大斷面公路隧道陡坡偏壓洞口段施工技術(shù)

第第頁(yè)大斷面公路隧道陡坡偏壓洞口段施工技術(shù)摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，我國(guó)公路工程建設(shè)也得到很大發(fā)展，在公路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大的同時(shí)，公路隧道建設(shè)也越加頻繁。但是在公路建設(shè)過(guò)程中，隧道施工始終是整個(gè)工程的重點(diǎn)難點(diǎn)部分，決定著整個(gè)公路工程的運(yùn)行安全，所以必須嚴(yán)格控制隧道施工質(zhì)量，而其中不斷提高隧道施工技術(shù)是保證隧道施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。本文對(duì)大斷面公路隧道陡坡偏壓洞口段施工技術(shù)進(jìn)行分析研究，希望能夠給相關(guān)人工作人員提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大斷面公路；隧道陡坡偏壓洞口段；施工技術(shù)

一、隧道偏壓形成機(jī)理

為美觀和結(jié)構(gòu)受力均勻，隧道結(jié)構(gòu)斷面一般設(shè)計(jì)成馬蹄形；而在不對(duì)稱地形，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、地層巖性的不對(duì)稱或者是施工引起應(yīng)力不對(duì)稱等因素影響下，可能造成隧道結(jié)構(gòu)橫向兩側(cè)荷載出現(xiàn)不對(duì)稱，這就形成了所謂的偏壓隧道，常見(jiàn)的情況是隧道某段出現(xiàn)偏壓，稱為“偏壓段”?？傮w上講，常見(jiàn)的產(chǎn)生“偏壓”現(xiàn)象主要分兩種情況：1）由于異常非對(duì)稱地形（主要是隧道結(jié)構(gòu)橫向兩邊覆蓋層厚度、圍巖情況、結(jié)構(gòu)附近臨近構(gòu)筑物或者是地質(zhì)構(gòu)造等方面的不對(duì)稱）產(chǎn)生的“地形偏壓”；2）由于施工順序或施工工法不同產(chǎn)生的“施工偏壓”。根據(jù)對(duì)偏壓隧道的調(diào)查，大多數(shù)偏壓隧道處于洞口段，屬于地形淺埋偏壓；在隧道洞身段，除了存在地形偏壓的情況外，還有地質(zhì)構(gòu)造作用引起的偏壓。

二、大斷面公路隧道陡坡偏壓洞口段施工技術(shù)要點(diǎn)

1、洞口邊坡施工技術(shù)

首先，施做長(zhǎng)管棚前應(yīng)先進(jìn)行洞口開(kāi)挖，并及時(shí)完成邊、仰坡的防護(hù)、天溝砌筑。其次，采用光面爆破進(jìn)行鉆爆施工，自上而下逐段分層開(kāi)挖，與暗洞交界處采取松動(dòng)控制爆破。松動(dòng)控制爆破采取接近內(nèi)部作用藥包的裝藥量，用導(dǎo)爆索或塑料導(dǎo)爆管電起爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)成孔內(nèi)外微差網(wǎng)路，使得各組炮孔或各個(gè)炮孔起爆有足夠的時(shí)間間隔，成為單獨(dú)作用藥包，炮孔中回填足夠長(zhǎng)度、一定密實(shí)度的堵塞物，以保證爆破后的巖石開(kāi)裂、凸起，松動(dòng)而不飛散。其三，邊仰坡施工前先人工在開(kāi)挖邊緣線10m開(kāi)挖并施做洞頂截水天溝，待進(jìn)洞后及時(shí)施做洞門(mén)和兩側(cè)排水溝，與洞頂截水溝相連形成完整排水系統(tǒng)。其四，邊坡開(kāi)挖邊線劃定后，即在相應(yīng)位置劃出截水天溝走向線并開(kāi)挖。由于截水天溝設(shè)計(jì)橫斷面尺寸不大，開(kāi)挖時(shí)根據(jù)地表巖層情況，選擇用挖掘機(jī)或者放小炮爆破。開(kāi)挖到預(yù)定尺寸后，即進(jìn)行漿砌片石砌筑，以便為下部開(kāi)挖工作面起到臨時(shí)排水的作用。注意砌筑時(shí)預(yù)留排水槽的位置。

