何 慧 吳 婷
(1、江西省高速公路投資集團有限責任公司,江西 南昌 330000 2、廣東晶通公路工程建設集團有限公司,廣東 廣州 510635)
因連拱隧道通過的地段一般山勢較低,其最大埋深在50-80M左右,縱向長度在500M以下,在長度較大,山勢較高一般不采用連拱隧道,而采用上下行線分開的單拱隧道。
連拱隧道通過地段地勢較陡,上下行線兩側埋深不同。整條隧道也就不同程度的存在偏壓,特別是洞口偏壓嚴重,這給隧道口施工帶來很大困難。
1.3 由于埋深淺,雙拱隧道一般地質條件復雜,圍巖軟弱破碎,節(jié)理發(fā)育差。隧道內的水,受地表水影響較大。雨季施工困難,給隧道施工的安全增加了難度。
與鐵路隧道相比,單跨公路隧道本身跨度就較大(12.8M),兩個單拱隧道連在一起,其跨度是單供隧道的2倍達26.4M。相當鐵路隧道車站的跨度,而且結構復雜,施工非常困難。
雙拱隧道的設計特點:偏壓、跨度大。決定其施工必須分多個步驟進行。各個工序相互影響很大,就要求雙連拱隧道的施工必須要有科學合理的施工組織設計。
本隧道開挖施工采用中導洞-側導坑-主洞開挖施工方法。隧道襯砌設計以新奧法原理為指導,采用復合式襯砌。Ⅱ級圍巖采用中導洞、側導坑臨時支護形式開挖施工。
連拱隧道施工機具設備同一般隧道,施工前做好邊仰坡的臨時防護及排水工作,洞口地表沉降觀察點布設埋置完成并測量初始數(shù)據(jù)。
中導洞開挖、初期支護→中隔墻施工→側導洞開挖、初期支護→主洞上臺階開挖支護→主洞下臺階開挖→主洞仰拱開挖、初期支護→仰拱鋼筋混凝土澆筑→防排水設施的施工→二次襯砌澆筑→洞內裝飾。
2.2.1 中導洞施工:中導洞超前施工,是連拱隧道施工的關鍵工序之一。一是便于探明地質情況,做好記錄,為確定主洞施工方案提供依據(jù);二是通過初期支護和中隔墻施工,提前對導洞上部圍巖進行支護,加強圍巖本身的穩(wěn)定性,充分利用圍巖本身的自承力,抑制圍巖在主洞開挖時產生過大的變形。
2.2.2 中隔墻施工。中隔墻上方的圍巖是薄弱環(huán)節(jié),施工過程中在中導洞開挖及左右側隧道拱部開挖時有三次擾動,同時伴有不利的偏壓、變位和不平衡推力都要作用在堅實的隔墻上,故中隔墻施工是本隧道施工的一個重點和難點。(1)基底處理。清除基底浮碴、雜物和積水,施作混凝土找平層。由于Ⅱ級圍巖段基底巖層破碎,采用地基錨桿錨固地層,錨桿采用φ22砂漿錨桿,長度為2.5m,縱向間距20cm橫向間距100cm梅花形布置。(2)中隔墻分段澆筑。中隔墻底清理完畢后,分段澆筑中隔墻混凝土。澆注段每段長9.0m。模板采用6mm厚鋼板制作大塊模板,拐角處設異形定形鋼模,模板間螺栓連結;鋼筋現(xiàn)場綁扎、焊接;泵送混凝土施工,插入式振搗器搗固?;炷涟聪然A、后墻身、再頂帽的順序進行灌注。中隔墻頂面與主洞初支混凝土聯(lián)結處,鑿毛處理。(3)中隔墻頂部填充。中隔墻與拱頂間空隙采用KBY-50/7型注漿泵、分次壓注水泥漿回填密實。(4)中隔墻防護。在側導坑、主洞環(huán)形開挖及核心土開挖爆破時將對已完成的中隔墻襯砌帶來影響,施工中除采取“短進尺,弱爆破”及調整最小抵抗線方向外,采用4~5mm厚的人造紙板和圓木支頂進行防護;同時加強另一側導洞的支護,防止單側二次襯砌后產生偏壓,引起中隔墻偏移。(5)中隔墻頂防排水。中隔墻襯砌拆模后,先對中隔墻與中間巖體接觸段進行噴射混凝土封閉,然后進行灌漿處理,確保中隔墻頂與中間巖體間密貼。主洞開挖時,在中隔墻頂部兩側與水平排水管對應設排水立管,排入中心排水溝中。
