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摘要:本文以高速公路雙連拱隧道施工為例,介紹了連拱隧道中導(dǎo)洞-正臺階法施工工藝和監(jiān)控量測技術(shù),提出了雙連拱隧道中導(dǎo)洞施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制措施,以期為類似工程提供借鑒和參考。
關(guān)鍵詞:連拱隧道;中導(dǎo)洞-正臺階法;中隔墻;監(jiān)控量測
1概述
雙連拱隧道由于具有占地面積較小、功能性強、環(huán)保等優(yōu)點,在公路隧道中普遍應(yīng)用,相比單洞隧道施工難度較大。與分離式隧道相比,雙連拱隧道是一種上、下行線連體設(shè)置,中隔墻分離隧道。雙連拱隧道修建過程中由于雙拱相互影響、初期支護受力不明確,開挖和支護難度大、干擾因素多,施工方法選擇尤為重要,決定了連拱隧道的施工安全、質(zhì)量。聞家鋪子隧道長170m,最大埋深45m,圍巖主要以強風(fēng)化泥質(zhì)板巖為主且穩(wěn)定性差。根據(jù)連拱隧道地形、圍巖條件及結(jié)合工期要求,采用中導(dǎo)洞三臺階預(yù)留核心土法施工。
2中導(dǎo)洞臺階法施工工藝
2.1隧道施工方法
隧道圍巖分別為Ⅳ和V級圍巖,根據(jù)復(fù)合式襯砌類型、工期要求、地質(zhì)條件等因素,經(jīng)過對三臺階、側(cè)壁導(dǎo)坑等方案比選,采用中導(dǎo)洞三臺階預(yù)留核心土法施工。先進行中隔墻施工,再進行后兩側(cè)主洞的施工。開挖過程盡量減少對圍巖擾動降,同時利用初期支護封閉成環(huán),以控制圍巖變形量。同步加強對圍巖支護結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測,掌握圍巖實時動態(tài)變化,精準(zhǔn)把握工序施做時機、調(diào)整施工工藝和支護設(shè)計參數(shù)。
2.2中導(dǎo)洞三臺階法施工工序
中導(dǎo)洞必須先期施工,中導(dǎo)洞主要施工工藝流程如下:中導(dǎo)洞掘進(臺階法)→中導(dǎo)洞支護施工頂部錨桿→隧道底部加固錨桿→中隔墻基礎(chǔ)、澆筑墻身施工→中隔墻回填(與兩側(cè)主動開挖同步)。中隔墻回填后才能進行兩側(cè)主洞交替開挖作業(yè),主洞開挖應(yīng)結(jié)合中隔墻側(cè)面回填順序,利用中隔墻回填進行反壓,保證主洞開挖面穩(wěn)定。兩側(cè)主洞施工工藝流程:先開挖側(cè)洞施工:開挖先行施工側(cè)主洞上臺階,同步超前支護施工→初期支護施工→開挖中臺階核心土→初期支護施工→開挖下臺階→臨時支護拆除→初期支護施工→施作仰拱及矮邊墻→澆筑二次襯砌。后開挖側(cè)洞施工與先開挖側(cè)洞施工工藝相同,僅開挖時間適當(dāng)滯后。
3施工重難點
①由于聞家鋪子隧道圍巖結(jié)構(gòu)自穩(wěn)定性較差,中導(dǎo)洞開挖工藝采用上下臺階法。中導(dǎo)洞空間狹小,大型機械難以展開,主要采用人工輔助小挖掘機掘進工藝,是該隧道的施工難點。②一般中隔墻頂和中導(dǎo)洞初期支護存在空隙,中隔墻墻頂不能一次性澆筑到位。③主洞開挖過程中受力的轉(zhuǎn)換。連拱隧道上、下行線路間距小,先行洞和后行洞受力體系平衡是重點,主洞開挖時是連拱隧道最不利穩(wěn)定狀態(tài),如何采用合理的施工措施確保左、右洞初支拱圈、圍巖及中隔墻之間受力體系的轉(zhuǎn)換是施工控制的關(guān)鍵技術(shù)。