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【摘 要】 在我国现阶段的公路施工中,隧道洞口的施工处理问题备受关注,其中的施工处理技术多种多样。笔者在本文中就上述问题展开深入讨论和研究。
【关键词】 浅埋隧道;隧道洞口处理;技术分析;技术探讨
一、前言
隧道洞口施工是公路和铁路施工中的重要组成部分,笔者在本文中结合实际施工案例,对施工中应该采取的施工措施以及注意事项进行了说明,尤其是针对边坡稳定性展开了论述。
二、隧道洞口段施工特点的分析
隧道洞口作为在公路和铁路中的构筑物,是高速路上的一个重要节点,与周边的自然环境和社会环境紧密相连,不仅具有单一的安全维护的功能,还包括生态保护、形象展示等多种功能,同时也是一个地区文化特色的集中体现,对周边的总体区域环境有一种象征性的意义。
1、隧道洞口段接近地表,受长期自然侵蚀作用,地质条件复杂,岩体风化严重,结构松散破碎,强度较低。洞口位于低洼地段时,隧道洞口经常处于堆积体或滑坡体上,其自身稳定性较差;或者隧道洞口地质条件尚好,但地形陡峭,因长期风化作用,洞顶上方可能存在危石,也有可能发生崩坍。
2、一般而言,隧道洞口处的地形条件都十分复杂,尤其是隧道洞口仰坡的稳定性以及隧道的整体受力问题都十分重要。如果施工的隧道线路遇到了与高线斜交的情况时,这种地形条件往往不利于工程的施工。所以,在施工过程中要加大对边坡稳定性的重视,笔者在下文中也会对该问题进行分析讨论。
3、隧道洞口段常位于堆积体或滑坡体上,存在大范围的卵石层或黏土层,特别常见土夹石地层和明显的地质分界面,当分界面与隧道线路走向和岩层走向处于不利组合时,给进洞施工带来较大安全隐患。隧道洞口局部若处于冲沟底部,则极可能存在季节性水流,地下水较丰富,这些都给隧道进洞施工带来困难。
4、隧道与高边坡连接、桥隧相连,特别是在陡坡、软岩、浅埋、偏压、富水或者雨季施工等不利条件下,安全进洞问题更为突出。按照《公路隧道施工技术规范》的“早进洞、晚出洞”施工原则组织实施,但施工过程中往往由于刷坡拉槽引起山体边仰坡失稳,甚至出现大滑坡。按照“早进洞,晚出洞”的施工原则规范施工,合理选择洞口位置和进洞方案,正确安排施工顺序,并借助一些辅助施工措施提前进洞,就能有效解决洞口的工程病害问题,保护洞口生态环境和边坡稳定,降低洞口防护成本。
三、结合实际案例对浅埋隧道洞口的施工进行分析
1、工程概况
此隧道为维西(塔城)至德钦二级公路单洞双向行车隧道,设计速度40km/h,隧道进口桩号K192+195,出口桩号K194+615,长2420m,净空内轮廓10.5×6.85m。隧道地处青藏高原南缘横断山脉的云岭、碧罗雪山亚高山带,属滇西北纵谷山原地貌单元;隧道出口围岩为碎石土、全强风化岩,岩土质松散,稳定性差,地下水主要为孔隙潜水,水量较小,开挖时易坍塌,洞口边坡坡度陡,上部松散碎石土层,易滑落影响洞口。出口为Ⅴ级围岩,按照规范计算浅埋段长30m左右,仰坡坡度45°左右,横坡坡度35°左右,存在一定程度的偏压现象。
2、施工阶段的技术处理措施
(一)边坡处理措施
隧道在进洞前,对边仰坡开挖线外的坡体进行排查,对一些围岩落石进行清理,对坡体采用钢花管注浆进行治理,钢花管直径为42mm,壁厚为4mm,长8m,按照1.5×1.5m的间距梅花型布置。开挖满足工作面要求后首喷混凝土厚3cm,然后再挂网喷混凝土厚5cm;钢花管注浆量及布置根据现场实际情况可做适当调整,采用M25水泥浆注浆,注浆压力不得小于2.0MPa。为增强边坡岩土体的整体稳定性,在注浆加固坡面上挂20x20cmφ8钢筋网喷射C25混凝土,孔口处用Φ18短钢筋与钢花管焊接。
隧道洞口开挖边仰坡采用喷锚网支护对风化岩石进行加固,采用Φ22砂浆锚杆,间距1.2m,梅花形布置,锚杆长度4.0m,钢筋网采用φ8钢筋,间距为20×20cm,C20喷射混凝土厚10cm。
(二)隧道处理措施
