公路隧道施工技术
公路隧道施工技术
刘建平
(中铁隧道集团)
摘
要
根据咸水沟公路隧道的实际情况及施工实践,总结了“长台阶跳跃式施工方法”。在中长公路隧道(!&
公路隧道长台阶跳跃式工法施工
%工程简介
%)%
咸水沟隧道位置、地形、地貌
洛(阳)#卢(氏)二级公路改建工程第二长隧道———咸水沟隧道,位于洛阳市嵩县境内,处咸水沟和大文沟之间。该地段属低山河谷区,河曲坡陡,沟壑纵横,自然山坡坡度约为*&+,-
植被较发育。工程所在地位于黄河中下游以南,北依邙山,东傍嵩岳,西临崤山,南接熊耳山,中部为伊河台地,地势由西南向东北倾斜。%)!
工程地质
该区位于中朝准地台南缘与秦岭褶皱系过渡地带,是河南省内中朝准地台侵入岩最发育的地区,有四期侵入。燕山期酸性侵入岩。以花岗岩为主,灰白色,肉红色,中粗粒结构,主要矿物成分为石英、长石等,节理较发育,风化严重,风化层厚%&,*
12-&段为
出口处地层为风化花岗岩,/0*%12-&,/0*!1
工程水文地质
工程区地下水赋存于沟床第四系松散层中,水量较丰富,水质对混凝土无侵蚀。%)$
隧道技术指标
咸水沟隧道采用双车道、双侧排水沟、双侧人行道布置。隧道净宽%
(人行道)),净高&’,隧道内轮廓为三心圆,曲墙。隧道线形为:曲线1直线。进口端洞门采用耳翼墙式洞门,出口端洞门采用台阶式洞门。
隧道衬砌按新奥法原理设计,采用复合式衬砌。充分发挥围岩的自撑能力,支护参数见表%。
〔收稿日期〕!
表%
咸水沟隧道支护参数
初
期
支
护二次衬砌
围岩喷混锚杆
(!!!钢筋钢预留变
类别凝土拱超前5.’长度间距网5.’5’5’!2架支护
形量
拱墙仰拱
5.’5.’5.’
!&4
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!)&%4%!&(拱5
5
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部)
!$!钢管,6#$)!
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5’间距7$&$&
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衬砌类型分段如下:
(%)进口0*%1$%!,0*%1$23段及出口0*%1
2-&,0*%132*段均采用!类围岩复合式衬砌,
支护采用锚、网、喷及%榀5米的8%7型钢钢拱架联合支护,其中拱部采用!$!小导管进行预注浆加固地层。
(!)出口0*%132*,*!1
(*)洞身0*%1$23,0*%12-&段采用
!施工方法的确定
!)%
确定依据
隧道施工方法的确定主要取决于隧道的地质条件、隧道长度、工期要求,同时应结合施工资源(主要包括劳动力、材料的供应、资金及施工技术水平等)来综合考虑。
诚然,施工实践中,施工方法的选择是一项”模糊”的决策过程,它有赖于相关人员的学识、经验、毅力和创新精神。
%
!
对于公路隧道(#)根据现行公路隧道施工规范,
施工方法有全断面法、台阶法、台阶分部法、上(下)导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等等。
(!)根据咸水沟隧道的实际情况,决定采用全断面法和台阶法。同时,根据实际施工经验,一座隧道穿过的地层往往不是单一的,勘探设计围岩等级与实际不相符的情况也曾多见,因地质条件而重新考虑施工方法,进而相应的施工组织及工序安排也随之而变,这样就会延误施工时间而影响工期进度。长度时,就停止上半断面掘进,进入下半断面开挖、
(软弱围岩)地段以中部拉槽通过,掘进。!类围岩
后部两侧交错马口开挖并进行锚、喷及钢架接腿等支护工作紧跟。
(&)当下半断面掘进到满足施工需要时,停上下半断面开挖以坡道形式上升到上半断面进行上半断面开挖、支护。同时根据资源配置和施工组织安排,可进行下半断面的隧道其他适当工序工作,如底板混凝土灌注。
因此,决定将”台阶法”的”台阶”予以拉长,即在咸水沟隧道采用“长台阶跳跃式施工方法”。现对三种施工方法进行比选,详见表!。
表!
