时间:2023-03-06 16:05:16
序论:在您撰写隧道施工技术总结时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
中图分类号: U455 文献标识码: A 文章编号:
1.概述
隧道浅埋段及下穿建筑物、设施等施工时主要有台阶法、双侧壁导坑法、盾构法等。本文主要针对台阶法和双侧壁导坑法进行介绍。
2.施工工艺及方法
2.1台阶法
主要用于Ⅲ级围岩及深埋洞Ⅳ、Ⅴ级围岩的施工,其施工工序如下:
第1步:上半断面高度7米,采用钻爆台车钻孔支护,光面爆破,挖机和装载机同时挖渣,自卸运渣。开挖上半断面后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护,架设钢架并复喷混凝土至设计厚度,形成较稳定的承载拱。
第2步:在滞后上半断面30~50m后开挖下部右侧(左侧),并进行下部右侧(左侧)初期支护。
第3步:下部右侧(左侧)掘进10~15米改移道路进行下部左侧(右侧)开挖,并进行初期支护。
第4步:施作仰拱混凝土、填充混凝土,及早封闭成环。
第5步:根据围岩量测结果,及时施作二次衬砌。
1)爆破设计
爆破设计见图1~2:
图2 台阶法钻爆设计图
台阶法开挖光面爆破主要技术经济指标见下表:
表1主要技术经济指标表
2)施工要点
(1)IV级围岩区段的施工贯彻稳步推进的原则,切实搞好初期支护(或临时支护)和施工监测。
(2)采用微震动控制爆破技术,以减轻对围岩的扰动。
(3)初期支护或临时支护紧跟开挖工作面及时施作。支护未完成,不得进行下一循环的开挖作业。
①喷射混凝土采用先进的湿喷法作业。出碴前必须进行初喷。每次喷射厚度为5~7cm,喷射混凝土的品质须严格控制。
②系统锚杆分反循环中空注浆锚杆和砂浆锚杆两种,其间距、孔深符合设计要求,并尽量垂直岩层层理,垫板紧贴岩面,灌浆饱满,锚固可靠。
③挂网在初喷混凝土及施作锚杆后进行。钢筋网在洞外预制电焊成网片后安设,挂网时,钢筋网紧贴岩面,网片间搭接不小于连个网格,并与邻近锚杆联接牢固。
④局部围岩松散、破碎地段,加强临时支护或初期支护,或采用超前支护(超前小导管注浆、超前锚杆、超前小钢管等),并加强施工监测,防止坍方、支护失稳、衬砌病害等的发生。
2.2双侧壁导坑法施工方法
1)爆破参数确定
根据围岩情况并结合前期隧道开挖爆破情况及综合安全因素,在按照 “先探测、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的原则下施工,确定循环进尺为1.2 米,炮眼利用率90%,掏槽形式采用V形掏槽。炸药选用1号乳化炸药,药卷直径为Ф27,周边眼采用直径Ф27 的药卷不藕合间隔装药。引爆方式采用非电毫秒雷管。爆破参数计算如下:
A.炮眼数量:N=qs/ar
标准直径的炮眼:(炮眼直径35mm,药包直径32mm)
N=qs/ar式中: N—炮眼数目(个)
q—单位炸药消耗量(kg/m3),本隧取0.5kg/m3
s—开挖断面面积(m2),本隧为170 m2
a—爆破振动衰减系数
r—炸药的线装药密度(kg/m)
根据选用断面尺寸得:S=170m2
查经验数据已知:a=0.45 r=0.75kg/m q=0.5kg/m3
N=(0.5×170)/(0.45×0.75)=252(个) 取251 个
拱部采用光面爆破,周边眼间距取45㎝,掏槽眼采用12 个,
B、掏槽眼深度:取b=40cma=50cm α=60°(b为炮孔排距,a为炮孔间距,α为炮孔倾角)
L=0.8/sin60°≈0.9m
C、每一循环装药量:Q=0.5×0.9×170=76.5kg
Φ32 卷长20㎝ 净重150g
D、炮眼的装填系数:掏槽眼80%,辅助眼70%,顶眼60%,求出各炮眼装药量。
钻孔作业采用YT-28手风钻,自制钻爆作业平台辅助作业,钻孔作业中要求“准、齐、平、直、顺”,参考预加固支护位置或画定开挖轮廓线及眼位,准确按要求位置施工,眼底落于同一平面上,边眼外斜保持0.04~0.05,两炮衔接台阶小于10cm,装药必须堵塞,周边眼采用间隔装药,使用导爆索,竹片和电工胶布加工,确保良好效果。
2)爆破设计
双侧壁导坑法开挖爆破设计详见“双侧壁导坑法开挖炮眼布置图”
图3 双侧壁导坑法开挖炮眼布置图
表2Ⅳ级围岩双侧壁开挖爆破参数表
3)施工工序
(1) 进行测量放线确定开挖边线,按爆破设计布置孔位用油漆画点标注。
(2) 开挖①部,人工配合整修。导坑周边初喷4cm厚混凝土封闭岩面,施作洞身锚杆,挂钢筋网,安装型钢钢架和临时钢架复喷混凝土至设计厚度。
(3) 在滞后于①部15米以上后,开挖②部,人工配合整修。导坑周边初喷4cm厚混凝土封闭岩面,施作洞身锚杆,挂钢筋网,安装型钢钢架和临时钢架复喷混凝土至设计厚度。
(4) 利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部Ф108长管棚超前支护。开挖③部,人工配合整修。拱部初喷4cm厚混凝土封闭岩面,施作拱部洞身锚杆,挂钢筋网,架立拱部型钢钢架,复喷混凝土至设计厚度。
(5) 在滞后于③部一段6~8米后,开挖④部。
(6) 在滞后于④部一段6~8米后,开挖⑤部。隧底部分初喷4cm厚混凝土,接长底部型钢钢架,使钢架闭合成环,复喷混凝土至设计厚度
(7) 根据监控量测结果分析,待初期支护收敛稳定后,拆除中部临时型钢钢架。
4) 施工注意事项
a.严格按设计尺寸和设计要求工艺施工。
b.爆破严格按爆破设计施工,严格控制炮眼深度、角度及装药量。
c.钢架分节段连接处设置锁脚锚杆,以确保钢架基础稳定。
d.钢架之间纵向连接钢筋连接按设计要求设置,及时施工并连接牢固。
e.临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并受力稳定后进行。
2.3超前小导管施工
超前小导管适用于Ⅳ加强支护、Ⅴ级及Ⅴ级加强支护。
1)制作钢花管
小导管前端做成尖锥形,尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍,管壁上每隔15cm梅花型钻眼,眼孔直径为6~8mm,尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。
2)小导管安装
⑴测量放样,在设计孔位元上做好标记,用风钻钻孔,孔径较设计导管管径大3~5 mm。
关键词:浅埋偏压;抗滑桩;旋喷桩;CD;CRD
中图分类号:U455.14文献标识码:A文章编号:
1工程概况
1.1工程简介
贺街隧道位于广西省贺州市贺街镇境内,隧道全长2438m,隧道进出口里程分别为DK592+058、DK594+496。隧道内设“人”字坡,DK592+058至DK593+850为11.42‰上坡,隧道内长度1792m;DK593+850至DK594+496为7‰下坡,隧道内坡长646m。
贺街隧道进口多次出现洞口段滑塌和山体地表开裂以及洞顶坍塌现象,造成进口已施工的初期支护发生严重变形,洞内掌子面失稳,隧道进口停止施工。经设计院现场勘察,制定加固方案,在进口隧道左右侧设置抗滑桩,对进口浅埋段采用旋喷桩加固。
1.2地形地貌
贺街位于剥蚀丘陵区,以构造剥蚀中低山为主,地形陡峭,植被发育,隧道最大埋深约200m。隧道轴线总体走向为148°。进口段为浅埋偏压段。洞身穿越地质为第四系残坡积(Q4el+dl)、泥盆系中统郁江阶(D2y)等地层。隧道进口附近发育一向斜构造,两翼岩层产状55°∠32°、274°∠41°;进口边坡顺层。根据地震波折射与EH4电磁波测深资料:DK592+095~+115、DK592+325~+360附近存在物探低速、低阻异常带,围岩以强风化泥质砂岩、强风化泥质粉砂岩、弱风化泥质页岩为主,强风化层厚度>50m。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水,除进出口附近富水外,补给源主要为大气降水。通过基岩裂隙、岩层破碎带和下降泉径流和排泄。隧道洞身溪沟较发育,溪沟中常年有水流。
