彭繼云
(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州貴陽(yáng) 550008)
打磨沖隧道為分離式中隧道,隧道左幅為人字坡,左幅縱坡為2.7%/1490m,右幅縱坡為-2.7%/1470m;隧道進(jìn)口端左右幅軸線與坡面基本正交,隧道出口右幅軸線與坡面斜交,出口左幅軸線與坡面正交,地形較緩,進(jìn)、出口端均采用端墻式洞門。隧道設(shè)置2 處人行橫通道,1 處車行橫通道。隧道貫穿圍巖級(jí)別有V 級(jí)、Ⅳ級(jí),進(jìn)、出口均為端墻式洞門。打磨沖隧道現(xiàn)場(chǎng)施工主要難點(diǎn)在于隧址區(qū)所在不良地質(zhì)問題,該隧址區(qū)范圍內(nèi)不良地質(zhì)主要是節(jié)理發(fā)育、巖體破碎、巖質(zhì)較軟,基本無(wú)自穩(wěn)能力;地下水主要為巖溶裂隙水及巖溶管道水,雨季出水較大,隧道開挖易發(fā)生涌水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。因此,在該隧道現(xiàn)場(chǎng)施工中,安全管理及技術(shù)控制是工程項(xiàng)目管理的重中之重。
該隧道左幅明洞進(jìn)口段長(zhǎng)5m,出口段長(zhǎng)5m,右幅進(jìn)口段明洞長(zhǎng)5m,出口段長(zhǎng)10m,共計(jì)主要工程量為土石方開挖20056.7m3,C30 混凝土552m3。隧道推行“零開挖”理念,遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”原則,所以隧道洞口邊仰坡開挖工程量偏小[1]。在邊仰坡開挖后先進(jìn)行套拱管棚施工,之后進(jìn)行暗洞施工,在隧道暗洞進(jìn)洞之后,立即組織明洞施工,以確保隧道洞門的整體外觀符合要求。
2.1.1 邊仰坡截水溝施工
根據(jù)設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查,隧道進(jìn)、出口端洞門均為端墻式洞門,邊仰坡開挖線約5m 開外設(shè)60cm×60cm 的M7.5 漿砌梯形截水填溝,洞頂端墻后設(shè)計(jì)50cm×50cm 矩形排水,排水截面滿足現(xiàn)場(chǎng)排水需求。隧道進(jìn)出段邊仰坡處于土質(zhì)路段,采用機(jī)械開挖,人工清理;出口段邊仰坡處于石質(zhì)路段,采用弱爆破開挖,人工清理;截水溝坡度根據(jù)地形設(shè)置,但不應(yīng)小于3%,以免淤積。
2.1.2 隧道口邊仰坡施工
由于隧道進(jìn)口端左右洞、出口端左洞進(jìn)洞邊仰坡開挖量較小,因此開挖后在臨時(shí)坡面上采取錨噴防護(hù)。
2.1.3 明洞段施工
在隧道臨時(shí)邊仰坡防護(hù)完畢后,開始暗洞進(jìn)洞施工,在暗洞第1 板二襯混凝土施工完畢后,開始明洞施工。明洞襯砌施工應(yīng)遵循仰拱先行原則,拱墻采用二襯臺(tái)車整體模筑,若無(wú)法一次性完成整體施工,不可切斷沿隧道縱向襯砌的鋼筋,否則無(wú)法與下一模襯砌連接為一個(gè)整體[2]。端墻式洞門端面模板可一次性安裝封閉,由于端墻式洞門比較高,因此應(yīng)分三次進(jìn)行澆筑,并嚴(yán)格控制分層混凝土的連接和外觀。
回填采用手持平板夯機(jī)對(duì)稱分層夯實(shí),石料粒徑不大于10cm。洞口仰坡坡率應(yīng)與洞外路基協(xié)調(diào)一致,坡面采用噴播草灌進(jìn)行綠化。
2.2.1 兩臺(tái)階開挖法
該方法適用于該隧道的ⅣC 級(jí)圍巖施工(ⅣC 級(jí)圍巖支護(hù)無(wú)仰拱)。根據(jù)隧道設(shè)計(jì),圓心水平線以上為上導(dǎo)坑,圓心以下至整平層部分為下導(dǎo)坑。施工時(shí)采用光面爆破控制技術(shù),上導(dǎo)坑一次成型,下導(dǎo)坑根據(jù)實(shí)際情況可以整幅成型或分左右幅分開成型,上下臺(tái)階分界線不得大于起拱線(不大于4m)、臺(tái)階之間的距離不大于30m,二襯混凝土采用一次性模筑成型。