2、洞口大管棚及小導(dǎo)管超前支護(hù)施工技術(shù)

在巖性較差的地層中進(jìn)行隧道開(kāi)挖特別容易發(fā)生圍巖松動(dòng)、冒頂?shù)仁鹿省８鶕?jù)普氏理論可知：對(duì)于埋深較淺的隧道，在隧道開(kāi)挖后，洞頂?shù)膸r體會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)，進(jìn)而發(fā)生坍塌，之后形成一自然平衡拱。在洞室的側(cè)壁處，沿與側(cè)壁夾角為45°-φ/2的方向產(chǎn)生兩個(gè)滑動(dòng)面，使隧道進(jìn)一步遭到破壞。因此對(duì)于巖性較差的圍巖開(kāi)挖淺埋隧道應(yīng)加強(qiáng)對(duì)拱頂?shù)某爸ёo(hù)，以保證隧道安全施工。根據(jù)工程實(shí)際情況采用大管棚及小導(dǎo)管超前支護(hù)的方式對(duì)圍巖超前支護(hù)。在施工過(guò)程中管棚能承載上部巖層的壓力，使隧道上部支護(hù)結(jié)構(gòu)處于無(wú)壓力狀態(tài)，而隧道其余的支護(hù)結(jié)構(gòu)只需承受因隧道收斂而產(chǎn)生的壓力。因此管棚施工可以大大減少隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的荷載。

3、臺(tái)階法加臨時(shí)橫撐開(kāi)挖技術(shù)及穩(wěn)定性

由于大部分公路隧道的開(kāi)挖斷面大而且多為軟巖，圍巖變形甚至坍塌。為確保施工安全，Ⅴ級(jí)圍巖地段采用安全性、可靠性、穩(wěn)定性好，能夠較好控制圍巖變形，及時(shí)封閉成環(huán)的三臺(tái)階法施工工藝。三臺(tái)階法施工時(shí)，將整個(gè)斷面分成三個(gè)分部，按順序開(kāi)挖。

在施工過(guò)程中如地表、隧道結(jié)構(gòu)拱頂、底部位置以及開(kāi)挖掌子面圍巖出現(xiàn)塑性區(qū)域，如果噴射混凝土封閉不及時(shí)，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)施加不及時(shí)，或者超前注漿不均勻，可能導(dǎo)致掌子面風(fēng)化巖石脫落以及底部隆起、拱頂帽落，對(duì)施工造成影響。且從施工過(guò)程中巖體受拉、受壓屈服產(chǎn)生的塑性區(qū)分布來(lái)看，地表、隧道結(jié)構(gòu)拱頂、底部位置以及開(kāi)挖掌子面圍巖出現(xiàn)塑性區(qū)域，施工過(guò)程易出現(xiàn)拱起及塌落，超前注漿必須嚴(yán)格控制，且初期支護(hù)施作要及時(shí)。

此外，考慮偏壓等地形地貌的影響，開(kāi)挖前應(yīng)完成超前小導(dǎo)管的施工，并注漿加固地層，固結(jié)后開(kāi)挖上臺(tái)階1部土體。施工中采用弱爆破附以小型機(jī)具或人工開(kāi)挖，人工沿拱弧輪廓線修整或人工開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺不大于一榀鋼架間距，開(kāi)挖后立即初噴3cm混凝土開(kāi)挖面及掌子面以封閉巖面，再進(jìn)行拱部鋼架安裝、鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度，使整個(gè)開(kāi)挖面形成閉和環(huán)。上臺(tái)階施工至適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2部臺(tái)階，施工中采用弱爆破附以小型機(jī)具或人工開(kāi)挖，人工沿拱弧輪廓線修整或人工開(kāi)挖，接長(zhǎng)鋼架，施作洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)。下臺(tái)階3分部開(kāi)挖，施工中采用弱爆破附以小型機(jī)具或人工開(kāi)挖，人工沿拱弧輪廓線修整或人工開(kāi)挖。下半斷面初支，施工工藝同上半斷面，拱架接長(zhǎng)應(yīng)與開(kāi)挖步驟相對(duì)應(yīng)，交錯(cuò)進(jìn)步。仰拱部分開(kāi)挖，仰拱支護(hù)緊跟拱墻支護(hù)及時(shí)施做。灌筑該段內(nèi)仰拱，灌筑該段內(nèi)隧底填充，利用襯砌臺(tái)車一次性灌筑二次襯砌。

