严寒地区土质隧道明洞施工技术总结

郎俊毅

摘 要：在隧道设计施工中洞口浅埋、地质不良时常采用明挖法施做明洞。本文结合实际施工经验着重对严寒地区土质隧道的明洞施工工艺、方法及技术控制的关键作简要阐述。

关键词：严寒；土质；明洞；衬砌

1.工程概况

和日木隧道位于和日木站后约2km。隧道起点里程为DK489+030，终点里程为DK494+270，全场5240m，为单线隧道。年平均气温：4℃；最冷月平均气温：-18℃；最热月平均气温：38.5℃；年平均降水量330mm；年平均蒸发量：1750mm；土壤最大冻结深度：1.83m。其中隧道出口处DK494+270～130段为明洞，地质为粉质黏土，细角砾土，弱风化，成松散状，散体结构。地质条件较差，施工时，边坡滑塌的风险较大。因此本段明洞为了施工安全应尽量避开雨季、冬季施工本着开挖一段，支护一段，衬砌一段，回填一段的原则，防止开挖断面暴露时间过长而出现滑塌等现象。

2.明洞施工

明洞可分为拱式明洞、箱形明洞和棚洞三类。拱形明洞又可分路堑对称型、偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型四类；棚式明洞又可分为墙式、钢架式、柱式和悬臂式等。结合设计图纸，地形地貌等地质条件，本隧道明洞适合选用拱形路堑对称型施工。

2.1明洞开挖过程中必须注意以下问题：

（1）明洞开挖应避免雨季，必须有安全应急预案。

（2）开挖明洞前，清理洞口上方的及侧方的有可能滑坡的地表土、灌木及山坡危石等，平整洞顶地表、排除积水，整理隧道洞口周围的流水沟渠。

（3）明洞开挖时人工根据地下水大小，距边坡或仰坡坡脚50cm挖简易排水沟，并在仰坡与边坡交会处距边、仰坡1m处分别挖临时集水池，设泥浆泵将集水排往洞口临时集水池。

（4）明洞边、仰坡采用单级坡，边坡坡度为1：1.5，1：1，仰坡坡度为1：1.5；洞口开挖在晴天进行，雨天停止施工。

（5）挖掘机按照设计坡度、尺寸进行挖装，弃渣运输至指定弃碴场。由上而下分层开挖，每次开挖厚度约2～4m。

（6）边坡和仰坡开挖采用预留光爆层法或预裂爆破法。

（7）明洞与洞门端墙同时开挖，并做好临时支护和排水，保持边坡的稳定和不扰动墙趾处持力层，基地不得受水浸泡。

2.2明洞钢筋的焊接、绑扎

为施工方便、安全和质量，采用外部搭设脚手架进行钢筋的固定。应当注意的是，脚手架应铺设网布来保证作业层的人员安全，并设有上下爬梯，安全带等措施来加强安全防护。钢筋接头采用焊接工艺，同一区段内钢筋接头面积不大于全部钢筋面积的50%，及钢筋接头应满足《铁路隧道工程施工质量验收标准》中7.3.7不应在“同一截面”的百分比问题。

2.3明洞外模加固问题

明洞的外模加固起到明洞混凝土外观质量的决定因素，因此应注意外模的加固和支撑，本隧道结合现场条件采用组合木板加圆木支撑，必要时应多加支撑圆木，以保证模板不胀模、跑模，组合模板应注意接头应错位布置，并注意封堵缝隙，防止漏浆，以保证混凝土的外观质量。

2.4明洞的防排水

本隧道采用自粘式防水板和中埋式止水带加背贴式止水带的形式防水，采用Φ50环向保温盲管和Φ80纵向保温盲管通过Φ80的PVC管引入保温排水沟。止水带搭接长度不得小于10cm，宜采用小型热焊机进行焊接，焊缝宽度不得小于50mm。中埋式止水带应固定在档头模板上，中埋式止水带先施工一侧混凝土时，其端头模应支撑牢固，严防漏浆。