2施工技术方案及工艺
贺街隧道进口两侧设有23根锚固桩防护。DK592+058~+090段为明洞,采用明挖法施工,该段范围采用桩板结构,仰拱底部设置Ф1.25m钻孔桩24根,共8排,间距4.0m,每个横断面3根,间距6.0m; DK592+125~+145段和DK592+210~+255段采用旋喷注浆对地表进行加固;DK+090~+125段原施工初支段采用明拱暗墙法施工,隧道拱部140°范围设计采用1m厚护拱支护,护拱拱脚采用φ1.0m桩基锁脚,此段基底设计采用φ76钢管桩注浆加固;DK592+125~+205段设有Φ159洞口长管棚,自DK592+125~+190段暗洞衬砌类型为Ⅴc,DK592+190~+205段暗洞衬砌类型为Ⅴb,开挖建议工法为CRD法;DK592+205~+255段衬砌类型为Ⅴb,设双层Ф50小导管超前支护,开挖工法:DK592+205~+210为CRD法,DK592+210~+255为四步CD法。
2.1施工工艺流程
锚固桩施工旋喷桩施工洞口截水天沟施工洞口段开挖洞口管棚施工洞口段护拱暗墙段护拱施工拆换洞内原临时仰拱支护洞内DK592+125~+255段开挖、支护及二衬施工,同时进行DK592+058~+090段桩基施工待隧道贯通后隧底钢管桩施工处理DK592+090~+125段初支DK592+058~+090段仰拱施工。
2.2施工情况
2.2.1锚固桩施工
隧道进口共设计锚固桩23根,其中左侧17根,右侧6根,桩径采用2.25m×2.5m和2.5m×2.75m两种形式,桩长16~28m。已于2010年8月完成锚固桩施工。
2.2.2旋喷桩施工
DK592+125~+145段和DK592+210~+255段采用旋喷桩加固处理,其中DK592+125~+145段旋喷桩加固范围为隧底下2m至拱顶上5m,DK592+210~+255段加固范围为拱顶上5m至弱风化灰岩或砂岩面。
旋喷桩施工完毕后,开挖洞顶临时排水沟,对洞口段(DK592+090-DK592+125)覆盖土进行开挖,拆除原洞口段上部初支拱架,并于2011年1月完成洞口长管棚施工。
2011年3月完成明拱暗墙段锁脚桩基施工,2011年5月完成护拱施工。目前护拱顶已完成第一次2m回填。
2.3施工要求
2.3.1原施工临时仰拱
DK592+090-DK592+125段原施工初支拱架因变形较大已经侵限需要拆除,在施工洞口管棚及护拱时已拆除上部初支拱架,目前剩余临时仰拱和下台阶初支拱架及进口仰拱混凝土。人工用风镐破除临时仰拱与初支拱架连接处的混凝土,然后用气割割断临时拱架,每次切割不超过2榀,直至DK592+125位置。
2.3.2 K590+125~+255段洞身施工
隧道进口为Ⅴ级围岩,浅埋偏压,DK592+125~+210段设计建议采用CRD法进行开挖施工(图1),DK592+210~+255段采用四步CD法(图2),以便及时形成临时封闭结构,确保隧道的稳定,保证隧道的施工安全。
图1 CRD法施工工序横断面图
图2 CD法施工工序横断面图
2.3.3 DK292+058~+090段桩基施工
在进行掌子面施工的同时,施工DK592+058~+090段仰拱底部桩基,桩基施工采用冲击钻机钻孔,钢护筒和泥浆护壁,由于桩基有岩溶存在,钻孔过程中采用抛填黏土、片石方式进行回填,对于溶腔较大且危险的桩基采用钢护筒跟进方式进行钻孔,钻孔到位后吊车下放钢筋笼,混凝土采用导管法进行水下灌注。
2.3.4 DK592+090~+125隧底钢管桩注浆加固
DK592+090~+125明拱暗墙段基底位于全风化泥质砂岩、粉砂岩、碳质页岩岩层中,地下水位高,设计采用φ76钢管桩注浆加固,长度9.5~19m不等。注浆范围:钢管桩注浆至基岩面以下0.5m;钢管桩布孔间距为1m×1m,正方形布置;注浆材料采用水泥单液浆。在注浆加固前先采用弱爆破法破除仰拱及填充混凝土,每3.0~4.0m作为一个施工段,一个施工段的仰拱及填充混凝土拆除后进行钻孔注浆加固。
3注意事项
(1)合理安排工序,防止各工序之间相互干扰,确保安全;
(2)施工坚持“明地质、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则;
(3)采用爆破时严格控制炮孔深度及装药量;
(4)钢架间的连接筋要按要求设置,工序变化处钢架要设置锁脚钢管并注浆处理;
(5)临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可进行;
(6)加强监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,实施调整支护参数,同时为二衬施作提供依据。
4 实施过程中的检测
贺街隧道进口洞口段隧道埋深浅、地质条件差、地下水位浅,施工风险大,因此在DK592+090-+255段设置试验段,对初支围岩间、初支二衬间的接触压力以及地表、围岩深部、支护结构的变形进行现场监测分析。通过及时、准确的现场监测结果判断隧道结构的安全及周边环境的安全,并及时反馈施工,调整支护参数和施工工艺,从而保证隧道工程施工安全。
综合考虑支护方案、预支护措施和辅助工法选取8个断面(DK592+100、DK592+120、DK592+135、DK592+160、DK592+180、DK592+200、DK592+220、DK592+240)作为进口试验段的测试断面,布设监控元器件进行监测。
关键词:隧道;明洞;回填;注浆加固;暗挖
Abstract: the article introduces the hefei to fuzhou passenger special line for fujian jiangxi mark V of the phoenix mountain tunnel construction technology of the type of the hole. The tunnel well in low hills section. According to the design has a section shows the original ground top tunnel, the scheme is selected, the first clean up the area surface soil, followed by of the cement stable macadam layered compacted. Then play set grouting pipe, the implementation of the grouting consolidation, form shell, and the last in the tunnel construction under the protection of underground shape. Construction practice shows that the construction method is reasonable and effective for similar construction will provide the reference.
