浅谈公路隧道的施工方法

2012-09-10沈逢春

四川水力发电 2012年1期

关键词：岩面进尺工字钢

沈逢春，范瑞

(中国水电建设集团路桥公司四川分公司，四川成都 610041)

笔者以彭黔二级公路改建工程中的Y标段焦家滩隧道为例，介绍了在石灰岩地区修建隧道的施工方法。该隧道位于重庆市彭水县境内，全长885m，地形为山岭重丘区，地貌起伏大且复杂，岩性为石灰岩。

1 施工方案

隧道按新奥法原理组织施工，根据地质情况采用台阶法或全断面法进行施工。

开挖掘进采用钻爆法光面爆破、多功能钻孔台架钻孔、装载机装渣、大型自卸汽车运输。隧道衬砌采用液压台车从进、出口向贯通面方向衬砌，月进尺160m。拌合站自动计量拌和，混凝土运输车运输、泵送入模、插入式振动棒振捣。

(1)洞口段施工。隧道洞口拉槽开挖前，结合路基情况先期作好洞口环形截水沟排水工作。

隧道进、出口段30m采用偏压衬砌支护结构形式，采用20m长的超前管棚支护进洞，初期支护采用喷混凝土、锚、网支护，辅以工字钢作加劲措施。开挖采用导坑法进洞，进洞后根据地质情况变为台阶法施工。

(2)断层破碎带及软弱结构面洞段施工。采用微台阶法开挖，上台阶超前约3～5m，用超前小导管预注浆对破碎岩层进行预加固，初期支护采用喷、锚、网并辅以钢格栅拱架作加劲措施。开挖进尺遵循“弱爆破、短进尺”的原则，将每循环进尺控制在0.8～1.6m;开挖下台阶时，仰拱施工紧随开挖进行。遇破碎或软弱夹层严重洞段，可采用中隔墙法施工。

(3)隧道岩溶段处理。进入该段施工时，采用下导坑超前开挖方法进行探水、探洞、放水卸压工作，根据所探明的溶洞具体情况，分别采用跨越(梁跨、板跨、拱跨)、堵塞(回填封闭、注浆加固、支承墙嵌补加固)或工字钢拱加锚、喷、网、小导管注浆等措施进行处理。

对于岩溶水的处理宜排不宜堵，在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，采用暗管、盲沟等将岩溶水引入隧道排水沟内。

对于溶洞段的开挖爆破，应尽量做到多打眼、打浅眼并控制药量。因隧洞出口施工处于反坡地段，应备足够数量的排水设备以防备溶洞涌突水。

(4)Ⅲ类围岩洞段施工。采用正台阶法施工，加强对围岩的监控量测。必要时，采取格栅拱架及超前小导管进行加固处理。

(5)IV、V类围岩洞段施工。采用全断面开挖法，多功能台架车配合风钻打眼、光面爆破、机械装运渣。

2 主要施工方法及工艺

(1)施工循环工艺。隧道开挖与初期支护施工循环作业工艺流程见图1。

(2)隧道开挖作业。

①爆破参数的选取:采用三层复合式楔型掏槽，非电毫秒雷管分段分层光面爆破，每循环进尺1.5～2m(视围岩实际变化和监控量测信息反馈，因地制宜选用合理的进尺)，其光爆参数为:

周边眼间距:60～70cm，围岩差时取小值;

相对间距系数:0.8～1，围岩较破碎时取低值;

周边眼装药密度:200～300g/m;

炮眼利用率:0.8 ～0.9;

炸药单耗量为:1.2 ～1.8kg/m3。

图1 隧道开挖与初期支护施工循环作业工艺流程图

间隔装药，所有爆破孔孔口用黄泥或砂袋堵塞，其堵塞长度不小于15cm，爆破后炮眼半孔残留率III类围岩大于70%、IV类围岩大于80%。

②钻孔:采用多功能台架车配合风钻按爆破设计布孔位置钻孔。

③装渣及运输:采用装载机装渣，大型自卸汽车运输。

(3)喷混凝土施工工艺。从下至上一排排喷压，喷嘴距被喷岩面0.8～1.2m，每次喷层厚度拱顶为3～5cm，边墙为5～8cm，喷嘴大致垂直岩面，尽可能减少回弹。当喷层混凝土较厚时分层喷，当前一层已终凝时，即可进行下一层的喷射。有钢筋网时，喷混凝土应覆盖钢筋2cm以上;有钢格栅时，喷混凝土将格栅覆盖，并确保有一定的混凝土保护层。

