時間:2023-03-06 16:05:16
序論:在您撰寫隧道施工技術總結時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
中圖分類號: U455 文獻標識碼: A 文章編號:
1.概述
隧道淺埋段及下穿建筑物、設施等施工時主要有臺階法、雙側壁導坑法、盾構法等。本文主要針對臺階法和雙側壁導坑法進行介紹。
2.施工工藝及方法
2.1臺階法
主要用于Ⅲ級圍巖及深埋洞Ⅳ、Ⅴ級圍巖的施工,其施工工序如下:
第1步:上半斷面高度7米,采用鉆爆臺車鉆孔支護,光面爆破,挖機和裝載機同時挖渣,自卸運渣。開挖上半斷面后及時進行上臺階噴、錨、網系統支護,架設鋼架并復噴混凝土至設計厚度,形成較穩定的承載拱。
第2步:在滯后上半斷面30~50m后開挖下部右側(左側),并進行下部右側(左側)初期支護。
第3步:下部右側(左側)掘進10~15米改移道路進行下部左側(右側)開挖,并進行初期支護。
第4步:施作仰拱混凝土、填充混凝土,及早封閉成環。
第5步:根據圍巖量測結果,及時施作二次襯砌。
1)爆破設計
爆破設計見圖1~2:
圖2 臺階法鉆爆設計圖
臺階法開挖光面爆破主要技術經濟指標見下表:
表1主要技術經濟指標表
2)施工要點
(1)IV級圍巖區段的施工貫徹穩步推進的原則,切實搞好初期支護(或臨時支護)和施工監測。
(2)采用微震動控制爆破技術,以減輕對圍巖的擾動。
(3)初期支護或臨時支護緊跟開挖工作面及時施作。支護未完成,不得進行下一循環的開挖作業。
①噴射混凝土采用先進的濕噴法作業。出碴前必須進行初噴。每次噴射厚度為5~7cm,噴射混凝土的品質須嚴格控制。
②系統錨桿分反循環中空注漿錨桿和砂漿錨桿兩種,其間距、孔深符合設計要求,并盡量垂直巖層層理,墊板緊貼巖面,灌漿飽滿,錨固可靠。
③掛網在初噴混凝土及施作錨桿后進行。鋼筋網在洞外預制電焊成網片后安設,掛網時,鋼筋網緊貼巖面,網片間搭接不小于連個網格,并與鄰近錨桿聯接牢固。
④局部圍巖松散、破碎地段,加強臨時支護或初期支護,或采用超前支護(超前小導管注漿、超前錨桿、超前小鋼管等),并加強施工監測,防止坍方、支護失穩、襯砌病害等的發生。
2.2雙側壁導坑法施工方法
1)爆破參數確定
根據圍巖情況并結合前期隧道開挖爆破情況及綜合安全因素,在按照 “先探測、管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的原則下施工,確定循環進尺為1.2 米,炮眼利用率90%,掏槽形式采用V形掏槽。炸藥選用1號乳化炸藥,藥卷直徑為Ф27,周邊眼采用直徑Ф27 的藥卷不藕合間隔裝藥。引爆方式采用非電毫秒雷管。爆破參數計算如下:
A.炮眼數量:N=qs/ar
標準直徑的炮眼:(炮眼直徑35mm,藥包直徑32mm)
N=qs/ar式中: N—炮眼數目(個)
q—單位炸藥消耗量(kg/m3),本隧取0.5kg/m3
s—開挖斷面面積(m2),本隧為170 m2
a—爆破振動衰減系數
r—炸藥的線裝藥密度(kg/m)
根據選用斷面尺寸得:S=170m2
查經驗數據已知:a=0.45 r=0.75kg/m q=0.5kg/m3
N=(0.5×170)/(0.45×0.75)=252(個) 取251 個
拱部采用光面爆破,周邊眼間距取45㎝,掏槽眼采用12 個,
B、掏槽眼深度:取b=40cma=50cm α=60°(b為炮孔排距,a為炮孔間距,α為炮孔傾角)
L=0.8/sin60°≈0.9m
C、每一循環裝藥量:Q=0.5×0.9×170=76.5kg
Φ32 卷長20㎝ 凈重150g
D、炮眼的裝填系數:掏槽眼80%,輔助眼70%,頂眼60%,求出各炮眼裝藥量。
鉆孔作業采用YT-28手風鉆,自制鉆爆作業平臺輔助作業,鉆孔作業中要求“準、齊、平、直、順”,參考預加固支護位置或畫定開挖輪廓線及眼位,準確按要求位置施工,眼底落于同一平面上,邊眼外斜保持0.04~0.05,兩炮銜接臺階小于10cm,裝藥必須堵塞,周邊眼采用間隔裝藥,使用導爆索,竹片和電工膠布加工,確保良好效果。
2)爆破設計
雙側壁導坑法開挖爆破設計詳見“雙側壁導坑法開挖炮眼布置圖”
圖3 雙側壁導坑法開挖炮眼布置圖
表2Ⅳ級圍巖雙側壁開挖爆破參數表
3)施工工序
(1) 進行測量放線確定開挖邊線,按爆破設計布置孔位用油漆畫點標注。
(2) 開挖①部,人工配合整修。導坑周邊初噴4cm厚混凝土封閉巖面,施作洞身錨桿,掛鋼筋網,安裝型鋼鋼架和臨時鋼架復噴混凝土至設計厚度。
(3) 在滯后于①部15米以上后,開挖②部,人工配合整修。導坑周邊初噴4cm厚混凝土封閉巖面,施作洞身錨桿,掛鋼筋網,安裝型鋼鋼架和臨時鋼架復噴混凝土至設計厚度。
(4) 利用上一循環架立的鋼架施作隧道拱部Ф108長管棚超前支護。開挖③部,人工配合整修。拱部初噴4cm厚混凝土封閉巖面,施作拱部洞身錨桿,掛鋼筋網,架立拱部型鋼鋼架,復噴混凝土至設計厚度。
(5) 在滯后于③部一段6~8米后,開挖④部。
(6) 在滯后于④部一段6~8米后,開挖⑤部。隧底部分初噴4cm厚混凝土,接長底部型鋼鋼架,使鋼架閉合成環,復噴混凝土至設計厚度
(7) 根據監控量測結果分析,待初期支護收斂穩定后,拆除中部臨時型鋼鋼架。
4) 施工注意事項
a.嚴格按設計尺寸和設計要求工藝施工。
b.爆破嚴格按爆破設計施工,嚴格控制炮眼深度、角度及裝藥量。
c.鋼架分節段連接處設置鎖腳錨桿,以確保鋼架基礎穩定。
d.鋼架之間縱向連接鋼筋連接按設計要求設置,及時施工并連接牢固。
e.臨時鋼架的拆除應等洞身主體結構初期支護施工完畢并受力穩定后進行。
2.3超前小導管施工
超前小導管適用于Ⅳ加強支護、Ⅴ級及Ⅴ級加強支護。
1)制作鋼花管
小導管前端做成尖錐形,尾部焊接φ8mm鋼筋加勁箍,管壁上每隔15cm梅花型鉆眼,眼孔直徑為6~8mm,尾部長度不小于30cm作為不鉆孔的止漿段。
2)小導管安裝
⑴測量放樣,在設計孔位元上做好標記,用風鉆鉆孔,孔徑較設計導管管徑大3~5 mm。
關鍵詞:淺埋偏壓;抗滑樁;旋噴樁;CD;CRD
中圖分類號:U455.14文獻標識碼:A文章編號:
1工程概況
1.1工程簡介
賀街隧道位于廣西省賀州市賀街鎮境內,隧道全長2438m,隧道進出口里程分別為DK592+058、DK594+496。隧道內設“人”字坡,DK592+058至DK593+850為11.42‰上坡,隧道內長度1792m;DK593+850至DK594+496為7‰下坡,隧道內坡長646m。
賀街隧道進口多次出現洞口段滑塌和山體地表開裂以及洞頂坍塌現象,造成進口已施工的初期支護發生嚴重變形,洞內掌子面失穩,隧道進口停止施工。經設計院現場勘察,制定加固方案,在進口隧道左右側設置抗滑樁,對進口淺埋段采用旋噴樁加固。
1.2地形地貌
賀街位于剝蝕丘陵區,以構造剝蝕中低山為主,地形陡峭,植被發育,隧道最大埋深約200m。隧道軸線總體走向為148°。進口段為淺埋偏壓段。洞身穿越地質為第四系殘坡積(Q4el+dl)、泥盆系中統郁江階(D2y)等地層。隧道進口附近發育一向斜構造,兩翼巖層產狀55°∠32°、274°∠41°;進口邊坡順層。根據地震波折射與EH4電磁波測深資料:DK592+095~+115、DK592+325~+360附近存在物探低速、低阻異常帶,圍巖以強風化泥質砂巖、強風化泥質粉砂巖、弱風化泥質頁巖為主,強風化層厚度>50m。