Keywords: tunnel; Ming hole; Backfilling; The grunting reinforcement; type
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
1工程概况
合福铁路客运专线闽赣段Ⅴ标凤凰山隧道位于福建省建阳市童游镇,起讫里程为DK600+240~DK600+735,全长495m。隧道地处剥蚀低山,地势起伏较大,自然边坡15°~25°,局部35°,植被发育,为杉木林及杂木丛。DK600+440~+473段为V级围岩,隧道在该段落埋深仅为1.8m至-2.5m,隧道拱顶外露原地面。具体情况如下图所示:
地表加固段地形图
2 总体施工方案
该段落采用暗挖法渡过,地表采用反压回填10%的水泥稳定碎石土结合深孔注浆加固地层,加固宽度为隧道中线左侧10.5m,右侧15m,注浆范围:反压回填面至仰拱开挖底面以下不小于2m。钻设竖向注浆孔,孔径φ110mm,纵向间距2m,横向间距1.5m,梅花型布置,孔深16.2~24.2m。孔口管采用φ89mm热轧无缝钢花管,壁厚5mm,单根长度3m。反压回填面浇注20cm厚C20砼止浆盘,止浆盘中间设置φ8钢筋网,网格间距20cm×20cm。止浆盘施工后注浆,注浆材料采用单液水泥浆,水灰比0.6:1~1:1,注浆压力初始0.2~0.5Mpa,终压2~3Mpa,持压2min。钻孔取芯验证注浆效果,合格后在止浆盘上部回填50cm厚粘土隔水层,并植草绿化。
3 施工工艺流程
开挖截水天沟地表清理地表回填压实注浆加固施做粘土隔水层隧道正洞超前管棚施工开挖支护仰拱及衬砌施工。
4 主要施工技术
4.1地表回填压实
4.1.1拌合
回填采用10%水泥稳定碎石土。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,掺量10%;碎石采用10~32.5mm粒径,掺量不小于20%;土选用砂性土,塑性指数5.5~10,液限指数不大于40%,最大粒径不超过10mm;水采用饮用水,建议水灰比1:0.5~1:1。具体各项参数应由现场试验确定,水泥稳定碎石土采用HZS50拌和机拌合。
在正式拌制级配碎石混合料之前,必须先调试所用的厂拌设备,拌和时根据天气阴晴、气温、运距等,在最佳含水量基础上,按0.5%~1.0%增加拌和用水量。并跟踪检测含水量、颗粒级配,控制好拌和料质量。试验人员要经常从出料口取拌好的混和料做水泥剂量测定和筛分试验,以检查混合料是否符合配合比设计。
4.1.2 测量
在原地面上测量出隧道纵向中线和横向,放出换填边线和边桩,采用钢筋桩标示出每层回填高度,松铺系数按照1.3考虑。
4.1.3 运输
采用大对吨位自卸车运输,并保证足够的运输车辆,确保能够连续不间断的连续摊铺。车辆运输过程中用防水蓬布覆盖,防止水分散失。填料摊铺采用人工配合挖机进行摊铺。
4.1.4 碾压
采用重型光轮振动压路机进行碾压,按1静压+2弱振+2强振+2弱振+1静压碾压组合方式进行压实,使其达到规定压实度,且表面需平整,各项指标符合设计要求。
4.1.5 检测
每填筑一层均进行压实度检测,压实度均应控制在97%以上。
4.2注浆加固
4.2.1钻孔
钻孔直径110mm,纵向间距2m,横向间距1.5m,梅花型布置,钻孔前应放样,用白灰撒出孔位线。钻孔深度应根据回填表面标高和仰拱开挖底面标高确定,确保钻孔深度超过仰拱底标高2m以上。钻机就位必须准确无误,确保钻孔偏斜率应控制在1%以内,钻孔可采用HZ-100Y地质钻机或潜孔钻机(车)施工。钻孔共计162个,钻设时,纵向应由一端向另一端单向钻设,横向可按照Z字型钻设。每个钻孔完成后,应及时扫孔,及时安设孔口管。
地表加固段横断面图
单位:cm
地表加固段纵断面图
单位:cm
4.2.2安设孔口钢花管
钻孔完成后,采用钻杆进行扫孔,扫孔次数不少于2次。钻孔完毕后,取下钻头,更换小号钻头,插入孔底,采用后退式清孔,清孔完毕后,再将钻杆插入孔底,重复清空一次即可。然后安设孔口钢花管。钢花管采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝加工制作,长度3m/根,管体注浆孔按15cm×15cm间距梅花形布置,注浆孔直径10mm,尾部预留30cm止浆段不钻孔,并在钢花管尾端焊接10cm×10cm大小1cm厚的止浆钢板,钢板中间贯穿焊接10cm长φ20mm车丝注浆管,在距尾端20cm处,焊接φ20mm防落钢筋1环,所有焊缝必须采用周边焊。钢花管安装时应外露回填面20cm。
4.2.3施做C20砼止浆盘
当钻孔及孔口管施工完成后,浇注C20止浆盘,浇注前回填面必须清扫干净,并喷水湿润。止浆盘内设φ8钢筋网片,网格间距20×20cm,搭接不得少于1个网格,网片应预先加工,尺寸可按2m×2m考虑,主要方便施工即可。网片位于止浆盘中央位置,施工时采用10cm厚的方形C20砼垫块,进行支垫,分段铺设,分段浇注,每次铺设网片时,砼间隔时间不得超过45min;也可先分段铺设10cm厚C20砼,并在45min之内,完成该段网片铺设,施工剩余10cmC20砼,并预留网片搭接长度。砼捣固采用平板振动器捣固,砼浇筑完成12h内,应覆盖洒水养护,强度达到8Mpa时可上开始注浆施工。严禁车辆或重型设备在砼上碾压。
4.2.4注浆试验
注浆参考参数为:浆液扩散半径1.8m;注浆采用水泥单液浆,水灰比0.6:1~1:1;注浆压力:初压0.2~0.5Mpa,终压2~3Mpa。
注浆前应对注浆参数进行确定,通过试验和实践进行完善、调整。选择三个以上的孔作为试验孔,作压水试验,测定围岩单位吸水量、围岩孔隙率、渗透系数、涌水量等,为确定浆液配合比、扩散半径提供依据。
