《超浅埋暗挖大断面隧道施工技术分析》
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摘 要：超浅埋暗挖大断面隧道施工具有复杂性,必须对各个施工环节加以严格的控制.基于此,本文以某工程为例,分析了超浅埋暗挖大断面隧道施工技术在工程中的具体应用,以保障工程的总体质量.
关键词：大断面;超浅埋暗挖;隧道施工技术
中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）08-0113-03
Analysis of Construction Technology for Super Shallow Buried Tunnel
WEI Junyi
（Chongqing Yugao-Tech Industry （Group） Co.Ltd.,Chongqing 401122）
Abstract： The construction of ultra-shallow buried tunnels with large cross-sections is complicated, and each construction link must be strictly controlled. Based on this, this paper took a certain project as an example to analyze the specific application of the construction technology of the super-shallow buried and excated large-section tunnel in the project, which was beneficial to the overall quality of the project.
Keywords： large section;super shallow buried subsurface excation;tunnel construction technology
近年来,随着各类公路、地铁工程的建设,超浅埋暗挖施工技术的应用越来越多,该技术的应用克服了传统技术的局限性,符合各类工程的质量标准与要求.但是,超浅埋暗挖大断面隧道施工技术属于相对新型的技术,其技术应用中常常会出现各种施工问题,严重影响工程施工效果.因此,在施工过程中,必须结合施工现场的实际情况,保障超浅埋暗挖大断面隧道施工技术的合理应用,提高施工的规范性与安全性,保障工程建设的顺利进行.
1 工程概况
重庆市曾家岩北延伸穿越内环新增通道工程为城市主干路,设计行车速度为50 km/h,采用双向六车道.路线起于现状人兴路刘家院子立交桥处,左线接现状刘家院子立交C匝道处,右线接现状人兴路,向北跨越内环快速路后以隧道形式下穿火凤山,随后向北下穿富抱泉小区及金开大道,沿金州大道敷设,终点止于园博园东路.项目共设2处匝道（左线起点处A、B匝道）和4处连接线（金开大道A、B连接线和金州大道A、B连接线）,均采用单车道形式,标准路幅宽度为8.5 m,设计时速为30 km/h.施工区段位于ZK3+940～ZK5+110,左线全长为1.170 km,右线全长为1.13 km,含二座隧道,一个连接线,分别为火凤山左线隧道、火凤山右线隧道,金州大道A、B连接线.
在该工程区域内,地形地质条件极为复杂,拟建道路南段（起点到火凤山段）沿线地形坡度大.地表勘察结果显示,该区域内部不存在较大规模的地表水体和冲沟,雨季地表水顺坡向道路南东侧地势低洼处排泄.而在拟建道路北段,地势相对平坦,同样不存在较大规模的地表水体,地表水主要以面流的形式向地势低洼处排泄.工程现场分布有大量的泥岩与砂岩,其岩层稳定性较差,加大了整体的施工难度.
2 超浅埋暗挖大断面隧道施工技术概述
超浅埋暗挖大断面隧道施工技术在公路隧道、地铁车站、海底隧道等工程中的应用中相对普遍,这些建筑工程存在的相同特征就是对洞室横向空间的要求相对较高.在实际的施工过程中,超浅埋暗挖大断面施工技术的应用提高了隧道工程的利用率,具有其他施工技术所无法达到的技术优势.
一是开挖以后的围岩应力更为集中.在传统的隧道工程建设中,圆形隧道是主要的形式,在弹性介质、静水压力场内,开挖以后隧道围岩的应力有所扩大,但是扩大程度较小.如果应用超浅埋暗挖大断面隧道施工技术,该种施工技术在隧道开挖以后的应力远远高于原来的围岩应力;二是隧道底脚处的应力集中程度较高,在实际的施工过程中,需要保障地基良好的承载力;三是松弛地压相对过大,主要是由于在隧道施工过程中,其开挖跨度相对较大,为满足施工的要求,需要保障围岩成拱的厚度,但是,浅埋条件下成拱往往难以实现,就会导致较大的围岩松弛压力的形成;四是支护结构的承载力相对较小[1].
在超浅埋暗挖大断面隧道工程施工中,隧道力学性质具有特殊性.在实际的施工过程中,隧道开挖需要遵循分部开挖的原则.在一些工程项目中,为保障施工的整体质量,往往还需要在隧道断面中部位置设置永久支护梁柱结构,其起到结构稳定作用.