隧道區地下水類型主要為基巖裂隙水,除進出口附近富水外,補給源主要為大氣降水。通過基巖裂隙、巖層破碎帶和下降泉徑流和排泄。隧道洞身溪溝較發育,溪溝中常年有水流。
2施工技術方案及工藝
賀街隧道進口兩側設有23根錨固樁防護。DK592+058~+090段為明洞,采用明挖法施工,該段范圍采用樁板結構,仰拱底部設置Ф1.25m鉆孔樁24根,共8排,間距4.0m,每個橫斷面3根,間距6.0m; DK592+125~+145段和DK592+210~+255段采用旋噴注漿對地表進行加固;DK+090~+125段原施工初支段采用明拱暗墻法施工,隧道拱部140°范圍設計采用1m厚護拱支護,護拱拱腳采用φ1.0m樁基鎖腳,此段基底設計采用φ76鋼管樁注漿加固;DK592+125~+205段設有Φ159洞口長管棚,自DK592+125~+190段暗洞襯砌類型為Ⅴc,DK592+190~+205段暗洞襯砌類型為Ⅴb,開挖建議工法為CRD法;DK592+205~+255段襯砌類型為Ⅴb,設雙層Ф50小導管超前支護,開挖工法:DK592+205~+210為CRD法,DK592+210~+255為四步CD法。
2.1施工工藝流程
錨固樁施工旋噴樁施工洞口截水天溝施工洞口段開挖洞口管棚施工洞口段護拱暗墻段護拱施工拆換洞內原臨時仰拱支護洞內DK592+125~+255段開挖、支護及二襯施工,同時進行DK592+058~+090段樁基施工待隧道貫通后隧底鋼管樁施工處理DK592+090~+125段初支DK592+058~+090段仰拱施工。
2.2施工情況
2.2.1錨固樁施工
隧道進口共設計錨固樁23根,其中左側17根,右側6根,樁徑采用2.25m×2.5m和2.5m×2.75m兩種形式,樁長16~28m。已于2010年8月完成錨固樁施工。
2.2.2旋噴樁施工
DK592+125~+145段和DK592+210~+255段采用旋噴樁加固處理,其中DK592+125~+145段旋噴樁加固范圍為隧底下2m至拱頂上5m,DK592+210~+255段加固范圍為拱頂上5m至弱風化灰巖或砂巖面。
旋噴樁施工完畢后,開挖洞頂臨時排水溝,對洞口段(DK592+090-DK592+125)覆蓋土進行開挖,拆除原洞口段上部初支拱架,并于2011年1月完成洞口長管棚施工。
2011年3月完成明拱暗墻段鎖腳樁基施工,2011年5月完成護拱施工。目前護拱頂已完成第一次2m回填。
2.3施工要求
2.3.1原施工臨時仰拱
DK592+090-DK592+125段原施工初支拱架因變形較大已經侵限需要拆除,在施工洞口管棚及護拱時已拆除上部初支拱架,目前剩余臨時仰拱和下臺階初支拱架及進口仰拱混凝土。人工用風鎬破除臨時仰拱與初支拱架連接處的混凝土,然后用氣割割斷臨時拱架,每次切割不超過2榀,直至DK592+125位置。
2.3.2 K590+125~+255段洞身施工
隧道進口為Ⅴ級圍巖,淺埋偏壓,DK592+125~+210段設計建議采用CRD法進行開挖施工(圖1),DK592+210~+255段采用四步CD法(圖2),以便及時形成臨時封閉結構,確保隧道的穩定,保證隧道的施工安全。
圖1 CRD法施工工序橫斷面圖
圖2 CD法施工工序橫斷面圖
2.3.3 DK292+058~+090段樁基施工
在進行掌子面施工的同時,施工DK592+058~+090段仰拱底部樁基,樁基施工采用沖擊鉆機鉆孔,鋼護筒和泥漿護壁,由于樁基有巖溶存在,鉆孔過程中采用拋填黏土、片石方式進行回填,對于溶腔較大且危險的樁基采用鋼護筒跟進方式進行鉆孔,鉆孔到位后吊車下放鋼筋籠,混凝土采用導管法進行水下灌注。
2.3.4 DK592+090~+125隧底鋼管樁注漿加固
DK592+090~+125明拱暗墻段基底位于全風化泥質砂巖、粉砂巖、碳質頁巖巖層中,地下水位高,設計采用φ76鋼管樁注漿加固,長度9.5~19m不等。注漿范圍:鋼管樁注漿至基巖面以下0.5m;鋼管樁布孔間距為1m×1m,正方形布置;注漿材料采用水泥單液漿。在注漿加固前先采用弱爆破法破除仰拱及填充混凝土,每3.0~4.0m作為一個施工段,一個施工段的仰拱及填充混凝土拆除后進行鉆孔注漿加固。
3注意事項
(1)合理安排工序,防止各工序之間相互干擾,確保安全;
(2)施工堅持“明地質、管超前、弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則;
(3)采用爆破時嚴格控制炮孔深度及裝藥量;
(4)鋼架間的連接筋要按要求設置,工序變化處鋼架要設置鎖腳鋼管并注漿處理;
(5)臨時鋼架的拆除應等洞身主體結構初期支護施工完畢并穩定后方可進行;
(6)加強監控量測,及時反饋結果,分析洞身結構的穩定,實施調整支護參數,同時為二襯施作提供依據。
4 實施過程中的檢測
賀街隧道進口洞口段隧道埋深淺、地質條件差、地下水位淺,施工風險大,因此在DK592+090-+255段設置試驗段,對初支圍巖間、初支二襯間的接觸壓力以及地表、圍巖深部、支護結構的變形進行現場監測分析。通過及時、準確的現場監測結果判斷隧道結構的安全及周邊環境的安全,并及時反饋施工,調整支護參數和施工工藝,從而保證隧道工程施工安全。
綜合考慮支護方案、預支護措施和輔助工法選取8個斷面(DK592+100、DK592+120、DK592+135、DK592+160、DK592+180、DK592+200、DK592+220、DK592+240)作為進口試驗段的測試斷面,布設監控元器件進行監測。
關鍵詞:隧道;明洞;回填;注漿加固;暗挖
Abstract: the article introduces the hefei to fuzhou passenger special line for fujian jiangxi mark V of the phoenix mountain tunnel construction technology of the type of the hole. The tunnel well in low hills section. According to the design has a section shows the original ground top tunnel, the scheme is selected, the first clean up the area surface soil, followed by of the cement stable macadam layered compacted. Then play set grouting pipe, the implementation of the grouting consolidation, form shell, and the last in the tunnel construction under the protection of underground shape. Construction practice shows that the construction method is reasonable and effective for similar construction will provide the reference.
