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浅埋偏压隧道洞口施工技术

2020-10-12 来源:一二三四网


浅埋偏压隧道洞口施工技术

摘要:本文以正在建设中的黄祁高速公路祁门隧道为工程背景,对其洞口施工技术方案进行了初步探索,为同类浅埋偏压隧道的洞口施工提供了一些参考。

关键词:技术方案 施工测量 施工方法 控制要点 施工工艺

1 引言

黄祁高速公路是安徽省高速公路网规划“四纵八横”中的第八条横线,是杭州至武汉高速公路的重要组成部分之一。该段沿线地形、地质条件较为复杂,隧道设置数量较多。HQ-09合同段祁门隧道位于祁门县境内,牌楼坞水库西北部的山体上,本隧道设计为连拱(岩质)隧道,屯溪端桩号为K54+795.0,设计高程为155.412;景德镇端桩号为K54+985.0,设计高程为153.845,隧道全长190m,最大埋深为45m。隧道纵坡为单向坡,坡率为0.35%、-2.0%,平面上呈圆曲线形展布,平曲线半径R=1000m,总体走向屯溪端为295°,景德镇端为284°。隧道设计净宽×高为:2×(10.25×5.0)m。两端洞口段处于浅埋、偏压,为了保证隧道安全进洞,隧道洞口施工技术方案的正确制定,具有重要的现实意义和经济价值。

2 工程地质概况

隧址区位于硬质浅变岩低山丘陵构造剥蚀区,具低山沟谷微地貌特征,地面标高153.54~199.96。两端洞口位于两侧山谷与山脊的背部连接处,山体自然坡度30~40°左右。隧址区地下水主要为基岩裂隙水,水位、水量受大气降水影响而变化,强风化带中风化裂隙发育,但多为泥质充填,弱风化带裂隙节理多为闭合状,富水性较差,因隧道两端洞口设计标高均高于侵蚀基准面,故基岩裂隙水不发育。隧址区岩层产状为50°∠38°。全~强风化层完整性指标差,RQD值<15%;弱风化岩层体完整性较好,RQD=60~70%。

3 浅埋偏压隧道洞口施工技术方案

3.1 施工测量

(1) 洞口开挖工程开工之前,测量方面做好如下准备工作:

①洞口地表复核;②洞口刷坡线放样。 (2) 地表沉降观测预埋

在靠近截水沟顶选择一个断面通视条件较好、测量方便处预埋牢固的基准点。测点沿地面布置在隧道轴线及其两侧各4个点。测量放线定位,用水准仪量测,隧道开挖开始量测,隧道开挖超过测点30m并待沉降稳定以后停止量测。 3.2 洞口工程

(1)进口端洞口工程施工顺序

洞顶截水沟→洞口边、仰坡分层开挖防护→2m套拱→Φ108mm超前大管棚。 根据洞口的地形及地质条件,进口端洞门采用明洞式。由于洞顶覆盖较薄,采用30m长管棚超前支护,保证安全进洞。 (2)隧道出口端洞口工程施工顺序

地基加固处理→耳墙→回填10%水泥土→洞口边坡分层开挖防护→2m套拱→Φ108mm超前大管棚。

出口端洞口地段严重偏压,洞门采用端墙式。先施工耳墙,在耳墙与地表间隙全部回填10%水泥土,再进行套拱施工,洞口40米大管棚超前支护。 3.3 洞口开挖

3.3.1 施工方法

洞口工程施工时,先做好洞顶截水沟的开挖及M7.5浆砌片石工作。施工方法以挖掘机开挖为主,人工配合刷坡,装载机配合挖掘机进行装碴作业,自卸汽车运输弃碴。开挖时自上而下开挖至仰坡坡底标高,在仰坡坡底标高(即变坡点)以下部分,预留核心土开挖,预留核心土作为下工序套拱及Φ108mm管棚施工平台。结合隧道洞口地形、地貌、工程地质和水文地质条件,并考虑到施工开挖边坡的稳定性,本着“早进晚出”、“少开挖”的原则,洞口工程采用明挖法施工,挖掘机按放样的设计坡率刷坡线开挖,人工修整,每次开挖高度为2米,测量复核坡度无误后,及时进行锚杆、挂网及喷射混凝土支护施工,并加强对山坡稳定情况的监测、检查,以保证边坡稳定。

