拱法)
        1.1先行洞开挖应在先行洞超前支护包括中夹岩超前支护施工铺助措施完成并达到强度后进行,后行洞开挖应在后行洞超前支护包括中夹岩超前支护施工铺助措施完成并达到强度后进行,各工序环向最大进尺长度不大于2榀。先、后行洞相邻洞室掌子面应保持50m以上的距离。
        1.2先(后)行洞左右侧导坑错开距离不应小于15m,各导坑上下台阶纵向间距为5m。
        1.3隧道开挖采用光面爆破控制爆破技术,并对爆破震动进行监测。对于隧道浅埋段和岩石较破碎围岩,不得采用爆破方法,改用机械进行开挖。
        1.4临时支护的拆除施工须在围岩和初期支护变形稳定后进行,临时支护拆除时须加强监控量测,并根据量测结果调整一次拆除的长度。必要时可采取措施对初期支护进行局部加强,以策安全。
        1.5先行洞二次衬砌应落后于后行洞掌子面50m,落后于后行洞初期支护(封闭成环后的)25m。
        1.6小净距隧道先行洞应选择覆土较厚一侧,对于本工程应以右洞隧道作为先行洞。
        1.7隧道预留变形量按18cm计,施工时根据实际情况作适当调整。
        1.8各部开挖时,周边轮廓应尽量圆顺。
        1.9严格控制欠挖。拱脚、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。
        1.10尽量减少超挖,当出现超挖时,必须确保初期支护与岩面密贴,严禁在围岩与初期支护之间或钢支撑背后回填虚渣。
        二、超前小导管施工
        隧道开挖时隧道拱顶部位采用双层超前小导管支护,中隔墙采用单层超前小导管支护,超前小导管规格:采用外径50mm,壁厚5mm的热扎无缝钢管钢管前端呈尖锥状,尾部焊上φ6加劲箍,管壁四周钻8mm压浆孔,但尾部有50cm不设压浆孔。布设时环向间距为40mm,单根长度为4.5米,倾角:拱顶为α-12°~ 30°,中隔墙α-12°。
        注浆材料一般采用C30水泥浆,水泥浆水灰比为1:1,孔口注浆压力0.5-1Mpa。当地下水较大时则采用水泥-水玻璃浆液,水泥浆水灰比1:1,水泥浆与水玻璃体积比1:0.5,水玻璃浓度35波美度,注浆压力不变。施工时可根据施工方法、施工机具适当修正一次注浆深度和导管长度。
        注浆结束标准:
        a、注浆压力逐渐提升,当达到设计终压并继续注浆10min以上;
        b、有一定的注入量,与设计的注浆量大致相近,注浆结束时的进浆量一般在20~30L/min。
        三、喷射混凝土施工
        3.1喷射砼采用湿喷工艺,不得采用干喷工艺,喷射砼配合比通过试验确定,并满足设计强度和喷射工艺的要求。
        3.2混合料应随拌随喷,喷射砼回弹物不得重新用作喷射砼材料。在喷射混凝土之前,对基岩面进行彻底的清理。采用高压水冲洗,对于遇水易潮解、泥化的岩层采用高压风冲洗。
        3.3喷射砼时,喷嘴应与受喷面垂直,与受喷面保持一定的距离,距离保持在0.6~1.0米范围内。
        3.4喷射砼标号为C25钢纤维混凝土。钢纤维抗拉强度不得低于380MPa,且不得有油渍和锈蚀。
        3.5隧道开挖后及时初喷4cm厚砼,再架设钢支撑和安装锚杆,然后分层复喷30cm砼,完成第一层初期支护;第二层初期支护在第一层喷射砼初凝时紧接着施作,喷射钢纤维砼厚度为15cm,工艺与第一层相同。临时支护先初喷2cm厚度C25砼,然后复喷至设计厚度。


        3.6喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志,严格控制喷射砼的厚度。采用埋设钢筋头做标志,每1~2m设一根,作为施工控制用。
        3.7喷射混凝土终凝2h后,即喷水养护,养护时间不得少于规范要求。气温低于+5℃时不得喷水养护。
        3.8冬季施工时,喷射作业区的气温不应低于5℃。在结冰的岩面上不得进行喷射混凝土作业。混凝土强度未达到6MPa前不得受冻。
