公路隧道施工技术要点分析

2022-09-12

1 公路隧道环境与材料

隧道围岩为砂岩, 岩石的单轴抗压强度在30MPa~55MPa之间, 现场岩块点荷载试验岩块的强度基本在2MPa~4MPa之间, 属于硬质岩石。这与原设计有一定差异, 原设计偏于保守, 当然由于设计阶段受地表勘测规模、技术手段、时间以及资金投入等因素的限制, 存在这种差异是不可避免的。建议在原设计的基础之上提高一个类别进行施工、支护, 在原设计Ⅱ类围岩地段可不必全段架设钢格栅, 只在危险地段架设钢格栅即可, 同时应该严格控制超挖现象, 在危险地段应该继续加强监测, 并与现场各种地质信息综合分析, 并及时反馈, 做到真正的信息化施工。

目前主要采用水泥混凝土路面结构型式, 其主要优点是:水稳定性好, 地下水对其影响小;结构强度高, 承载能力强, 耐久性好;颜色浅亮对照明有利。但水泥混凝土路面洞内噪声大, 路面结构接缝造成平整度相对较差, 行车舒适程度不如沥青路面, 一般路面抗滑性能难以满足技术要求;由于颜色浅, 路面标线与路面的对比度低, 路面标线的效果受到影响;水泥混凝土路面一旦损坏, 养护维修困难, 由于空间狭小、亮度低, 不利于作业和交通组织。

2 隧洞开凿过程

2.1 施工支护

首先要对不同类别的围岩, 应采用不同结构型式的施工支护。

(1) Ⅵ类围岩可不支护, Ⅴ类围岩支护时, 宜采用局部喷混凝土或局部锚杆。为防止岩爆和局部落石, 可局部加栓钢筋网。

(2) Ⅳ~Ⅲ类围岩可采用锚杆、锚杆挂网、喷混凝土或锚喷联合支护。Ⅲ类围岩必要时可加设钢架。

(3) Ⅱ~Ⅰ类围岩宜采用锚喷挂网的联合支护形式, 并可结合辅助施工方法进行施工支护。

(4) 当地质条件差, 围岩不稳定时, 可采用构件支撑。

2.2 隧道洞口位置选择

洞口位置选择好坏, 将直接影响隧道施工、造价、工期和运营安全。选择时要结合洞口的地形、地质条件、施工、运营条件以及洞口的相关工程 (桥涵, 通风设施等) 综合考虑。

(1) 洞口部分在地质上通常是不稳定的。一般应设在山体稳定, 地质条件好, 排水有利的地方。隧道宜长不宜短, 应“早进洞, 晚出洞”, 尽量避免大挖大刷, 破坏山体稳定。

(2) 洞口不宜设在沟谷低洼处和汇水沟处, 一般宜将洞口移到沟谷地质条件较好的一侧有足够宽度的山嘴处。

(3) 当洞口处为悬崖陡壁时, 根据地质情况采用贴壁或采用接长明洞的办法, 将洞口堆到坍方范围以外3m~5m处,

(4) 洞口地形平缓时, 一般也应早进洞晚出洞。这时洞口位置选择余地较大, 应结合洞外路堑、填方、弃渣场地、工期等具体确定, 需要时可接长明洞, 以确保施工和运营安全。

2.3 左、右洞开挖

在中墙砼达到设计强度的70%以后进行, 采取两台阶分步平行开挖, 上台阶从拱脚至拱顶, 含整个拱部。为站人施工方便上台阶分两步开挖:先挖环形导坑, 后挖中核, 中核至拱顶高度1.6m~2.0m。台阶长5m~10m, 上台阶开挖的土方用人工翻至下台阶再用装载机配合汽车运弃。下台阶开挖先挖中槽, 外侧边墙留上宽2m, 下宽4m的平台。中槽掘进5m~8m, 跳槽开挖边墙, 马口槽宽2m, 净距3m。仰拱随同边墙马口一起开挖, 符合设计尺寸后立即初喷5cm厚砼, 施工边墙部分锚杆, 接长钢支撑至中隔墙, 喷射砼至设计厚度, 形成封闭的环形支护。仰拱开挖连成一衬砌节段长度应及时浇筑仰拱, 加强对围岩的支撑。左、右洞一次开挖不宜大于1m, 左洞先进, 右洞开挖面按落后左洞10m控制。

3 防水

光面爆破是初期支护防水的基础, 它虽然不属于防水施工系统的范畴, 但与防水施工密切相关, 光面爆破可保证防水层基面大体平整, 并且保证防水层与喷射混凝土表面密帖, 同时保证防水层的松弛预留量做到合理控制, 可避免防水层被刺破或拉裂。

防水工程贯穿公路隧道施工过程。从材料进场、技术交底、员工培训;、防水板场地选择硬化、防水板焊接或粘接移动、防水层挂板台车的设计、安装、就位、公路隧道光面爆破、初期支护、基面检查处理、挂防水板、二次衬砌混凝土浇筑等工序都必须严格按技术规范施工, 否则将会造成防水层的破裂, 从而使公路隧道渗漏水。所以只有不断地探索、总结、积累, 进一步完善操作工艺和管理制度, 才能确保隧道整体不渗漏。

4 隧道通风

目前的隧道通风方式分为以下几种, 如图1所示。

竖井工程主要功能是通风换气, 根据检测隧道内空气质量、废气浓度参数、含氧浓度等指标信息, 进行自动调节开启。对风机房设备采用远程控制, 控制中心在20公里以外。假若隧道内发生火灾, 布设于隧道顶部的感温光纤感知到温度变化后, 监控中心进行自动识别、检测和判断, 通过距火灾点最近的竖井排风口及时向隧道外强制排烟, 减小烟雾对隧道内人员的伤害。3座隧道竖井启用后, 将大大改善隧道的通风状况, 满足通风换气需求。在通风竖井投入运营前, 现在隧道一直采用射流风机实现通风。这种方式最大的缺点是, 隧道内噪音非常大, 有害气体不能很快被排放。

5 隧道排水

关于隧道衬砌外排水系统, 《公路隧道设计规范》 (JTG 070-2004) 作如下规定: (1) 在衬砌两侧边墙背后底部应设沿隧道的纵向排水盲管 (沟) , 其孔径不应小于80cm。 (2) 沿衬砌背后环向应设置导水盲管, 其纵向间距不应大于20m, 遇水量较大时, 环向盲管应加密。对有集中出水处, 应单独设竖向盲管。环向盲管、竖向盲管的直径不应小于50mm。 (3) 环向盲管、竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管 (沟) 连通;纵向排水盲管 (沟) 应与横向导水管连通, 以形成完整的纵横向排水系统。环向盲管、竖向盲管、纵向排水盲管应用无纺布。

摘要：公路隧道的设计施工方案日趋成熟与复杂。其复杂的一方面是考虑了更多的因素, 将更多的设计理念以及人性化的要求囊括进去, 另一方面, 设计的复杂性同时带来了施工的复杂性与经济因素的不确定, 以及人为的不可控制因素增多, 同时管理的成本大大增加。几年来, 随着高等级公路的不断拓展, 公路隧道的建设数量在大大增加, 这就要求工程师、施工单位和广大的技术工作人员认真总结隧道施工的精细要点, 根据实地的情况, 设计出更为合适的隧道工程。

关键词：公路隧道,施工,设计