隧道工程施工论文.doc

20 1 洞门的作用洞门的作用1 隧道洞门的作用体现在以下几个方面：（1）隧道洞门可以减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋至较深时，开挖量较大，设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用，减少土石方开挖量。（2）稳定边坡、仰坡。修建洞门可以减小引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，使边坡及仰坡得以稳定。（3）引离地表水流。地表水流往往汇集在洞口，如不排除，将会侵害路线，妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走，确保运营安全。（4）装饰洞口。洞口时隧道唯一外露部分，是隧道的正面外观。修建洞门可以起到装饰作用，特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境，给予艺术处理，进行美化。2 隧道洞门设计形式隧道洞门设计形式2 根据隧道洞口所处的地形、地质条件，洞门形式也有所不同，主要有如下几种：2.1 洞口环框洞口环框 当洞口石质坚硬稳定（I-II 级围岩），且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。20 2.2 端墙式（一字式）洞门端墙式（一字式）洞门 端墙式（一字式）洞门是最常见的洞门。它适用于地形开阔、石质较为稳定（II-III级围岩）的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。2.3 翼墙式（八字式）洞门翼墙式（八字式）洞门 当洞口地质较差（IV 级及以上围岩），山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡，起挡土墙作用。翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。2.4 柱式洞门柱式洞门 当地形较陡（IV 级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置 2 个（或 4 个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳20 定性。柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。2.5 台阶式洞门台阶式洞门 当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用。2.6 斜交式洞门斜交式洞门 当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口（洞门与线路中线的交角不应小于 45）。一般斜交式洞门与衬砌斜口段应整体灌注。由于斜交式洞口及衬砌斜口段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用它。20 2.7 喇叭口式洞门喇叭口式洞门 高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门 2.8 明洞式洞门明洞式洞门 当基岩完整，坡面较陡，地面水不大，采用重力式内墙开挖量较大时，可采用钢筋混凝土锚杆式内墙。外墙只承受由盖板传来的垂直压力，厚度较薄，要求地基承载力较小。当地形狭窄，山坡较陡，基岩埋至较深而上部地基稳定性较差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用钢架式外墙。1 1 洞门的作用洞门的作用 隧道洞门的作用体现在以下几个方面：（5）隧道洞门可以减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋至较深时，开挖量较大，设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用，减少土石方开挖量。（6）稳定边坡、仰坡。修建洞门可以减小引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，使边坡及仰坡得以稳定。