4.2.5注浆加固
注浆之前必须对注浆设备进行调试,确定正常后方可开始注浆。注浆参数确定后,进行注浆加固。注浆时,先注最外两排孔,然后依次向内推进,每排注浆孔中,先灌注两端的孔,然后间隔交错灌注。
为保证注浆效果,确保暗洞施工安全,每个钻孔注浆前应用真空泵,将孔内空气抽排干净,抽排时孔内压力为零时即可,关闭闸阀,安设注浆管,打开闸阀,开始注浆,初压0.2~0.5Mpa,终压2~3Mpa,终压时应持压2min,然后关闭闸阀,拆除注浆管。
注浆结束标准:
(1)预注浆各段进浆量小于20~30L/min;
(2)先注浆量与设计数量大致相等;检查孔吸水量小于1L/min(检查孔应随机钻取,数量不小于钻孔数量的3%,检查孔在相邻4孔中间钻取,深度与钻孔深度相同)。
(3)注浆后固积体抗压强度≥0.2 MPa。
4.2.6钻孔取芯验证
注浆加固结束后,试验人员必须对注浆效果进行验证,钻孔取芯,并进行抗压强度试验,抗压强度不小于0.2Mpa。当注浆固积体强度小于0.2Mpa时,即未达到效果时,应对未达到的部位重新钻孔进行补浆。
4.2.7 M10水泥砂浆封孔
注浆加固确认效果满足要求后,对外漏止浆盘的注浆管采用M10水泥砂浆进行封孔,砂浆必须将管口全部包裹,不得外漏。
4.3施做粘土隔水层
施做粘土隔水层,厚0.5m,施工时每分段分层部位必须搭接不小于0.3m宽度,并人工夯填密实。粘土必须选择粘性好、无杂质、无石块的粘土,施工时确保隔水层与边、仰坡搭接良好,连接处采用3~5cm厚20cm宽的M10砂浆封闭。施工完成后,隔水层范围内进行植草绿化,防止雨水冲刷,粘土流失。
4.4隧道正洞施工
4.4.1超前管棚
隧道正洞施工前所有地表加固措施必须全部完成,暗洞施工时首先应做好超前支护,采用φ89mm壁厚5mm热轧无缝钢管,环向间距0.4m,每次管棚施工长度15m,搭接长度3m。并在管棚间距处加单层φ42mm超前小导管、环向间距0.4m,长4.5m。洞身管棚单号为钢花管,小导管全部为小导管,采用1:1水泥浆液进行注浆加固。
4.4.2开挖支护
严格按照设计的双侧壁导坑法施工,同时做好洞内监控量测及地表沉降观测。监控断面距离不得大于5m,且洞内洞外必须处于同一断面。专人负责,每天观测,频率不得少于2次,及时整理数据并分析,掌握围岩与支护的动态信息,随时指导洞内施工,确保加固段施工安全。
4.4.3仰拱及衬砌施工
开挖后及时施做仰拱,确保支护封闭成环。根据监控量测情况确定隧道拱墙衬砌施做时间,在最短的时间内完成隧道衬砌,彻底消除安全隐患。
5.结束语
对低山丘陵地区隧道露顶地段采用先回填注浆加固,使隧道顶部形成一层具有一定承载力的覆盖层,再采用浅埋暗挖的施工工艺是可行的。施工中要确保地表回填注浆效果,正洞施工加强支护及监控量测,确保施工安全。
参考文献
⑴铁路隧道工程施工技术指南,TZ204-2008
⑵高速铁路隧道工程施工技术指南,铁建设(2010)241号
关键词:隧道、软弱围岩、施工、总结
中图分类号:U45 文献标识码: A
1 工程施工特点
1.1围岩风化程度较高
浅埋及软弱围岩隧道围岩多为强风化、全风化,全部或部分围岩呈砂土状、土夹石状或泥夹石状。
1.2自稳能力差
浅埋及软弱围岩隧道围岩风化程度较高,当该围岩受到轻微扰动时,往往就会失去自稳能力,出现掉块、脱落,控制不当甚至会坍塌冒顶。
2 施工技术及控制要点
2.1暗洞进洞前施工准备
由于隧道洞口一般为浅埋段,施工时应采取一定的技术措施,确保洞口的稳定,为进洞做好准备。
边仰坡开挖应避开雨季,开挖前应施作好截水天沟,边仰坡应自上而下开挖,坡面可能滑塌的土及危石应全部清除,边仰坡开挖完成后,应及时施作临时防护措施。
2.2超前支护
超前支护主要划分为超前管棚、超前小导管。超前管棚在前文已做了介绍,本节重点总结超前小导管施工技术。
超前小导管管体材料为无缝钢管,需根据不同的围岩级别选择不同的直径及壁厚,管身前端钻设直径为1.0cm的浆液扩散孔,尾端预留1.0~1.5m的止浆段。小导管长度为4.0~5.0m,外插角为10?~15?,小导管前端加工为锥形,便于插入,尾端与钢架焊接形成完整的临时支护体系。注浆时,浆液通过管身的浆液扩散孔渗入围岩,起到固结加固围岩的作用。
两个循环的小导管应有1.0~1.5m的搭接,当下一循环的开挖时,应注意观察验证已施工完的超前小导管的施作质量,并作好记录,指导后续施工。
图3-1 使用风动钻机送顶超前小导管
2.3开挖
软弱围岩隧道开挖应以“新奥法”的少扰动、短进尺、弱爆破、紧封闭为总体指导思想,同时,施工时严格依照原铁道部【120号】文的规定的每循环开挖进尺及施工步距要求,即Ⅴ级围岩上台阶每循环开挖控制在1榀钢架间距,下台阶开挖为两榀钢架间距,仰拱至掌子面的距离不得大于35m,二衬至掌子面的距离不得大于70m。
开挖前应编制详细的施工技术交底,对开挖工法、中线及高程、预留变形量、超欠挖等作出明确要求。
2.4初期支护
由于钢架施工直接关系到净空、二衬厚度、喷射混凝土平整度、初期支护施工质量等重要技术指标,个人认为钢架施工是初期支护最重要的环节,因此本节重点介绍钢架施工技术及控制要点。
2.4.1钢架的加工制作
施工前应按设计尺寸绘制钢架详细尺寸图,便于加工厂下料加工。钢架尺寸应充分考虑施工误差及预留变形量,施工前期应遵循宁大勿小的原则,施工过程中根据监控量测成果适当调整,此项将在3.10中做详细总结。
考虑到受力及对拼装的影响,钢架连接板及连接角钢必须采用钻孔机钻孔,不得使用氧气乙炔烧焊。
