浅析高速公路浅埋偏压连拱隧道的施工技术林辉

浅析高速公路浅埋偏压连拱隧道的施工技术林辉

中交二公局上海远通路桥工程有限公司上海200135

摘要:科技和经济的快速发展,推动了隧道工程的前进,隧道工程主要是利用开采地下空间建造的工程,主体结构和附带设施是其中的主要部分。隧道工程的施工环境恶劣复杂,尤其是建设在起伏落差较大的山体内,山体的地形结构复杂多变,没有规律可寻。面对此种情况,为了保证工程的顺利进行以及隧道的质量安全,需要针对浅埋偏压区域制定特殊的施工技术方法。考虑一定的经济合理性和施工的可行性,部分隧道采用中隔墙连供的形式设计。施工前,必须对施工方案的合理性以及可靠性进行仔细的检查,如果施工方案存在问题,那么在结构不稳定的地带开始采挖进洞,很有可能造成施工过程中的山体滑坡、坍塌等问题,对施工的安全、质量、进度造成不利影响。所以,针对浅埋偏压隧道制定合理、可操作性的方案是十分必要的。

关键词:高速公路;浅埋偏压;连拱隧道;施工技术

一、工程案例

高速公路中的一个连拱形式的隧道,其最大预埋深度35m左右,经过地质勘探,隧道洞口处岩层为白云岩石,其稳定性和坚固性均较为薄弱。岩层表面存在破碎开裂的现象,属于非稳定状态。在对内部进行探测工作时发现内部存在异常的地方,主要为发育岩溶地质,这种地质在开挖过程中有可能出现地下水等物质涌出的现象。隧道洞口存在偏压情况且隧道的预埋程度较低,该隧道为典型的浅埋偏压型连拱隧道。结合实际勘探情况和制定的隧道工程的设计图纸,了解相关的地质资料和具体情况,对所要开挖的地带做详细的了解,较为准确制定安全技术措施,避免在施工过程中出现坍塌等安全问题。施工前,通过专业的技术人员以及正规的机械设备、技术理论等,采取正确的施工技术和工艺,运用地表注浆等施工技术改善破碎地带的围岩情况,提高施工及运营的可靠性。

二、地表注浆施工技术

1、地表注浆加固技术的原理

地表注浆加固技术的主要作用就是使周围坚固度不够的岩体提高整体稳定性和抗压力,其主要就是在岩体破碎的缝隙中灌注水泥等物质,修复破碎岩石的缝隙,使它们紧密结合在一起,形成环形受力体系。对破碎岩体的加固技术根据其具体的地下隧道条件来实施,施工的方法要根据破碎区域的破碎程度来以及灌注水泥的压力等来决定加固技术的选择和范围。

2、施工情况介绍

施工的主要方法是使用钢管进行分段灌注水泥砂浆的时候。在实际施工之前准确的得到加固的数据和信息,提前进行灌注水泥砂浆的实验,保证工程的质量安全。在设计地表注浆的方案时,按照标准的计算来确定砂浆扩散半径,准确得出灌注砂浆中所涉及到的长度、宽度以及孔道的间距等。在进行浇筑的时候,考虑到布置孔是以梅花桩式分布,标准孔道的间距一般为40厘米,严格选择符合标准的灌注导管(热轧型钢管),在进行灌注时要严格控制水泥砂浆的配合比,注浆压力。灌注的砂浆能够将破碎的区域更好的粘合在一起,产生了的压力,岩层间的裂缝得到了修补,增强了区域的整体稳定性,从而更好的保障了工程的质量和人身安全。

三、隧道工程的洞身开挖技术

1、隧道工程中隔墙的施工方法

施工主要为采用复合形式的曲中墙作为连拱式隧道中隔墙,增加中隔墙的各项受力性能,。施工中主要采用C25的钢筋混凝土,对中隔墙位置的IV级和V级岩体区域进行取缔加固。部分中隔墙左右洞之间,还需要采用预应力钢筋设置,施加一定的预应力,并采用中隔墙底部注浆的方式,大大提高中隔墙的沉降量和受力稳定性能。中隔墙施工过程中,必须依据主洞的型钢拱架之间的距离,进行相关焊接预埋件的预埋工作,避免预埋件的错位。同时要将墙体和顶部的缝隙按照设计要求进行回填。施工中,做好隔墙处的防排水工程,避免出现隔墙渗水漏水等现象。

