桐梓隧道主洞洞口工程施工关键技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言相较于其他建筑工程，隧道的施工设计和施工方案更加繁琐，对于施工技术的选择有着较高的要求和标准1。在公路项目施工中，由于山地、河流、地形等因素的影响，特别是在一些山地地区，施工难度较大。建立公路隧道能够改善公路工程的整体质量，为公路出行提供一定的保障。本文分析隧道主洞洞口工程施工关键技术，针对施工过程中使用的工艺技术以及策略等进行分析，以改善现存的不足，提升隧道施工的整体质量。1 隧道主洞洞口工程施工的影响因素分析1.1 隧道洞口处于浅埋、偏压地段由于隧道入口所在的地形、地形等条件的制约，隧道结构的设计往往会出现马蹄形。由于地层的不均匀分布和两侧的不对称，使隧道的两侧受力也呈现非均匀的状态，从而造成了地表的浅埋和偏压。在浅埋、偏压的条件下，隧道施工的难度较大，如果在施工中采用不合理的施工方式或不能及时进行开挖、支护，可能造成隧道的安全事故，给后续的施工造成较大的影响2。1.2 地下水、地表水的影响在公路隧道施工中一般都会把洞口设在深山或山谷中，而这些地方恰好是地下水与地表水体交汇的地方，很可能造成结构的脆弱、破碎，从而增加了工程建设的安全隐患和维修的难度。所以，在公路隧道洞口的设计中应尽可能使洞口的位置与山凹、沟壑的中央距离较远，并尽可能将入口设置在陡峭的斜坡上，并对地面的水流进行适当的处理，以增强隧道入口的防水和排水性能。2 工程概况CZTJ-7 合同段桐梓隧道右洞 YK34+530YK40+546，全长 6.016 km，左洞 ZK34+508ZK40+510，全长 6.002 km，1#斜井 1 638 m（含 1 号斜井交叉段 178m），2#斜井1 585 m（含2号斜井交叉段117 m）。其中1号斜井位于左洞主洞3 037 m处，2号斜井位于右洞主洞 3 154 m 处。主洞净宽 14.75 m，高 7.935 m，纵坡1.75%；1#斜井净宽9.8 m，高8.1 m，纵坡-6.5%；2#斜井净宽12.1 m，高8.75 m，纵坡-9.53%。隧道进口段右洞 YK34+535YK34+555 存在偏压，洞身岩层为二叠系下统西霞组浅灰色、深灰色灰岩，地质构造简单，岩性单一，岩层单斜构造，产状80340 2080，偏压段断面如图1所示。单位：cm图1 偏压段断面图3 隧道主洞洞口工程施工关键技术分析3.1 洞口浅埋施工技术本案例施工过程中，梓隧道进口左洞ZK34+513ZK34+595、右洞 YK34+535YK34+595 属浅埋段，采用套拱加长管棚形式进洞，洞口边、仰坡采用锚网喷射混凝土防护。进口仰坡为顺向坡，开挖临空后易发生顺层滑动，在洞口位置对坡体采用6根抗滑桩（23）进行支挡防护。施工方案的选择先以右洞口施工为主，再进行左洞口施工。施工顺序如下：施工准备截水沟施工边仰坡开挖及防护抗滑桩施工（左洞）明洞开挖防护套拱施作管棚施工及注浆右洞口开挖及路基横向开挖明洞仰拱及二次衬砌偏压挡墙（右洞）洞门施工及明洞回填暗洞施工。收稿日期：2023-02-13作者简介：蔡俊峰（1991），男，贵州贵阳人，助理工程师，从事施工管理工作。桐梓隧道主洞洞口工程施工关键技术蔡俊峰（贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550000）摘要：为保证隧道洞口工程施工的顺利开展，提升隧道工程的整体质量，以桐梓隧道的主洞洞口工程施工为例，分析洞口浅埋施工、斜井反坡排水施工以及斜井全断面开挖、初期支护施工的关键技术，并分析施工过程中的工艺改进策略，为隧道主洞洞口工程施工技术的选择提供参考。关键词：桐梓隧道；主洞洞口工程施工；隧道施工中图分类号：U455.4文献标识码：B143总651期2023年第21期（7月 下）洞口施工过程中，施工技术人员首先需要对仰坡外的排水口做好排水作业，线距边仰坡开挖线边缘不小于5 m，并使用C20混凝土进行浇筑。