首先,在上臺(tái)階開挖時(shí),采取光面控制爆破技術(shù)開挖隧道上導(dǎo)坑(設(shè)計(jì)上半圓)部分,循環(huán)進(jìn)尺2~3m后,立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。
其次,下導(dǎo)坑開挖時(shí),整幅或分幅開挖下導(dǎo)坑,在滯后上導(dǎo)坑距離3~10m 后,立即施工初期支護(hù)。掌子面距離二襯應(yīng)小于100m。
最后,清理好初期支護(hù)基面,鋪設(shè)防水層及安設(shè)縱橫向排水管,之后利用二襯臺(tái)車進(jìn)行模筑二襯施工[3]。
2.2.2 三臺(tái)階開挖法
該法適用于Ⅳ級(jí)圍巖。根據(jù)隧道設(shè)計(jì),圓心水平線以上為上臺(tái)階,圓心以下至仰拱回填頂部分為下臺(tái)階,仰拱部分為第三開挖部分。采用光面爆破控制技術(shù)使上臺(tái)階一次成型,下臺(tái)階則可根據(jù)實(shí)際情況采用整幅成型或分左右幅分開成型,上下臺(tái)階之間應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況間隔一定距離,第三臺(tái)階(也是第三部分開挖)即仰拱最后開挖,在每個(gè)臺(tái)階開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)施工,二襯混凝土應(yīng)一次性模筑成型。
首先,上臺(tái)階開挖時(shí),采取光面控制爆破技術(shù)開挖隧道上導(dǎo)坑(設(shè)計(jì)上半圓)部分,循環(huán)進(jìn)尺1~2 榀鋼架后,立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。
其次,下導(dǎo)坑開挖時(shí),在滯后上導(dǎo)坑3~8m 距離后整幅或分左右幅開挖下導(dǎo)坑,下導(dǎo)坑長(zhǎng)10~15m,掌子面距離仰拱應(yīng)小于50m,掌子面距離二襯應(yīng)小于90m,下導(dǎo)坑開挖后立即進(jìn)行初期支護(hù)施工。
再次,仰拱開挖應(yīng)一次成型,開挖完畢后立即填充。
最后,初期支護(hù)基面清理等事宜同上。
2.2.3 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法
該方法適用于V 級(jí)圍巖和Ⅳ級(jí)緊急停車道段,可將隧道斷面分成左右兩個(gè)側(cè)壁坑和中洞核心三大開挖部分。其與銑挖機(jī)銑挖及爆破聯(lián)合法極為相似,均需要預(yù)留核心土[4]。
環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工工藝如圖1 所示,主要包括:第一,施作超前小導(dǎo)管;第二,開挖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部弧形導(dǎo)坑,施作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部周邊初期支護(hù);第三,開挖Ⅳ部核心土;第四,跳槽開挖Ⅴ部下端面,施作Ⅴ部周邊初期支護(hù);第五初期支護(hù)基面清理等事宜同上述兩法。
圖1 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工示意圖
爆破時(shí)嚴(yán)格控制炮眼深度及裝藥量,隧道開挖進(jìn)尺每循環(huán)按照1 榀(約80cm)鋼架控制,臺(tái)階之間距離控制在12~15m,距離仰拱封閉段長(zhǎng)小于40m,仰拱距離二襯小于70m。每個(gè)導(dǎo)坑開挖后應(yīng)立即封閉掌子面,每個(gè)導(dǎo)坑開挖支護(hù)過程中應(yīng)加強(qiáng)鎖腳錨桿(管)的施工質(zhì)量控制,確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。