Keywords: tunnel; Ming hole; Backfilling; The grunting reinforcement; type
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
1工程概況
合福鐵路客運專線閩贛段Ⅴ標鳳凰山隧道位于福建省建陽市童游鎮,起訖里程為DK600+240~DK600+735,全長495m。隧道地處剝蝕低山,地勢起伏較大,自然邊坡15°~25°,局部35°,植被發育,為杉木林及雜木叢。DK600+440~+473段為V級圍巖,隧道在該段落埋深僅為1.8m至-2.5m,隧道拱頂外露原地面。具體情況如下圖所示:
地表加固段地形圖
2 總體施工方案
該段落采用暗挖法渡過,地表采用反壓回填10%的水泥穩定碎石土結合深孔注漿加固地層,加固寬度為隧道中線左側10.5m,右側15m,注漿范圍:反壓回填面至仰拱開挖底面以下不小于2m。鉆設豎向注漿孔,孔徑φ110mm,縱向間距2m,橫向間距1.5m,梅花型布置,孔深16.2~24.2m??卓诠懿捎忙?9mm熱軋無縫鋼花管,壁厚5mm,單根長度3m。反壓回填面澆注20cm厚C20砼止漿盤,止漿盤中間設置φ8鋼筋網,網格間距20cm×20cm。止漿盤施工后注漿,注漿材料采用單液水泥漿,水灰比0.6:1~1:1,注漿壓力初始0.2~0.5Mpa,終壓2~3Mpa,持壓2min。鉆孔取芯驗證注漿效果,合格后在止漿盤上部回填50cm厚粘土隔水層,并植草綠化。
3 施工工藝流程
開挖截水天溝地表清理地表回填壓實注漿加固施做粘土隔水層隧道正洞超前管棚施工開挖支護仰拱及襯砌施工。
4 主要施工技術
4.1地表回填壓實
4.1.1拌合
回填采用10%水泥穩定碎石土。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥,摻量10%;碎石采用10~32.5mm粒徑,摻量不小于20%;土選用砂性土,塑性指數5.5~10,液限指數不大于40%,最大粒徑不超過10mm;水采用飲用水,建議水灰比1:0.5~1:1。具體各項參數應由現場試驗確定,水泥穩定碎石土采用HZS50拌和機拌合。
在正式拌制級配碎石混合料之前,必須先調試所用的廠拌設備,拌和時根據天氣陰晴、氣溫、運距等,在最佳含水量基礎上,按0.5%~1.0%增加拌和用水量。并跟蹤檢測含水量、顆粒級配,控制好拌和料質量。試驗人員要經常從出料口取拌好的混和料做水泥劑量測定和篩分試驗,以檢查混合料是否符合配合比設計。
4.1.2 測量
在原地面上測量出隧道縱向中線和橫向,放出換填邊線和邊樁,采用鋼筋樁標示出每層回填高度,松鋪系數按照1.3考慮。
4.1.3 運輸
采用大對噸位自卸車運輸,并保證足夠的運輸車輛,確保能夠連續不間斷的連續攤鋪。車輛運輸過程中用防水蓬布覆蓋,防止水分散失。填料攤鋪采用人工配合挖機進行攤鋪。
4.1.4 碾壓
采用重型光輪振動壓路機進行碾壓,按1靜壓+2弱振+2強振+2弱振+1靜壓碾壓組合方式進行壓實,使其達到規定壓實度,且表面需平整,各項指標符合設計要求。
4.1.5 檢測
每填筑一層均進行壓實度檢測,壓實度均應控制在97%以上。
4.2注漿加固
4.2.1鉆孔
鉆孔直徑110mm,縱向間距2m,橫向間距1.5m,梅花型布置,鉆孔前應放樣,用白灰撒出孔位線。鉆孔深度應根據回填表面標高和仰拱開挖底面標高確定,確保鉆孔深度超過仰拱底標高2m以上。鉆機就位必須準確無誤,確保鉆孔偏斜率應控制在1%以內,鉆孔可采用HZ-100Y地質鉆機或潛孔鉆機(車)施工。鉆孔共計162個,鉆設時,縱向應由一端向另一端單向鉆設,橫向可按照Z字型鉆設。每個鉆孔完成后,應及時掃孔,及時安設孔口管。
地表加固段橫斷面圖
單位:cm
地表加固段縱斷面圖
單位:cm
4.2.2安設孔口鋼花管
鉆孔完成后,采用鉆桿進行掃孔,掃孔次數不少于2次。鉆孔完畢后,取下鉆頭,更換小號鉆頭,插入孔底,采用后退式清孔,清孔完畢后,再將鉆桿插入孔底,重復清空一次即可。然后安設孔口鋼花管。鋼花管采用φ89mm壁厚5mm熱軋無縫加工制作,長度3m/根,管體注漿孔按15cm×15cm間距梅花形布置,注漿孔直徑10mm,尾部預留30cm止漿段不鉆孔,并在鋼花管尾端焊接10cm×10cm大小1cm厚的止漿鋼板,鋼板中間貫穿焊接10cm長φ20mm車絲注漿管,在距尾端20cm處,焊接φ20mm防落鋼筋1環,所有焊縫必須采用周邊焊。鋼花管安裝時應外露回填面20cm。
4.2.3施做C20砼止漿盤
當鉆孔及孔口管施工完成后,澆注C20止漿盤,澆注前回填面必須清掃干凈,并噴水濕潤。止漿盤內設φ8鋼筋網片,網格間距20×20cm,搭接不得少于1個網格,網片應預先加工,尺寸可按2m×2m考慮,主要方便施工即可。網片位于止漿盤中央位置,施工時采用10cm厚的方形C20砼墊塊,進行支墊,分段鋪設,分段澆注,每次鋪設網片時,砼間隔時間不得超過45min;也可先分段鋪設10cm厚C20砼,并在45min之內,完成該段網片鋪設,施工剩余10cmC20砼,并預留網片搭接長度。砼搗固采用平板振動器搗固,砼澆筑完成12h內,應覆蓋灑水養護,強度達到8Mpa時可上開始注漿施工。嚴禁車輛或重型設備在砼上碾壓。
4.2.4注漿試驗
注漿參考參數為:漿液擴散半徑1.8m;注漿采用水泥單液漿,水灰比0.6:1~1:1;注漿壓力:初壓0.2~0.5Mpa,終壓2~3Mpa。