        3.9喷射砼坍落度控制在80~120mm,材料应符合下列规定:
        1)水泥:选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
        2)集料:粗集料应采用坚硬耐久的碎石或卵石。喷射砼中的石子粒径不应大于16mm;细集料应采用坚硬耐久的中砂或粗砂,细度模数大于2.5,集料级配采用连续级配。
        3)速凝剂:根据水泥品种、水灰比等,通过不同掺量的砼试验选择掺量。使用前做速凝效果试验,要求初凝不大于5min,终凝不大于10min
        四、钢支撑支护
        4.1施工准备
        1)钢拱架大样尺寸交底时,应考虑隧道开挖断面预留沉降量引起的断面尺寸变化。
        2)精密导线网复测完毕并确定成果可用后,安装前,应检查开挖断面的中线及高程。测量组根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线,对钢架的位置进行放样。
        3)钢架加工场地的布置及地面硬化。加工场内分区明显、合理(原材料堆放区、加工区、成品区、半成品区、废料堆放区)。
        4)在加工区内进行钢架分节段大样放样,制作钢架模型并固定。
        5)场地内各种标识醒目、齐全,机具设备调试性能良好。
        6)加工钢支撑的材料应满足设计及规范要求,钢支撑应集中加工,现场安装,并且在使用前应调直、清除锈蚀和油渍。钢支撑加工质量应符合规范要求。
        4.2施工要点
        1)不同规格的首榀钢拱架加工完成后,应放在平整地面上试拼,当各部尺寸满足设计要求时,方可进行批量生产。
        2)在初喷砼后,测量人员对钢架的位置进行测量放样,并及时清理拱脚底虚渣及其他杂物。
        3)钢拱架应分节段安装,节段之间按设计要求进行连接,连接钢板平面应与钢架轴线垂直,钢架由型钢、钢板、角钢焊接而成,焊接接头处焊缝高度为10mm。各单元间用4付螺栓连接并焊接,螺栓孔眼中心间距公差不超过+0.5mm。
        4)钢架连接螺栓应拧紧到位,连接钢板之间不得留有空隙,骑缝焊接,所有焊缝应该焊接饱满,不得有漏焊、虚焊和砂眼
        5)BCF型接头处设置30a垫槽钢,防止钢架下沉。垫槽钢长度为40cm/榀。
        6)X5a衬砌主洞永久钢支撑及临时钢支撑纵向间距均为0.5m,每榀钢支撑之间用直径为22mm钢筋连接,纵向连接钢筋的环向间距按1.0m设置,钢架与纵向连接钢筋采用焊接。
        7)钢支撑安装前,主洞先初喷4cm厚度C25钢纤维砼,临时支护先初喷2cm厚度C25砼,然后复喷至设计厚度。
        8)安装钢架时,应在设计要求位置设φ50锁脚锚管,每处两根,每根长L=4m,钢拱架必须坐落于牢固的地基上,钢架脚设置纵向30a垫槽钢,间距40cm/榀。
        9)钢架与初喷砼间必须紧密接触,空隙处采用垫块嵌紧,钢架每一单元按一处计量,1号垫块一块,2号垫块二块,施工时可酌情调整。
        10)主洞钢支撑采用H200×200,临时钢支撑采用H175×175。
        11)防止施工过程中挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞。
        结束语:
?  科学和技术的飞速发展有效地带动了中国公路隧道建设的发展。公路隧道的建设对环境影响很大,先进的开挖支护技术可以减轻环境影响,进一步改善安全结构。在未来的项目开发过程中,有必要不断改进施工方法,以促进公路施工的快速发展。
?参考文献:
[1]李明.路桥隧道工程开挖支护的施工要点研究[J].工程技术研究,2018,28(12):57-58.
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