2.5 明洞衬砌施工应注意下列事项：

（1）灌注混凝土前应复测中线和高程，衬砌不得侵入隧道建筑限界，衬砌施工放样时将设计的轮廓线扩大5cm；

（2）拱圈应按断面要求制作定型挡头板、外模和骨架，并应采取防止走模的措施；

（3）衬砌施工缝端头必须进行凿毛处理，用高压水冲洗干净。

（4）明洞混凝土达到设计强度70%以上，且拱顶回填土高度达到0.7m时，方可拆除承重模板（内模）。非承重模（外模）板应达到2.5MPa方可拆除；

（5）按设计要求预留沟、槽、管、线及预埋件，并同时施作附属洞室混凝土衬砌。

（6）浇注混凝土时，混凝土最大下落高度不能超过2m，台车前后混凝土高度差不能超过0.6m，左右混凝土高度不能超过0.5m，严禁单侧一次浇筑超过1m以上。

（7）明洞衬砌应避开冬季，在入冬之前应把衬砌完成的进行回填，必要时要加盖保温层，以免引起冻胀。

2.6明洞衬砌完成后进行回填时，应符合下列要求：

（1）在拱圈外模拆除后应立即做好防水层及拱脚处的纵向盲沟，保证排水顺畅。

（2）墙背回填应两侧同时进行。墙底部应铺填0.5～1.0m厚碎石并夯实，然后向上回填。土质地层，应将墙背坡面开凿成台阶狀，用干砌片石分层码砌，缝隙用碎石填塞紧密，不得任意抛填土石。

（3）明洞拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，其两侧回填的土面高差不得大于0.5m。回填至拱顶齐平后，应立即分层满铺填筑至要求高度。

（4）使用机械回填应待拱圈混凝土强度达到设计强度且由人工夯实填至拱顶以上1.0m后方可进行。

（5）拱背回填需作粘土隔水层时，隔水层应与边、仰坡搭接良好，封闭紧密，防止地表水下渗影响回填体的稳定。

（6）明洞背后敷设或喷涂防水层时，应符合《铁路隧道防排水施工技术指南》。

3.明洞施工中技术控制的关键点

3.1开挖前要做好全部临时排水系统

适当先用施工方法；要按设计正确测定中线、水平，放好边桩和内、外墙的位置。石质地段的开挖，应有防止爆破危害边坡及仰坡稳定的措施；地质较差、边坡较高地段的开挖，除应设检查防护人员外，还应有必要的防护措施；必要时，采取先支后挖施工方法。

3.2认真处理基础

明洞边墙基础承载力必须保证达到设计要求；有地下水流时，及时予以引排；基础松软时，要相应采取措施，如夯填厚度不小于10cm的碎石层或扩大基础以提高其承载力；岩石基础则应埋置于表面风化层以下0.25m；在半路堑单压式明洞路基面以下超过0.3m的深基础时，一般需加设横向钢筋混凝土水平拉杆，使内、外墙构成整体，改善拱部内力条件，缩小外墙厚度和高度，节省圬工。

3.3明洞衬砌

明洞拱圈要按斷面要求，制作定型挡头板、外模及骨架；加强各部内、外模友承防止位移或走动。在采用墙拱交错法衬砌的明洞，要有保证拱脚稳定、防止拱圈沉落的措施。棚洞的钢筋混凝土盖板梁宜预制，并采用吊装法架设；由于内墙设计承受水平推力，其支座起固定端作用，故内墙顶端支座应用水泥砂浆填塞紧密，保证其固定性。

4.总结

（1）明洞应及早施作，尽量避开雨季及严寒季节，本隧道临近内蒙古乌兰浩特市，该地区冬季漫长，且寒冷，今年夏季多发洪水对明洞施工等都有很大影响，因此建议应对明洞及早施作，尽量在入冬之前施作完成，以避免冬季冻胀影响隧道的整体结构。

（2）应注意明暗洞的顺接，和防水的搭接等问题。

（3）在施作仰拱之前应做地基承载力，地基承载力满足设计要求方可浇注混凝土，如不满足要求应进行还填土石，或打扩大基础等处理方式。

（4）应注意明洞特殊洞室的布置及施工，在立特殊洞室模板时应注意模板的加固及于拱墙衬砌外模的顺接，是否有缝隙等问题。

（5）在本隧道临进的芒罕图隧道中存在地表水位过高，仰拱施工困难等现象，针对这种土质隧道有水条件下的施工应先排水，要保证混凝土与水隔离条件下在浇筑混凝土。

（6）明洞的临时支护应当引起重视，要本着开挖一段，支护一段，衬砌一段，回填一段的原则。不要觉得早晚要回填就对临时支护进行忽视或不做，这样给安全带来极大的隐患。

（7）应对明洞外模的加固及支撑引起重视，在明洞衬砌这个环节中，外模加固及支撑起到衬砌质量的决定因素，在振捣中建议应采取插入式振捣棒与附着式振捣器的结合使用，来达到内、外混凝土外观不出现蜂窝麻面的效果。

参考文献：

[1] 隧道工程 陈秋南 机械工业出版社 2008.4

[2] 钢筋混凝土结构原理 车宏亚 天津大学出版社 1990，17～36

[3] 铁路隧道工程施工技术指南 中国铁道出版社 TZ 204-2008

[4] 铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准 中国铁道出版社 TBJ283-2004

（中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司）