注漿前應對注漿參數進行確定,通過試驗和實踐進行完善、調整。選擇三個以上的孔作為試驗孔,作壓水試驗,測定圍巖單位吸水量、圍巖孔隙率、滲透系數、涌水量等,為確定漿液配合比、擴散半徑提供依據。
4.2.5注漿加固
注漿之前必須對注漿設備進行調試,確定正常后方可開始注漿。注漿參數確定后,進行注漿加固。注漿時,先注最外兩排孔,然后依次向內推進,每排注漿孔中,先灌注兩端的孔,然后間隔交錯灌注。
為保證注漿效果,確保暗洞施工安全,每個鉆孔注漿前應用真空泵,將孔內空氣抽排干凈,抽排時孔內壓力為零時即可,關閉閘閥,安設注漿管,打開閘閥,開始注漿,初壓0.2~0.5Mpa,終壓2~3Mpa,終壓時應持壓2min,然后關閉閘閥,拆除注漿管。
注漿結束標準:
(1)預注漿各段進漿量小于20~30L/min;
(2)先注漿量與設計數量大致相等;檢查孔吸水量小于1L/min(檢查孔應隨機鉆取,數量不小于鉆孔數量的3%,檢查孔在相鄰4孔中間鉆取,深度與鉆孔深度相同)。
(3)注漿后固積體抗壓強度≥0.2 MPa。
4.2.6鉆孔取芯驗證
注漿加固結束后,試驗人員必須對注漿效果進行驗證,鉆孔取芯,并進行抗壓強度試驗,抗壓強度不小于0.2Mpa。當注漿固積體強度小于0.2Mpa時,即未達到效果時,應對未達到的部位重新鉆孔進行補漿。
4.2.7 M10水泥砂漿封孔
注漿加固確認效果滿足要求后,對外漏止漿盤的注漿管采用M10水泥砂漿進行封孔,砂漿必須將管口全部包裹,不得外漏。
4.3施做粘土隔水層
施做粘土隔水層,厚0.5m,施工時每分段分層部位必須搭接不小于0.3m寬度,并人工夯填密實。粘土必須選擇粘性好、無雜質、無石塊的粘土,施工時確保隔水層與邊、仰坡搭接良好,連接處采用3~5cm厚20cm寬的M10砂漿封閉。施工完成后,隔水層范圍內進行植草綠化,防止雨水沖刷,粘土流失。
4.4隧道正洞施工
4.4.1超前管棚
隧道正洞施工前所有地表加固措施必須全部完成,暗洞施工時首先應做好超前支護,采用φ89mm壁厚5mm熱軋無縫鋼管,環向間距0.4m,每次管棚施工長度15m,搭接長度3m。并在管棚間距處加單層φ42mm超前小導管、環向間距0.4m,長4.5m。洞身管棚單號為鋼花管,小導管全部為小導管,采用1:1水泥漿液進行注漿加固。
4.4.2開挖支護
嚴格按照設計的雙側壁導坑法施工,同時做好洞內監控量測及地表沉降觀測。監控斷面距離不得大于5m,且洞內洞外必須處于同一斷面。專人負責,每天觀測,頻率不得少于2次,及時整理數據并分析,掌握圍巖與支護的動態信息,隨時指導洞內施工,確保加固段施工安全。
4.4.3仰拱及襯砌施工
開挖后及時施做仰拱,確保支護封閉成環。根據監控量測情況確定隧道拱墻襯砌施做時間,在最短的時間內完成隧道襯砌,徹底消除安全隱患。
5.結束語
對低山丘陵地區隧道露頂地段采用先回填注漿加固,使隧道頂部形成一層具有一定承載力的覆蓋層,再采用淺埋暗挖的施工工藝是可行的。施工中要確保地表回填注漿效果,正洞施工加強支護及監控量測,確保施工安全。
參考文獻
⑴鐵路隧道工程施工技術指南,TZ204-2008
⑵高速鐵路隧道工程施工技術指南,鐵建設(2010)241號
關鍵詞:隧道、軟弱圍巖、施工、總結
中圖分類號:U45 文獻標識碼: A
1 工程施工特點
1.1圍巖風化程度較高
淺埋及軟弱圍巖隧道圍巖多為強風化、全風化,全部或部分圍巖呈砂土狀、土夾石狀或泥夾石狀。
1.2自穩能力差
淺埋及軟弱圍巖隧道圍巖風化程度較高,當該圍巖受到輕微擾動時,往往就會失去自穩能力,出現掉塊、脫落,控制不當甚至會坍塌冒頂。
2 施工技術及控制要點
2.1暗洞進洞前施工準備
由于隧道洞口一般為淺埋段,施工時應采取一定的技術措施,確保洞口的穩定,為進洞做好準備。
邊仰坡開挖應避開雨季,開挖前應施作好截水天溝,邊仰坡應自上而下開挖,坡面可能滑塌的土及危石應全部清除,邊仰坡開挖完成后,應及時施作臨時防護措施。
2.2超前支護
超前支護主要劃分為超前管棚、超前小導管。超前管棚在前文已做了介紹,本節重點總結超前小導管施工技術。
超前小導管管體材料為無縫鋼管,需根據不同的圍巖級別選擇不同的直徑及壁厚,管身前端鉆設直徑為1.0cm的漿液擴散孔,尾端預留1.0~1.5m的止漿段。小導管長度為4.0~5.0m,外插角為10?~15?,小導管前端加工為錐形,便于插入,尾端與鋼架焊接形成完整的臨時支護體系。注漿時,漿液通過管身的漿液擴散孔滲入圍巖,起到固結加固圍巖的作用。
兩個循環的小導管應有1.0~1.5m的搭接,當下一循環的開挖時,應注意觀察驗證已施工完的超前小導管的施作質量,并作好記錄,指導后續施工。
圖3-1 使用風動鉆機送頂超前小導管
2.3開挖
軟弱圍巖隧道開挖應以“新奧法”的少擾動、短進尺、弱爆破、緊封閉為總體指導思想,同時,施工時嚴格依照原鐵道部【120號】文的規定的每循環開挖進尺及施工步距要求,即Ⅴ級圍巖上臺階每循環開挖控制在1榀鋼架間距,下臺階開挖為兩榀鋼架間距,仰拱至掌子面的距離不得大于35m,二襯至掌子面的距離不得大于70m。
開挖前應編制詳細的施工技術交底,對開挖工法、中線及高程、預留變形量、超欠挖等作出明確要求。
2.4初期支護
由于鋼架施工直接關系到凈空、二襯厚度、噴射混凝土平整度、初期支護施工質量等重要技術指標,個人認為鋼架施工是初期支護最重要的環節,因此本節重點介紹鋼架施工技術及控制要點。
2.4.1鋼架的加工制作
施工前應按設計尺寸繪制鋼架詳細尺寸圖,便于加工廠下料加工。鋼架尺寸應充分考慮施工誤差及預留變形量,施工前期應遵循寧大勿小的原則,施工過程中根據監控量測成果適當調整,此項將在3.10中做詳細總結。
