黄土地区公路隧道施工技术浅析

2010-06-12王喜成

山西建筑 2010年8期

王喜成

1 工程概况

该隧道为双线分离式公路隧道,左线长822 m,右线长806 m。隧址区位于山西省西部吕梁山脉的黄土梁峁区,沿线沟壑纵横、地形地貌复杂。主要不良地质有滑坡、湿陷性黄土及膨胀土等。隧道进出口围岩由黄土和湿陷性黄土组成,洞口稳定性较差,围岩级别为Ⅴ级;洞身围岩由湿陷性黄土、黄土、黏土等组成,围岩级别Ⅳ级～Ⅴ级。

2 施工方法

2.1 洞口段施工

洞口土石方采用挖掘机开挖,石方采用非电控制爆破,装载机装渣,自卸汽车运输。明洞拱墙采用整体模板台车整体浇筑,钢筋在钢筋加工场弯制,就位绑扎。混凝土浇筑采用泵送混凝土,捣固采用附着式振动器和插入式振动器联合振动。边坡防护与明洞开挖同步,明洞衬砌后及时回填,洞顶采用土工格式植草护面。洞口施工避开雨季,成洞面及时防护。进行连续观测,掌握围岩变形特性和其他力学性质,指导洞口施工。

2.2 洞身开挖

采用台阶分部开挖方法,施工机械组合:拱部环形及核心土人工风镐或凿岩机+下部采用凿岩台车掘进+铲装机+14 t自卸汽车。洞身施工工序图见图1。

2.3 初期支护及超前支护施工

1)洞口长管棚。洞口浅埋段采用大管棚超前支护。管棚采用外径108 mm,壁厚6 mm热轧无缝钢管制作,长度20 m,环向间距40 cm,注浆采用水泥—水玻璃浆液,定位和导向采用18工字钢混凝土套拱。配备XY-28-300电动钻机钻进并顶进长管棚钢管。管棚施工先打有孔钢管,注浆后再打无孔钢管,无孔钢管可以作为检查管,检查注浆质量。钻机立轴方向准确控制,每钻完一孔顶进一根钢管。每榀钢架安装时,认真定位,不偏、不斜,轮廓要符合设计要求。安装时使段与段之间的连接板结合紧密,不留有缝隙。为保证钢架整体受力,钢架之间设置纵向连接钢筋。

2)超前注浆小导管。设置在Ⅴ级围岩地段,采用φ 42×4 mm热轧无缝钢管制作钢花管注浆加固。在钢管管壁四周钻φ 8 mm压浆孔,尾部1.2 m不设压浆孔。钢管环向间距50 cm,纵向间距70 cm,外插角15°,每排小导管纵向至少需搭接1.0 m。注浆压力0.5 MPa～1.0MPa。每打完一排钢管注浆后,开挖拱部及第一次喷射混凝土、架设钢架。初期支护完成后,再打另一排钢管。小导管逐根施工,即一根钻孔、安装钢管、压浆、封孔后再进行下一根施工。直接进洞地段以及局部强富水地段采用超前双层小导管注浆加固。

3)超前锚杆。施工顺序:开挖面处理→初喷混凝土→打设径向锚杆→架设钢架→复喷混凝土至设计→检查验收。锚杆施工采用风钻或凿岩台车钻眼,其眼口圆而顺直且孔口岩面平整,并使岩面与钻孔方向垂直,不垂直时可用垫板调整,使托板密贴岩面。

4)湿陷性黄土地基处理。洞门及明洞段湿陷性黄土地基在开挖范围内100 cm掺8%石灰处理;暗洞段湿陷性黄土地基采用钢花管和PVC花管注浆加固。通过黄土段的隧道基础,边墙部分采用φ 42钢花管注浆,间距为 80 cm×100 cm;中间部分采用φ 50PVC管注浆,间距为100 cm×100 cm。仰拱部分开挖后,进行仰拱初期支护施工,并预留注浆孔,待初期支护强度达到设计强度的70%后,进行花管注浆。

5)湿喷混凝土。喷射混凝土采用湿喷法,其作业标准和要求如下:a.喷射混凝土使用的各种原材料经检验合格后方能使用。配合比由工地试验室经试验选定。b.隧道开挖后立即对岩面施喷混凝土,防止岩体发生松弛。c.在喷射混凝土达到初凝后方能喷射下一层。喷射混凝土要分层喷射,首次喷射厚度不小于50 mm。喷嘴与受喷面保持垂直,同时与受喷面距离以0.6 m～1.0 m为宜。d.喷射厚度检测采用在隧道全长内每隔10 m～20 m取一处试件,从拱中心向两侧边墙每2 m取样试验。e.新喷混凝土应按规定洒水养护。

2.4 防排水设施施工

1)排水。隧道两端洞口段地表水采用以截为主,排、堵、截相结合的原则。隧道明洞外沿铺设BAC防水卷材,并用砂浆抹面,施工缝处设置10 mm厚的橡胶止水带,两侧拱脚横向引水管设置间距为10 m。暗洞两侧边墙角处φ 100 mm纵向软式透水管通过三通和环向排水管和φ 100横向HDPE引水管相接,把围岩渗漏水引排至隧道中心排水管。车行、人行横通道内均设置环向排水管,其截留的水通过三通汇入纵向排水管,最终将水导入主洞纵向排水管,汇入主洞排水系统一并排出。

2)防水。防水板超前二次衬砌9 m～20 m施工,铺设采用防水板铺设台车进行。防水层采用BAC防水卷材。采用无钉热合吊挂法铺设。将防水卷材采用简易台车吊装在待铺设部位,由拱部向两侧及边墙的顺序采用电压热焊粘结的办法与固定无纺布塑料垫片逐点紧密连接牢固。拼幅接缝为双焊缝热合法焊接,接缝搭接长度不小于10 cm,焊缝宽度不小于2 cm,中间留出空腔以便充气检查。隧道主洞防排水立面图见图2。

2.5 二次衬砌施工

隧道二衬在围岩及初期支护变形基本稳定后进行施工。本隧道二衬采用全断面模板台车整体浇筑工艺施工。模板台车每循环长度10 m,混凝土采用混凝土输送泵入模,插入式捣固器配合附着式捣动器捣固。

仰拱开挖采用两种形式:1)跳跃式开挖,每次开挖3 m,预留未开挖段落会车;2)分半幅面开挖、单线行车,施工长度以50 m～100 m为宜。开挖采用风钻打眼、松动爆破开挖,仰拱开挖距掌子面不大于80 m。仰供及回填混凝土均在洞口拌合场拌和,混凝土罐车运到现场,混凝土输送泵泵送入模,插入式振捣器捣固。仰拱填充在仰拱施工完成后进行,禁止仰拱与填充混合施工。

3 黄土隧道施工注意事项

1)做好洞口、洞门及洞顶的排水系统,妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水浸蚀洞体周围,造成土体坍塌。2)加强施工中的变形观测,及时反馈信息,以有效地指导施工,确保施工安全。3)施工中如发现工作面有失稳现象,应及时用喷射混凝土封闭,加设锚杆,架立钢支撑等加强支护。4)坚持仰拱超前施工,及早封闭成环,有效地控制变形。5)严格控制超欠挖,尽可能使开挖断面圆顺,以避免局部应力集中。6)黄土隧道做好防、排水工作是施工成败的关键。因地制宜的采取“以排为主,防、排、堵、截相结合”的综合治理原则,达到排水畅通,防水可靠,不留隐患的目的。