寶清縣地下水富水性差異較大,地下水開發(fā)應(yīng)合理進(jìn)行。建議調(diào)整地下水開發(fā)利用過度地區(qū)用水方式和用水量,以地表水資源置換地下水資源,一方面保證地下水環(huán)境健康發(fā)展和可持續(xù)利用,另一方面更好地保證農(nóng)業(yè)用水。
該隧道ZK1+550—ZK1+670、YK1+525—YK1+675 段隧道頂部以上2~3m 存在村民修建的引水隧洞,為保證引水隧道的完整性,該段隧道施工采用冷開挖的方式。對(duì)于較薄巖石部分采用人工風(fēng)鎬配合液壓巖石破頭機(jī)開挖的方式施工,以防止液壓巖石破頭機(jī)開挖巖石時(shí)的沖擊力對(duì)基面巖體產(chǎn)生破壞。
2.2.4 安全保障措施
第一,開挖時(shí)鉆眼作業(yè)必須采用濕式鑿巖。使用帶支架的風(fēng)鉆鉆眼時(shí),應(yīng)將支架安置穩(wěn)妥。嚴(yán)禁在工作面拆卸、修理風(fēng)鉆,嚴(yán)禁在殘眼中繼續(xù)鉆眼。第二,爆破作業(yè)時(shí),必須統(tǒng)一指揮。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瞎炮時(shí),必須由專業(yè)人員進(jìn)行處理,且原爆破人員必須在場(chǎng)。鉆眼與裝藥不得同時(shí)作業(yè),嚴(yán)禁明火點(diǎn)炮。爆破器材運(yùn)輸時(shí)必須將炸藥、雷管分車運(yùn)輸,必須由專人進(jìn)行押運(yùn)。第三,裝載與運(yùn)輸時(shí),各種運(yùn)輸設(shè)備不得人料混裝。掘進(jìn)工作面車輛應(yīng)以中央排水溝為分界,進(jìn)出車輛應(yīng)左、右單邊通行。第四,應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)防火。庫(kù)房20m以內(nèi)嚴(yán)禁煙火,雜草必須鏟除干凈。洞內(nèi)嚴(yán)禁明火作業(yè)與取暖。
2.3.1 鋼架及鋼筋網(wǎng)
鋼架材料堆放存儲(chǔ)必須按照標(biāo)準(zhǔn)化施工要求進(jìn)行。應(yīng)確保避雨、防水、防銹、標(biāo)識(shí)清楚,并通過分類標(biāo)識(shí)管理材料,標(biāo)明材料的性能及使用部位。此外,工字鋼鋼架制彎應(yīng)使用冷彎?rùn)C(jī),單段工字鋼連接應(yīng)采用鋼板夾面焊接。
采購(gòu)線材后現(xiàn)場(chǎng)加工鋼筋網(wǎng)格片或直接購(gòu)買鋼筋網(wǎng)格片,并進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)、堆放,做好避雨、防水、防銹措施。網(wǎng)片使用前應(yīng)清除銹蝕和油污,并在初噴一層混凝土后再進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)。
2.3.2 錨桿支護(hù)
為了確保拱部錨桿施工質(zhì)量,應(yīng)采用符合硬質(zhì)巖石鉆孔要求的錨桿機(jī)施工,側(cè)墻及拱腰應(yīng)采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔[5]。錨桿頭采用專用防護(hù)套保護(hù),避免刺破防水板。
初支噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土由拌和站攪拌,運(yùn)送到濕噴機(jī)處進(jìn)行噴射。與潮噴相比,濕噴工藝在提高施工安全、質(zhì)量、環(huán)保以及節(jié)約時(shí)間與成本方面有很大的優(yōu)勢(shì)。
濕噴通過混凝土運(yùn)輸罐車,運(yùn)至噴射作業(yè)地點(diǎn),倒入混凝土濕噴機(jī),通過濕噴機(jī)輸送泵將混凝土輸送到噴頭處,之后與電腦自動(dòng)配比摻量控制的速凝劑混合,再通過高壓空氣進(jìn)行噴射。噴射過程中,憑借濕噴機(jī)的移動(dòng)回轉(zhuǎn)支柱二級(jí)臂架結(jié)構(gòu)及均勻稀薄流技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)塑性混凝土在管道內(nèi)的均勻、稀薄輸送,并達(dá)到360°無(wú)死角作業(yè)。