考慮到受力及對拼裝的影響,鋼架連接板及連接角鋼必須采用鉆孔機鉆孔,不得使用氧氣乙炔燒焊。
第一榀鋼架加工完畢后應在平整的水泥地試拼,檢查拼裝后鋼架整體輪廓尺寸是否符合設計要求,對于格柵鋼架,還應檢查平面翹曲是否符合要求。鋼架在試拼無誤后,方可用于洞內施工。
2.4.2鋼架的安裝
鋼架加工完成后,宜盡早使用。在運往洞內時,應輕拿輕放,防止鋼架受損變形。
掌子面完成排險及斷面檢查后,測量放樣鋼架位置,放樣點用紅色噴漆及水泥釘標記于掌子面,鋼架應嚴格按照放樣點支立,鋼架必須落底于牢固的基礎上,兩節鋼架間螺栓必須使用專用扳手旋緊加固。相鄰兩榀鋼架間距誤差不得大于10cm,并且設置縱向連接。鋼架施工完成后應及時落底接長,封閉成環,改善其受力狀態。
2.4.2完善初期支護體系
鋼架支立完畢后,應打設系統錨桿,鋪掛鋼筋網片,并與鋼架焊接形成整體。
噴射混凝土施工為初期支護施工的最后一道程序,噴射時應控制風壓(R0.5Mpa)及角度(90?),減少回彈量并保證混凝土密實度,噴射混凝土應自下而上分層、分段進行,噴射面層時應重點控制平整度。若受噴面被鋼架、鋼筋網覆蓋時,可將噴嘴稍加傾斜,保證鋼架背后密實無空洞。
2.5臨時支護
臨時支護主要包括鎖腳鋼管及臨時鋼架,主要作用為控制鋼架沉降。鋼架固定好后,應打設鎖腳鋼管,鋼架與鎖腳鋼管間角度為45?,并采用Φ22“U”型鋼筋進行可靠焊接。鎖腳鋼管施作簡單易行,可有效的限制鋼架下沉,因此,軟弱圍巖及不良地質段可適當增加鎖腳鋼管數量(鋼架與鎖腳鋼管采用Φ22“U”型鋼筋焊接如下圖所示)。
圖3-2采用Φ22“U”型鋼筋焊接 圖3-3打設雙層鎖腳鋼管
2.6仰拱
3.6.1軟弱圍巖段仰拱施工注意事項
軟弱圍巖隧道仰拱應遵循開挖多少、封閉多少的原則,一次開挖長度不得超過3.0m。開挖標高、中線、輪廓應符合設計要求,基底不得有虛渣、積水。開挖完成后及時組織支立鋼架,噴射混凝土封閉。
圖3-4 采用4步CD法施工時,仰拱鋼架施工
2.7二次襯砌
3.7.1二次襯砌施作條件:
①二次襯砌施工應滿足施工步距要求,二次襯砌到掌子面距離:Ⅳ圍巖不得大于90m,Ⅴ級圍巖不得大于70m。
②二次襯砌應在初期支護基本穩定后方可施作。
③為確保二襯厚度,施作二次襯砌前應進行初支斷面掃描,有侵限的應處理合格后方可施作二次襯砌。
④初支面有股狀及大面積散狀滲漏水的,在敷設防水板前應進行引排處理,確保二襯混凝土施工質量。
⑤二次襯砌施工前,應檢查噴射混凝土的平整度,尤其是Ⅲ級圍巖光爆地段,如平整度不合格,在二襯混凝土澆筑完成后,拱頂防水板背后會有空洞產生。因此對于平整度不足部位需補噴混凝土。
⑥二次襯砌施工前,應清除初期支護表面的尖銳物、凸出物。需注意的是上臺階與下臺階連接鋼板的位置,由于噴射上臺階時,存在噴射混凝土堆積的現象,易造成該部位侵限,施工時應注意。
3.7.2二次襯砌防排水施工
二次襯砌防排水施工技術總結已在《高速鐵路隧道工程防排水施工技術控制要點及優化措施》中做了詳細介紹,本節不再累述。
證,以便準確的指導施工。
2.8監控量測
監控量測應作為關鍵工序納入施工組織設計。監控量測必須緊接開挖、支護作業,按照設計要求進行布點和監測,并根據現場情況及時調整量測的項目和內容。
監控量測應為施工管理提供一下信息:
1.圍巖和支護的穩定性,二襯可靠性的信息
2.二次襯砌合理的施作時間
3.為施工中調整圍巖級別,調整預留變形量,修改支護系統設計和變更施工方法提供依據。
監控量測的主要項目為,洞內、外觀察,拱頂下沉、凈空變化。
監控量測點必須及時埋設,開挖支護后2小時內讀取原始數據。監控量測點要設置標識牌,標識里程、設點時間等相關信息。
隧道拱頂下沉和凈空變化的量測斷面間距:Ⅳ級圍巖不得大于10m,Ⅴ級圍巖不得大于5m。隧道淺埋。隧道淺埋等地段,地表必須設置監控網點并實施監測,當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d或位移累計達100mm時,應暫掘進,并及時分析原因,采取處理措施。
監控量測的頻率應隨著圍巖的沉降速率而調整。
2.9小結
在淺埋及軟弱圍巖隧道施工前,應按設計圖紙,有針對性的編制詳細的施工技術交底,并在現場施工過程中加以驗證及改進;針對可能存在的安全風險,應進行充分的論證,編制詳細的安全交底。淺埋及軟弱圍巖隧道施工時,應重點控制開挖進尺及施工步距,加強超前地質預報及監控量測工作,如有異常情況,應及時調整設計參數,確保施工安全。
關鍵詞:灰巖白云巖地質 隧道 光面爆破 施工技術
中圖分類號:U455.6 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)01(b)-0068-02
1 工程概況
團寨隧道位于貴州省都勻市西郊,全長2013.93 m,最大埋深約300 m。設計為客專雙線隧道,設計時速250 km/h。隧道開挖斷面約140 m2,凈寬約12.8 m,凈高約8.7 m。全隧穿越的圍巖以較完整的灰巖、白云巖為主,其中有III級圍巖1039 m。下面就灰巖白云巖地質隧道的光面爆破施工技術做如下總結。
2 超欠挖影響
嚴重的超欠挖會浪費資源、增加成本、加大施工難度,主要表現在以下幾點。
(1)增加棄渣量,浪費機械和增加耗時。
(2)超挖部分回填,增加混凝土用量和加大工程量。
(3)欠挖直接影響襯砌結構厚度,處理費工、費時、耗材。