（7）引离地表水流。地表水流往往汇集在洞口，如不排除，将会侵害路线，妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走，确保运营安全。（8）装饰洞口。洞口时隧道唯一外露部分，是隧道的正面外观。修建洞门可以起到装饰作用，特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境，给予艺术处理，进行美化。2 2 隧道洞门设计原则隧道洞门设计原则 隧道洞门位置应该根据地形、地质水文等条件，着重考虑仰坡及边坡的稳定，同时应该结合洞外有关工程及施工条件、运营要求，同时还要满足有关规范的要求，不能随心所欲，但我们可以利用这些因素进行巧妙的结合，使洞门建筑融汇于自然环境20 当中，达到所需之目的。因此，在洞门设计构思时应考虑若干主要原则。2.1 2.1 建筑与结构相结合的原则建筑与结构相结合的原则 洞门是隧道工程的门墙，其总体作用分为结构和美化两个方面。前者具有支持山体，稳定边坡并承受该处地层上的压力的作用，后者起到美化隧道的作用。前者是受力所需，后者是审美和艺术的需要。研究隧道洞门设计是研究建筑物的现象学，建筑物的外观在人们头脑中产生一种直觉，使他们意识受到影响并转变为感受理解。公众通常认为隧道洞门设计是类似于挡土墙，其实隧道洞门外墙的作用要比公众认为的大一些，其外部形式不仅仅是赏心悦目，从实用角度而言，它有着更深远的意义，它成为一种环境的隔膜，把外部自然环境与内部人工环境分开，并可将隧道与周围环境连接起来。建筑设计的艺术和科学就是把各种元素组合成一个建筑物的整体，将建筑与结构设计有机地结合起来，使之既美观又符合功能要求。（图 6 隧道洞门与周围结构相结合）2.2 2.2 环境与意境相结合的原则环境与意境相结合的原则 隧道洞门位置或在丛林之中，或在岩石之壁，或依山傍水，洞门所处的自然环境是得天独厚的。通过隧道所处的地理特点进行构思，它可丰富我们在洞门设计中意境构思的素材，将环境和意境结合起来就会构思出优美的洞门形式。2.3 2.3 洞门形式与洞口地形相协调的原则洞门形式与洞口地形相协调的原则 一座隧道采用什么形式的洞门，应结合隧道所处的地理位置、地形地貌情况、洞口场地的宽阔程度来确定，使之协调统一。20 （图 7 隧道洞门与洞口地形相结合）2.4 2.4 外墙装饰与相邻建筑物相协调的原则外墙装饰与相邻建筑物相协调的原则 洞门外墙装饰对隧道建筑的美观效果和功能发挥起着很大的作用。一幢建筑物的设计效果除了它的立面造型、比例尺寸和功能分区等设计手法和风格有关外，还与其饰面材质的选用有关。外墙的装饰效果是通过对材料的色调、质感和线条三方面来体现。隧道洞口又称之为“洞脸”，脸是要装饰和打扮的，否则会失去应有的美丽。3 3 隧道洞门设计形式隧道洞门设计形式 根据隧道洞口所处的地形、地质条件，洞门形式也有所不同，主要有如下几种：3.1 3.1 洞口环框洞口环框 当洞口石质坚硬稳定（I-II 级围岩），且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。（图 8 环框式洞口）20 3 施工方法施工方法 隧道洞口段工程包括洞口土石方施工，边仰坡施工，明洞及明暗交接处的施工，洞门施工等，具体施工方法分述如下。3.1 洞口土石方的施工洞口土石方的施工3 施工准备工作完成后，即首先进行洞口土石方的施工。洞门砌筑及边仰坡开挖严格按设计坡度施工。1）按照图纸的要求，准确测量放样，开挖线整体拉通，在洞口施工的线位上进行边坡、仰坡自上而下的开挖，严禁采用大爆破，采用零仰坡进洞，尽量减少原地貌的扰动。2）边仰坡开挖前清除边坡、仰坡上可能滑落的表土、灌木及山坡危石，应结合施工和运营阶段的隧道安全和环境保护等因素确定。3）洞口端墙处的土石方，结合地层稳定程度、洞门施工季节和隧道施工方法等进行开挖。明洞地段考虑上述条件，确定全段开挖或分段开挖。20 4）松软地层开挖边坡、仰坡时，随挖随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。5）进洞前必须完成应开挖的土石方。废弃的土石方，应堆放在指定地点，边坡、仰坡上方不得堆置弃土废石方。6）进出口截水沟由人工开挖并施工。