摘要:随着国家对基础设施的投入不断的加大,交通事业得到了空前的发展,我省绝大多数高速公路线位均处于深山峡谷等特殊地形,桥、隧比例高。由于连拱隧道具有线型流畅,占地面积少,空间利用率高等不可替代的优点,在一些特殊地形地质条件下,连拱隧道方案被越来越多的采用。无中隔墙连拱隧道是2015年以来云南高速公路新采用的一种新型的连拱隧道理念方案,本文结合自己在云南腾冲至陇川高速公路项目无中墙连拱隧道施工监理过程中的管理实践经验和体会,从技术角度介绍其结构体系特点、施工工艺特点和施工注意事项,供同行在今后类似工程施工中参考。
关键词:无中墙连拱隧道;施工技术重点;施工注意事项
无中隔墙连拱隧道是一种新型的连拱隧道设计方案,能够大大的减少中导洞开挖和临时支护与拆除等临时工程,改善拱、墙衬砌渗漏水,缩短了工期,节约了造价。
一、工程概况
南麻隧道地处德宏州陇川县境章风镇,位于云南腾陇高速K144+420~K144+820段,全长400m,该隧道设计为双向四车道无中墙连拱隧道。地形地貌方面,隧道区海拔高程介于1032.23~1096.74m之间,相对高差64.51m,属构造剥蚀侵蚀山陵(深丘)、中山(低中山)地貌单元区。隧道区横向冲沟发育,丘脊与丘谷相间,沟谷较开阔,沟床地形自然坡度相对较缓,丘脊两侧多为林地,地形起伏较大,隧道进出口有小段偏压和浅埋。气候较暖和,隧道区位于低纬高原,属亚热带季风气候。夏季短,冬季长,干湿明显,年平均降雨量为1654.6mm,年平均降雨量天数为170天。在水文方面,隧道区域的地表水不发育,沟渠中没有多年生水。该地区的地下水主要为第四纪疏松岩型孔隙水和基岩裂隙水。水位受季节严格控制,地下水主要集中在该地区。通过发育缝,裂隙径流,接受大气降水和周围地表水的渗透,向地形低洼的河谷地段排泄。地质方面,隧道地表为第四系土层覆盖,主要为残坡积的粉质黏土,夹少量角砾和碎石,厚度变化大,分布不均匀,隧道区围岩为砂岩、泥质粉砂岩和砂砾岩,全风化厚度变化大,属极软岩,岩体破碎,多呈碎石土状和土状结构,岩体富水性弱,开挖时地下水主要为滴水状,岩体自稳能力差,围岩基本质量指标BQ值≤250,围岩等级为V级。
二、施工技术控制要点
无中墙连拱隧道施工中存在一定风险,主要是后行洞靠中夹岩侧围岩多次扰动稳定性变差,两洞共用初期支护相连处应力较大等问题,处理不当易导致仰拱纵向裂缝、拱墙衬砌裂缝发生。施工时坚持动态设计、动态施工的管理原则,加强地质工作,重视地质调查与超前地质预报,根据围岩变化情况,按照管理程序及时修正支护参数;坚持“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的施工原则减少围岩扰动;坚持“控步距、快成环”的施工原则快速发挥支护体系作用。
施工中应根据围岩监控结果及时调整开挖预留变形量。初期支护锚杆(小导管)按梅花型布置,原则上径向设置,并适当考虑与岩层层面的关系。为控制和减小后行洞开挖对先行洞共用侧产生偏压的影响,共用初期支护侧拱部采用φ42mm注浆小导管做增强支护,其余部位采用φ25mm中空锚杆支护,先行洞共用初期支护边墙做加厚设置,基底增设2根注浆小导管并注浆,增强共用初期支护侧基底承载能力。
先行洞共用初期支护侧为防止后行洞开挖引起的偏压和爆破震动作用导致左幅(先行洞)右侧拱、墙部喷射混凝土开裂,并确保喷射混凝土施工质量,提高其整体性,在设置围岩侧φ8mm单层常规钢筋网片的基础上另外增设两层层钢筋网:采取在左幅(先行洞)右侧拱、墙部施作钢筋网,其中内侧(隧道净空侧)钢筋网采用φ16mm钢筋网,中间位置钢筋网采用φ8mm钢筋网,钢筋网采取短锚杆固定,锚杆锚固围岩内25cm,钢筋网布置范围如图中所示(共用初期支护侧拱、墙),围岩层φ8单层钢筋网待开挖面初喷2cm混凝土后进行设置,并紧贴初喷混凝土面挂设。
钢架单元的划分是根据开挖方法设置并对应的,施工时可根据实际情况调整单元长度,并相应调整接头位置,但不得在拱顶中心处设置接头。
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后行洞钢拱架间距必须严格与先行洞钢拱架榀距相对应,确保后行洞钢架接头准确就位在先行洞钢拱架上并牢固固定,达到共用初期支护边墙,形成可靠的支护体系。