(4)超欠挖形成的褶皺面,既影響外觀質量,又不利混凝土噴射、防水板鋪掛,致使工序難以正常銜接,不利于施工組織。
(5)局部嚴重的超欠挖會產生應力集中,影響圍巖的穩定能力,巖體易崩落、掉塊,給施工造成安全隱患。
要盡量減小由于超欠挖帶來的不利影響,必須針對不同的圍巖地質,選取適宜的爆破參數。
3 光面爆破參數選擇
團寨隧道設計要求III級圍巖采用上下臺階法施工,III級圍巖段隧道主要以較完整的灰巖白云巖地質為主。在實際施工中,上臺階高度為7.63 m。
光面爆破的主要參數有:不耦合系數(k)、最小抵抗線(W)、周邊眼間距(E)、周邊眼密集系數(μ)、和裝藥集中度(γ)。
3.1 不耦合系數(k)
3.2 最小抵抗線(W)
最小抵抗線即光面層厚度,光爆效果的好壞,除受周邊眼間距的周邊裝藥結構參數的影響外,更主要受到最小抵抗線的影響,光面層厚度不僅影響周邊眼裂紋的形成,而且還影響著光面層的破碎和開挖后隧道圍巖的穩定,因此確定合理的光面層厚度對提高光面爆破效果有積極的作用。
3.3 周邊眼間距(E)
周邊眼原則上應布置于設計輪廓線上,施工中因受鑿巖機機型的限制,同時為方便施工,需向外偏斜3°~5°,使眼底落在輪廓線外10 cm處。
確定周邊眼間距E值,根據試驗,光爆周邊孔間距一般為E=(8~18)d(d為炮眼直徑)。團寨隧道炮眼直徑d=42 mm,根據軟巖和層理節理發育的巖層眼間距應小而最小抵抗線應大、堅硬穩定的巖層眼間距應大而最小抵抗線應小的原則,驗算確定E的取值范圍為10~13 d,再經現場爆破試驗最終確定周邊眼間距E取值為50 cm時,能有效控制爆破輪廓,減少超欠挖。
3.4 周邊眼密集系數(μ)
周邊眼密集系數是指孔距E與最小抵抗線W之比值,即μ=E/W。μ值的大小,對光面爆破效果影響最大,下面從三種不同情況進行說明。
(1)當μ=E/W≈2時,孔間距值E偏大,而W值偏小,爆破后形成兩個單獨的爆破漏斗。
(2)當μ=E/W≈1時,如果兩炮眼同時起爆,壓縮波到達自由面前,即可完成孔間裂隙的貫通,形成光面。如不同時起爆,另一炮眼起臨空面作用,也可達到光面爆破效果。
(3)當μ=E/W≈0.5時,不管是否同時起爆,壓縮波到達自由面時,首先到達相鄰炮孔,不僅產生裂縫,并使該孔巖石深度破壞,對巖體擾動大,也極易造成超挖,達不到光面爆破的效果。
實踐表明,當μ=0.7~1.0時,爆破后的光面效果較好,硬巖中取大值,軟巖中取小值。在團寨隧道施工的III級圍巖開挖時,μ取1.0時光爆效果最好。
3.5 裝藥集中度(γ)
裝藥集中度是指單位長度炮眼中裝藥量的多少(g/m)。為了控制裂隙的發育,保持新壁面的完整穩固,在保證沿炮眼連心線破裂的前提下,盡可能少裝藥。軟巖中一般可用70~120 g/m,中硬巖中為120~300 g/m,硬巖中為300~350 g/m。
4 炮眼數量及裝藥量參數設計
4.1 炮眼數量
4.2 每循環裝藥量
5 掏槽眼形式
由于開挖面積較大,施工中采用楔形掏槽。炮眼與開挖面間的夾角α、上下兩對炮眼的間距a、同一平面上一對掏槽眼眼底間距b,是影響掏槽效果的重要因素,施工中夾角α取75°,a值取50 cm,b值取65 cm。
結合上述方法,亦可計算出下臺階爆破參數??偨YIII級圍巖每一循環爆破參數見(表1)。
6 起爆網絡設計
爆破振動與同段起爆的炸藥量密切相關,采用非電毫秒雷管微差起爆技術,不但控制單段雷管的起爆藥量,又能有效地控制每段雷管間的起爆時間,使爆破振動波不疊加。這樣既能保證巖石破碎達到理想爆破效果,又能消除爆破振動的有害效應。隧道采用孔內同段、孔外微差的起爆網絡,在掏槽眼、輔助眼、底板眼及周邊眼中,起爆藥量較大段別雷管間隔時差不小于20 ms,起爆雷管采用國產系列非電毫秒雷管,這樣可以使爆破振動速度降低30%。使用非電毫秒延時雷管段別1、3、5、7、9、11、13、15,起爆順序為:掏槽眼—輔助眼—周邊眼—底板眼。
7 起爆效果
8 主要施工機械設備及人員配置
(1)YT-28氣腿式鑿巖機15臺,人員16人。
(2)電動空壓機20 m3的4臺。
(3)開挖臺架一個。
(4)火工品:乳化炸藥、毫秒雷管。
(5)ZL50裝載機2臺。
(6)15T自卸汽車4輛。
(7)卡特220型挖掘機。
9 施工注意事項
(1)測量人員嚴格按鉆爆設計圖進行測量放樣,準確定出炮眼(尤其是周邊眼)的位置。
(2)輔助眼及周邊眼孔底要盡可能保持在同一平面上,以獲得爆破后較平整的掌子面,方便下一循環施工。
(3)為了減少振動、飛石及噪聲,保證洞內初期支護及作業安全,炮孔加強堵塞,避免飛石溢出,降低噪聲,減弱振動,并讓機械、人員撤出安全距離。
【關鍵詞】電氣化;綜合接地;L型焊接;接地極;接地端子
1.工程概況
新建鐵路云桂線石林隧道位于云南省彌勒縣—石林縣境內,線路設計為“人”字坡,隧道全長18208m,起止里程DK651+225~DK669+433,為全國最長的單洞雙線鐵路隧道,全國最長的巖溶隧道,世界上最長采用鉆爆法施工的巖溶隧道。
石林隧道設計為電氣化隧道。隧道綜合接地系統是由貫通地線、接地裝置及引接線等構成。該系統通過沿隧道兩側敷設的貫通地線將鐵路沿線短路電流、雜散電流等安全地導入大地,起到防雷電、抗干擾、保護人身安全和設備安全的作用。任一點的接地電阻值應不大于1Ω。
2.技術總結
2.1施工準備
技術準備:
⑴施工前,依據設計圖紙將管段所有接地鋼筋、接地端子的設計里程、安裝部位及數量等設計參數分類匯總。
