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摘 要:目前公路連拱隧道的施工雖有成功的經驗,但仍存在問題。結合實際工作經驗分析施工在開挖、襯砌、防排水等方面存在的問題,并提出相應的對策。
Abstract:Although the highway arch tunnel construction experience, but still a problem. Combined with practical work experience to analyze the problems of construction in terms of excavation, lining, waterproofing and drainage, and the corresponding countermeasures.
關鍵詞:連拱隧道;問題分析;對策
Keywords: arch tunnel; problem analysis; countermeasures
中圖分類號:U455 文獻標識碼: A 文章編號:
近年來,隨著高速公路建設的飛速發展, 不少連拱隧道已運營或正在修建。連拱隧道作為公路隧道的一個組成部分,由于其平面線形順暢、占地面積少、洞口位置選擇自由度大、便于運營管理等優點,已越來越多地被采用。但由于連拱隧道跨度大、結構復雜,我國在這一方面建設的起步較晚,目前設計、施工難度存在的問題還很多。
一、開挖施工存在的問題
隧道在進行開挖施工容易出現短臺階施工、上下臺階太長,過分超挖或局部超挖,局部欠挖,爆破圍巖表面平整度差、高低不平等問題,這是因為連拱隧道開挖多采用臺階法掘進:軟弱圍巖采用超短臺階法施工,應對臺階長進行控制,中軟巖采用短臺階法施工,但由于開挖方法不當或沒有選擇適當的施工工藝而導致隧道施工的問題發生,例如:
1.中導洞一般不對稱于中隔墻軸線設置,一側留寬些,易做施工通道,另一側留窄些,減少回填。開挖中導洞通常采取超前錨桿與格柵拱架支撐相結合,由于后期側導洞的開挖會引起較大的側壓力,所以中隔墻施工時要在中墻底部增設錨桿,對后施工一側要回填,通常采用混凝土、砂漿或土體等材料。
2.左右側導洞的施工通常不同步進行,以免引起圍巖較大變形和應力的急劇釋放。特別是淺埋地段,容易引起塌方,彈塑性的數值計算和施工實踐表明,巖體較差的一側隧道要先開挖,這樣變形、位移較小。
3.拱部開挖是洞身開挖的關鍵,巖體易塌落,遵循施工原則猶為重要,實施光面爆破,減少中墻上方三角帶的塌方和對拱部圍巖的擾動,同時支護與襯砌要及時、合理。
4.核部開挖應根據隧道長度、工期情況而定,一般在拱部襯砌完成后進行,現在開挖方式主要有一次性開挖和按臺階分步開挖兩種:在地質條件較差、圍巖級別較差時要設置仰拱,實踐證明:設仰拱較不設仰拱更有利于結構受力,不過設置仰拱要適時,施工方法的采用要綜合考慮各方面因素。如果圍巖級別較好、偏壓較小,可考慮采用“先拱后墻法”施工,施工過程中要結合具體情況調整施工步驟、優化施工工藝。
二、襯砌施工過程中存在的問題
在隧道的襯砌的施工過程中,而噴射混凝土是這一施工環節的關鍵。引起噴射混凝土施工問題的主要原因如下:噴射混凝土一旦沒有緊跟開挖面及早進行加固和封閉圍巖措施,就會造成圍巖風化、脫落、超挖增加等施工問題;噴射混凝土如果沒有達到設計厚度,就起不到到應有的加固作用;此外,噴射作用沒有適合于施工的工作臺,站在同一點噴射時, 就不能保證噴射流垂直于巖面和保持噴嘴距巖面0.6-1.2m 的距離,這時回彈量增大,導致施工質量沒有達到預定的效果;鋼拱架后空隙大、空隙多,噴射混凝土不飽滿,又未見用混凝土塊墊緊;鋼筋網露筋,筋后有空隙;未經設計單位同意,有的承包人總以各種理由要求以模筑混凝土代替噴射混凝土,因使用劣質的原材料而導致施工問題的產生。
三、防排水技術問題
隧道的防排水問題一直是隧道建設的一大難題,連拱隧道由于其結構的特殊性、施工的復雜性,其防排水問題更加嚴重,特別是直中墻隧道中隔墻處防排水問題最為突出。設計時應遵循“以排為主,防、截、堵、排相結合,綜合治理”的原則,達到排水通暢、防水可靠、經濟合理和不留后患的目的。目前,連拱隧道防排水關鍵技術問題主要涉及以下幾個方面:
1.隧道拱墻于二次支護間應鋪設好封閉的防水層,并采用等面積的無紡布( 或土工布) 作襯層,初步將地下水拒之于二次襯砌之外,通過無紡布的毛細滲流引至邊墻泄水孔,對于出水較多地段應預設由環向、縱向透水管或引水管等組成的引排水系統,最后由洞內水溝排出。
2.重點處理好中隔墻頂部的V 型匯水區的防排水問題,從目前情況來看,通常是設置透水排水管并與豎向引水管相連,將水排往洞內水溝。
3.砼結構自身防水要點在于施工縫和變形縫,施工縫可采用遇水膨脹的橡膠止水條,變形縫則不僅可鋪設背貼式塑料止水帶,而且還可以設置中式橡膠止水帶。
4.各工序之間應避免相互干擾,并注意銜接,要求初期支護、防水及縱向排水管的鋪設與導洞支護的架設及拆除隨相關工序協調進行,以防止后期拱部開挖對超前洞已敷設的防水層的破壞。今后有必要在現有技術基礎上,側重從地下水滲流、結構設計、防排水材料和施工工藝等方面作系統、全面的深入研究,以徹底解決連拱隧道的滲漏水難題。
四、公路連拱隧道施工的對策分析
國內的連拱隧道所采用的施工方法一般為“三導坑先墻后拱法”。在施工中遵循:弱爆破、短進尺、多循環、勤測量、強支護、快襯砌的原則,主要工序為:中導洞開挖、支護,中隔墻澆注;側導洞開挖、支護、襯砌; 隧道全斷面或分步開挖、支護、襯砌( 先拱后核),各道工序分步進行,各工序之間要間隔一段距離、時間。這種施工方法較為安全,整體性好。與此同時,由于多次開挖對圍巖的擾動及由此引起的應力重分布,所以這種施工方法存在一些較為普遍和典型的問題。
結束語:在進行隧道的施工過程中,施工人員應盡量采用控制爆破或無爆破的施工工藝進行開挖,并且盡可能的采用大斷面或全斷面開挖的技術,減少對圍巖的擾動及擾動次數,從而保持圍巖的整體性和穩定性;一旦需要加強支護時,增加錨桿或加密加長錨桿、增加鋼筋網、加密鋼拱架等措施皆可起到調整支護強度的作用;加強相關部門的監控量測,及時的向有關單位反饋圍巖變形的具體情況,確保隧道施工的安全, 以及適時施作二次襯砌; 在圍巖地質條件復雜多變的情況下,要進行超前地質預報,合理確定圍巖級別,及時發現斷裂帶及軟弱圍巖,初期支護要緊跟開挖面并及時封閉和加固圍巖;作好洞內排水,防止積水軟化圍巖, 保護其穩定性。