在隧道偏压一侧设置7.5m高的C25混凝土偏压墙,偏压墙长5m,与隧道二衬整体浇筑。超前支护采用φ108大管棚,大管棚长30m,环向间距40cm,倾角2-3°。长管棚有孔钢花管采用外径108毫米,壁厚6.0毫米热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊有加筋箍,管壁四周钻φ10mm注浆孔,注浆孔间距为15cm,呈梅花型布置,尾部1m长范围内不设注浆孔。导向管φ133x6mm孔口管采用无缝钢管,两有孔钢花管间为φ108×6mm无孔钢管。
采用C25混凝土套拱作长管棚导向墙,施工安排为:在要施作长管棚前,先在衬砌外轮廓以外施做模筑套拱,定位后进行长管棚施工,套拱内埋设四品18轻型工字钢。
在注浆过程中,应选用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆,扩散半径为0.6~0.7m,注浆压力为初压0.5~1.0MPa,终压2.0MPa。当注浆施工结束后,应根据隧道洞口段的V级围岩采用CD开挖法进洞或者选择台阶法(超短台阶)进洞。
四、增强隧道洞口边坡稳定性的具体施工措施
影响隧道洞口段边坡稳定性的因素很多,对一个具体的隧道边坡而言,我们应当先从岩体的基本结构和力学性质出发,结合相关的工程因素和其他自然因素,然后对其进行综合分析,找出各個因素之间的影响特点和联系。
就边坡稳定性来说,主要是受到地质条件的影响,例如从工程选线开始,首先要对施工的地质条件进行严格的查看,尤其是针对不良的地质情况,要仔细做好勘察工作。尤其是对其中的水文地质、工程地质进行严格分析,如果是软土路基,更应该对其产状、发育程度等问题进行研究。如果存在潜在的坍塌问题,要提前做出评鉴,根据具体的情况,搞清楚危岩分布以及可能出现坍塌的问题,提出严格的防治措施。 1、施工过程中的控制:隧道横断面施工力学数值仿真模拟,首先初始应力状态模拟,步骤二,隧道第一次全断面开挖40米,以此类推挖三次,至土体开挖完成。根据测得结果制定详密的施工方案设计。
2、使用注浆法加固隧道仰坡面,处理隧道仰坡裂缝。注浆法可以增强岩体的自稳能力和抗剪能力,注浆能使浆液及时填充到土体或松散破碎的岩体的空隙中,可以起到良好的固结作用,同时由于浆液可在短时间内初凝的特点可以限制值围岩活动想发源处移动。同时灌注的液体在打到一定的饱和后会在压力的作用下逐渐扩散不断填充空隙,增强了威严的密实度和压缩模量,提高了岩体自身的承载能力和稳定性。
3、及時进行明洞施工和明洞回填反压。洞口仰坡较陡,必然造成边坡不平衡推力过大,为了防止边坡下滑,暂时停止隧道洞身开挖施工,以减少隧道洞身开挖爆破对边仰坡的扰动。为了提高明洞回填对坡脚形成的反压力,在明洞上方回填土M7.5浆砌片石和废渣,阻止坡体的下滑。延长明洞衬砌长度,以提高明洞回填反压高度,增加洞门墙的抗剪力,在洞门墙与明洞衬砌结合部采用钢筋连接。
4、洞内及时施工仰拱,使支护系统能够及时封闭成环。在施工过程中开挖扰动围岩次数多,每次对围岩的扰动也较大,岩体稳定性变差,若不及时施工仰拱和二衬,没有与边墙钢拱架连接成为一体,就不能封闭成环,无法承受来自上方仰坡以及侧面围岩的压力,容易造成事故的产生。
五、结束语
浅埋隧道洞口的施工工艺十分复杂,需要注意的细节很多,在施工过程中要通过施工人员和管理人员的共同努力,对施工的细节做好把控,从细节入手,保证施工的整体质量,确保隧道洞口施工的质量,为我国的交通事业发展保驾护航。
参考文献:
[1]吴瑾,严克渊,邹启学,任泽远.公路隧道围岩分级方法及其工程应用[J].水利科技与经济.2010(12)
[2]李嗣勤,吴欣.东深供水工程隧洞洞口段围岩变形规律及进洞条件分析[J].建筑技术.2010(11)
[3]曾亚平.防治隧道坍方的施工技术探讨[J].湖南理工学院学报(自然科学版).2011(01)
[4]冯卫星,杨丙龙,杨宽,代维达.大华岭隧道塌方处理方案研究[J].国防交通工程与技术.2008(02)