⑵根據設計圖紙和施工進度安排,做好接地鋼筋、接地端子等材料儲備。接地端子采用橋隧型接地端子;接地鋼筋采用?16圓鋼。
⑶隧道單口施工,設備機具配置應結合隧道施工方法、工期要求進行合理配置,配套的生產能力應為均衡施工能力的1.2~1.5倍。主要機具有鋼筋切斷機、彎曲機、接地電阻測試儀。
2.2接地極施工
2.2.1隧道Ⅱ級A型圍巖地段接地極施工
⑴Ⅱ級圍巖有底板鋼筋的隧道及明洞地段,利用隧道底板下層的結構鋼筋做為接地極,底板接地鋼筋網按照一個臺車位的長度考慮,間隔一個臺車位設置一處。
⑵隧道底板接地極按照1m間距選用底板底層的結構鋼筋,即在隧道底板的底層形成一個1m×1m的單層接地鋼筋網,縱向選取5根,橫向選取11根,中部“十字”交叉的兩根鋼筋上的網格節點要求施以“L”形焊接,其他節點綁扎。
⑶兼有接地功能的(含連接)的結構鋼筋和專用接地鋼筋截面應滿足接觸網最大短路電流要求。若滿足不了,應并接相鄰兩根鋼筋或更換為?16鋼筋。
2.2.2隧道Ⅲ級圍巖地段接地極施工
⑴Ⅲ級圍巖隧道,利用錨桿和專用環向接地鋼筋做為接地極。
⑵錨桿接地極以約一個臺車長度為間隔設置,用接地極的錨桿環向間距要求為2倍錨桿長度,即6m,每環設置接地錨桿分別為6根;接地錨桿與鋼網片、專用環向接地鋼筋可靠焊接。
2.2.3隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段接地極施工
⑴Ⅳ、Ⅴ級以上圍巖隧道,利用錨桿、鋼拱架(或鋼網片)做為接地極。
⑵錨桿接地極以約一個臺車長度為間隔設置,用接地極的錨桿環向間距要求為2倍錨桿長度,即Ⅳ級7m、Ⅴ級8m,每環設置接地錨桿分別為Ⅳ級5根、Ⅴ級5根;接地錨桿與鋼網片、鋼拱架可靠焊接。
Ⅲ級、Ⅳ級級Ⅴ級圍巖每個臺車位的隧道接地極初支后均外露1.0m,標示清楚,再通過連接鋼筋與兩側電纜槽外緣的縱向接地鋼筋連接。
2.3二襯接地鋼筋施工
⑴隧道二襯中無結構鋼筋的段落,除接觸網基礎接地外,按照圖紙規定,施工時不再單獨設置接地鋼筋連接。
⑵隧道二襯中有結構鋼筋的段落,利用二次襯砌的內層縱、環鋼筋作為接觸網斷線保護鋼筋;接觸網線垂直向上在拱頂的投影線兩側以0.5m為間隔,各選3根縱向結構鋼筋作為接地鋼筋;上述投影線兩側各1.5m外的其他位置,以1m為間隔,選擇縱向結構鋼筋30根,作為接地鋼筋。
⑶二次襯砌環向接地鋼筋可使設在兩側通信信號電纜槽內的貫通地線敷實現橫向連接。
⑷在每個臺車位(作業段)中部選一根環向結構鋼筋,環、縱向接地鋼筋間可靠焊接;縱向接地鋼筋在作業段間可不連接;每個作業段內的環向接地鋼筋與兩側通信信號電纜槽線路外緣的縱向接地鋼筋連接。
2.4拱頂接地端子施工
石林隧道設計為后植入安裝方式固定接觸網基礎槽道,拱頂需預埋接地端子。拱頂接地端子里程設置:按照隧道口(或斜切洞門頂口)進口2m開始預留第一處,每隔5m預留第二處,此后每隔45m重復預留兩處。
2.5綜合洞室接地端子施工
⑴在每個專用洞室、變壓器洞室兩側壁下部設置2個接地端子,高度距洞室底面20cm,寬度距余長電纜腔底邊160cm,洞室左、右側分別設置,供洞室內設施接地。
⑵接地端子通過連接鋼筋(襯砌后預留1.0m)與電纜槽外緣的縱向接地鋼筋連接。
2.6縱向接地鋼筋、電纜槽處接地端子施工
⑴在兩側通信信號電纜槽的線路側外緣各設一根?16縱向接地鋼筋(圓鋼),每100m斷開一次。用于隧道接地極、接觸網斷線保護接地及接地鋼筋間的等電位連接。
⑵從隧道進口2m開始,在兩側通信信號電纜槽底部,每間隔100m設置一個接地端子,小于100m的隧道在中部設一處。接地端子供隧道接地裝置與貫通地線連接。
⑶從隧道進口2m處開始,在兩側通信信號電纜槽靠線路側壁上,每間隔50m設置一個接地端子,小于50m的隧道在中部設一處,接地端子供軌旁設備、設施接地。
3.隧道綜合接地質量檢查
3.1接地鋼筋的焊接
隧道綜合接地鋼筋的接續采用搭接焊,接地端子與接地鋼筋連接采用搭接焊,縱橫向鋼筋的連接采用?16 鋼筋L 型焊接,單面焊縫長度不小于200,雙面焊縫長度不小于100,焊縫厚度不小于4,要求焊縫飽滿無夾渣。
3.2接地電阻檢測
按照操作說明連接相關線路后,將儀表放置水平,歸零。將“倍率開關”置于最大倍率,逐漸加快搖柄轉速,使其達到150r/min。當檢流計指針向某一方向偏轉時,旋動刻度盤,使檢流計指針恢復到“0”點。此時刻度盤上讀數乘上倍率檔即為被測電阻值。
4.綜合接地施工控制要點
4.1所有接地端子全部采用規格為M16橋隧型接地端子。
4.2所有接地端子均通過連接鋼筋與電纜槽外緣的縱向接地鋼筋連接,均應保證焊接質量,施作時應根據具體的鋼筋配筋,采用搭接焊或L型焊接。
4.3所有環向接地鋼筋與貫通地線均采用焊接方式,可靠連接。在施工中外露的接地鋼筋均進行防腐處理,并標示清楚。
4.4隧道綜合接地中貫通地線上的任一點的接地電阻值應不大于1Ω,形成低阻等電位綜合接地平臺。每個部位混凝土澆筑前、澆筑后,量測接地電阻,并做好記錄。
4.5構筑物內兼有接地功能(含連接)的結構鋼筋和專用接地鋼筋應滿足:接觸網短路電流不大于25KA時,鋼筋直徑不應小于14;接觸網短路電流大于25KA時,鋼筋直徑不應小于16。
不滿足要求時,可將相鄰的二根鋼筋并接使用(無需改變鋼筋的間距)或局部更換直徑為14或16的鋼筋。
【參考文獻】
[1]鐵路綜合接地系統(鐵路工程建設通用參考圖)[通號(2009)9301].
[2]鐵路通信、信號、電力、電力牽引供電工程施工安全技術規程.中鐵電氣化局集團有限公司(鐵建設[2009]181號).