第一榀钢架加工完毕后应在平整的水泥地试拼,检查拼装后钢架整体轮廓尺寸是否符合设计要求,对于格栅钢架,还应检查平面翘曲是否符合要求。钢架在试拼无误后,方可用于洞内施工。
2.4.2钢架的安装
钢架加工完成后,宜尽早使用。在运往洞内时,应轻拿轻放,防止钢架受损变形。
掌子面完成排险及断面检查后,测量放样钢架位置,放样点用红色喷漆及水泥钉标记于掌子面,钢架应严格按照放样点支立,钢架必须落底于牢固的基础上,两节钢架间螺栓必须使用专用扳手旋紧加固。相邻两榀钢架间距误差不得大于10cm,并且设置纵向连接。钢架施工完成后应及时落底接长,封闭成环,改善其受力状态。
2.4.2完善初期支护体系
钢架支立完毕后,应打设系统锚杆,铺挂钢筋网片,并与钢架焊接形成整体。
喷射混凝土施工为初期支护施工的最后一道程序,喷射时应控制风压(R0.5Mpa)及角度(90?),减少回弹量并保证混凝土密实度,喷射混凝土应自下而上分层、分段进行,喷射面层时应重点控制平整度。若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加倾斜,保证钢架背后密实无空洞。
2.5临时支护
临时支护主要包括锁脚钢管及临时钢架,主要作用为控制钢架沉降。钢架固定好后,应打设锁脚钢管,钢架与锁脚钢管间角度为45?,并采用Φ22“U”型钢筋进行可靠焊接。锁脚钢管施作简单易行,可有效的限制钢架下沉,因此,软弱围岩及不良地质段可适当增加锁脚钢管数量(钢架与锁脚钢管采用Φ22“U”型钢筋焊接如下图所示)。
图3-2采用Φ22“U”型钢筋焊接 图3-3打设双层锁脚钢管
2.6仰拱
3.6.1软弱围岩段仰拱施工注意事项
软弱围岩隧道仰拱应遵循开挖多少、封闭多少的原则,一次开挖长度不得超过3.0m。开挖标高、中线、轮廓应符合设计要求,基底不得有虚渣、积水。开挖完成后及时组织支立钢架,喷射混凝土封闭。
图3-4 采用4步CD法施工时,仰拱钢架施工
2.7二次衬砌
3.7.1二次衬砌施作条件:
①二次衬砌施工应满足施工步距要求,二次衬砌到掌子面距离:Ⅳ围岩不得大于90m,Ⅴ级围岩不得大于70m。
②二次衬砌应在初期支护基本稳定后方可施作。
③为确保二衬厚度,施作二次衬砌前应进行初支断面扫描,有侵限的应处理合格后方可施作二次衬砌。
④初支面有股状及大面积散状渗漏水的,在敷设防水板前应进行引排处理,确保二衬混凝土施工质量。
⑤二次衬砌施工前,应检查喷射混凝土的平整度,尤其是Ⅲ级围岩光爆地段,如平整度不合格,在二衬混凝土浇筑完成后,拱顶防水板背后会有空洞产生。因此对于平整度不足部位需补喷混凝土。
⑥二次衬砌施工前,应清除初期支护表面的尖锐物、凸出物。需注意的是上台阶与下台阶连接钢板的位置,由于喷射上台阶时,存在喷射混凝土堆积的现象,易造成该部位侵限,施工时应注意。
3.7.2二次衬砌防排水施工
二次衬砌防排水施工技术总结已在《高速铁路隧道工程防排水施工技术控制要点及优化措施》中做了详细介绍,本节不再累述。
证,以便准确的指导施工。
2.8监控量测
监控量测应作为关键工序纳入施工组织设计。监控量测必须紧接开挖、支护作业,按照设计要求进行布点和监测,并根据现场情况及时调整量测的项目和内容。
监控量测应为施工管理提供一下信息:
1.围岩和支护的稳定性,二衬可靠性的信息
2.二次衬砌合理的施作时间
3.为施工中调整围岩级别,调整预留变形量,修改支护系统设计和变更施工方法提供依据。
监控量测的主要项目为,洞内、外观察,拱顶下沉、净空变化。
监控量测点必须及时埋设,开挖支护后2小时内读取原始数据。监控量测点要设置标识牌,标识里程、设点时间等相关信息。
隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距:Ⅳ级围岩不得大于10m,Ⅴ级围岩不得大于5m。隧道浅埋。隧道浅埋等地段,地表必须设置监控网点并实施监测,当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时,应暂掘进,并及时分析原因,采取处理措施。
监控量测的频率应随着围岩的沉降速率而调整。
2.9小结
在浅埋及软弱围岩隧道施工前,应按设计图纸,有针对性的编制详细的施工技术交底,并在现场施工过程中加以验证及改进;针对可能存在的安全风险,应进行充分的论证,编制详细的安全交底。浅埋及软弱围岩隧道施工时,应重点控制开挖进尺及施工步距,加强超前地质预报及监控量测工作,如有异常情况,应及时调整设计参数,确保施工安全。
关键词:灰岩白云岩地质 隧道 光面爆破 施工技术
中图分类号:U455.6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)01(b)-0068-02
1 工程概况
团寨隧道位于贵州省都匀市西郊,全长2013.93 m,最大埋深约300 m。设计为客专双线隧道,设计时速250 km/h。隧道开挖断面约140 m2,净宽约12.8 m,净高约8.7 m。全隧穿越的围岩以较完整的灰岩、白云岩为主,其中有III级围岩1039 m。下面就灰岩白云岩地质隧道的光面爆破施工技术做如下总结。
2 超欠挖影响
严重的超欠挖会浪费资源、增加成本、加大施工难度,主要表现在以下几点。
(1)增加弃渣量,浪费机械和增加耗时。
(2)超挖部分回填,增加混凝土用量和加大工程量。
(3)欠挖直接影响衬砌结构厚度,处理费工、费时、耗材。
(4)超欠挖形成的褶皱面,既影响外观质量,又不利混凝土喷射、防水板铺挂,致使工序难以正常衔接,不利于施工组织。
(5)局部严重的超欠挖会产生应力集中,影响围岩的稳定能力,岩体易崩落、掉块,给施工造成安全隐患。
要尽量减小由于超欠挖带来的不利影响,必须针对不同的围岩地质,选取适宜的爆破参数。