工字钢架在初喷2~4cm混凝土之后架设,架设之后再复喷混凝土将钢架覆盖,工字钢架各单元由工字钢、连接钢板等焊接成型,工字钢与连接钢板采取坡口焊,焊缝高度7mm,现场洞外预制成型,单元之间以螺栓连接。施工中各钢架利用利用径向定位钢筋进行定位,以确保钢架的安装质量,其中拱部、边墙每一单元钢架设定位钢筋2处,仰拱部钢架不设,每处定位钢筋为2根,每根长80cm。相邻钢架间用φ20纵向钢筋连接,环向间距1米沿钢架内外侧纵向交错布置。衬砌钢架拱脚接头处设置锁脚小导管,施工落底时严格控制钢拱架不下沉变位。
三、施工注意事项和应对措施
后行洞初期支护准确就位。共用初期支护位置的移动和改变会导致整个初期支护的力学发生变化,无中墙连拱隧道施工的技术关键重点和关键控制难点在于后行洞初期支护拱脚钢拱架准确就位在先行洞共用钢拱架上,并采用膨胀螺栓锚固在先行洞已施作好的初期支护上,确保锚固牢固,特别注意后行洞初期支护钢拱架不得就位在先行洞共用钢拱架范围以外,且连接点不得上下前后变位改变结构受力,从而达到先、后行洞拱架轴线一致,使后行洞初期支护快速形成可靠的支护结构,充分发挥支护效应。因此后行洞初期支护与先行洞的可靠连接是后行洞初期支护的施工技术关键,要做到按设计位置准确就位需注意以下事项:先行洞与后行洞进行经常性导线联测,保证两洞测量放样和各工序施工精度控制的一致性。先行洞钢拱架安装对后行洞钢拱架支护体系就产生了严格的导向和控制作用,因此要严格控制先行洞钢拱架安装位置、间距、倾斜度的施工精度,钢拱架立起后,根据中线和水平将其校正到正确位置,然后利用径向定位钢筋和锁脚小导管固定(如图),并用纵向连接筋将其和相邻钢拱架连接牢固,钢拱架应严格按设计架设,间距必须符合设计要求,并每榀准确记录,以利于后行洞初期支护施工时准确就位。
控制后行洞施工将会对先行洞产生爆破震动及偏压,即先行洞的支护需要承担后行洞开挖引起的偏压和爆破震动作用。在结构上不但要考虑工后结构受力,耐久性,还要从施工过程中的施工安全和结构受力体系转换两个方面考虑后行洞施工(开挖、特别是爆破开挖)对先行洞支护结构的影响。因此V级围岩宜采用机械开挖为主,确须爆破时应采用微震爆破,加强后行洞开挖爆破对先行洞初期支护和二次衬砌震动影响的监测,实时调整爆破设计方案及参数,并及时反馈;左、右幅先行隧道二衬完成并达到设计强度段与后行隧道掌子面的距离不得小于40米;后行洞临时仰拱钢架纵向间距与主洞相同,且确保临时支撑与永久初期支护的连接牢固;左右洞结合处顶部中夹岩在施工中被多次扰动,围岩稳定性会减弱变差,共用侧拱部初期支护采用φ42mm注浆小导管对其加固。
后行洞共用初期支护平整度处理。后行洞共用初期支护表面平整度受先行洞开挖和初期支护影响,往往后行洞共用初期支护侧边墙表面不平整不平顺,须先修凿除软弱松散夹渣的前期喷射混凝土并清洗,补喷至平整轮廓圆顺且不得侵入二次衬砌,从而保证防水板平顺无折皱且达到良好排水效果,保证二次衬砌厚度均匀且初期支护间无脱空。
四、结束语
无中墙连拱隧道具有工序简化、施工快速、拱墙防水各洞独立成环、总体造价低的诸多优点,但具有施工技术要求高、施工精度控制难度大、缺乏有经验的施工作业队伍等特点,施工过程中只有做细做好每环节施工技术质量控制工作,不断在施工中从各方面进行总结改进积累,方能顺利实现无中墙连拱隧道良好的优越性。
参考文献:
[1]云南省交通规划设计研究院﹒腾冲至陇川高速公路两阶段施工图设计[Z]﹒云南﹒2016
[2]中华人民共和国交通运输部﹒JTG F60—2009公路隧道施工技术规范[S]﹒北京﹒人民交通出版社﹒2009
[3]云南省交通规划设计研究院﹒一种无中墙连拱隧道[P]﹒云南﹒2015
作者简介:
沙平(1980-),男,云南昆明人,本科,工程师,现从事公路施工技术和工程管理等工作。
论文作者:沙平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
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