国道207瓶颈段1号过水洞施工方案

2018-03-22李军耀

山西建筑 2018年8期

李军耀

(山西省公路局晋城分局，山西晋城　048000)

1　工程概况

1.1　工程特点

1号过水隧洞长460 m，其中Ⅲ级围岩412 m，Ⅳ级围岩48 m。坡度达22%，进出口高差达100 m，主要支护参数：φ22系统锚杆2 m(2.5 m)，纵横间距1 m×1 m，Φ8钢筋网，网格尺寸25 cm×25 cm(20 cm×25 cm)，Ⅰ12.6(Ⅰ16)钢拱架,间距1 m，喷射C20早强混凝土16 cm(20 cm)，二衬C30混凝土20 cm(25 cm)。注：括号内为Ⅳ级围岩参数，括号外为Ⅲ级围岩参数。

1.2　地质概况

过水洞位于山西省晋城市山河镇红土岭村北，毗邻G207国道交通便利。工程地质条件较为简单，隧址区位于奥陶系下统亮甲山组，整体为较坚硬岩石，可能出现淋雨状出水。

1.3　水文、气候条件

根据水质分析报告，地表水和地下水对混凝土均无腐蚀性，洞址区水系属黄河流域沁河水系。无常年清水基流，雨季有大量洪水流出，为季节性河流。

洞址区属温暖带半湿润大陆性季风气候区，气候总特点为：四季分明，冬长夏短，春季少雨多风，干旱时有发生；夏季炎热多雨，降雨量年际变化大；秋季温和凉爽，多阴雨天气；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

2　施工方案

2.1　超前支护

2.1.1中管棚超前支护

中管棚超前支护是为了加强洞口稳定，确保安全进洞而设置，管棚采用φ60×4.5 mm注浆导管，共29根，每根20 m。

首先经测量放样，标明钢管位置，然后采用钻机钻孔，开孔时，先低压慢钻，钻孔过程中有效控制钻孔质量，保证终孔偏斜率在1/2 000以内。钻孔结束时，应对钻孔清孔，清孔采用高压风吹出杂质。为保证工期，我部采用双机联合作业。

打入钢管，钢管在钢筋场按要求加工成型，每钻完一孔，打入一根钢管，钢管与钢管之间采用φ68×5 mm车丝扣钢管进行连接，顶进完成后用快硬水泥砂浆抹死孔口空隙，防止浆液外流，当砂浆强度达到设计的70%时即可向钢管内注浆。

注浆材料采用水灰比1∶1的水泥浆液。注浆压力为0.5 MPa～1.5 MPa，终压不得超过1.5 MPa。注浆过程中，注浆压力逐步提高，达到设计终压并继续注浆10 min以上，注浆完成后及时封闭管口。

2.1.2φ22超前锚杆

Ⅳ级围岩稳定性较差，为确保隧道和施工安全，对Ⅳ级围岩采用φ22药卷锚杆进行超前支护，每根3.5 m，环向间距50 cm，仰角15°。

首先确定钻孔位置，按布孔位置进行钻孔，视地质构造，确定钻头型式。钻杆与岩面垂直，成孔后必须清孔。

将早强药包于水中浸泡1 min～1.5 min，用竹棍将药包送入孔中，送入一定数量后，用风钻将锚杆推入孔中，推入过程中应旋转锚杆，将药包搅破，形成粘结力。

2.2　开挖及初期支护

在超前支护的保护下进行洞身开挖、支护，施工中采取短进尺、多循环、勤测量、早支护的施工安排。

2.2.1Ⅲ级围岩段落施工

Ⅲ级围岩段采用全断面开挖法，考虑预留变形量，预留变形量根据监控量测试结果调整，初步定为6 cm。

第一步：隧道开挖，采用光面爆破和预裂爆破技术相结合，达到减少爆破振动、降低噪声、使围岩拱部成形圆顺、墙身顺直、平均线形超挖控制在5 cm～10 cm，达到充分发挥围岩自承能力的目的，不得欠挖，尽量少超挖，如出现超挖，应以衬砌同标号的混凝土填充。爆破完成后，需进行通风排险后方可进洞。开挖洞渣使用挖掘机、装载机装碴，自卸汽车运至弃渣场。

第二步：开挖结束后立即初喷混凝土，封闭裸露面，厚度约4 cm。

混凝土的拌合在洞外场地进行，运送至洞内，按确定的配比，添加早强剂后进行喷射，早强剂通过电子秤控制量，采用人工搅拌，通过加塞方法搅拌均匀。喷射前先喷水，使岩面潮湿后再喷混凝土。喷射混凝土在终疑2 h后进行洒水养护。