3 光面爆破参数选择
团寨隧道设计要求III级围岩采用上下台阶法施工,III级围岩段隧道主要以较完整的灰岩白云岩地质为主。在实际施工中,上台阶高度为7.63 m。
光面爆破的主要参数有:不耦合系数(k)、最小抵抗线(W)、周边眼间距(E)、周边眼密集系数(μ)、和装药集中度(γ)。
3.1 不耦合系数(k)
3.2 最小抵抗线(W)
最小抵抗线即光面层厚度,光爆效果的好坏,除受周边眼间距的周边装药结构参数的影响外,更主要受到最小抵抗线的影响,光面层厚度不仅影响周边眼裂纹的形成,而且还影响着光面层的破碎和开挖后隧道围岩的稳定,因此确定合理的光面层厚度对提高光面爆破效果有积极的作用。
3.3 周边眼间距(E)
周边眼原则上应布置于设计轮廓线上,施工中因受凿岩机机型的限制,同时为方便施工,需向外偏斜3°~5°,使眼底落在轮廓线外10 cm处。
确定周边眼间距E值,根据试验,光爆周边孔间距一般为E=(8~18)d(d为炮眼直径)。团寨隧道炮眼直径d=42 mm,根据软岩和层理节理发育的岩层眼间距应小而最小抵抗线应大、坚硬稳定的岩层眼间距应大而最小抵抗线应小的原则,验算确定E的取值范围为10~13 d,再经现场爆破试验最终确定周边眼间距E取值为50 cm时,能有效控制爆破轮廓,减少超欠挖。
3.4 周边眼密集系数(μ)
周边眼密集系数是指孔距E与最小抵抗线W之比值,即μ=E/W。μ值的大小,对光面爆破效果影响最大,下面从三种不同情况进行说明。
(1)当μ=E/W≈2时,孔间距值E偏大,而W值偏小,爆破后形成两个单独的爆破漏斗。
(2)当μ=E/W≈1时,如果两炮眼同时起爆,压缩波到达自由面前,即可完成孔间裂隙的贯通,形成光面。如不同时起爆,另一炮眼起临空面作用,也可达到光面爆破效果。
(3)当μ=E/W≈0.5时,不管是否同时起爆,压缩波到达自由面时,首先到达相邻炮孔,不仅产生裂缝,并使该孔岩石深度破坏,对岩体扰动大,也极易造成超挖,达不到光面爆破的效果。
实践表明,当μ=0.7~1.0时,爆破后的光面效果较好,硬岩中取大值,软岩中取小值。在团寨隧道施工的III级围岩开挖时,μ取1.0时光爆效果最好。
3.5 装药集中度(γ)
装药集中度是指单位长度炮眼中装药量的多少(g/m)。为了控制裂隙的发育,保持新壁面的完整稳固,在保证沿炮眼连心线破裂的前提下,尽可能少装药。软岩中一般可用70~120 g/m,中硬岩中为120~300 g/m,硬岩中为300~350 g/m。
4 炮眼数量及装药量参数设计
4.1 炮眼数量
4.2 每循环装药量
5 掏槽眼形式
由于开挖面积较大,施工中采用楔形掏槽。炮眼与开挖面间的夹角α、上下两对炮眼的间距a、同一平面上一对掏槽眼眼底间距b,是影响掏槽效果的重要因素,施工中夹角α取75°,a值取50 cm,b值取65 cm。
结合上述方法,亦可计算出下台阶爆破参数。总结III级围岩每一循环爆破参数见(表1)。
6 起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关,采用非电毫秒雷管微差起爆技术,不但控制单段雷管的起爆药量,又能有效地控制每段雷管间的起爆时间,使爆破振动波不叠加。这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果,又能消除爆破振动的有害效应。隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络,在掏槽眼、辅助眼、底板眼及周边眼中,起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20 ms,起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管,这样可以使爆破振动速度降低30%。使用非电毫秒延时雷管段别1、3、5、7、9、11、13、15,起爆顺序为:掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。
7 起爆效果
8 主要施工机械设备及人员配置
(1)YT-28气腿式凿岩机15台,人员16人。
(2)电动空压机20 m3的4台。
(3)开挖台架一个。
(4)火工品:乳化炸药、毫秒雷管。
(5)ZL50装载机2台。
(6)15T自卸汽车4辆。
(7)卡特220型挖掘机。
9 施工注意事项
(1)测量人员严格按钻爆设计图进行测量放样,准确定出炮眼(尤其是周边眼)的位置。
(2)辅助眼及周边眼孔底要尽可能保持在同一平面上,以获得爆破后较平整的掌子面,方便下一循环施工。
(3)为了减少振动、飞石及噪声,保证洞内初期支护及作业安全,炮孔加强堵塞,避免飞石溢出,降低噪声,减弱振动,并让机械、人员撤出安全距离。
【关键词】电气化;综合接地;L型焊接;接地极;接地端子
1.工程概况
新建铁路云桂线石林隧道位于云南省弥勒县—石林县境内,线路设计为“人”字坡,隧道全长18208m,起止里程DK651+225~DK669+433,为全国最长的单洞双线铁路隧道,全国最长的岩溶隧道,世界上最长采用钻爆法施工的岩溶隧道。
石林隧道设计为电气化隧道。隧道综合接地系统是由贯通地线、接地装置及引接线等构成。该系统通过沿隧道两侧敷设的贯通地线将铁路沿线短路电流、杂散电流等安全地导入大地,起到防雷电、抗干扰、保护人身安全和设备安全的作用。任一点的接地电阻值应不大于1Ω。
2.技术总结
2.1施工准备
技术准备:
⑴施工前,依据设计图纸将管段所有接地钢筋、接地端子的设计里程、安装部位及数量等设计参数分类汇总。