2、超前大管棚的施工技术

超前管棚的施工需要结合实际情况,准确了解地质构造、围岩、地下水等情况,对需要施工的地点进行准确的测量计算,确定好管棚所需要的深度。一般情况下超前大管棚主要是设置在洞口。施工中超前管棚纵深方向,每处接头的数量要小于总数量的一半,在保持间距大约一米的情况下进行钢管接头。根据设计要求,选择M30水泥砂浆进行灌注填充施工,提高钢管的力学性能,保证超前支护的质量。为保证超前管棚的孔道的钻孔方向的准确性,将混凝土外套拱架安装在明洞的衬砌外侧处。根据不同类型的洞口形式,对混凝土的类型、拱架的规模进行设计,并且钻孔时要选用专业的工作人员和正规的测量仪器,对距离等数据正确获取。严格控制超前大管棚的施工质量,减小测量和施工的误差,一旦发现存在较大误差,要及时采取解决方案做出正确修改纠正。

3、隧道工程的洞身开挖施工方法

明挖式开挖方法是对明洞段开挖经常使用的方法,在明挖施工之前及时做好准备工作,对洞口周边做好支护、防排水等工作,避免在施工中出现滑坡、塌方等安全问题。暗洞一般采用的是新奥法施工技术,主洞一般采用台阶法施工。在实际工作中按照施工方案,控制施工流程、严格施工步距、喷射混凝土的质量、衬砌的质量等。针对围岩处岩体区域的不同力学性能选择不同的施工技术,并考虑地下水等因素。例如V级周围岩体一般采用三导法,IV级围岩使用台阶法开挖。主洞洞身上断面开挖作业,每循环的开挖进尺必须控制在1.6倍的型钢拱架距离内;对于主洞洞身的下断面开挖作业,使用左右侧交叉挖掘作业的施工方式,每一次挖掘进尺控制在1.5~3.5m,同时要小于3倍的拱架距离。

4、隧道洞身的支护和衬砌施工技术

对于隧道洞身,一般采用复合式衬砌的施工技术,这种技术运用的也是新奥法的作用原理。具体施工步骤及技术:初期洞身支护需要将砂浆锚杆(或中空注浆锚杆)通过钻孔方式,打入原始围岩的内部,增加围岩的受力范围。第二步,在开挖面围岩外侧整体铺设一定强度的钢筋网,辅以型钢钢拱架,与喷射混凝土进行有效结合,形成闭合环形的结构。特别要注意的一项是,在施工过程中,隧道围岩存在力学性能的差异性,地下水流量的不同,这需要我们做好超前大管棚及超前小导管等的前期洞身超前支护的各项保护措施,洞身支护和二次初砌之间做好防水层的设置和搭接。

5防排水施工方案

洞口位置,因偏压受力变形较大,防排水工程更要注重,不存质量盲区。一般采取“防、排、截、堵结合,因地制宜、综合治理的原则,保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。

(1)防水工程:洞身防水在二次衬砌与初期支护之间铺设EVA点复合防排水层,二次衬砌采用防水混凝土,抗渗标号不小于S8,全隧道二次衬砌施工缝设膨胀止水条、沉降缝设止水带。

(2)排水工程:洞身排水在衬砌拱背,防水层与喷射混凝土层之间设纵环向盲沟。纵向盲沟设在边墙底部,沿隧道两侧,全隧道贯通,横向盲沟沿隧道拱背横向布设,并下伸到边墙脚与纵向盲沟相连,在地下水较大的地段设环向排水盲沟,衬砌背后的地下水通过环向排水盲沟、无纺布汇集到纵向盲沟以后,通过横向排水管,将地下水引入中心水沟排出洞外。洞内设置路缘石边沟。

(3)洞口防排水:于洞口边坡仰坡坡口外5m左右设截水沟,经截、排水沟汇入临近路基涵洞或自然沟渠中。

结束语

现在的高速公路建设越来越技术化,对其质量的要求也越来越高,然而隧道做为高速公路的主要组成部分,应经成为建设高速公路的重点。当公路隧道的建设遇到浅埋偏压地理条件,并且左右洞之间距离较窄,需要设置中隔墙的时候,就会把施工方案对施工的重要性体现的淋漓尽致。因此施工方案对于浅埋偏压的地质上进行高速公路的建设尤为重要,可以决定隧道的质量。

参考文献

[1]张绍斐.高速公路双连拱隧道偏压浅埋段施工的工艺与技术[J].交通世界(建养.机械),2012,(8):201-203.

[2]冯博.公路桥梁涵洞隧道工程施工技术应用[J].工程技术研究,2017,(4):63+73.

作者简介:林辉(1985.11-),男,籍贯福建省福清市,大学本科毕业,工程师。

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