[5]胡晓敏,赵阳.公路隧道“零进洞”施工工艺探讨[J].交通标准化.2010(Z1)
【关键词】 浅埋隧道;隧道洞口处理;技术分析;技术探讨
一、前言
隧道洞口施工是公路和铁路施工中的重要组成部分,笔者在本文中结合实际施工案例,对施工中应该采取的施工措施以及注意事项进行了说明,尤其是针对边坡稳定性展开了论述。
二、隧道洞口段施工特点的分析
隧道洞口作为在公路和铁路中的构筑物,是高速路上的一个重要节点,与周边的自然环境和社会环境紧密相连,不仅具有单一的安全维护的功能,还包括生态保护、形象展示等多种功能,同时也是一个地区文化特色的集中体现,对周边的总体区域环境有一种象征性的意义。
1、隧道洞口段接近地表,受长期自然侵蚀作用,地质条件复杂,岩体风化严重,结构松散破碎,强度较低。洞口位于低洼地段时,隧道洞口经常处于堆积体或滑坡体上,其自身稳定性较差;或者隧道洞口地质条件尚好,但地形陡峭,因长期风化作用,洞顶上方可能存在危石,也有可能发生崩坍。
2、一般而言,隧道洞口处的地形条件都十分复杂,尤其是隧道洞口仰坡的稳定性以及隧道的整体受力问题都十分重要。如果施工的隧道线路遇到了与高线斜交的情况时,这种地形条件往往不利于工程的施工。所以,在施工过程中要加大对边坡稳定性的重视,笔者在下文中也会对该问题进行分析讨论。
3、隧道洞口段常位于堆积体或滑坡体上,存在大范围的卵石层或黏土层,特别常见土夹石地层和明显的地质分界面,当分界面与隧道线路走向和岩层走向处于不利组合时,给进洞施工带来较大安全隐患。隧道洞口局部若处于冲沟底部,则极可能存在季节性水流,地下水较丰富,这些都给隧道进洞施工带来困难。
4、隧道与高边坡连接、桥隧相连,特别是在陡坡、软岩、浅埋、偏压、富水或者雨季施工等不利条件下,安全进洞问题更为突出。按照《公路隧道施工技术规范》的“早进洞、晚出洞”施工原则组织实施,但施工过程中往往由于刷坡拉槽引起山体边仰坡失稳,甚至出现大滑坡。按照“早进洞,晚出洞”的施工原则规范施工,合理选择洞口位置和进洞方案,正确安排施工顺序,并借助一些辅助施工措施提前进洞,就能有效解决洞口的工程病害问题,保护洞口生态环境和边坡稳定,降低洞口防护成本。
三、结合实际案例对浅埋隧道洞口的施工进行分析
1、工程概况
此隧道为维西(塔城)至德钦二级公路单洞双向行车隧道,设计速度40km/h,隧道进口桩号K192+195,出口桩号K194+615,长2420m,净空内轮廓10.5×6.85m。隧道地处青藏高原南缘横断山脉的云岭、碧罗雪山亚高山带,属滇西北纵谷山原地貌单元;隧道出口围岩为碎石土、全强风化岩,岩土质松散,稳定性差,地下水主要为孔隙潜水,水量较小,开挖时易坍塌,洞口边坡坡度陡,上部松散碎石土层,易滑落影响洞口。出口为Ⅴ级围岩,按照规范计算浅埋段长30m左右,仰坡坡度45°左右,横坡坡度35°左右,存在一定程度的偏压现象。
2、施工阶段的技术处理措施
(一)边坡处理措施
隧道在进洞前,对边仰坡开挖线外的坡体进行排查,对一些围岩落石进行清理,对坡体采用钢花管注浆进行治理,钢花管直径为42mm,壁厚为4mm,长8m,按照1.5×1.5m的间距梅花型布置。开挖满足工作面要求后首喷混凝土厚3cm,然后再挂网喷混凝土厚5cm;钢花管注浆量及布置根据现场实际情况可做适当调整,采用M25水泥浆注浆,注浆压力不得小于2.0MPa。为增强边坡岩土体的整体稳定性,在注浆加固坡面上挂20x20cmφ8钢筋网喷射C25混凝土,孔口处用Φ18短钢筋与钢花管焊接。
隧道洞口开挖边仰坡采用喷锚网支护对风化岩石进行加固,采用Φ22砂浆锚杆,间距1.2m,梅花形布置,锚杆长度4.0m,钢筋网采用φ8钢筋,间距为20×20cm,C20喷射混凝土厚10cm。
(二)隧道处理措施
