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浅谈公路隧道新奥法施工技术应用

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摘要:本文主要对新奥法隧道施工技术应用进行论述,并结合实例提出相关体会。

关键词:公路隧道 新奥法施工

中图分类号:U45文献标识码: A 文章编号:

1、工程设计及地质概况

洪岭头隧道位浙江省泰顺县下洪乡,同时是泰顺县对外经济发展的主要交通。隧道全长1265m,内设双车道及两侧人行道,隧道行车宽为7.5m,隧道建筑限界净高5m,最大开挖断面积89.33m2,隧道全段为直线。

隧道穿越山岭重丘,山体较短,山坡较缓,相对高差较小,山体主要属下白统朝川组(KIC)火山碎屑沉积岩区,上保罗统西山组碎屑岩压和九里羊组喷隘岩体。

隧道区主要发育NE向NW向断裂,影响隧道围岩工程地质条件的断裂构造主要为区域性断裂。

2、施工方法

2.1施工方案的确定

鉴于隧道地质条件复杂,隧道断面净空较大,为确保施工安全、质量、经济、技术比较,确定在Ⅱ类围岩采取长台阶法开挖,Ⅲ类和Ⅳ类围岩以上采取全断面开挖,开挖及初期支护到400m时,进行二次衬砌。在确定上台阶开挖高度时,考虑到施工机械(侧翻装载机ZL50型)活动空间将上台阶高度定在5.2m-5.5m,以保证装载机足够空间运行而至致影响施工进度,上下台阶滞后距离(台阶长度)确定在50m,以保证施工平行作业。

2.2洞口段施工

在洞门施工过程中,为确保开挖时边坡的稳定,需在仰坡顶开挖线以外5m,开挖环形截水沟一条,将坡面水排至水沟,开挖遵循自上至下的原则,利用挖掘机抓坡能力强,活动范围大的特点,采用不爆破或弱爆破等施工手段乾地施工,洪岭头隧道进出口两端岩层节理发育,且风化严重,为保证洞口围岩的完整性,减少暴露时间,在开挖洞口表土后及时对洞门边、仰坡以及截水天沟进行处理。

洞口边、仰坡采用22砂浆钢筋锚杆加双层ΦR620×20cm钢筋焊接网片,锚杆间距在土层按1.2m×1.2m,石方层按1.5m×1.5m的梅花形布置,然后喷射混凝土封闭洞门范围内的所有外露部分。

由于洞口围岩风化严重,稳定性差,洪岭头隧道洞口设计进出口两端各28m长管棚+2m导向套拱,配合18号工字钢超前支护。管棚采用Φ108mm无缝钢管,壁厚60mm,节长6-9m,采用丝扣连接,比扣长度150mm,注浆采用BW-250/50型双液注浆泵,浆液水灰比为0.8:1,注浆压力(终压)为2.0Mpa。

2.3洞身施工

开挖分上、下半断面进行,上断面超前,下断面50m,初期支护紧跟施工掌子面,隧道上半断面(圆心以上)施工高度为外拱下5.4m(包括围岩预留变形易),开挖采用ZL-50型侧方装载机装渣,东风自卸车出渣方式,下断面同上半断面。

在工作面开挖、出渣和清理后及时进行初喷以及架立格栅钢拱架,中空锚杆施工、挂网片,然后进行复喷,直至达到设计厚度完成初期支护,复喷砼工序都与开挖工作面钻眼工序平行作业,以保证初期支护及时受力和加快施工进度。

为保证隧道建成后达到防水要求,在二次衬砌与初期喷锚支护之间全段铺设专用防水卷材及土工布,安装透水管沟,橡胶止水带等。然后进行二次模筑混凝土衬砌,衬砌模筑混凝土采用定别的整体式钢模台车,在轨道上滑行。

2.4不良地质段施工方法

在破碎带施工时,采取超前支护、先护后挖的原则,洪岭头隧道设计有超前锚杆及格栅钢拱架加密加固措施。

为保持围岩稳定实施短进尺,弱爆破的作业方式,每循环开挖进尺严格控制在1.0m-0.8m以内,基本与钢拱架间距1m相适应,在下一循环超前锚杆施工采用φ22钢筋,砂浆锚杆长3.5-4.0m,环向间距为40-50cm,仰角在5°-20°之间用风钻钻入岩层,锚杆尾端部于格栅钢拱架焊接牢固,然后喷至设计厚度并完全露盖钢拱架,保护层在30mm以上。

2.5监控量测

监控量测在新奥法施工中占重要地位,通过现场量测获得围岩力学动态和支护工作状态的信息,用以检验设计、施工是否正确,监视围岩和支护是否稳定,以调整围岩支护方式和掌握确定永久衬砌时机。洪岭头隧道监控量测主要项目和内容:①洞外地表沉降量测;②净空水平收敛量测;③拱顶下沉量测。洪岭头隧道洞内周边位移量测点布置为20m-50m一组,每组5个点位(如图)

量测主要仪器选取用21型隧道位移计、全站仪、水准仪、以及其他辅助工具。

3.体会

3.1新奥法原理以岩土力学原理为基础,合理地利用围岩的直承能力,尽量减少开挖隧道时对围岩的扰动,以喷射混凝土、锚杆、挂网为主要支护手段。及时封闭,使围岩成为支护体系的重要组成部分,在围岩与初期支护变形,基本稳定的条件下再进行二次衬砌的修筑,监控量测是新奥法的重要内容,通过监控量测指导隧道设计和施工。

3.2新奥法原理的使用较之传统的矿山法施工,更科学、更合理。与传统矿山法施工区别在于:新奥法的初期支护是永久衬砌的一部分,矿山属施工中初期支护为临时设施。

3.3光面爆破的采用是新奥法施工的重要环节。洪岭头隧道施工过程中坚持推行光面爆破的实施,采用控制周边眼间距、抵抗线距以及装药量,实施微差爆破的技术措施,炮眼留痕率均达到90%以上,为喷锚支护创造了很好条件。

3.4监控量测在隧道施工全过程中发挥了重要作用,通过监控量测反馈的信息,得以及时调整隧道出口段支护参数,同时通过监测信息反馈掌握二次衬砌最佳时机。在隧道地质条件恶劣的状况下未发生大的坍塌事故,保证了施工安全质量。