三种施工方法比较
开挖方法全断面法台阶法长台阶跳跃
式工法
工法安全性安全安全安全机械适应性大、小型大、中型中、小型地质适应性强较强中、小型支护时效性好好较强、差掌子面稳定差好较好施工工序少
多较好工期造价工期较快、造价高
工期快、造价低
多施工干扰较少少多,但可开展多工序作业
施工空间少多更多适用范围
围岩好
围岩较好
围岩较好、差
($)综合表!,不难得出结论,长台阶跳跃式工法比较适合于咸水沟隧道。又,洛%卢二级公路是交通扶贫工程,投资造价低,加之,隧道进、出口场地狭窄,沟壑纵横,自然山坡坡度大,受地形所限无条件组织大规模性施工。因而,决定采用长台阶跳跃式施工方法从进口单口掘进组织施工。
$施工关键技术
$
开挖和初期支护
(#)洞口边仰坡处理根据线路中线,标高粗测放线!洞口边仰坡刷
坡!施工测量放线!超前小导管预注浆,
以加固地层!锚、网、喷,进一步稳定已刷洞口边仰坡。
(!)进洞作业,隧道洞口段施工洞口段地层为风化花岗岩,节理发育,破碎状,给进洞作业带来了极大困难。先行用!&!小导管进行预注浆,加固地层!短进尺、弱爆破开挖隧道上半断面!初喷、锚、网,’#(型钢钢拱架、复喷联合加强支护!再掘进隧道上半断面。
($)隧道下半断面施工
〔收稿日期〕!22!%2&%#)
即留有适当台阶!
())上半断面、下半断面开挖、支护如此循环至开挖全部完成。
(()随下半断面及支护的推进开展底部混凝土的灌注,至一定施工距离,紧跟二次衬砌作业线。
&相应的机械设备
(#)开挖按新奥法原理采用光面爆破技术,非电
毫秒雷管起爆,根据围岩、进尺适时控制起爆段数。钻眼用*+!,风动气腿式凿岩机,车载简易多功能台架为施作平台,可满足)-.台钻机同时钻眼作业。
(!)出碴装运采用/01&23或/01)23侧卸式装载机装碴,,4自卸汽车运碴至弃碴地点。
($)初期支护利用简易多功能台架为施作平台。(&)防排水系统施作采用自制非标准断面简易台架作为施作平台,人工推进。
())拱墙二次衬砌采用现场自制简易轨行式衬砌台车,两台卷扬机提升砼,人工组合模板灌注,整体推进就位。砼运输采用自卸汽车或自卸农用车。
(()主要机械设备见表$。
表$
主要施工机械及设备
机械名称单位数量
型号备注
内燃空压机台##!5$电动空压机台#!25$电动空压机台##25$发电机台#$267变压器台#气腿式凿岩机
台#!*+!,装载机台#/01&2侧卸装载机台#/01)2侧卸自卸汽车台&东风滚筒式砼搅拌机
#简易台架
台$8)#)22自制,开挖防排水用
衬砌台车台#95长自制,可调
导管钻机台#:+%#(;#砂浆搅拌机
台
#
$5$
)施工过程中注意事项
(#)精确施工测量放线,选择合适的光爆参数。
(下转第&#页)
质条件应具有内部一致性。为了保证这一点除了分析地质报告外就是进行桩身完整性评价了。
(!)桩身完整性评价应服从于承载力评价
两者的这一关系体现在当桩身完整性评价结果不合格,即
($)承载力评价受桩身完整性评价的制约
由于各种桩身完整性检测方法还未达到可靠的定量解释水平,不同程度、不同性质以及缺陷所处的不同部位对承载力造成什么样的影响是比较复杂的。加上方法本身所具有的其他局限性,这些都是进行承载力评价时不得不考虑的因素。
当承载力试验结果可靠,出现少量不满足设计要求的现象时,应查明承载力低的原因,分析是单桩异常还是具有一定的代表性,然后才能作出评价。而当各桩承载力试验结果均满足设计要求,但离散较大时,从安全角度而言,以最小值作为承载力标准
值是合适的。$%$
均匀性
!