开挖结束之后利用洞顶台阶作为抗滑桩施工平台进行施工，待桩体达到设计强度70%后再进行洞口段边仰坡及洞门开挖，结合桐梓隧道主洞洞口工程的实际情况将其仰坡坡率设置为115。右洞直接开挖至套拱标高位置，并施作相应临时边仰坡防护，边坡施工设计图见图2。案例采用台阶法进行开挖，一次开挖台阶高度2 m。接近坡面的开挖采用光面爆破，以减少对边坡的扰动；开挖完成后修整边坡，然后施作坡面防护工程。隧道洞口采用锚网喷防护，喷C20混凝土，厚12 cm，钢筋网采用8，网格20 cm20 cm，梅花形布置。洞口永久边坡线路右侧采用锚杆框架梁内灌草护坡，线路左侧采用人字形截水骨架内灌草护坡。3.2 斜井反坡排水施工技术本工程中，1号斜井最大涌水量5 858 m3/d；2号斜井最大涌水量 5 858 m3/d。由于隧道反坡排水距离长、坡度大，各种作业之间相互干扰大，对斜井反坡排水施工的关键技术进行选择就尤为重要。主洞进口与斜井工区在未贯通前，斜井端反坡排水分三个阶段，第一阶段为斜井中部二级泵站投入运行前；第二阶段为1#斜井底部左洞一级泵站投入运行前，1#斜井与主洞未贯通；第三阶段为主洞向出口端掘进，反坡排水系统全部投入运行直至主洞进口与斜井工区贯通。第一阶段施工技术。通过临时储水仓潜水泵抽排至地表，临时储水仓配置水泵及排水管组成临时泵站，临时泵站距掌子面100 m，保证开挖作业的正常进行。开挖完成之后采用移动临时储水仓与移动式潜水泵跟随掌子面向前移动，并计算出最大的涌水量。综合工程的实际情况选择配置为 7.35 kW 小型污水泵和100消防软管作为排水管3。第二阶段施工技术。第二阶段的排水施工为斜井级泵站，1#斜井负责该斜井已施工段落的洞内涌水；2#斜井及主洞施工段的洞内涌水由2#斜井排出。本阶段斜井施工过程中排水方法与第一阶段级泵站运行前排水方法相同，在计算出容水面积之后使用，临时水仓容积、间距、设备配置数量对排水进行作业，保证施工流程的完整性。第三阶段施工技术。第三阶段的排水施工为1#斜井与主洞左洞贯通，在右洞YK37+665，左洞ZK37+545位置修建级水仓后运行使用。具体为利用右洞级水仓位置高于左洞级水仓，右洞级水仓的涌水通过修建排水沟，从右洞经过6#人行横洞顺流排至左洞中央排水沟，综合计算得出第三阶段的最大容水量按照300 m3进行修建。3.3 斜井全断面开挖、初期支护施工技术总体施工方案在斜井S-c、S-a衬砌段采用上下台阶法开挖，采用聚能水压光面爆破，斜井全断面开挖衬砌段支护参数见表1。斜井全断面开挖使用一次性爆破开挖的方式，开挖进尺为34 m，并使用聚能水压光面爆破开挖。施工工艺流程：测量放线炮眼布孔钻孔装药起爆除渣清除危石找顶。综合开挖爆破的参数设计采用长度为4 m的定进尺，16 m的炮眼，可根据爆破时间选择对应的钻机开眼。光面爆破钻孔参数使用聚能管装成线性药包，孔径与普通眼相同，d=40 mm。聚能水压光面爆破周边眼孔间距1#斜井E=102 cm，2#斜井E=100 cm。爆破网路采用非电复式起爆方式，为保证所有的爆雷管都能正常引爆，需要将同段炮孔引出的导爆索搭接在一起，同时也能最大限度减少起爆器材的损耗4。初期支护施工技术在进行锚杆施工之前，技术人员需要检查锚杆的类型、规格、质量及其性能是否与设计一致，并选择适宜的钻孔机具。锚杆施工借助之图2 边坡施工设计图144交通世界TRANSPOWORLD后使用混凝土初喷，保证其基面平整。隧道主洞洞口采用多臂凿岩台车成孔，锚杆孔比杆径大15 mm，深度误差不得大于50 mm。清空结束之后进行下一步的钢筋网施工，钢筋网片采用HPB3008 mm钢筋焊制。完成上述施工之后做好对应的钢筋网铺设，铺设的厚度需不小于2 cm。