浅析连拱隧道洞身开挖及其支护

2016-03-11罗华胤

黑龙江交通科技 2016年9期

关键词：洞身隔墙围岩

罗华胤

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 551000）

浅析连拱隧道洞身开挖及其支护

罗华胤

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 551000）

根据某具体工程施工案例，对其施工过程中涉及的隧道洞身的开挖以及支护施工工艺进行深入分析和详细的阐述，为连拱隧道洞身开挖和支护施工提供参考。

连拱隧道；洞身开挖；支护

1 工程概况

某隧道，为双向六车道连拱市政道路隧道，起讫桩号K4+060～K4+340，全长280 m，纵坡2. 72％，其中明洞20 m，暗洞260 m。隧道最大埋深56.5 m，净宽（13.75 m=0.75（检修道）+0.5（左侧侧向宽）+3×3.5+0.5（右侧侧向宽）+1.5（人行道）），净高7.10 m，建筑限界高5.0 m。本隧道V类围岩280 m。本隧道按城市市政主干道，双向六车道标准设计，主要设计标准：设计行车速度为50 km/h，双跨连拱净宽（14.356+3.00+14.356= 31.712）m，净高7.49 m，建筑限界高5.0 m，洞内路面设计荷载为城-A级。

2 连拱隧道开挖施工

2.1对明洞的施工

上述工程明洞施工的首要步骤就是确定开挖的边线，该工作的主要目的是保证边坡上的杂物如危石以及浮土等能够被清除干净。同时，需要将地表和边坡处的积水排干净，可以建立设置天沟或者是截水沟。明洞施工过程中，需要格外注意砂石土以及亚粘土的开挖工作，可以从外部逐渐向内部深入，或者是从上往下的顺序进行挖掘，而对于强风化岩和软石的开挖，则是使用反铲挖掘机进行的。对于石方的开挖工作，施工单位采用的是微震光面爆破法。光面爆破选用的炸药是2硝铵炸药，药卷的直径是32 mm；爆破连线时每阶段的爆破工作需要间隔时间100 ms左右再进行，施工过程中采用的毫秒雷管段差在两段或者是以上，从而才能有效避免各阶段爆破时震波相互叠加。在爆破时，要对掏槽眼单段总装药量进行全面控制，上述工程掏槽形式采用的是四方形4中孔眼直眼掏槽。在进行爆破土方开挖的同时还要兼顾边坡的防护工作。施工单位为了保证施工安全以及施工进度，设置了支撑架，方便明洞初砌工作的开展。值得一提的是，为了保证洞门和洞口的牢靠和稳固，洞身、端墙、洞门三个部分的初衬工作可以同时展开。但是若初衬的砌混凝土已经基本达到了设计要求，那么在拆架和回填之前需要按照设计图纸的相关要求和指示对排水设施进行合理安置，并且还要注重对外贴式防水层的完善。在回填阶段，还需要进行夯实，夯实作业是分层进行，每层的厚度约控制在20 cm。

2.2对暗洞的施工

暗洞的施工通常都是依据中导洞施工的一般施工方法进行。第一，要在暗洞中墙的位置的开挖中导洞，再开挖其两侧的导洞，开挖三洞之后再对上、下行线的正洞。三导洞法施工通常都是依照隧道施工现场的环境以及地质条件进行，该方法适用于地质条件比较复杂或者是恶劣的地区，如偏压度较高、周围的岩土软弱、洞口涌水量大、洞口浅等区域。上述工程引用了三导洞施工法，虽然施工过程比较复杂，对于施工操作的要求较为严格，但是正洞支护闭合比较早，且施工安全性较高。若施工环境较高，那么三导洞施工法的应用可以简化施工工序，缩短施工工期，在一定程度上节约了施工成本。