当前,我国工程项目采用的大断面施工技术主要有上半断面超前短台阶法、CD工法、CRD工法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、暗挖桩柱法等.以CD工法为例,其属于大断面分割施工方式,与其他施工技术相比,这种施工技术的实施难度较小,施工工序简单,工期短,造价低,在很多城市的地下工程中,这种施工方式的应用较多;但是,中壁的存在使得施工空间有限,一些大型机械难以正常使用[2].CRD法的应用有效解决了超浅埋、大跨度地下工程的施工难度,在实际的施工过程中,这种施工方法可以将大断面转变为小断面施工,每个小断面施工阶段都形成了一个相对完整的受力结构体系,施工所产生的变形较小,施工安全性更高,为取得理想的施工效果,这种施工技术往往会与超前支护技术结合應用[3].
3 超浅埋暗挖施工技术要点
3.1 管棚施工要点
由于本工程中的隧道工程为大断面施工,从安全性与可行性的角度考虑,最终选用中壁法施工,这种施工技术应用更为便捷与高效.结合工程现场的实际情况,将现场的大断面隧道划分为多个小断面洞室.河道地段内的施工需要综合运用上阶法,将隧道分为小断面洞室施工,其中,两侧的小洞室需要遵循从上到下的开挖顺序组织施工.为提高施工的安全性,各个开挖阶段都需要结合工程现场的实际情况,做好临时支撑结构的设计,对于中隔壁以及边墙间,采用工字钢支撑结构.
当单侧仰拱施工结束以后,施工人员需要对另一侧进行施工,在二次衬砌施工以后,施工人员要及时拆除中隔壁墙体.施工过程中,由于隧道仰坡存在不稳定因素,因此,为提高其稳定性,施工人员需要在隧道的洞口位置布设相应的护拱结构.以该工程为例,可以根据工程现场的地形地质条件,将热轧无缝钢管作为大管棚钢管,在此过程中,要对钢管的长度与间距加以严格控制.对钢管实施必要的钻孔处理,并结合工程要求,保障钢管布设的科学性与合理性.大管棚施工过程中,管棚仰角会影响整个的施工质量,因此,施工人员需要对管棚仰角加以科学控制,将其控制在3°以下,随后利用潜孔钻机设备来实施钻孔操作.在管棚的安装过程中,施工人员需要遵守安装的规范性要求,利用潜孔机对钢管实施顶进作业,在此过程中,需要借助侧斜仪设备来进行上仰角度的控制.如果是长管棚的连接处理,连接位置的质量控制极为关键,接头位置需要利用厚壁套箍、上满丝扣的处理方式来保障连接的牢固性与紧密性[4].
3.2 小导管施工要点
在实际的施工过程中,由于隧道施工常常会面临一定的围岩变形等情况,因此需要对围岩的稳定性加以严格控制.为实现对松散围岩的固结处理,提高围岩的强度,减小围岩压力,需要实施径向注浆处理,这种处理方式有效避免了围岩的有害位移.在径向注浆过程中,钢管起着重要的作用,钢管壁钻孔作业期间,要科学布设钢管钻孔,保障注浆处理效果.但是,在钢管尾部0.5 m的长度范围内,一般不需要进行钻孔处理,否则,浆液会随着此处的钻孔逐步外流.在实际的钻孔过程中,要借助风来完整钻孔作业,用风将导管推入钢管内,利用注浆机来实现水泥与水玻璃的双浆液,孔口位置需要进行封堵处理.封堵由锚固剂来完成,如果封堵不及时,将会产生严重的漏浆问题.注浆过程中,开挖采用挖掘机与人工配合的方式来完成,挖掘机开挖过程中,使用风镐来保障修凿成型效果.开挖以后,要进行必要的支护,首先进行初喷处理,将混凝土的喷射厚度控制在4 cm左右,对岩面加以必要的封闭处理;随后,及时架设工字钢架,在钢架底部垫方木与槽钢,以维持其稳定性,有效扩大接触面积,实现对隧道地基的沉降控制[5].