(4)锚杆施工。锚杆孔孔位偏差不大于15 cm，孔深误差不得大于10cm;锚杆杆体、露出岩面的长度不大于喷层厚度，锚杆采用锚固剂进行锚固，锚固剂加入长度应达孔深的80%以上。

(5)钢筋网施工。钢筋网按设计编制、接头采用点焊或绑扎，尽可能采用现场绑扎网筋，网筋与岩面尽量密贴，利用锚杆端部定位。两片网间的搭接长度不小于20cm。钢筋网与岩面距离不得大于30mm。

(6)管棚施工。采用热轧无缝钢管超前支护，钢管采用丝扣联接，钢管前端呈尖锥状，管壁四周钻两排φ20压浆孔。施工时钢管沿隧道周边1°插角打入围岩，插入钢筋笼后再灌注30号水泥砂浆。

(7)工字钢拱架及钢格栅施工。相邻工字钢拱架或格栅焊接纵向联接钢筋，使其成为一整体，工字钢或格栅施工质量应注意以下几点:

①由于局部超挖，工字钢拱架或格栅个别地方未能紧贴岩面，应以适当的间距在其后垫入混凝土块，使其与围岩抵紧，每一榀格栅至少有16个点与围岩紧密接触。

②工字钢或钢格栅必须与超前支护小导管尾部焊接牢固，与接触的锚杆端部焊接牢固，以此来加强联合支护的整体性。

③工字钢架应在初喷5.5cm厚喷射混凝土后架设，架设完成后再喷射混凝土。

(8)小导管注浆:采用5m长、φ42无缝钢管(壁厚4mm)、水泥、水玻璃双液浆超前支护。

(9)防水板施工:防水板在二衬前1～2d内施工完一个衬砌环。施工方法:作业平台就位，清除工作面外露的锚杆头和钢筋头;对漏水部位采取引排。按设计要求埋设盲沟管或增加盲沟管。防水板接头处应干净，搭接宽度为10cm，两侧焊缝宽度不小于2.5cm(粘缝宽不小于5cm)。防水层沿拱部边墙环状铺设，从下至上用垫圈和绳吊挂在固定点上，其固定点的间距拱部为0.5～0.7m，侧墙为1～1.2m，凸凹处应增加固定点，点间不得绷紧。无纺布和防水板应紧密切叠合、整体铺挂。

(10)隧道衬砌:拱墙衬砌采用钢模台车泵送入模整体浇注混凝土工艺施工。混凝土洞外生产供应由混凝土搅拌运输车运输、混凝土输送泵泵送入模，衬砌台车上设窗口用于插入式振捣器振捣。待混凝土强度达到2.5MPa后即可脱模，脱模时间根据试验结果确定。

(11)检底铺底施工。

①隧道检底前，人工配合风镐(或小炮)凿、清除多余的岩石、松渣并运出洞外。

②垫层C15混凝土和有仰拱段C15回填混凝土施工按设计配合比配料，根据垫层面标高立模、现场浇灌并摊铺找平捣实。

(12)隧道路面施工。

①安装模板:槽钢作边模，按测量放线位置设置于基底面上，在槽钢板内外侧旁打入钢筋固定钢模，固定筋间距为0.5～1m，模板内侧涂脱模剂并标示横向接缝的位置记号。

②设置胀缝、缩缝、嵌条和传力杆及边缘角隅钢筋:胀缝处嵌条用木丝板制作，长度与路面同宽。横向缩缝采用假缝加传力杆型，假缝采用切缝法施工，待混凝土强度达到30% ～50%时，用混凝土切缝机切割成缝。

③摊平捣实:摊铺应比模板略高，确保捣实后符合设计厚度要求。混凝土摊铺平整后，先用插入式捣固棒进行振捣，然后用平板振动器在模板上来回振捣两遍，以其表面有5～10mm厚砂浆为宜。

④压痕、养生:初凝后用压痕器将混凝土表面压出槽痕以增加抗滑力，然后立即进行覆盖养生。

⑤拆模填缝:待混凝土达到一定强度后拆模，伸缩缝用沥青填塞。