④兩側(cè)主動開挖打破原有土體結(jié)構(gòu)平衡,應(yīng)力分布變化復(fù)雜,如連拱隧道兩側(cè)主洞的開挖距離短,兩側(cè)主動開挖互相影響,加劇圍巖結(jié)構(gòu)變形,影響隧道的施工安全。因此連拱隧道兩側(cè)主動施工,兩側(cè)主動開挖距離必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制,先行施工主洞圍巖穩(wěn)定初期支護及時施工后方可進行后行段主動開挖施工。⑤主洞施工時初支沉降控制,采用三臺階工法施工初支工字鋼落地成環(huán)周期長,在施工過程中初支鋼拱架的拱頂和側(cè)邊拱腰的沉降是不可避免的,如何有效控制初支沉降是保證后期二襯正常施工的關(guān)鍵。
4施工質(zhì)量控制措施
4.1中隔墻頂注漿
前期中隔墻施工時中隔墻頂部混凝土澆筑密實度不佳,后續(xù)主洞施工前,需對中隔墻頂部采用水泥漿液進行注漿,一般注漿壓力0.25~0.3MPa。注漿管分布示意圖見圖1。
4.2微震控爆和中隔墻保護措施
4.2.1爆破設(shè)計4.2.1.1炸藥品種的選擇由于炸藥爆速對爆破震動有直接的影響,爆速越高爆破產(chǎn)生的震動越大,針對本隧道圍巖情況,在掏槽眼和崩落眼中選用2#巖石乳化炸藥,在周邊眼中選用直徑20mm的低爆速光爆炸藥。4.2.1.2炮眼布置在爆破工程中,掏槽眼是產(chǎn)生最大震動速度的部位,因此選用減震效果較好的單楔形掏槽,炮眼水平傾角70度,循環(huán)進尺0.6~0.8m,周邊眼間距45cm。4.2.1.3裝藥結(jié)構(gòu)為達到光面爆破效果,周邊眼采用空氣柱間隔式裝藥,炮眼同時爆炸,激起相向傳播的空氣沖擊波,增高應(yīng)力值,利用沖擊波反射合碰撞,提高作用范圍,從而減少對周圍巖體的破壞。對于軟硬巖層相間應(yīng)力場分布不均地段,采用相鄰炮眼正反向起爆,從而達到最佳控爆效果。4.2.1.4炮眼單孔裝藥量掏槽眼單孔裝藥量q=0.55,崩落眼和周邊眼q=0.35。
4.2.2爆破過程中對中隔墻的保護①爆破設(shè)計中對于鄰近中隔墻的炮眼,采用密封布置,減少裝藥量,分段爆破的方式,從而減少爆破疊加拋石。②為避免爆破作業(yè)對中隔墻混凝土表面產(chǎn)生破壞,施工過程中距離掌子面20m范圍內(nèi)的中導(dǎo)洞初期支護保留,用作對中隔墻的隔離屏障以阻擋爆破拋石。
4.3施工過程中受力體系的轉(zhuǎn)換
隧道施工中因正洞的開挖將拆除中導(dǎo)洞臨時支護,同時由于先施工右洞,右洞初期支護拱圈和左洞圍巖將分別對中隔墻和中導(dǎo)洞臨時支護產(chǎn)生偏壓力,施工中圍巖結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變化,安全穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的受力體系是雙連拱隧道施工的重點。受力體系轉(zhuǎn)換方法如下:右洞開挖前在中隔墻左側(cè)完成中隔墻的回填,同時完成中隔墻頂部防水施工,并對中隔墻頂部中夾巖注漿加固。
4.4先行洞和后行洞的合理間距
主洞施工步距控制是確保連拱隧道結(jié)構(gòu)受力平衡,確保施工安全和圍巖的穩(wěn)定的主要施工措施。根據(jù)聞家鋪子隧道施工經(jīng)驗,施工過程中,后行洞仰拱施工應(yīng)超前先行洞,一般控制在10m左右,且超前先行洞二次襯砌。根據(jù)新奧法原理,后行洞需經(jīng)監(jiān)控量確保測初支沉降基本穩(wěn)定后,才能施工二襯,二襯施工采用左右洞對稱同步向前推進。在開挖控制方面,后行洞的掌子面一般要超過先行洞二襯,一般不低于20m。
4.5主洞初支沉降控制措施
