期刊简介   About
刊名:四川水泥
主管:四川省建材工业科学研究院
主办:四川省经济与信息化委员会
国内刊号:CN 51-1456/TU
国际刊号:ISSN 1007-6344
邮发代号:62-149
语种:中文
出版周期:月刊
创刊时间:1979年
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高速公路隧道洞身开挖施工工艺研究

发表时间:2018年9月27日 浏览:144次

【摘要】随着现代社会对交通道路的需求增大,高速公路工程为了满足社会多层面需求,需要开展高速公路隧道洞身开挖工程,在此工程当中,其施工工艺会受到实地地质环境、断面形式、施工条件等因素的影响而不同,所以为了保证此工程的质量与进展,文章结合某工程实例,对高速公路隧道洞身开挖施工工艺进行探讨。

【关键词】高速公路;隧道洞身;施工工艺

前言

在现代高速公路工程当中,洞身开挖工程属于一项重要的隐蔽工程,此工程具有工程量大、风险较高的特性,但此项工程的质量会对安全性产生影响,所以必须严格的对其施工工艺进行保障。此项工程施工工艺方面,其会因为地质环境、断面形式等因素而产生不同,例如全断面开挖法、上下台阶法、CD/CRD法等,所以此工程施工工艺的原则就在于,严格依照隧道围岩的级别与施工条件,制定相应合理的施工工艺方案。

1隧道洞身开挖常见方法

目前依照现状来看,多数高速公路隧道洞身开挖工程会采用新奥法进行施工,此类方法主要适用于山岭隧道,基础在于矿山法[1]。基于研究报告得知,新奥法的优点与特点在于其能够最大限度的对围岩进行防护,降低围岩受外界因素的干扰,尤其在针对软弱围岩的前提下十分有效[2]。但新奥法的施工工艺也会因为实际条件产生变化,目前其主要可以分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法[3]。全断面开挖法是依照隧道设计对断面进行开挖,直至满足设计标准,此项方法原理、实施都相对简单,但实际应用上容易受到多方面因素的限制,所以使用机会相对较少;台阶开挖法主要为正台阶法,此方法开挖主要强调工程的划分,能够适应大部分实际条件,所以应用相对广泛;分布开挖法是将隧道设计开挖断面分成若干部分,并依照划分针对性的制定开挖工序,进而开始施工,此方法当中主要包括了环形开挖留核心土法、单/双侧壁导坑法等。

2董奉山隧道工程实况

福州绕城高速公路东南段董奉山隧道地处长乐区鹤上镇境内,隧道全长2634.5m,左右洞呈分离布置,左洞全长2613m,右洞全长2656m,为长隧道;隧道主洞建筑限界净宽14.5m,净高5.0m3车道,内轮廓断面面积为122.33m2,为大断面隧道。本隧道采用普通钻爆法施工,基于勘察工作的结果,针对不同的地质环境采取了不同的施工工艺,洞口软弱围岩浅埋段地质较差的Ⅴ级围岩地段,采用了双侧壁导坑法开挖,洞身Ⅳ级围岩段采用了CD法开挖,Ⅲ级围岩段采用上下台阶法开挖,Ⅱ级围岩段采用全断面开挖。具体如表1所示。董奉山隧道洞身开挖工程当中,主要将工程分为洞口开门、洞口软弱围岩浅埋开挖、主洞洞身开挖3个阶段,并根据3个阶段采用了不同的方法,本文将对此进行逐一分析。

3董奉山隧道洞身开挖施工工艺

3.1洞口段开挖施工

洞口段开挖施工具体流程如图1所示。董奉山隧道洞口开门要点主要包括:确认施工前测量放线是否标准,做出边坡开挖轮廓、截水天沟,在洞口段因地质埋深度较小、围岩力学性能较差,对监控量测、超前支护工序进行了严格管制,在进行暗挖进洞工序时,采用了超前大管棚、型钢钢架、超前小导管等并结合洞门衬砌工艺来提升洞口工程稳定性。

3.2明洞开挖施工

明洞开挖施工具体流程如图2所示。该工程在明洞开挖工程阶段,主要采用了“横向分层、纵向分段”的施工工艺,施工设备主要应用挖掘机。而在部分地段则少量使用弱爆破、人工配合机械刷坡,使用装载机、自卸汽车出碴。在开挖工序完成后,该工程开展基底处理,并在处理之后,对基底承载力进行了检测,确认达标之后则可以开展施作仰拱、填充混凝土,最终在洞门整体灌筑后进行洞顶回填施工。