2.3中隔墙施工

连拱隧道的一大特征就是隧道两侧共用一个中隔墙，这就决定了隧道中主要的受力结构就是中隔墙，而该部分的受力情况也会十分复杂。因此，需要对中隔墙进行合理设置，并且对施工过程进行严格控制。连拱隧道中隔墙施工之前，需要先开挖中导洞，然后进行支护，直到其中导洞打通完毕，才能开始中隔墙部分的施工任务。为了保证中隔墙的连续性以及垂直性，需要对中隔墙墙顶的部分进行排水，同时，还要防治水渗漏问题的出现，即在混凝土回填结束之后，开始主动的开挖支护工作。但是为了保证中墙的稳定性，需要在其基底处增设4. 5m的小导管，并事先完成注浆处理，在注浆之后，再将基地的泥浆和破碎岩石清理到基底硬岩上，再使用C25的混凝土按照设计标高找平基底。如何做好中墙以及中导洞顶岩石密实回填是中隔墙施工的核心所在。中导洞一般是矩形，其回填工作难度较低，但是需要注意回填的密实度，在施工时，还需要预留出一定空隙量，作为干硬性混凝土回填的空间。回填干硬性混凝土的主要作用是保证中隔墙和其周围的岩土之间能够紧密相连，且密实度满足质量要求，待到左右两侧的主洞二次衬砌结束之后还能够对回填泥浆进行一次压浆处理，保证其没有任何空隙存在。

另外，中隔墙的防排水工作是隧道施工任务的重要组成部分。因为中隔墙是处于两个隧道的中底部，为了保证该处结构受力的平衡，需要在中隔墙的顶中部设置深度和宽度都要大于纵向排水管的PVC排水暗槽。为了保证水能够顺利排出，还需要在凹槽中铺设PVC排水管和水软管。在该部分施工时，混凝土可能会因为施工环境和施工的因素出现干燥收缩以及硬化热等问题，最终产生不同大小的裂缝，影响了隧道整体的安全稳定。为了防止此类问题的出现，需要在防水混凝土中加入适量的膨胀剂，使得混凝土密化程度大幅度提高，强化混凝土的抗渗能力。另外，中导坑以及左右的主洞爆破开挖会对中隔墙顶部的三角区岩土层造成很大的扰动，使得土体破碎严重，如不妥善处理就会造成涌水坍塌事故。该现象的主要应对措施时在洞身衬砌前向中隔墙的顶部注入水泥浆，这样就可以加固岩土，并且最大程度封堵渗水。

3 连拱隧道施工中的支护

3.1初期支护

连拱隧道施工中初期支护大多采用挂网锚喷或钢筋混凝土单一形式或综合应用形式。在实际的工程施工中，会因为施工现场环境的不同或者是地质条件的差异性，造成初期支护中支护结构所选取的参数值不同，其中，对于暗洞V类围岩浅埋段，初期支护需要采用洞外的超前大管棚结合径向注浆小导管、配合I22a工字钢、系统锚杆、钢筋网、C25喷射混凝土通过；而暗洞V类围岩深埋段初期支护就要使用间隔距离为S-Va50 cm（S-Vb60 cm）的I22a工字钢做拱架，结合φ8双层钢筋网，R25中空注浆锚杆，并采用C25级喷射混凝土锚喷厚28 cm来组合完成，尤其应重视围岩的监控量测工作，是隧道施工掘进安全控制的重中之重。

3.2二次衬砌

二次衬砌对于提高隧道的外观以及延长使用寿命具有积极影响，且其自身是工程永久性承力的部分。在初期支护的基础上，对隧道进行二次衬砌可以使得围岩以及初期支护的变形率缩小到允许范围内，并在日后逐渐趋于稳定。二次衬砌的施工一般采取从掘进端双洞单向衬砌至出口处，然后再对出口明洞进行衬砌。

二次衬砌施工前，应重点做好隧道洞身的防排水系统的施工，否则会在冬末春初，雨雪初融时节，因为围岩的冻胀导致二衬施工接缝漏水，此类隧道病害在高寒区喀斯特地貌普遍存在。