在隧道偏压一侧设置7.5m高的C25混凝土偏压墙,偏压墙长5m,与隧道二衬整体浇筑。超前支护采用φ108大管棚,大管棚长30m,环向间距40cm,倾角2-3°。长管棚有孔钢花管采用外径108毫米,壁厚6.0毫米热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊有加筋箍,管壁四周钻φ10mm注浆孔,注浆孔间距为15cm,呈梅花型布置,尾部1m长范围内不设注浆孔。导向管φ133x6mm孔口管采用无缝钢管,两有孔钢花管间为φ108×6mm无孔钢管。
采用C25混凝土套拱作长管棚导向墙,施工安排为:在要施作长管棚前,先在衬砌外轮廓以外施做模筑套拱,定位后进行长管棚施工,套拱内埋设四品18轻型工字钢。
在注浆过程中,应选用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆,扩散半径为0.6~0.7m,注浆压力为初压0.5~1.0MPa,终压2.0MPa。当注浆施工结束后,应根据隧道洞口段的V级围岩采用CD开挖法进洞或者选择台阶法(超短台阶)进洞。
四、增强隧道洞口边坡稳定性的具体施工措施
影响隧道洞口段边坡稳定性的因素很多,对一个具体的隧道边坡而言,我们应当先从岩体的基本结构和力学性质出发,结合相关的工程因素和其他自然因素,然后对其进行综合分析,找出各個因素之间的影响特点和联系。
就边坡稳定性来说,主要是受到地质条件的影响,例如从工程选线开始,首先要对施工的地质条件进行严格的查看,尤其是针对不良的地质情况,要仔细做好勘察工作。尤其是对其中的水文地质、工程地质进行严格分析,如果是软土路基,更应该对其产状、发育程度等问题进行研究。如果存在潜在的坍塌问题,要提前做出评鉴,根据具体的情况,搞清楚危岩分布以及可能出现坍塌的问题,提出严格的防治措施。 1、施工过程中的控制:隧道横断面施工力学数值仿真模拟,首先初始应力状态模拟,步骤二,隧道第一次全断面开挖40米,以此类推挖三次,至土体开挖完成。根据测得结果制定详密的施工方案设计。
2、使用注浆法加固隧道仰坡面,处理隧道仰坡裂缝。注浆法可以增强岩体的自稳能力和抗剪能力,注浆能使浆液及时填充到土体或松散破碎的岩体的空隙中,可以起到良好的固结作用,同时由于浆液可在短时间内初凝的特点可以限制值围岩活动想发源处移动。同时灌注的液体在打到一定的饱和后会在压力的作用下逐渐扩散不断填充空隙,增强了威严的密实度和压缩模量,提高了岩体自身的承载能力和稳定性。
3、及時进行明洞施工和明洞回填反压。洞口仰坡较陡,必然造成边坡不平衡推力过大,为了防止边坡下滑,暂时停止隧道洞身开挖施工,以减少隧道洞身开挖爆破对边仰坡的扰动。为了提高明洞回填对坡脚形成的反压力,在明洞上方回填土M7.5浆砌片石和废渣,阻止坡体的下滑。延长明洞衬砌长度,以提高明洞回填反压高度,增加洞门墙的抗剪力,在洞门墙与明洞衬砌结合部采用钢筋连接。
4、洞内及时施工仰拱,使支护系统能够及时封闭成环。在施工过程中开挖扰动围岩次数多,每次对围岩的扰动也较大,岩体稳定性变差,若不及时施工仰拱和二衬,没有与边墙钢拱架连接成为一体,就不能封闭成环,无法承受来自上方仰坡以及侧面围岩的压力,容易造成事故的产生。
五、结束语
浅埋隧道洞口的施工工艺十分复杂,需要注意的细节很多,在施工过程中要通过施工人员和管理人员的共同努力,对施工的细节做好把控,从细节入手,保证施工的整体质量,确保隧道洞口施工的质量,为我国的交通事业发展保驾护航。
参考文献:
[1]吴瑾,严克渊,邹启学,任泽远.公路隧道围岩分级方法及其工程应用[J].水利科技与经济.2010(12)
[2]李嗣勤,吴欣.东深供水工程隧洞洞口段围岩变形规律及进洞条件分析[J].建筑技术.2010(11)
[3]曾亚平.防治隧道坍方的施工技术探讨[J].湖南理工学院学报(自然科学版).2011(01)
[4]冯卫星,杨丙龙,杨宽,代维达.大华岭隧道塌方处理方案研究[J].国防交通工程与技术.2008(02)
[5]胡晓敏,赵阳.公路隧道“零进洞”施工工艺探讨[J].交通标准化.2010(Z1)