⑵根据设计图纸和施工进度安排,做好接地钢筋、接地端子等材料储备。接地端子采用桥隧型接地端子;接地钢筋采用?16圆钢。
⑶隧道单口施工,设备机具配置应结合隧道施工方法、工期要求进行合理配置,配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2~1.5倍。主要机具有钢筋切断机、弯曲机、接地电阻测试仪。
2.2接地极施工
2.2.1隧道Ⅱ级A型围岩地段接地极施工
⑴Ⅱ级围岩有底板钢筋的隧道及明洞地段,利用隧道底板下层的结构钢筋做为接地极,底板接地钢筋网按照一个台车位的长度考虑,间隔一个台车位设置一处。
⑵隧道底板接地极按照1m间距选用底板底层的结构钢筋,即在隧道底板的底层形成一个1m×1m的单层接地钢筋网,纵向选取5根,横向选取11根,中部“十字”交叉的两根钢筋上的网格节点要求施以“L”形焊接,其他节点绑扎。
⑶兼有接地功能的(含连接)的结构钢筋和专用接地钢筋截面应满足接触网最大短路电流要求。若满足不了,应并接相邻两根钢筋或更换为?16钢筋。
2.2.2隧道Ⅲ级围岩地段接地极施工
⑴Ⅲ级围岩隧道,利用锚杆和专用环向接地钢筋做为接地极。
⑵锚杆接地极以约一个台车长度为间隔设置,用接地极的锚杆环向间距要求为2倍锚杆长度,即6m,每环设置接地锚杆分别为6根;接地锚杆与钢网片、专用环向接地钢筋可靠焊接。
2.2.3隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩地段接地极施工
⑴Ⅳ、Ⅴ级以上围岩隧道,利用锚杆、钢拱架(或钢网片)做为接地极。
⑵锚杆接地极以约一个台车长度为间隔设置,用接地极的锚杆环向间距要求为2倍锚杆长度,即Ⅳ级7m、Ⅴ级8m,每环设置接地锚杆分别为Ⅳ级5根、Ⅴ级5根;接地锚杆与钢网片、钢拱架可靠焊接。
Ⅲ级、Ⅳ级级Ⅴ级围岩每个台车位的隧道接地极初支后均外露1.0m,标示清楚,再通过连接钢筋与两侧电缆槽外缘的纵向接地钢筋连接。
2.3二衬接地钢筋施工
⑴隧道二衬中无结构钢筋的段落,除接触网基础接地外,按照图纸规定,施工时不再单独设置接地钢筋连接。
⑵隧道二衬中有结构钢筋的段落,利用二次衬砌的内层纵、环钢筋作为接触网断线保护钢筋;接触网线垂直向上在拱顶的投影线两侧以0.5m为间隔,各选3根纵向结构钢筋作为接地钢筋;上述投影线两侧各1.5m外的其他位置,以1m为间隔,选择纵向结构钢筋30根,作为接地钢筋。
⑶二次衬砌环向接地钢筋可使设在两侧通信信号电缆槽内的贯通地线敷实现横向连接。
⑷在每个台车位(作业段)中部选一根环向结构钢筋,环、纵向接地钢筋间可靠焊接;纵向接地钢筋在作业段间可不连接;每个作业段内的环向接地钢筋与两侧通信信号电缆槽线路外缘的纵向接地钢筋连接。
2.4拱顶接地端子施工
石林隧道设计为后植入安装方式固定接触网基础槽道,拱顶需预埋接地端子。拱顶接地端子里程设置:按照隧道口(或斜切洞门顶口)进口2m开始预留第一处,每隔5m预留第二处,此后每隔45m重复预留两处。
2.5综合洞室接地端子施工
⑴在每个专用洞室、变压器洞室两侧壁下部设置2个接地端子,高度距洞室底面20cm,宽度距余长电缆腔底边160cm,洞室左、右侧分别设置,供洞室内设施接地。
⑵接地端子通过连接钢筋(衬砌后预留1.0m)与电缆槽外缘的纵向接地钢筋连接。
2.6纵向接地钢筋、电缆槽处接地端子施工
⑴在两侧通信信号电缆槽的线路侧外缘各设一根?16纵向接地钢筋(圆钢),每100m断开一次。用于隧道接地极、接触网断线保护接地及接地钢筋间的等电位连接。
⑵从隧道进口2m开始,在两侧通信信号电缆槽底部,每间隔100m设置一个接地端子,小于100m的隧道在中部设一处。接地端子供隧道接地装置与贯通地线连接。
⑶从隧道进口2m处开始,在两侧通信信号电缆槽靠线路侧壁上,每间隔50m设置一个接地端子,小于50m的隧道在中部设一处,接地端子供轨旁设备、设施接地。
3.隧道综合接地质量检查
3.1接地钢筋的焊接
隧道综合接地钢筋的接续采用搭接焊,接地端子与接地钢筋连接采用搭接焊,纵横向钢筋的连接采用?16 钢筋L 型焊接,单面焊缝长度不小于200,双面焊缝长度不小于100,焊缝厚度不小于4,要求焊缝饱满无夹渣。
3.2接地电阻检测
按照操作说明连接相关线路后,将仪表放置水平,归零。将“倍率开关”置于最大倍率,逐渐加快摇柄转速,使其达到150r/min。当检流计指针向某一方向偏转时,旋动刻度盘,使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。
4.综合接地施工控制要点
4.1所有接地端子全部采用规格为M16桥隧型接地端子。
4.2所有接地端子均通过连接钢筋与电缆槽外缘的纵向接地钢筋连接,均应保证焊接质量,施作时应根据具体的钢筋配筋,采用搭接焊或L型焊接。
4.3所有环向接地钢筋与贯通地线均采用焊接方式,可靠连接。在施工中外露的接地钢筋均进行防腐处理,并标示清楚。
4.4隧道综合接地中贯通地线上的任一点的接地电阻值应不大于1Ω,形成低阻等电位综合接地平台。每个部位混凝土浇筑前、浇筑后,量测接地电阻,并做好记录。
4.5构筑物内兼有接地功能(含连接)的结构钢筋和专用接地钢筋应满足:接触网短路电流不大于25KA时,钢筋直径不应小于14;接触网短路电流大于25KA时,钢筋直径不应小于16。
不满足要求时,可将相邻的二根钢筋并接使用(无需改变钢筋的间距)或局部更换直径为14或16的钢筋。
【参考文献】
[1]铁路综合接地系统(铁路工程建设通用参考图)[通号(2009)9301].
[2]铁路通信、信号、电力、电力牵引供电工程施工安全技术规程.中铁电气化局集团有限公司(铁建设[2009]181号).