截水沟施工完成后，人工配合机械开挖洞口，以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位及时上报，通过与业主、设计院、监理处沟通，变更加强支护系数。7）洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层采用小爆破进行松动，运输采用自卸车，挖方岩土体满足设计及规范要求时可用于路基填筑。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。3.2 洞口边仰坡施工洞口边仰坡施工4 在进行临建施工和场地施工的同时，将洞顶截水天沟及明洞两侧排水沟开挖成型，将仰坡面整修圆顺，洞口开挖自上而下按设计坡比开挖，施工过程中尽量避免扰动土体，以防围岩风化，雨水渗入导致坍塌或滑坡，为保证边坡稳定，在开挖前首先施作好洞顶天沟及仰坡防护。仰坡防护按设计（间距 1m1m，梅花形布置）先打设22 砂浆锚杆或 42 注浆小导管，铺设 2020cm8 钢筋网，喷射 10cm 厚 C20 混凝土。在不改变设计数量的前提下，在拱圈以上 1m 范围内适当加密锚杆的间距，1m以外适当减稀，以增强洞门仰坡的稳定性。边坡防护按设计（L=4m，间距 1m1m，梅花形布置）打设 22 砂浆锚杆，铺设 2020cm8 钢筋网，喷射 10cm 厚 C20 混凝土，并结合零仰坡设计方案。为便于管棚钻机安装和打孔，明洞及洞口开挖分台阶进行，第一次开挖至明洞顶，开挖后及时进行边坡防护，第二次开挖至洞顶下 2m 标高进行管棚施工，第三次完成剩余部分开挖。3.3 明洞及明暗交接处的施工明洞及明暗交接处的施工5 明暗交接处的施工是隧道施工的重点，必须高度重视，根据全路段各隧道的具体情况拟定如下施工方法及步骤。20 3.3.1 明洞采用明挖法，用挖掘机配合自卸汽车装运渣。3.3.2 明洞开挖至露出暗洞拱部后，停止明洞开挖。3.3.3 管棚施作完后，才进行暗洞开挖。3.3.4 最后进行明暗交接处的整体二次衬砌及明洞防水结构、洞顶回填土夯实的施工。按设计要求作好明暗交界处的防水细部施工。明洞段顶部回填土石方要对称分层夯实，回填至拱顶后分层满铺填筑，洞顶回填面层要严格按要求分层夯实，以防渗水。3.3.5 暗洞开挖时必须严格按设计进行管棚与超前锚杆施工，在预支护的保护下采用弱爆破、短开挖、强支护的方法施工，严防坍塌冒顶。3.3.6 洞门基础开挖到设计标高后，首先做好防排水工作，清除基底松渣，及时施作洞门混凝土和明洞混凝土，洞门端墙与明洞相邻拱架同时浇注，洞门拱墙浇捣混凝土前注意安放连接钢筋，洞头顶部混凝土放在拱墙混凝土完成后进行。洞门装饰和隧道名碑在混凝土完工后进行。施工中应按规范要求做好泄水孔。在导坑开挖 50m后开始进行明洞混凝土浇筑。明洞混凝土首先浇筑 10m，以充分利用明洞场地，浇筑前，做好定型挡头板、外模、骨架，将按设计尺寸加工的钢筋绑扎在施工部位，同时，采用全断面液压衬砌台车立模。混凝土入仓采用泵送形式，采用插入式振动棒振动密实。明洞浇筑实测项目 表 2-16 项次 检查项目 规定值或应许偏差 检查方法和频率 1 混凝土强度（MPa）在合格标准内 按规范检查 20 2 混凝土厚度（mm）不小于设计 尺量或地质雷达：每 20m 检查一个断面，每个断面至拱顶每 3m 检查一个点 3 混凝土平整度（mm）20 2m 直尺：每 10m 每侧检查 2 处 明洞防水层实测项目 表 2-2 项次 检查项目 规定值或应许偏差 检查方法和频率 1 搭接长度（mm）100 尺量：每环侧 3 处 2 卷材向隧道延伸长度（mm）500 尺量：检查 5 处 3 卷材于基底的横向长度（mm）500 尺量：检查 5 处 4 沥青防水层每层厚度（mm）2 尺量：检查 10 点 明洞回填实测项目 表 2-3 项次 检查项目 规定值或应许偏差 检查方法和频率 1 回填厚度（mm）300 尺量：回填一层检查一次，每次每侧检查 5 点 20 2 两侧回填高差（mm）500 水准仪：每层侧 5 次 3 坡度 不大于设计 尺量：检查 3 处 4 回填压实质量 符合设计要求 层厚及碾压遍数 4 洞门施工工序洞门施工工序 4.1 施工准备施工准备 4.1.1 材料准备 本洞门施工使用的主要材料有料 P.42.5 水泥、粗砂、531.5mm 碎石、碎石、级粉煤灰、高效减水剂、20 带肋钢筋、16 带肋钢筋、8 圆钢、塑料排水盲沟、50 塑料透水盲管、100PVC 管及无纺布等。