3.1 側導坑開挖及防護。側導坑可根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時施工,以不干擾中隔墻為原則。其開挖支護同中導洞施工。
3.2 隧道主洞施工。洞身開挖施工隧道主洞采用上臺階下臺階以及仰拱三步施工,隧道出碴方式采用無軌出碴,配備挖掘機和側翻裝載機進行裝碴作業(yè),大型自卸運輸車運碴,設備按“快速掘進”模式配備,重點是做好施工工序的合理安排及機械的合理調配。
1)型鋼拱架支護施工方法。鋼架加工:按照設計尺寸在平整的場地上放出1∶1大樣,把整榀鋼架根據(jù)不同的開挖方法分成不同的單元和塊別,并焊好連接法蘭,法蘭的焊接準確周正,孔眼對應。使用前將各單元編號預拼,無側彎、扭曲、錯臺等缺陷,方可使用。鋼架架立:首先要測量準確,架立后復核,鋼架盡可能與圍巖貼靠緊密,兩側底腳使用墊塊支墊牢固。如基底松軟時設置墊板,防止支撐受力下沉,必要時用混凝土加固基底。鎖腳:每單元接頭處施作鎖腳錨桿,通過鋼架或型鋼鋼架與錨桿的焊接,將鋼架鎖定到墻上。錨桿打設,與水平成約45°角傾斜向下,以改善受力狀態(tài)。連接:用螺栓連接牢固,鋼架與縱向錨桿焊牢,鋼架與鋼架之間用φ22螺紋鋼焊接連成整體,起到整體支護效果??v向連接筋按八字型交錯連接成桁架結構,結點呈不可活動絞形式。此法抗扭性好,利于整體性和穩(wěn)定性的提高。加楔:在鋼架與圍巖間空隙加混凝土預制楔塊,保證圍巖壓力均勻傳至鋼架上。
2)中空注漿錨桿施工方法。中空錨桿由錨桿桿體、鋼筋混凝土用鋼筋、連接套、墊板、螺母、排氣管、止?jié){塞和錨頭等組成。錨桿必須設置墊板,施工時錨桿墊板必須與圍巖密貼,錨桿盡量垂直與巖石層面和節(jié)理裂隙面施工。用鑿巖機鑿孔并清孔,將組合好的桿體插入錨孔的同時,安放好排氣管;在錨孔的尾端套上止?jié){塞,并安裝在錨孔內,用快裝注漿接頭把露在外端的中空注漿錨桿與注漿泵相連,排氣管從注漿接頭穿出;開動注漿泵,使砂漿充盈錨桿及桿體與孔壁空隙,如有需要壓注漿改善圍巖結構,必須待注漿的壓力示值達到設計要求后再停止注漿。
3)鋼筋網施作方法。鋼筋網鋪掛以前必須進行除銹,鋪設時搭接長度不得小于設計要求,并且保證網片與圍巖見接觸緊密,當巖面有明顯凹凸時,要將網片壓彎或采用鋼筋敷條以保證密貼;鋼筋網片須與鋼架或錨桿焊接牢固以達到整體受力。
4)噴錨支護施工。操作順序:初期支護中,根據(jù)圍巖量測結果,分4~7層噴射混凝土。噴射時先開液態(tài)速凝劑泵,再開風,后送料,以凝結效果好、回彈量小、表面濕潤光澤為準。
噴射混凝土采用濕噴工藝。攪拌混合料采用強制式攪拌機,攪拌時間不小于2分鐘。原材料的稱量誤差為:水泥、速凝劑±1%,砂石±3%;拌合好的混合料運輸時間不得超過2小時;混合料應隨拌隨用;混凝土噴射機具性能良好,輸送連續(xù)、均勻,技術性能滿足噴射混凝土作業(yè)要求;噴射混凝土作業(yè)前,清洗受噴面并檢查斷面尺寸,保證尺寸符合設計要求。
雙連拱隧道具有結構緊湊、跨度大、承載能力好等諸多優(yōu)點,采用雙連拱結構可以使雙線線路整幅通過山體,在保證相同的行車道寬度條件下可減少對土地的占用,又可以大大節(jié)省投資。但同時又由于雙連拱隧道又存在覆跨比小、難以自然成拱、開挖時易坍塌以及中隔墻部位易滲漏水等質量通病使施工難度增大。
[1]陳浩雄,殷杰.隧道施工[M].中國鐵道出版社,1995.
[2]易萍麗.現(xiàn)代隧道設計與施工[M].中國鐵道出版社,1997.