关键词:隧道;公路;路面;结构设计;施工
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
0.引言
近年来,我国的市场经济发展迅猛。由随着我国公路建设速度的不断加快及建设里程的不断增长,在我国这个多山的国家里,公路隧道正以其可提高线路标准、缩短运营里程、保护环境和不破坏森林植被等优点而越来越受到人们的青睐。但是目前国内对于隧道的研究主要集中在 2 个方面:一方面是隧道洞体本身的结构设计和施工技术,主要涉及地下工程和岩土工程;另一方面是隧道自身的环境,包括隧道通风和隧道照明、隧道安全性等。隧道路面的研究对隧道工程和道路工程来说都较少涉及,隧道内路面结构和材料设计没有对应的规范和指南,在隧道路面结构设计时通常套用公路或城市道路设计规范。我国隧道路面结构形式繁多,但都存在各种各样的问题,严重制约了交通量的发展。因此,加强公路隧道路面结构设计与施工的研究具有重要的意义。
1. 某公路隧道路面的设计和施工
某公路穿越崇山峻岭,隧道这一工程结构形式屡见不鲜,隧道内路面与洞外路堑段相比存在下面几个方面的特殊性:
1) 隧道在地层中穿越,其埋置条件、地应力条件与同外路堑段相比,在受力特性方面存在较大的差别。
2) 隧道处于山体中,地下水对隧道路面的影响比洞外更大。
3) 隧道为管状构造物,空间狭小,存在汽车尾气、粉尘在路面上的积聚现象,这些尾气、粉尘在路面表面的粘附比洞外路段要大。对水泥混凝土路面而言,油渍的污染、粉尘的积聚,使路面抗滑性能大大降低,且得不到天然降雨的冲洗,长期影响路面的抗滑性能,成为事故高发路段。
4) 洞内发生火灾事故时,容易引发次生事故,事故破坏力与损失比洞外要大,对路面的影响也比洞外严重。特别是采用沥青混凝土路面的隧道,因沥青是易燃材料,发生火灾事故时,会产生大量烟尘与有害气体,在特长隧道中,救援难度大,容易产生更为严重的后果,事故破坏力与损失会大大增加。
5) 隧道内光线差,视觉环境差,空间窄,路面施工条件差,养护维修难度相对较大,对交通影响大,而且不安全。
6) 在环境突变的洞口处,水泥混凝土路面易发生交通事故。鉴于上述情况,高速公路隧道路面的结构可靠度与使用品质对全线的道路畅通与交通安全影响很大。因此,在广西高速公路隧道路面的结构设计中,引入了永久性路面或长寿命的设计理念,在耐久性与结构可靠度方面进行了重点考虑,同时也着重考虑了营运安全因素。
综合考虑隧道外一般路段的路面结构情况( 4 cm 改性沥青SMA-13 表面层 + 6 cm 改性沥青 AC-20 中面层 + 7 cm 或 8 cm 厚AC-25 下面层 + 34 cm 厚 5% 水泥稳定碎石基层 + 18 cm 厚水泥稳定碎石底基层) ,广西高速公路的隧道路面采用了两种结构形式,一种是复合式沥青路面结构形式,另一种是连续配筋混凝土路面结构形式。长度在 1 500 m 以内的隧道,其路面结构采用复合式沥青路面结构,即 4 cm 改性沥青 SMA-13 +6 cm AC-20 改性沥青混凝土+ 17 cm( 施工过程中有些改为 20 cm 厚) 或 24 cm 厚 C40 连续配筋混凝土 +15 cm 或 20 cm 厚的 C15 混凝土基层。
某公路隧道路面沥青层的设计与施工,与一般路段相同,在此不再重复。下面就隧道路面中的连续配筋混凝土结构层的设计与施工作一简要介绍。
1) 连续配筋混凝土表面层的设计。
隧道中 27 cm 厚的 C40 连续配筋混凝土表面层,混凝土设计弯拉强度为 5. 0 MPa,路面宽度为 7. 5 m,行车道和超车道之间设一条纵向施工缝,板宽 3. 75 m,纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。设有横缝的路段,横向缩缝间距要求在 8 m ~12 m,切缝深度 6 cm。纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 10 cm,配筋率为 0. 745%。横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,纵向间距 30 cm。纵向钢筋布设在距板顶 11 cm 处,横向钢筋位于纵向钢筋之下。考虑到基层不平整,混凝土板下容易出现脱空现象; 同时,连续配筋混凝土板顶面要求切缝,需要钢筋控制裂缝宽度和间距的作用大大降低。因此,施工过程中有些路段将纵向钢筋布置在距板底 1/3 厚处( 距板底9 cm 处) ,并将横向缩缝间距改为5 m,切缝深度8 cm。
2) 复合式路面中连续配筋混凝土结构层的设计。
复合式路面中的连续配筋混凝土结构层,是厚度为 17 cm( 施工过程中有些改为20 cm 厚) 或24 cm 的 C40 连续配筋混凝土,设计弯拉强度为5. 0 MPa。路面宽度为7. 5 m,行车道和超车道之间设一条纵向施工缝,板宽 3. 75 m,纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。横向缩缝间距要求在 8 m ~12 m。
无仰拱路段,纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 10 cm,配筋率为 0.788%; 横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,纵向间距 30 cm,配筋率为 0.222% 。纵向钢筋布设在距板顶7 cm( 板厚17 cm) 或10 cm( 板厚24 cm) 处,
横向钢筋位于纵向钢筋之下。
带仰拱路段,纵向钢筋采用直径为 12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 20 cm; 横向钢筋采用直径为 8 mm 的圆钢,纵向间距25 cm。纵向钢筋布设在距板顶 7 cm( 板厚 17 cm) 或 10 cm( 板厚24 cm) 处,横向钢筋位于纵向钢筋之下。
3) 端部处理。
约束连续配筋混凝土路面端部位移的主要措施,现行《公路水泥混凝土路面设计规范》中有钢筋混凝土矩形地梁锚固、混凝土灌注桩锚固、宽翼缘工字梁接缝与连续设置胀缝四种。钢筋混凝土矩形地梁与混凝土灌注桩造价较高、施工较复杂。胀缝往往是混凝土路面的薄弱环节,容易破损。而宽翼缘工字梁接缝,也容易损坏,主要原因之一是国内没有专门生产用于连续配筋混凝土端部锚固的工字钢梁,国内市场上的标准 H 型钢翼板过宽、腹板较薄和钢材强度偏低。广西高速公路的连续配筋混凝土复合式沥青混凝土路面采用桥梁毛勒伸缩缝装置作为端部处理。
4) 连续配筋混凝土板施工工艺。
采用滑模摊铺机铺筑隧道内的水泥混凝土路面,广西在国家主干线上的各条高速公路积累了丰富的经验,多座隧道都使用滑模摊铺,效果良好。广西高速公路主线采用沥青路面,隧道内的水泥混凝土路面比较少,且很分散,加之都是连续配筋混凝土路面,采用滑模摊铺机摊铺,施工难度很大。因此,部分高速公路隧道内连续配筋水泥混凝土板采用三辊轴机组施工。