4、初期支護(hù)施工

洞口段的噴射混凝土施工采用濕噴作業(yè)，一般采用C25噴射纖維（微纖維）混凝土。噴射機(jī)械安裝好后，先注水、通風(fēng)、清除管道內(nèi)雜物，同時(shí)用高壓風(fēng)吹掃巖面，清除巖面塵埃。噴射混凝土在終凝2小時(shí)后開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)以能保證混凝土具有足夠的濕潤(rùn)狀態(tài)為度；養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7晝夜，當(dāng)氣溫低于5℃不得噴水養(yǎng)護(hù)。噴射混凝土表面應(yīng)密實(shí)、平整，無(wú)裂縫、脫落、漏噴、空鼓、滲漏水等現(xiàn)象。表面不平整度允許偏差為±2cm。

鋼拱架在工廠內(nèi)設(shè)置檢驗(yàn)試拼平臺(tái)，加工后在平臺(tái)上進(jìn)行試拼，試拼合格后方可運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。試拼誤差周邊控制在±3mm以內(nèi)，平面翹曲控制在3mm以內(nèi)。鋼拱架架立首先要測(cè)量準(zhǔn)確，架立后復(fù)核，鋼拱架盡可能與圍巖貼靠緊密（空隙小于5cm），兩側(cè)底腳使用墊塊支墊牢固。每單元接頭處施作鎖腳錨桿，通過(guò)鋼拱架與錨桿的焊接，將鋼拱架鎖定到墻上。錨桿（管）打設(shè)，與水平成約45°角傾斜向下，以改善受力狀態(tài)。錨桿采用中空注漿錨桿，采用風(fēng)鉆鉆孔，孔徑較錨桿大15mm，鉆孔完成后采用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)積水和殘余物，防止錨桿送入過(guò)程中被阻。成孔后，由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員對(duì)孔深進(jìn)行檢查，對(duì)孔深不能滿足設(shè)計(jì)深度要求的（允許偏差±50mm），進(jìn)行補(bǔ)鉆直到滿足施工規(guī)范要求。將錨桿插入錨孔，其位置盡量居中，尾部外露長(zhǎng)度為5-15cm。注漿材料宜采用純水泥漿或1：1水泥砂漿，水灰比宜為0.4-0.5。采用水泥砂漿時(shí)砂子粒徑不應(yīng)大于1.0mm。注漿時(shí)砂漿經(jīng)中空錨桿體的中空內(nèi)孔從連接套上的出漿口進(jìn)入錨孔，錨孔內(nèi)的砂漿由外向里充盈，錨孔內(nèi)的空氣從排氣管排出，注漿完成后，應(yīng)立即安裝堵頭。在施工中，根據(jù)地質(zhì)情況現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整參數(shù)。注漿時(shí)在錨桿上安裝止?jié){墊圈封堵孔口，工作面上的裂紋用塑膠泥封堵。注漿結(jié)束后錨桿及時(shí)安裝托板。若已錨地段有較大變形或錨桿失效，立即在該地段增設(shè)加強(qiáng)錨桿，長(zhǎng)度不小于原錨桿長(zhǎng)度的1.5倍。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)高速發(fā)展，高速公路與鐵路、水利隧道穿越偏壓碎石土地層的施工技術(shù)需要進(jìn)一步深入研究。本文對(duì)大斷面隧道下穿邊坡偏壓洞口段綜合施工技術(shù)進(jìn)行了分析，提出的洞口段施工技術(shù)在很大程度上促進(jìn)了施工進(jìn)度，保障了公路建設(shè)的質(zhì)量。該施工方法的提出不僅為我國(guó)在高風(fēng)險(xiǎn)、長(zhǎng)大隧