对于大截面隧道工程施工,应根据隧道工程现状,结合经济技术论证,选择施工挖掘等技术。大断面单孔四车道隧道的受力条件复杂,其衬砌结构通常承受较大的围岩压力。另外,隧道施工中有很多施工工序的转换,挖掘隧道多次妨碍围岩,容易导致围岩稳定,破坏隧道结构。因此,必须掌握施工技术要点,有效保障隧道围岩的稳定性和施工安全性。
1施工技术
1.1三阶段七步挖掘技术。三楼七步挖掘法对四级隧道围岩有很强的适用性。该施工工艺能实现对大型挖装设备的充分利用,能大幅度提高施工功效,并有效减少临时支护的成本,从而提高隧道工程施工的综合效益。隧道洞口段通常埋深较浅,且地质状况相对较差,岩层极易出现破碎、风化等现象,缺乏良好的稳定性。因此,要严格遵循早进晚出的施工原则,支持后挖掘,立即开展衬砌施工,有效稳定开口,避免盲目挖掘。对开口实施衬砌施工,实现简单的支梁结构后,采用三楼七步挖掘法逐步推进[1]。
1.2双侧壁导洞技术。双侧壁导洞法又称眼镜工法或双侧壁导洞法。该施工技术主要在隧道主体两侧挖掘侧壁导洞,适用于洞口段和围岩破碎段的隧道。挖导孔时,应避免直接或间接干扰围岩。导坑断面要近似地保持为椭圆状,确保其周边轮廓圆顺,防止应力过度集中。在初期施工阶段,应选择挂网和格栅钢架作为施工支撑,及时开展施工作业,确保截面及早关闭,有效利用围墙自承能力,有效控制围墙变形[2]。此外,应对围岩支护结构构建相应的监控测量系统,提高施工管理信息化水平,随时掌握施工中的动态变化,合理调整各施工技术和相关设计参数,有效保障施工安全。双侧壁导坑施工工艺如图1所示。
2大截面单孔四车道隧道施工实例
2.1工程概况。某大截面单孔四车道隧道施工1号隧道左宽740m,其中暗挖段实际长370m,2号隧道左宽和右宽均520m,其隧道净宽19.5m,净高9.5m。该隧道工程1号隧道和2号隧道的最大埋深分别为38m和29m,挖掘截面超过250m2。该隧道工程施工采用三台阶七步挖掘技术和双侧壁坑技术进行比较试验。其中,三阶法以4根钢拱为支护,尺寸为2.4m的双侧壁导坑法挖掘总天数为9天,以9根钢拱为支护,尺寸为4.8m,每天平均尺寸为0.53m。与上述两种方法相比,双侧壁导坑法引起的地表沉降较少,但挖掘截面有很多块,对隧道围岩造成很大干扰,初次支护期间全面关闭需要很长时间。挖掘后,各块立即关闭,但施工速度比较慢,施工成本高。从施工成本和施工进度来看,三台阶法比双侧壁坑法更有优势的施工安全来看,双侧壁坑法比三台阶法更有优势[3]。
2.2施工工艺要点。
(1)隧道挖掘工程存在于隧道开口软段的v级围岩为砂土状全风化花岗岩,直接实施机械挖掘或爆破法挖掘。爆破施工期间,要严格控制实际加药量,在一定范围内有效控制爆破振动,避免严重影响围岩。逐步挖掘隧道,严格控制尺寸长度和阶段长度[4]。左右侧壁导孔的相应前后间隔应控制在20~40m以内。通常分为上层和下层对侧孔挖掘,每次挖掘都要严格控制循环尺寸在0.6~1.8m范围内,将楼梯长度控制在10~20m范围内,将衬垫滞后挖掘控制在25~40m范围内。
(2)隧道防排水工程防排水工程应遵循当地条件和综合管理原则,有效结合防、堵、截、排。将排水沟设置在行车道前进方向的左右边缘,φ10cmHDPE纵向排水管设置在衬垫两侧相应的墙脚外侧,用φ10cmHDpe排水管横向连接排水沟[5]。在初支撑和二次衬垫之间沿隧道全长设置厚度为2.0m的EVA防水板,使用规格为300g/m2、宽度为2.0m以上的无纺土工布。埋入式塑料止水带设置在沉降缝中,遇水时膨胀的止水膏用于纵向施工缝和环线。
防水层与锚固支护两者之间,环向设置MF12塑料盲沟,盲沟间隔控制在10m。二次衬砌工程应选用抗渗水平在P8以上的混凝土[6]。明洞段衬砌需使用两布一膜的外贴防水层,洞顶回填时设置两道黏土隔水层。截排水沟设置于洞顶,以避免雨水破坏洞口及坡面。防水层施工时采用无钉铺设技术。基面处理至少要超过防水层作业前两个循环。防水层施工比隧道二次衬垫高5~20m。铺设开始前,应事先对初期支撑的喷塑混凝土进行表面处理,确保其表面具有良好的平整度。
在铺设防水层的过程中,使用设备设备在施工作业中固定复合防水板,使用热熔垫和钉子固定的专用防水板。防水层间的重叠宽度控制在10cm。根据钉子的实际温度,根据设计速度实施焊接。焊接完成后,对焊接进行气密性检查,将气压增加到100~150kPa,气压在3在3min以内不下降,则认定焊接合格[7]。
(3)隧道二次衬砌工程仰拱工程完成后,进行隧道二次衬砌工程。隧道围岩和初期支护变形基本稳定时,实施二次衬砌工程。隧道的水平收敛速度为0.1~0.2mm/d,拱顶位置的向下移动速度为0.1mm/d时,认定隧道围栏稳定。对于Ⅴ级围岩及Ⅵ级围岩而言,二次衬砌施工时,要基于衬砌具备的承受能力合理设计围岩压力,并以测量结果为依据,确定二次衬砌的施工时间[8]。若衬砌段的围岩变形超出允许范围,且缺乏足够的初期支护力,除了对初期支护进行强化外,还要深入研究二次衬砌的相关参数,有效保障变形稳定。
要借助液压衬砌台车对正洞拱墙相应衬砌实施整体浇筑,采用泵送入仓的方式,并借助插入式振捣器实施振捣。通常,养护时间控制在36h以上。确保混凝土强度满足设计要求后拆模。脱模后,必须养生14d以上。洞外设混凝土搅拌站集中搅拌。衬砌混凝土的实际质量受运输、浇筑以及振捣等施工环节的影响。因此,必须严格按照施工方案设计中的各项要求,根据现场试验结果进行施工。根据隧道的实际情况,制作大型模板,在台车上设置捣固器,用外部捣固法捣固混凝土,严格控制捣固时间。
3结语
综上所述,大截面单孔四车道隧道的施工技术主要包括三个阶段的七个阶段的挖掘技术和两侧壁的导洞技术。在大截面单孔四车道隧道施工中,应掌握隧道开挖施工、隧道防排水施工、隧道二次衬砌施工等施工技术要点,有效保障隧道围墙稳定和施工安全。
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