隧道施工防排水應(yīng)與營(yíng)運(yùn)防排水工程相結(jié)合,并遵循“防、排、截、堵相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則進(jìn)行施工[6]。應(yīng)按設(shè)計(jì)做好防水隔水層、施工縫、變形縫、盲溝、縱橫向排水盲管施工,并確保防排水系統(tǒng)通暢,施工前按照規(guī)范施工頻率對(duì)EVA 防水板和無(wú)紡?fù)凉げ歼M(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),確認(rèn)其滿足要求后才可進(jìn)行施工。中央排水溝在進(jìn)行仰拱填充時(shí),應(yīng)預(yù)留水溝斷面,滯后仰拱50m 左右才可以開始用定型模對(duì)中央排水溝進(jìn)行施工。
二襯距離掌子面安全步距為Ⅳ級(jí),圍巖不大于90m,Ⅴ級(jí)圍巖不大于70m。該隧道二襯混凝土施工均采用模筑襯砌,模板臺(tái)車長(zhǎng)12m。在圍巖收斂穩(wěn)定后才可進(jìn)行二次混凝土施工,施工前必須對(duì)初期支護(hù)斷面進(jìn)行激光測(cè)量。二襯施工工序如圖2 所示。在二襯施工過程中,在檢查、修理壓漿機(jī)械及管路時(shí),應(yīng)停機(jī)切斷電源與風(fēng)源。
圖2 二次襯砌施工工序示意圖
2.6.1 明洞軟弱基礎(chǔ)處理
對(duì)于明洞軟弱基礎(chǔ),應(yīng)按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用鋼花管注漿、換填等措施進(jìn)行處治。
2.6.2 涌水突泥處理
初勘顯示該項(xiàng)目地下水豐富,施工開挖時(shí)易產(chǎn)生突水現(xiàn)象。由于施工中存在很多未知因素,超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可有效為隧道水害治理提供依據(jù)。當(dāng)前方可能出現(xiàn)巖溶或涌突水時(shí),應(yīng)利用瞬變電磁儀法及φ110超前地質(zhì)鉆孔進(jìn)行進(jìn)一步精確探明,并根據(jù)各探孔的探測(cè)和出水情況,綜合判定是否進(jìn)行提前預(yù)注漿堵水加固及預(yù)支護(hù)方式。若頂板導(dǎo)水裂縫帶范圍內(nèi)分布有富水性強(qiáng)的含水層,應(yīng)進(jìn)行疏水降壓措施,避免隧道發(fā)生水害事故。此外,探放水鉆機(jī)必須具備防爆及煤安標(biāo)志。隧道掌子面應(yīng)采取“探、防、堵、疏、截、排”的綜合治理措施[7]。
2.6.3 其他處理措施
進(jìn)洞后,應(yīng)在洞口設(shè)置門禁系統(tǒng);人員進(jìn)出洞必須全員登記到位;洞口值班人員必須24h 在崗;洞內(nèi)距掌子面20m 到二襯段應(yīng)配備滿足要求的逃生通道;掌子面應(yīng)配備食品、礦泉水、對(duì)講機(jī)等應(yīng)急物資;在不良地質(zhì)隧道段,施工前應(yīng)備齊充足的搶險(xiǎn)材料;采用噴錨支護(hù)時(shí),應(yīng)有鋼架等支撐備品,以供應(yīng)急之需[8]。
總而言之,在當(dāng)前的隧道工程中,傳統(tǒng)的粗放式施工管理已逐漸被淘汰,安全施工成為隧道現(xiàn)場(chǎng)施工的第一要素。因此,在隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工中,無(wú)論是施工技術(shù)、施工工藝還是施工管理措施,都應(yīng)以保障安全為前提,將安全管理貫穿施工全過程。打磨沖隧道工程正是秉承這一理念,在現(xiàn)場(chǎng)施工中強(qiáng)化施工安全與技術(shù)控制,并對(duì)控制措施進(jìn)行了精細(xì)化管理,從而取得了良好的效果。未來(lái),應(yīng)持續(xù)推進(jìn)各項(xiàng)隧道現(xiàn)場(chǎng)施工安全技術(shù)控制措施在施工中的應(yīng)用,以此全面保障隧道工程的安全。