浅谈高速公路隧道施工

闫 魁

现在随着高速公路的日益增多,高速公路施工的地形、地质也越来越复杂,隧道也越来越常见,其施工质量控制尤其重要。某隧道全长708m(单洞计),由两个施工队在隧道两端同时掘进。隧道进出口端Ⅴ级围岩段宜采用新奥法上弧导坑留核心土法先拱后墙法施工;Ⅳ级围岩段采用新奥法上下台阶法先拱后墙法施工。

1 洞口仰坡、边坡、截水沟及排水沟施工

在隧道施工前必须先做好洞口外的临时排水设施,洞口开挖时必须认真制定维护洞口稳定的具体措施,不得采用爆破开挖以免破坏洞口土体的稳定,确保进洞安全。

2 初期支护

2.1 施工方法

针对工程特点,采用新奥法施工。在开挖前,用“五寸台法”先测量放上半断面轮廓线(高程、中线必须准确,并预留沉落量),然后沿放好的轮廓线以外10 cm距离每隔40 cm打入4m长超前小导管(向上倾角 10°～15°)。上半断面采用环形开挖预留核心土支撑,环形宽度以能方便架设钢支撑的宽度为准,一般为 80 cm～100 cm宽。开挖进尺 0.8m～1.0m循环,随挖随护。先初喷3 cm～5 cm厚混凝土,随即架设钢支撑挂钢筋网(按设计图规定设置)并打设系统锚杆和锁脚锚杆,并与钢支撑焊接牢固,然后进行二次喷射混凝土到设计厚度。采用正台阶或超短台阶开挖,其台阶长度应控制在 8m以内。下半断面开挖采用挖一榀支撑一榀,左右错开开挖。一侧下半断面钢支撑与上半断面钢支撑连接好后,挂网和打设系统锚杆和锁脚锚杆,系统锚杆和锁脚锚杆必须按规定与钢支撑焊接牢固,喷射混凝土到设计厚度和规范要求。一侧支撑完毕后,另一侧采用同样方法开挖与支护。此时,拱墙全断面开挖与支护完毕,随后进行仰拱开挖和封闭。

必须将松散地层固结为整体,再进行开挖,采用施工方法为注浆加固。先沿开挖断面周边布置压浆孔,压浆后要求在开挖断面外能有0.1m厚的加固层。

2.2 主要技术措施

1)按设计要求,严格控制开挖尺寸和拱顶标高。不得欠挖,如有超挖,应用与衬砌同级圬工回填密实;在施工时充分考虑预留围岩变形量的大小和衬砌模板加宽、加高,以防初期支护侵入衬砌净空和衬砌厚度不够,通过实践选取预留量的最佳数值。2)监控量测是新奥法施工的核心,土质段施工应严格遵循这一原则,在监测过程中,若发现净空位移过大或收敛速度无稳定趋势时,及时对结构采取以下补强措施:a.加喷混凝土厚度,或加密锚杆,或加挂钢筋网。b.提前施工二次衬砌,通过分析校核二次衬砌强度。c.按更低一级围岩类别施工衬砌。隧道在施工过程中,必须认真切实作好地质超前预报及监控量测工作,以便准确掌握围岩动态和支护结构的工作状态,利用相关数据合理调整支护参数,指导施工,预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然。3)施工中遵循“短进尺、强支护、管超前、勤量测、早封闭”的原则,为了尽可能地减少对围岩的扰动,人工持风镐,开挖上半断面,环形开挖,预留核心土,挖掘机挖掘下半断面中槽,下部边墙 1m宽范围内土体开挖坚持交错进行,不对口开挖,而且要用人工开挖,两部断面相距不超过8m,环形开挖每进 1m就立即进行初期支护;在开挖仰拱时为使钢拱架形成闭合环,应加设临时仰拱,临时仰拱采用等截面型钢,其曲率与设计仰拱相同,并及时封闭仰拱和施工衬砌。

3 二次衬砌

3.1 施工方法

用衬砌台车,在仰拱铺底完成后进行分段衬砌,紧跟在开挖铺底之后。简易衬砌台车分为上下两层,下层平台净空高度为3.2m,宽度为4.0m,能通过洞内各种运输车辆,整体模架就位和组合模板立模都要做到就位准确,在每次衬砌前对衬砌段的中线、标高、断面尺寸(衬砌厚度)、净空大小进行量测,必须符合设计要求,并按规定钢拱架预留沉降量;台车拱、墙架尺寸必须标准,并有足够的强度和刚度不易变形,拱、墙架间应有环向布置的纵向连接系;模型用组合钢模板,模板面应光滑平顺,无扭曲变形,不漏浆,接缝处加垫双面胶带,保证接缝严密整齐,并涂刷模板漆和脱模剂,U形扣件、L形插销等配件必须齐全。

3.2 施工顺序

先挂防水板,绑扎钢筋,人工立模后,混凝土灌注采用先墙后拱一次性全断面灌注成型。衬砌采用 C25混凝土,不用超过终凝时间(常温时 1.5h)的混凝土,不用拌合达不到设计标准配合比的混凝土,杜绝用不合格的材料来配制。混凝土拌合、运输、入模、捣固、养生按规范要求施工。二次衬砌作业后,其背面与初期支护间或多或少都存在空隙,所以应对衬砌背后进行压浆加固处理。压浆一般只在拱、墙部进行,必要时隧底也要压浆。压浆施工:压浆孔按梅花形排列布置,施工前在衬砌上标志出来。

4 洞体养护

衬砌混凝土的养护不得采用浇水法,宜采用喷雾法,以防围岩被水侵湿,降低土体的力学性能,施工时洞内应保持干燥。

5 注意事项

1)在完成全断面防水层及全断面一次模筑衬砌后,根据隧道拱顶下沉、收敛量测信息及反馈资料,及时施作仰拱及混凝土填充层,全断面模筑衬砌施工。2)施工中应加强对拱顶下沉,净空位移的量测,并对量测结果进行分析,及时调整支护设计参数,以确保隧道衬砌结构安全可靠。3)做好地质超前预报及监控量测工作,为隧道工程的快速掘进,支护材料的提前准备以及灾害事故的有效预防提供可靠的资料与信息,实现隧道施工的“信息化、动态化”。4)隧道施工时应切实做好隧道顶沟道的整修工作及不良地质处理工作,必须探清隧道周围陷穴,冲沟发育走向及深度,将表层土体清除,再将陷穴及冲沟用黄土夯填密实,最后用 0.5m厚粘土隔水层封顶,粘土隔水层必须嵌入两侧稳定土体不小于 1m。5)将上、下行线隧道顶钻孔用土石填实,用 2m厚M7.5水泥砂浆封顶,确保地面水不进入钻孔内。切实做好排水构造物的衔接,做好衬砌间的接缝处理,以防渗漏,使洞内外形成一个完整的排水体系。

[1] 公路隧道施工技术规范[S].

[2] 公路工程国内招标文件范本[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[3] 田 晖.黄土公路隧道施工的几点建议[J].山西建筑, 2009,35(8):347-348.