喷射混凝土采用埋设钢筋头，混凝土以黏结性强的混凝土为主，喷射过程中斜面宽度为200300 mm，厚度不小于40 mm，等待混凝土凝结1 h之后再次进行喷射，2 h之后进行常规喷雾养护。4 隧道主洞洞口工程施工原则及措施4.1 遵循施工原则我国针对隧道工程建设有明确的政策和法规，而最重要的是“管超前、早封闭、严注浆、短进尺、强支护、勤量测”18字原则。该原则不仅是公路隧道的开孔施工必须遵循的，也是关于浅埋、暗挖的施工准则。因此，施工单位在进行施工作业的过程中应当严格遵守施工标准以及相关制度的要求，保证施工流程保质保量地完成。4.2 使用正确的洞口开挖方式目前，国内公路隧道的施工形式多种多样，为了防止或减小施工对周边岩体的影响，应采取人工、机械或弱爆破等措施进行施工作业。为了保证隧道主洞洞口工程施工的安全与稳定，应尽量减少对洞口岩体的影响，最基本的目标是充分发挥洞口周围岩石本身的承载力，在此基础上开展的施工作业可减少安全隐患事故的发生，提升工程的整体质量5。4.3 做好前期的准备工作为保证隧道施工安全，必须做好前期的各项准备工作，并采取相应的辅助措施。综合工程的实际情况制定的准备工作主要有以下几个方面：全面调查和掌握当地的地质、地貌情况，以便为隧道施工提供详尽的信息。同时针对可能出现的地质灾害和不利情况，制定相应的防治对策；要防止因夏季强降雨或区域内水分含量高而导致的洞口塌方等灾害，应做好充分的排水措施；针对当地的土壤、岩石和植物进行防护，特别是在仰坡处进行土石方的保护，以达到对当地生态的严格保护，减少对生态环境的污染和破坏；对进孔的具体方法进行分析与研究，并制定具体的施工技术方案，提高工程施工的可行性。4.4 重视洞口超前预加固和超前支护处理超前预加固工程实质上是超前预注浆的一种施工方式，其内容主要有两个方面：一是在隧道内进行超前钻孔灌浆，二是在地面进行灌浆。超前支护技术主要有抗滑桩、超前锚杆法、管棚加固法、掌面喷浆法、超前小管加固法等。两种预应力方法均能显著改善隧道工程的施工质量。因此，施工单位在施工过程中应当针对不同洞口的设计施工情况选择对应的支护施工，提升工程的整体质量6。5 结束语本文以桐梓隧道主洞洞口工程施工为例，分析主洞口浅埋施工、斜井反坡排水施工以及斜井全断面开挖、初期支护施工中的关键技术、施工步骤等，并在此基础上提出了隧道主洞洞口工程施工原则及措施。施工单位在施工过程中应综合洞口施工的实际情况，选择针对性的关键技术，在保证工程顺利开展的同时提升工程的整体质量。参考文献：1 姜以安，邹涛，彭雪峰，等.大断面小净距城市隧道洞口段穿越散岩堆积体施工技术J.施工技术，2021，50（10）：55-58.2 毕志刚，王凯，王仪宇，等.闽南山区软弱围岩小净距隧道超前支护力学机理与施工技术J.河南科技大学学报（自然科学版），2021，42（6）：46-53，7.3 刘仁旭，余昌平，李庆鑫.东天山隧道斜井及风道转正洞交叉口扩挖法施工技术研究J.公路，2022，67（7）：436-440.4 王怀正，宋战平，张学文，等.富水弱胶结地层大断面隧道施工方案优化与工程应用研究J.现代隧道技术，2022，59（2）：210-219.5 邹光炯，彭辉，周捷.基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法关键技术研究J.都市快轨交通，2021，34（6）：113-119.6 柳彦军，刘家奇，徐继保，等.高地应力富水软岩铁路隧道变形机理及施工控制措施J.科学技术与工程，2022，22（21）：9364-9371.表1 斜井全断面开挖衬砌段支护参数衬砌类型1#斜井2#斜井S-cS-aS-cS-aC25喷射混凝土/cm19102010系统锚杆型号20药卷锚杆20药卷锚杆20药卷锚杆20药卷锚杆长度/m2.52.52.52.5间距/cm150150120120120120150150钢架型号112.6114间距/cm1501208钢筋网2525252525252525145