浅谈临时棚架在隧道施工中的应用

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摘要：

针对景区、军事设施地带以及人口密集区的隧道施工过程中，受到周边环境影响较大，施工过程禁止飞石的发生，避免对人民生命财产造成损失，介于施工中的条件限制，国内各施工单位及设计单位均有不同的施工方法，不论采用哪种方法都遵循安全、适用、经济的原则，本文结合连云港北疏港北固山隧道的施工，谈谈临时棚架在隧道进洞施工过程的应用。

关键词：景区施工 临时 棚架

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

连云港北疏港北固山隧道位于连云港港北港区疏港道路北固山段，起于大棺材山西南坡与墟沟互通相接，止于黄石嘴东坡与北港区I类进港道路相连。隧道主要采用钻爆法施工，施工环境极为复杂，洞口段位于旅游景点区，且有一条通往连云港重要景区的旅游公路距离洞口位置不足50m。每年7-10月是该地区旅游旺季，游客和车辆较多，沿线施工要经过别墅区和高层区，并紧邻多处军事设施，军事设施与主洞之间最小竖向净距为10.37m，位于主洞正上方。

二、周边环境调查

1、北固山隧道出洞口围岩均为坚硬的变粒岩，机械无法直接进行开挖施工。

2、洞口朝向公路方向距离旅游公路50m；

3、隧道走向洞口左侧30米左右为部队营房（ZK6+081,ZK6+160）两处、军事坑道及上山水泥道路，营房建筑面积约700m2，还有一些围墙、地坪等建筑（属于部队所有，现租为民用）。

4、隧道走向洞口左侧为一处简易房，建筑面积约40m；

5、离洞口一百米左右左侧为北港派出所和海边观景台，北港派出所为楼房，距离约100m。

6、右线洞口上方垂直距离9 m处为部队营房（属于部队所有，现租为民用）。

三、进洞方案比选

根据对隧道洞口周边环境的调查，拟定了以下三套施工方案：

方案一：采用静态爆破方法进洞

前期施工需要，结合边仰坡实际施工情况，采用了静态爆破施工方法进行了边仰坡的施工，虽然效果不错，但考虑静态爆破施工有一定的局限性，隧道断面施工临空面少，且断面大，如采用静态爆破施工从经济还是时间以及技术上都无法满足施工要求。

方案二：采用常规爆破施工

由于爆破施工区域位于旅游中心，车辆和行人较多，单纯采用常规爆破无法解决飞石及爆破的噪音的问题。

方案三：采用常规爆破结合临时棚架

根据对围岩状况勘察及静态爆破的的局限性，鉴于爆破振动和爆破飞石对周围建筑、人员有很大影响，常规露天控制爆破的方案又无法满足周边环境要求，必须采取封闭爆破开挖。而根据图纸及现场情况（明洞边墙、仰拱位置均为中风化变粒岩），为保证周围人员、建筑安全，确保海棠路正常通行，不受爆破影响，拟采用制作临时棚架做遮挡，其形态如同明洞，在其内进行爆破施工的方法。由于棚架及山体，爆破范围内前、左右、上下均有遮挡，只要将爆破角度加以控制，而且洞门再挂上“门帘”，爆破飞石和震动受到棚架及山体阻碍，爆破飞石不会飞到棚架以外，对周围影响不大。

综合三个方案的利弊，从安全、经济、适用角度分析，方案三可用，一方面解决了爆破飞石所带来的影响，排出了因爆破而给周边环境带来的潜在安全隐患；另一方面，从工期角度分析，方案三基本不会加长工期，相反很有可能会节省一部分工期。最终确定采用方案三为进洞方案。

临时棚架设计

临时棚架的设计源于明洞的设计思路，所以基本参数于暗洞钢拱架的设计思路大致相同，但由于在外界，没有围岩所产生的应力作用，爆破施工时只有爆破产生的冲击力，且对拱架作用不大，可忽略不计，故设计时只考虑拱架自身重力即可，具体设计方案如下：

清除明洞范围内表面种植土至坚实基岩。

2、在设计明洞衬砌外两侧做混凝土地梁作为棚架基础，地梁配置Φ22纵向钢筋及横向箍筋（如图）。在地梁上架设型钢，施作喷射混凝土。支护参数如下：型钢采用I20a，纵向间距为1.0m；型钢间采用Φ22纵向连接筋连接，间距1.0m梅花形布置；φ8mm钢筋网，间距20 cm×20cm（双层）；C20早强喷射混凝土28cm。

棚架基础浇筑 棚架安装施工

喷射混凝土施工完毕后的临时棚架 全部施工完毕的临时棚架

由于明洞仰拱开挖均要进行爆破，所以喷射混凝土棚架亦长于明洞，这里定为左洞28米，右洞30米。待明洞及洞门施工完毕，遮阳棚段即可拆除。

为防止棚架拆除时对二衬产生损伤，棚架施工时，在拆除部分每3米设置一道沉降缝，拆除时可用吊出在隧道以外破碎。

临时棚架结构示意图

五、方案实施及反馈情况

临时棚架施工完毕后可以进行洞口的爆破施工，从现场的爆破情况来看，由于临时棚架的施工时已经考虑到爆破飞石的距离问题，在其施工长度上已经预留了一定的系数，但为保证绝对的安全，在爆破前，在洞口利用开挖台车及竹胶板对洞口进行了一定的遮挡，作为第二道防线，从几次的爆破效果看，没有任何飞石的飞出洞口的现场发生，达到了预先设计的效果，同时通过爆破震动仪器对爆破产生的震动进行了监测，爆破震动完全小于设计的2cm/s，从数据中反应出来的情况分析，完全满足设计要求，而且可适当对爆破药量进行调整，加快施工进度。具体监控数据见下：

北固山隧道左洞洞顶爆破震动监控数据

六、后期处理及其意义

临时棚架作为一种临时防护设施，在进暗洞一定距离后，且明洞仰拱施工完毕后，可根据实际情况进行拆除，也可在进行明洞浇筑完或者浇筑前拆除，钢拱架作为废品进行回收处理。从现场施工应用中不难看出临时棚架在隧道施工中尤其自身的优越性和广泛性，以下对其进行了总结：

1、施工简单、易操作

由于施工与正常的隧道拱架施工工艺大致相同，且在自然环境下施工，潜在的危险性和施工难度相对减小很多，施工简单、方便；

2、施工材料要求不高

临时棚架的作用就是为了遮挡飞石，减少噪音，在施工方案中的钢拱架可以采用钢筋格栅或者轻型工字钢，本方案中采用的20的工字钢，是本着就现场施工方便而定的；

3、钢拱架可回收

临时棚架可再明洞施工前或者在进入暗洞施工一定距离后进行拆除，而临时棚架中的钢拱架可以二次回收，进而达到节约成本的目的；

4、具有广泛性和实用性

与静态爆破方案相比，临时棚架在很好的解决了爆破产生的飞石问题的同时，在缩短工期和方案本身发生的费用上都优于前者，更具有广泛性和实用性。

七、进一步研究的问题

由于临时棚架是在露天的环境下施工，钢拱架架设很方便，但喷射混凝土施工难度大，需要进行做简易遮挡后方可进行施工，且喷射混凝土的价格相对较高，且不能再次利用，如果找到一种材料代替喷射混凝土作为遮挡材料将大大节约成本，而且达到了临时棚架作用的目的。

参考文献

公路隧道施工技术规范 JTG F60-2009

公路隧道施工技术细则 JTG/T F60-2009

魏国涛 男 1982年8月30日本科助理工程师