4.1.2 施工准备 先采用挖掘机及人工风镐开挖路隧过渡段、洞门端墙及挡翼墙基础；开挖完后，报请监理、设计进行现场勘察后，经核对，与设计图纸无误（达到规范要求）后，再浇注混凝土。将衬砌与端墙的连接钢筋补充完整，并使钢筋垂直于衬砌切线。4.2 施工工艺施工工艺7 4.2.1 施工工艺流程 总体施工顺序如下：明洞衬砌混凝土浇注端墙及挡墙基础浇注洞门端墙第一次及挡墙墙身浇注端墙第二次浇注（完成）帽石浇注 4.2.2 模板制作安装及加固（1）本隧洞门墙模板均采用竹胶板制造，模板厚度不得小于 15mm;确保木模板20 应具有足够的强度、钢度和稳定性。（2）模板及支架安装必须稳固牢靠，接缝应严密不漏浆。（3）端墙及挡墙模板网格采用细木条留出，即间距 122cm61cm,并保证模板接缝位于细木条处,细木条内宽 1cm,外宽 2cm,厚 1cm,采取刨光处理。洞门网格形象示意图如下(注意端墙与挡墙网格在同一高度)（4）模板加固采用搭设50 钢管满堂脚手架，在结构物外 50 处搭设共设 3 排，排间距为 0.9m,横杆间距 0.6m,每隔两排立杆安装通长剪刀撑,在最外层设置 450 斜撑以确保整体脚手架稳定,为确保不影响洞内施工脚手架搭设时预留宽 5m高 4m 行车道。模板内侧设置拉杆稳定钢模板，拉杆采用16 光圆钢筋制作，间距1.2m0.6m，拉杆与边仰坡锚杆焊接连接。为增强洞门墙整体刚度在模板背后采用50 钢管做背带，横向背带间距 0.6m，竖向背带间距 1.2m，钢管与模板之间用 U 型卡连接固定。4.2.3 钢筋施工 （1）进口端墙采用 C35 钢筋混凝土，混凝土厚 200cm。主筋净保护层为 5.5cm。（2）钢筋布置：端墙设置双层钢筋网，网格采用16 钢筋，网格尺寸 33.333.3cm；层间距 162.6cm，层间采用8 光圆钢筋连接，梅花型布置，钢筋末端设置半圆弯钩；主筋与连接钢筋之间采用 22#铅丝绑扎或点焊焊接；主筋与主筋之间采用单面焊缝搭接焊，搭接长度为 10d。端墙钢筋采用22 砂浆锚杆定位，锚杆每 4m2设置一根，每根长 4.5m。（3）钢筋安设 主筋安设：先安设衬砌外缘双层16 主筋，底部的与基础混凝土预埋的钢筋焊接相连，并保证主筋间的焊接接头错开距离在 77cm 以上，衬砌面上与衬砌预埋的接茬筋相连，待主筋架空并固定后，再将连接筋安设至设计数量。注意浇筑时预留的钢筋长度要满足设计及规范要求。4.2.4 混凝土浇注 洞门端墙和挡翼墙分开浇筑，分层浇注每次高度不小于 5m，将施工缝设置在模20 板缝处，立模中应控制好两侧模板高度，确保施工缝在同一高度内。混凝土拌制采用机械集中拌制，搅拌运输车运送，混凝土输送泵输送入模，入模的自由倾落高度应保证其不发生离析，一般不应超过 2m，浇筑的速度应适当控制，并随时观察模板稳定情况，浇注前，模板内的积水和杂物应清理干净。挡翼墙及端墙分层位置处设置双排接茬钢筋。接茬钢筋参数为：16mm 带肋钢筋，长 96cm，埋入端墙、挡墙的长度分别为 60cm，沿挡墙竖向设两排，保护层厚度均为 20cm，竖向间距 60cm。4.3 施工技术要求施工技术要求8 4.3.1 洞门端墙两侧的混凝土浇注及墙背后回填应对称进行，不得对拱、墙衬砌产生偏压。4.3.2 隧道洞门端墙和挡、翼墙的预埋件和预留孔洞的数量应符合设计要求，预留孔中心线位置允许偏差为 10mm，预埋件中心线位置允许偏差为 3mm。4.3.3 混凝土及砂浆配合比应符合设计配合比要求。4.3.4 端墙、挡墙和翼墙厚度不得小于设计厚度，坡面应符合设计要求。4.3.5 隧道门的端、挡翼墙结构几何尺寸允许偏差及检验方法应符合表 2。表 2 隧道门端墙和挡翼墙结构几何尺寸允许偏差和检验方法 序号 项 目 允许偏差（mm）检验方法 1 基础轴线偏差 15 测量，每边不少于 2 处 2 结构厚度-10 钻孔检查或尺量，不少于2 处 3 高程 10 测量，不少于 2 处 20 4 表面平整度 5 2m 靠尺，不少于 3 处 4.4 安全质量措施安全质量措施9 安全措施 1、所有特种作业施工人员，必须持证上岗，严禁非特殊工种从事特种作业。2、进入施工现场人员，必须戴好安全帽，并按规定佩戴劳动保护用品和安全带等安全用具。