關鍵詞:隧道;公路;路面;結構設計;施工
中圖分類號:X734 文獻標識碼:A 文章編號:
0.引言
近年來,我國的市場經濟發展迅猛。由隨著我國公路建設速度的不斷加快及建設里程的不斷增長,在我國這個多山的國家里,公路隧道正以其可提高線路標準、縮短運營里程、保護環境和不破壞森林植被等優點而越來越受到人們的青睞。但是目前國內對于隧道的研究主要集中在 2 個方面:一方面是隧道洞體本身的結構設計和施工技術,主要涉及地下工程和巖土工程;另一方面是隧道自身的環境,包括隧道通風和隧道照明、隧道安全性等。隧道路面的研究對隧道工程和道路工程來說都較少涉及,隧道內路面結構和材料設計沒有對應的規范和指南,在隧道路面結構設計時通常套用公路或城市道路設計規范。我國隧道路面結構形式繁多,但都存在各種各樣的問題,嚴重制約了交通量的發展。因此,加強公路隧道路面結構設計與施工的研究具有重要的意義。
1. 某公路隧道路面的設計和施工
某公路穿越崇山峻嶺,隧道這一工程結構形式屢見不鮮,隧道內路面與洞外路塹段相比存在下面幾個方面的特殊性:
1) 隧道在地層中穿越,其埋置條件、地應力條件與同外路塹段相比,在受力特性方面存在較大的差別。
2) 隧道處于山體中,地下水對隧道路面的影響比洞外更大。
3) 隧道為管狀構造物,空間狹小,存在汽車尾氣、粉塵在路面上的積聚現象,這些尾氣、粉塵在路面表面的粘附比洞外路段要大。對水泥混凝土路面而言,油漬的污染、粉塵的積聚,使路面抗滑性能大大降低,且得不到天然降雨的沖洗,長期影響路面的抗滑性能,成為事故高發路段。
4) 洞內發生火災事故時,容易引發次生事故,事故破壞力與損失比洞外要大,對路面的影響也比洞外嚴重。特別是采用瀝青混凝土路面的隧道,因瀝青是易燃材料,發生火災事故時,會產生大量煙塵與有害氣體,在特長隧道中,救援難度大,容易產生更為嚴重的后果,事故破壞力與損失會大大增加。
5) 隧道內光線差,視覺環境差,空間窄,路面施工條件差,養護維修難度相對較大,對交通影響大,而且不安全。
6) 在環境突變的洞口處,水泥混凝土路面易發生交通事故。鑒于上述情況,高速公路隧道路面的結構可靠度與使用品質對全線的道路暢通與交通安全影響很大。因此,在廣西高速公路隧道路面的結構設計中,引入了永久性路面或長壽命的設計理念,在耐久性與結構可靠度方面進行了重點考慮,同時也著重考慮了營運安全因素。
綜合考慮隧道外一般路段的路面結構情況( 4 cm 改性瀝青SMA-13 表面層 + 6 cm 改性瀝青 AC-20 中面層 + 7 cm 或 8 cm 厚AC-25 下面層 + 34 cm 厚 5% 水泥穩定碎石基層 + 18 cm 厚水泥穩定碎石底基層) ,廣西高速公路的隧道路面采用了兩種結構形式,一種是復合式瀝青路面結構形式,另一種是連續配筋混凝土路面結構形式。長度在 1 500 m 以內的隧道,其路面結構采用復合式瀝青路面結構,即 4 cm 改性瀝青 SMA-13 +6 cm AC-20 改性瀝青混凝土+ 17 cm( 施工過程中有些改為 20 cm 厚) 或 24 cm 厚 C40 連續配筋混凝土 +15 cm 或 20 cm 厚的 C15 混凝土基層。
某公路隧道路面瀝青層的設計與施工,與一般路段相同,在此不再重復。下面就隧道路面中的連續配筋混凝土結構層的設計與施工作一簡要介紹。
1) 連續配筋混凝土表面層的設計。
隧道中 27 cm 厚的 C40 連續配筋混凝土表面層,混凝土設計彎拉強度為 5. 0 MPa,路面寬度為 7. 5 m,行車道和超車道之間設一條縱向施工縫,板寬 3. 75 m,縱向施工縫拉桿由板內橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。設有橫縫的路段,橫向縮縫間距要求在 8 m ~12 m,切縫深度 6 cm??v向鋼筋采用直徑為 16 mm 的Ⅱ級螺紋鋼筋,橫向間距為 10 cm,配筋率為 0. 745%。橫向鋼筋采用直徑為12 mm 的Ⅱ級螺紋鋼筋,縱向間距 30 cm??v向鋼筋布設在距板頂 11 cm 處,橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下??紤]到基層不平整,混凝土板下容易出現脫空現象; 同時,連續配筋混凝土板頂面要求切縫,需要鋼筋控制裂縫寬度和間距的作用大大降低。因此,施工過程中有些路段將縱向鋼筋布置在距板底 1/3 厚處( 距板底9 cm 處) ,并將橫向縮縫間距改為5 m,切縫深度8 cm。
2) 復合式路面中連續配筋混凝土結構層的設計。
復合式路面中的連續配筋混凝土結構層,是厚度為 17 cm( 施工過程中有些改為20 cm 厚) 或24 cm 的 C40 連續配筋混凝土,設計彎拉強度為5. 0 MPa。路面寬度為7. 5 m,行車道和超車道之間設一條縱向施工縫,板寬 3. 75 m,縱向施工縫拉桿由板內橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。橫向縮縫間距要求在 8 m ~12 m。
無仰拱路段,縱向鋼筋采用直徑為 16 mm 的Ⅱ級螺紋鋼筋,橫向間距為 10 cm,配筋率為 0.788%; 橫向鋼筋采用直徑為12 mm 的Ⅱ級螺紋鋼筋,縱向間距 30 cm,配筋率為 0.222% ??v向鋼筋布設在距板頂7 cm( 板厚17 cm) 或10 cm( 板厚24 cm) 處,
橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。
帶仰拱路段,縱向鋼筋采用直徑為 12 mm 的Ⅱ級螺紋鋼筋,橫向間距為 20 cm; 橫向鋼筋采用直徑為 8 mm 的圓鋼,縱向間距25 cm。縱向鋼筋布設在距板頂 7 cm( 板厚 17 cm) 或 10 cm( 板厚24 cm) 處,橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。
3) 端部處理。
約束連續配筋混凝土路面端部位移的主要措施,現行《公路水泥混凝土路面設計規范》中有鋼筋混凝土矩形地梁錨固、混凝土灌注樁錨固、寬翼緣工字梁接縫與連續設置脹縫四種。鋼筋混凝土矩形地梁與混凝土灌注樁造價較高、施工較復雜。脹縫往往是混凝土路面的薄弱環節,容易破損。而寬翼緣工字梁接縫,也容易損壞,主要原因之一是國內沒有專門生產用于連續配筋混凝土端部錨固的工字鋼梁,國內市場上的標準 H 型鋼翼板過寬、腹板較薄和鋼材強度偏低。廣西高速公路的連續配筋混凝土復合式瀝青混凝土路面采用橋梁毛勒伸縮縫裝置作為端部處理。
4) 連續配筋混凝土板施工工藝。
采用滑模攤鋪機鋪筑隧道內的水泥混凝土路面,廣西在國家主干線上的各條高速公路積累了豐富的經驗,多座隧道都使用滑模攤鋪,效果良好。廣西高速公路主線采用瀝青路面,隧道內的水泥混凝土路面比較少,且很分散,加之都是連續配筋混凝土路面,采用滑模攤鋪機攤鋪,施工難度很大。因此,部分高速公路隧道內連續配筋水泥混凝土板采用三輥軸機組施工。