当承载力评价及桩身完整性评价均满足设计要
求后,还应考虑到桩基的均匀性问题。这一点,软基中不以沉降控制承载力时更重要。不同部位的基桩,其承载性状及沉降差异较大也势必会造成建筑物的安全隐患。而缺陷桩的平面分布情况及集中趋势同样存在对建筑物的不利因素。只有这两点也在合理的范围之内时,才可以下结论。
&结语
桩基检测整体评价是一个系统的、综合的评价。现行的规范中,并未对它涉及的所有问题作量的规定,只是规定了一些大致的原则。只有在工程实践中对这些原则不断加以体会,将检测结果与建筑物安全等级、震设防等级、地质条件、基础形式、建筑规模、设计要求等各方面的情况结合起来考虑才能对桩基整体进行可靠的分析与评价。
作者通讯地址:河北省廊坊市廊万路’号,河北地矿廊坊工程地质勘测技术研究所邮编:()*(((
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!行其他一些工序,达到综合利用隧道施工有限空间(上接第&+页)
的目的。($)控制好台阶高度,选择适合于多工序作业的
台阶长度,即利于坡道的形成,同时增大施工作业空减轻了劳动强度,
(&)底板混凝土必须超前,既适时紧跟下半断面充分#提高了既有施工资源的有效配置程度,开挖;软弱围岩大跨度(跨度,!(-)隧道,初期支护发挥各项施工资源的作用。
($)由于在咸水沟隧道施工生产中的成功实践,紧跟上、下断面开挖,可以改善整个受扰动围岩的整
自$((!年.月份进洞施工到$(($年元月份,隧道上体受力情况,增强整个洞室的稳定性,保证施工安
全。半断面开挖*!(-,下半断面开挖&+(-,底板砼灌注
(’)根据施工工序的安排和衔接,配置相当的机拱墙二次衬砌&!*-。其中,&*)-,$((!年!$月份,械设备,同时在劳动力、材料的供应方面必须满足施完成隧道成洞!&*-。工进展和工序展开的需要,做到施工资源的合理调(&)咸水沟隧道实际情况与设计差别较大(变配同施工相适应。差),围岩变化频繁(设计$类围岩$(*-,实际$类
,但施工方法没有变动,没有造成施工生围岩&*(-)
)效果分析
产被动局面,争取了施工时间。
(!)按照新奥法原理,同时达到新奥法与传统工
随着我国隧道建设水平的不断提高,公路隧道
法的有机结合,充分发挥“长台阶跳跃式工法”的优
建设也必将跃入一个新的台阶。但是,在许多时候
势,服务于隧道施工生产。其优势主要有:
由于受多种因素的影响,隧道施工方法尚处于一个
快速性,形成多工序作业。隧道开挖、初期!传统水平。在以后的施工过程中,要不断摸索,不断
支护、二次衬砌为自成系统作业,并可互不干扰。同
总结和创新,采用新的工法,新的工艺进行公路隧道
时,合适的台阶高度和长度达到隧道作业流水线,可
施工。
避免因围岩地质条件的变化,致使施工方案的调整作者通讯地址:河南洛阳中铁隧道集团公司人事部曹武现而造成施工生产的被动;另外,上半断面或下半断面转邮编:’/!((+在进行某些工序的同时,下半断面或上半断面可进
〔收稿日期〕$(($0(&0!!
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