在实际的施工过程中,各个钢架上需要进行锁脚锚杆的设置,将锚杆长度控制在3 m左右,并保障锁脚锚杆与钢架的焊接质量,这种焊接处理有效避免了拱脚围岩周围的地基松动与沉陷等问题,增加了锁脚管的注浆.中壁与横撑均采用工字钢架结构,而中壁与支护钢架之间需要利用连结板来实现固结处理;钢架之间的纵向连接利用钢筋来实现,根据预设的间距来实现径向锚固处理,避免在施工过程中产生中壁滑塌等问题,必要情况下,喷射混凝土来覆盖钢筋网与钢架结构,提高其结构的稳定性与安全性.
右侧上导洞支护成环以后,施工人员需要立即根据工程的施工要求,进行右侧中导洞的施工,开挖过程中同样采用机械开挖与人工开挖相结合的方式.对支护钢架与中壁钢架实施接长处理,将这些作为边墙与中壁锚喷支护中洞的钢架结果,而下导洞接长到仰拱底脚的位置.在仰拱施工过程中,其施工作业需要与开挖作业面施工保持一致.
小导管施工过程中,为保障整个施工的质量,当土方开挖结束以后,施工人员要及时根据工程的设计标准,进行钢架的架设,并要将钢架与拱墙初期支护钢架加以连接,当锚杆施工结束以后,及时喷射混凝土来实施封闭处理,支护施工完成以后,对半幅仰拱钢筋加以绑扎;仰拱混凝土浇筑结束以后,预留接茬钢筋;半幅仰拱混凝土浇筑结束以后,及时拆除横撑,留下中壁支撑.当半幅仰拱混凝土浇筑结束以后,对该区域的左段实施开挖处理,此时不需要进行中壁开挖施工,需要保障左右两侧开挖施工工序的一致性;左侧工序与右侧工序需要保持平行,合理进行施工工序、时间的安排.当全幅仰拱成环以后,立模浇筑两侧水沟边墙结构,当围岩结构趋于稳定以后,进行二次衬砌施工.在实际的施工过程中,为了保障施工质量,施工人员需要严格根据公路工程的施工标准与要求,及时处理施工过程中出现的各种质量问题,加强施工监管,保障施工的规范性与安全性.
3.3 浅埋大断面施工注意事项
浅埋大断面施工可能会受到不良地质条件的影响,因此,在实际的施工开始之前,相关施工人员需要首先对施工现场的不良地质加以严格处理,为中壁法施工创造良好的环境条件.在本工程的施工过程中,综合分析施工现场的环境条件、施工可行性与科学性等,选用中壁法施工工艺,选用没有爆破施工作业的机械设备开挖方式,机械开挖与人工开挖的结合保障了开挖的规范性,最大程度地降低施工活动对围岩稳定性产生的不利影响.浅埋大断面施工过程中,为了最大程度地保障施工质量,实现施工全过程的控制与管理,提高施工的安全性,施工单位需要在施工开始之前成立工程监测小组,对洞内外量测项目加以监控量测,对相关测量数据加以综合分析,及时向工程人员反馈相应的工程信息,实现工程质量的管理.浅埋大断面施工过程中,初期阶段的支护设计极为重要,初期支护结构的设计能够有效预防围岩变形,保障围岩结构的稳定性,减少围岩变形所引发的安全事故.
4 结语
超浅埋暗挖大断面隧道施工技术作为一種新型的施工技术,在很多地下工程、公路工程中都得到了广泛的应用,这种施工技术的优势明显,有效克服了施工中各种不利因素的影响,提高了整个施工的安全性与便捷性,保障了工程质量.未来,超浅埋暗挖大断面隧道施工技术还有着推广应用的无限可能.
参考文献：
[1]陈阳.基于袖阀管地表注浆加固的超浅埋大断面隧道施工技术[J].建筑技术开发,2019（2）：38-40.
[2]唐应鹏,刘代贤.浅谈膨胀土超浅埋、大断面隧道进洞施工关键技术[J].中小企业管理与科技（中旬刊）,2018（9）：163-165.
[3]杨长清,吴非,钟帅,等.浅埋破碎软弱围岩明挖大断面隧道施工技术研究[J].工程建设与设计,2018（13）：204-206.
[4]朱朝佐,谢文清.硬质岩浅埋大断面隧道施工技术[J].现代隧道技术,2017（3）：190-194.
[5]颜卫东,孙晓阳,肖龙鸽,等.复杂环境下超浅埋暗挖超大断面尾矿渣填区隧道施工关键技术[J].施工技术,2016（13）：11-17.
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