3.3主洞洞身开挖施工

在此工程阶段采用新奥法进行施工,但基于地质环境的不同其采取了相应不同的施工方法,具体方法如下。①环状开挖留核心土法。该工程在洞口Ⅴ级围岩地质环境下,主要采用了环状开挖留核心土的台阶法进行施工,其上台阶长度为3~5m,在正式开挖施工之前,设置了超前长管棚以确保施工安全。在长管棚的保护之下,对洞身台阶分部开挖,开挖方法主要以机械设备为主,并少量采用弱爆破为辅,最终通过反铲、装载机、自卸汽车出碴。②双侧壁导坑法。该工程在V围岩环境下,采用了双侧壁导坑法进行开挖,把隧道断面分成了4部分:左侧壁导坑、右侧壁导坑、中部上断面、中部下断面,每部分近似椭圆,开挖时极大的减少了对围岩的扰动。主要采用了风镐、凿岩机、挖掘机进行施工,施工首先通过风镐、凿岩机对地面进行处理,之后通过挖掘机来进行开挖,施工顺序为:开挖一侧导坑,并及时进行初期支护包括侧壁临时支护———相隔距离3.0~5.0m后开挖另一侧导坑,也及时进行初期支护包括侧壁临时支护———开挖中部上断面核心土,进行初期支护———与上断面相隔3.0~5.0m后开挖中部下断面台阶,进行初期支护并使初支全断面闭合———拆除临时侧隔壁临时支护———施工隧道环、纵排水及二衬混凝土。③CD法。该工程在Ⅳ级围岩地质环境下,采用了CD四部法进行开挖,把隧道断面分为左右上下4部分:左侧导坑上半断面、左侧导坑下半断面、右侧导坑上半断面、右侧导坑下半断面。先开挖隧道一侧,施做临时中隔壁支护,然后开挖隧道另一侧。主要施工设备采用风镐、凿岩机、挖掘机进行施工,施工顺序为:开挖隧道一侧导坑上半断面,进行初期支护包括中隔壁临时支护———开挖隧道同侧导坑下半断面,进行初期支护———开挖隧道另一侧导坑上半断面,进行初期支护包括中隔壁临时支护———开挖隧道同侧导坑下半断面,进行初期支护并全断面初支闭合———拆除临时中隔墙———浇筑仰拱混凝土——施做环、纵向排水及二衬混凝土。④台阶法。该工程在Ⅲ级围岩地质环境下,采用了上下台阶法法进行开挖,主要施工设备采用多功能作业台架+手持风钻钻孔、楔形掏槽,光面控制爆破;用台车钻锚杆孔,人工安装锚杆、注浆,湿喷混凝土。施工顺序为:上台阶开挖,初期支护——间隔15.0~25.0m后进行下台阶开挖,初期支护———施做环纵向排水及二衬混凝土。⑤全断面法。该工程在Ⅱ级围岩环境下,采用了全断面法进行开挖,采用多功能钻孔台车结合风动凿岩机钻孔、湿式喷混凝土、凿岩机钻孔施作系统锚杆进行施工。施工顺序为:全断面开挖———全断面初期支护———施做环纵向排水及二衬混凝土。

4施工排水与不良地质处理

4.1施工排水

为了保证隧道工程的施工环境,董奉山隧道在施工地势为顺坡时,主要采用了顺坡自然排水方式;在施工地势为反坡时,通过积水池将掌子面积水抽调至泵站,以此通过抽水系统与泵站将水抽至洞外形成排水系统。此外为了不对环境造成影响,其抽水均经过净化处理后排放至指定地点。

4.2不良地质处理

在施工工程当中,因自身规模较大所以难免存在不良的地质环境,其具体表现为董奉山隧道左洞进口段处于典型山麓地形,浅埋段距离较长,地形平缓,层间裂隙水丰富,上断面全风化花岗岩遇水软化,开挖后泥砂流在掌子面后方形成空腔,水压力蓄积到一定程度后容易发生突水、突泥和坍塌等灾害,所以需要进行处理,处理措施如下:①因此隧道段水文地质环境十分复杂,所以该工程的施工应当重视勘察工作,在未完全明确地质环境的前提下,坚决不朝前进行施工;②针对已经明确的含水体,因其体量较大、含水量较大,所以施工中采用帷幕注浆的方式对软弱围岩进行加固,以此封堵含水体内部水,而针对部分用水阶段,本隧道软弱围岩段掌子面下部围岩较完整,实际施工中仅对上半断面采取了周边帷幕注浆+核心土平孔排水方案;③针对小型含水体,在对其危险程度进行核查之后,依照核查结果针对存在危险的含水体采用局部钻孔泄水的输排、降压的方式对其进行处理。

5结语

为了提高我国交通建设的工程水平,本文针对高速公路隧道洞身开挖施工工艺进行了探讨,主要结合某实例工程,针对此工程内的工艺进行概述。本文首先介绍了高速公路隧道洞身开挖施工工艺常见方法,之后简述实例工程概况,然后对实例工程主要施工工艺进行了分析,最后探讨了其针对施工排水与不良地质的处理措施。

【参考文献】

[1]王帆.大断面公路隧道洞身开挖施工设计探讨[J].科技创新与应用,2015(31):234-234.

[2]张涛.浅埋偏压超大断面公路隧道洞口施工方案研究[J].中国水运月刊,2016,16(7):219-220.

[3]吴绍明,程晔.大广高速上坪大断面浅埋偏压隧道进洞施工方案与应急处治研究[J].公路隧道,2017(1):5-8.