主洞隧道應(yīng)嚴(yán)格遵循“弱爆破、短進尺、少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”的施工原則。根據(jù)監(jiān)控量測分析結(jié)果合理調(diào)整開挖工藝及圍巖支護設(shè)計參數(shù)。施工過程中應(yīng)適當(dāng)預(yù)留初期支護變形量,預(yù)留變形量參數(shù)以同類監(jiān)控量測數(shù)據(jù)為依據(jù),對于圍巖變形較大地段,應(yīng)該適當(dāng)加強鎖腳錨桿的數(shù)量,必要時設(shè)置臨時仰拱和臨時支撐結(jié)構(gòu),以防止圍巖大變形造成隧道支護結(jié)構(gòu)破壞失穩(wěn)。
4.6施工過程中的監(jiān)控量測
雙連拱隧道主要量測項目:拱頂下沉、初支收斂、地表下沉、仰拱隆起。施工過程中按設(shè)計要求及施工工藝布置測量點,測點布置見圖2。通過觀測數(shù)據(jù)分析,繪制出位移(μ)-時間(t)和位移(μ)-距開挖面距離(L)的關(guān)系曲線,當(dāng)隧道凈值收斂值的速度明顯下降時,收斂已達總收斂值的80~90%且水平收斂速度小于0.2mm/d和拱頂下沉速度小于0.1mm/d時可認為圍巖基本穩(wěn)定,即可進入二襯施工工序。當(dāng)隧道噴混凝土出現(xiàn)明顯裂縫或隧道支護表面任何部位的實測收斂值達到抗限標(biāo)準(zhǔn)的70%且收斂速度明顯下降時,應(yīng)由回歸方程推算出最終位移值,若最終位移值超限,應(yīng)立即采取補強初期支護措施,并改變支護參數(shù)。
5結(jié)語
通過正臺階法施工技術(shù)在雙連拱隧道施工中的應(yīng)用,得出如下結(jié)論:①軟弱圍巖的連拱隧道施工采用中洞坑-正臺階法施工可行,中導(dǎo)洞施工施工優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面:一是超前地質(zhì)預(yù)報;二是作為通風(fēng)通道改善主洞施工作業(yè)環(huán)境;三是改變圍巖應(yīng)力分布狀態(tài),確保施工安全。②動態(tài)調(diào)整的支護手段及現(xiàn)場監(jiān)控量測系統(tǒng)的應(yīng)用,能有效的監(jiān)控洞室周邊巖體及支護結(jié)構(gòu)的安全,保證連拱隧道的正常開挖及受力體系轉(zhuǎn)換。③在軟弱圍巖中雙連拱隧道兩側(cè)正洞應(yīng)保持安全施工距離,先行施工的洞室要及時支護、襯砌及時封閉成環(huán),后施工的洞室要在先施工洞室主體結(jié)構(gòu)完成后及時跟進,以確保隧道安全。④連拱隧道施工,中隔墻的穩(wěn)定是重中之重。中隔墻施工完畢后才能進行后續(xù)兩側(cè)主洞施工,因此中隔墻是雙連拱隧道施工的核心,中隔墻是整個隧道體系轉(zhuǎn)換過程中的有效支撐點,在主洞施工中必須保證其穩(wěn)定性,做好中隔墻反壓回填,保證中隔墻自身體系穩(wěn)固,是后續(xù)主洞施工的關(guān)鍵。
參考文獻:
[1]楊學(xué)奇,王明年,陳樹汪,劉大剛.軟弱地層的大斷面雙連拱隧道設(shè)計與施工方案優(yōu)化研究[J].隧道建設(shè)(中英文),2019,39(S2):176-184.
[2]胡志平,馬甲寬,鄧紅濤,楊輝,張永輝.雙連拱地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)及力學(xué)行為模擬[J].鐵道工程學(xué)報,2020,37(03):95-100.
[3]張廣輝.公路雙連拱隧道施工技術(shù)研究[J].四川水泥,2020(01):273.
作者:張寶明 單位:中鐵十七局集團第三工程有限公司