第三步：安装型钢拱架，钢拱架的拼装可在洞外进行，拼装完成后装载机将其托举至安装位置，人工调整拱架位置，确保拱脚立于坚硬岩石上，如无坚硬岩石则用C25混凝土块和钢板进行支撑。调整到位后在拱脚处安装φ22锁脚锚杆，且尾部与钢拱架焊接在一起。两榀钢拱架间距100 cm，设Ф22纵向连接筋，按环向间距1 m设置。拱架与喷混凝土形成一体，拱架与围岩之间的间隙用混凝土充填密实。

第四步：安设φ22全螺纹早强药包锚杆，纵横间距100 cm×100 cm。施工工艺与超前锚杆相同。每完成300根锚杆至少随机抽样一组(3根)进行拉拔试验，检测合格后，尾部方可与拱架进行焊接。

第五步：安装Ф8钢筋网，网格间距按图纸要求设置。钢筋网在加工场地焊接成100 cm×100 cm的网片，然后焊接在锚杆上，并采用垫板进行固定，网片互相的搭接长度不小于20 cm。

第六步：初期支护的钢结构已全部完成，最后复喷混凝土至设计厚度，剩余部分分2次喷完。

2.2.2Ⅳ级围岩段落施工

Ⅳ级围岩采用台阶开挖法，先进行上导坑开挖，上部初支完成后开挖下导坑，下导坑可一次掘进4 m～6 m。下导坑先开挖一侧，边墙初支完成后开挖另一侧。开挖时特别注意不能扰动已成型的初期支护工程。开挖与初支工艺与Ⅲ级围岩相同。预留变形量初定为12 cm。

2.2.3Ⅳ级围岩加强段落施工

Ⅳ级围岩加强段采用台阶分部开挖法，先进行上半部开挖，预留核心土，上部初支完成后开挖核心土，核心土开挖时特别注意不能扰动已成型的初期支护工程。最后进行下部开挖，开挖完成后及时对边墙进行初期支护。开挖与初支工艺与Ⅲ级围岩相同。

2.2.4注意事项

1)下部台阶开挖时，由于上部已开挖完毕，自由面大，爆破相对比较容易些，主要需控制开挖规格和大块率。

2)通风时采用抗静电、阻燃的风管，风管口距离掌子面距离应小于5 m，等洞内有害气体彻底排净后才可进洞。

3)出渣时安排专人统一调度，确保车辆运输安全，提高运输效率。运输线路或道路两侧的废渣和余料应随时清除。

4)喷射混凝土时，要根据不同的受喷部位适当地调整喷射风压，出料筒要垂直受喷面，出料口距受喷面的距离控制在0.8 m～1.2 m间。

5)锚杆施工时，锚杆孔要尽量垂直其所暴露的围岩层里面，以达到最佳的锚固效果。

2.3　二次衬砌

二衬施工作业前，要求围岩和初期支护变形基本稳定后，方可施做二衬。为保证施工安全，二次衬砌施工距离开挖掌子面不超过120 m。由于纵坡较大，二衬台车选择自重不大的较短台车，加大台车自行系统动力的电机，并在台车前进方向每隔50 m打两个地锚，用卷扬机牵引台车前进。

2.3.1施工步骤

第一步：二衬台车的拼装。于洞外拼装台车，洞内设置轨道供台车行走。台车总长6 m，搭接10 cm，每循环台车衬砌长度为5.9 m。

第二步：施作矮边墙。边墙是二次衬砌的过渡项目，也是为二衬台车施工支模而提前浇筑的一定高度的边墙。用普通钢模直立支模，混凝土罐车直接送料，振动棒振捣，混凝土等级与衬砌等级相同。一次浇筑较长段，亦可左右同时浇筑。

第三步：混凝土浇筑。采用自行式全断面液压钢模衬砌台车、泵送混凝土灌注。台车就位后，表面涂刷脱模剂。挡头模板采用钢模或木模，确保施工缝处混凝土质量。混凝土衬砌施工时，采用两台输送泵左右同时对称灌注，既缩短衬砌时间，又防止钢模台车偏移。采用6 m3轮式罐车进行混凝土输送作业。泵送灌注施工中辅以插入式振动棒振捣。混凝土衬砌强度达到设计强度70%时，方可拆模，拆模后进行养生。

进出洞20 m衬砌设计有衬砌结构钢筋，衬砌钢筋应在台车就位前，在专门的全断面台车上安设二衬钢筋，且与边墙预埋钢筋衔接好。钢筋的绑扎严格按照图纸要求进行。

2.3.2注意事项

1)二衬台车就位时位置得校准，须对结构尺寸进行检查和调整，确保结构尺寸满足设计要求且保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致。

2)保证钢模面上干净无杂物、积水和浮渣。

3)严格控制混凝土质量，防止堵塞在泵送管内无法泵出。

4)混凝土振捣要密实，以防二衬成型后出现蜂窝麻面。