3.3.2 施工控制要点

(1) 在洞顶截水沟挖通及砌体完成后,根据仰坡开挖总高度及挖掘机有效工作高度确定开挖台阶数量,台阶高2米,准确按边桩开挖,以真正实现从上而下开挖。

(2) 准确掌握设计坡率和变坡点。

(3) 对有防护要求的坡面,应结合开挖,边开挖边进行坡面防护。 (4) 不破坏周边植被。 3.4 洞口边、仰坡防护

3.4.1 施工方法

边、仰坡开挖修整后,及时分层进行边、仰坡锚喷支护。边坡应进行植草绿化,以稳固洞口边坡,防止因雨水直接冲刷而造成边、仰坡坍塌或滑坡。

3.4.2施工控制要点

边开挖,边支护,每次工作高度2m左右,避免搭架作业。坡面修刷平顺,一次喷砼到设计厚度。设计有锚杆、钢筋网加固的坡面部分,应先作锚杆,将钢筋网焊接于锚杆外露段,然后再喷砼。锚杆采用Φ22mm砂浆锚杆,长5.0m,间距1.2m×1.2m,梅花形布设,钢筋网采用ф6.5mm钢筋,网格20×20cm,符合设计要求。 3.5 洞口段地基加固处理

地基注浆加固里程为K54+970~K54+990,预注浆浆液采用双液浆,1:1水泥浆、水玻璃,注浆管采用ф60×5mmPVC打孔塑料管,埋入原地面不小于1.50m,管壁每隔15cm交错布眼,孔眼直径1cm,孔心间距为3.0m梅花状布置,注浆压力不得小于2.0MPa,注浆采用分段后退式注浆,每阶段为1.5~2m,注浆序次为先注边孔,形成止浆墙,然后横向每隔3个孔注一个孔,纵向每隔2个孔注一个孔,依次而注,最后注满所有孔。 施工时应先清除50cm深度的表层,然后进行地表注浆,待注浆结束且岩体的强度达到设计强度后,回填粘土层至原地面并进行植草防护,最后进行暗洞施工。 3.6 出口端左侧耳墙施工

先施工耳墙,待耳墙砼全部浇注完毕再进行回填,回填高度为设计洞顶回填线。回填处理桩号K54+970~K54+995, K54+982~+995采用碎石土回填,K54+970~+982采用10%水泥土回填;回填前清除表面的植被、腐质土,并在山体表面开挖台阶,填料采用稳定性好的碎石土,水泥掺量10%可根据需要适当调整,施工时分层碾压,压实度应达到97%,并采用保湿养生,不使水泥土表层干燥,水泥土的7天浸水抗压强度应大于3.5MPa;待洞口回填压实完成之后,再施作Φ22砂浆锚杆,锚杆端部与衬砌外边缘的距离至少为30cm,锚杆长度根据现场实际情况,在施工中应根据锚杆打设的位置来选取锚杆的长度,间距150×

150cm,按梅花型布置。 3.7 超前大管棚施工

超前长管棚设置于K54+808~K54+838、K54+940~K54+980段V级围岩浅埋洞口段,采用直径Ф108mm厚度6mm无缝钢管,丝扣连接。钢管设置于衬砌拱部,平行路面中线布置。施工工序为:施工管棚操作平台→安装套拱拱架→安装管棚Ф133mm套管→C25套拱混凝土施工→管棚钻孔→制安Ф108mm钢管→管棚注浆。

3.7.1 施工工艺

a、先做好施工地段的边坡防护工作,以便于安全施工。

b、采用在C25混凝土套拱内4榀Ⅰ18工字钢架及Ф133mm套管,钢拱架与套管焊接成整体。套管位置应用经纬仪以坐标法标定,与钢架焊接时必须严格控制外插角1°~3°。

c、采用钢管架搭设平台,安装潜孔钻。

d、钻孔:为便于安装管棚,钻孔直径应比管棚设计直径大20~30mm。 e、安装Ф108mm管棚钢管

①钢管接头采用丝扣连接,丝扣长15cm,为使钢管接头错开,编号为奇数的第一节管采用3m长钢管,编号为偶数的第一节采用6m长钢管,以后每节均采用6m长钢管。

②钢管顶进用钻机顶进,如遇塌孔,必须清孔后再将钢管插入。

f、注浆:超前大管棚注浆浆液扩散半径不小于0.5m。 ①灌注浆液:水泥砂浆。

②注浆参数:水泥浆水灰比W/C=0.5~1,注浆压力0.5~1.0Mpa。

③注浆前应先进行注浆现场试验,注浆参数应通过现场试验按实际情况确定,以便于施工。

4 结束语

本文对浅埋偏压隧道洞口的施工技术方案进行了初步探索,分别阐述了施工测量、洞口工程、洞口开挖、洞口边仰坡防护、耳墙回填施工、套拱施工、大管棚施工等分项工程的施工方法、控制要点和施工工艺。该隧道现已安全开挖进洞,经过实践证明,该施工技术方案切实可行,同时为此类隧道的洞口施工提供一定的技术参考。

参考文献

1 JTJ042-94 公路隧道施工技术规范 2 JTG D70-2004 公路隧道设计规范

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