3、施工现场设安全标志，危险作业区要悬挂“危险”或者“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，夜间设红灯示警。4、规范用电管理：现场电工作业人员必须持证上岗，严禁无证操作；电工作业必须按规定使用劳动保护用品及绝缘工具，并定期检查，不合格产品严禁使用；配电线路采用架空或埋地，现场移动式电器一律采用橡皮绝缘电缆，加装触电保护器，通过道路必须穿管埋地敷设。5、洞门施工前，要做好统筹安排，尽量避免交叉作业。6、尽量保证夜间施工作业人员有足够的睡眠，避免夜间作业人员出现疲劳状态，避免发生不必要的质量、安全事故。7、加强施工照明，保证施工现场有足够的照明。8、作业区域车辆限速行使，并派专人指挥洞内交通。成洞地段车速不得大于10km/h，未成洞地段不得大于 5km/h。9、洞门施工时，应搭设全封闭的脚手架作业平台。质量措施 1、严格执行“三检”制及定期检查与经常性检查相结合的检查制度。在施工过程中班组之间实行“三检”制度，即：自检、互检、交接检，隐蔽工程经监理工程师检查签证后方能隐蔽，进行下道工序施工。2、严把材料进场关，对水泥、砂石料及外加剂等均进行严格检测，检测合格后20 方可用于混凝土工程施工。3、严格执行混凝土操作细则，实行责任挂牌制，施工采用微机控制的自动计量混凝土搅拌设备，并设专门技术人员和质量检查人员负责技术指导和质量监督。4、严把混凝土的“配制、搅拌、运输、浇筑、养护”五关，确保混凝土工程质量，保证结构内实外美。5、混凝土强度达到 100%强度时，方可拆模。拆模时应谨慎小心，选择适当部位撬动模板，以防损坏混凝土的边角棱面。5 小结小结 由于隧道洞口段受力复杂，除了受有横向的垂直及水平荷载外，还受有纵向的推力，所以铁路隧道设计规范规定：单线铁路隧道洞口应设置不小于 5m 长的模筑混凝土加强衬砌，双线和多线隧道应适当加长10。洞门宜与洞身整体砌筑。综上所述，洞门的形式较多，选择洞门形式应根据洞口的地形、地质条件、隧道长度和所处的位置等确定，特别要注意洞口施工后地形改变的特点。参考文献参考文献 1张明君.城市桥梁工程.北京：中国建筑工业出版社，1998.6 2久久建筑网.http:/ 3道客巴巴.http:/ 5王毅才.隧道工程人民交通出版社 6覃仁辉.隧道工程重庆大学出版社.2011.8.20 7李小青.隧道工程技术中国建筑工业出版社.2011.1 8霍润科.隧道与地下工程.中国建筑工业出版社.2011.2 9陈华鑫.高等级公路桥隧工程质量监理手册.人民交通出版社.2011.3 10中国公路学会桥梁和结构工程学会.中国公路桥梁与工程学会论文集.北京：人民交通出版社，2000.10 0 万 U 豆体验卡 卡号：50D890668267e3349e33 密码：686d03401eefba96faba 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50De7a00c543af387fc0 密码：b26488ce65abc1787202 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50Dbac638 85c802fd52e 密码：3d1c344384327b85efff 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50Dd97f0765bdf6998a3 密码：48db1c14e42a2b321fac 奖品名称：500 万 U 豆体验卡 卡号：50D61 215eb41ae3cc919 密码：25bffae5346e7b7d2548 20 奖品名称：100 万 U 豆体验卡 卡号：10D1cab621456ab278ab 密码：709f65f32865af2559c2 奖品名称：100 万 U 豆体验卡 卡号：10D8f1d6a4b953f3474e 密码：6e2e4017cce30dc7e055 奖品名称：100 万 U 豆体验卡 卡号：10Dd1fc6d6dd529b6892 密码：a5dbdd8338f91d2c0701 奖品名称：100 万 U 豆体验卡 卡号：10D08377b71d4374262b 密码：1d7a7c21ebd99b798a54