王安祥
(貴陽市水利交通發(fā)展投資(集團)有限公司)
淺埋暗挖隧道施工中所應用的雙側壁導坑法即為一種邊開挖邊澆注、化整為零的施工技術。雙側壁導坑法將隧道劃分成了很多個小斷面,每個斷面進行獨立的掘進施工,最后連接成一個整體。由于在開挖過程中,土層具有短時自穩(wěn)能力,因此可以使用中隔壁或是中隔板承力,通過網(wǎng)格狀支護,使得圍巖或是土層的表面組成一個密貼型的薄壁支護結構。
雙側壁導坑法主要適用于以下幾種情況:(1)各種尺寸以及斷面形式的隧道洞室;(2)大跨度雙線淺埋偏壓Ⅴ級圍巖地層,斷面處于40~120 m2;(3)水資源豐富的地層;(4)淺埋地下車庫、過街人行道以及城市道路隧道。總而言之,雙側壁導坑法在淺埋暗挖隧道中的應用具有重要作用。
因為在淺埋暗挖隧道施工過程中十分容易出現(xiàn)塌方問題,因此,必須做好其支護工作。隧道斷面的開挖主要分為兩側導洞、中間核心土。下文及對其開挖與支護工作做了具體的探討。
2.1.1 上部開挖
在進行兩側導坑上部開挖的過程中,必須采用超前大管棚或是超前小導管,對于底層進行預注漿加固。施工人員應做到不欠挖、不超挖,確保開挖輪廓線圓順,一側開挖落后于另一側3~5 m。
2.1.2 上部斷面初期養(yǎng)護
(1)初噴。在進行兩側導坑上部開挖的過程中,必須及時進行初噴(厚度35 cm),從而盡可能快速地封閉拱頂暴露面。(2)格柵鋼架。格柵鋼架的制作必須嚴格按照相關的設計規(guī)范進行,在安裝過程中注意做好浮土的清理工作,夯實拱腳、布設墊板。(3)掛網(wǎng)。在格柵鋼架背后,應密貼圍巖進行掛網(wǎng)施工,注意網(wǎng)片的規(guī)格應為1.5 m×0.7 m,網(wǎng)格呈15 cm×15 cm。(4)復噴混凝土。在進行混凝土復噴時,應在其中加入一定量的速凝劑和1.2 kg/m 聚酯纖維,注意控制好表面平整度(小于等于100 mm)。
2.1.3 超前小導管作業(yè)
超前小導管施工中,應通過風鉆將小導管直接頂入,超前小導管的長度是3.5 m,每環(huán)40 根,環(huán)間距0.4 m 縱向每2.4 m 一環(huán)。在進行高壓注漿前,應做好清孔工作,并將注漿壓力控制在0.3~0.5 MPa 范圍內。
在進行隧道兩側導坑中部開挖的過程中,應注意好以下幾點:(1)每循環(huán)進尺控制在0.8 m;(2)中部開挖應落后上部3~5 m;(3)開挖與臨時支護工作同時進行,從而做到及時同上部鋼架連接;(4)其他的措施與兩側導坑上部一致。
(1)在進行兩側遂底開挖、支護時,應落后中部3~5 m,開挖與臨時支護工作同時進行及時封閉成環(huán)。(2)隧底開挖每循環(huán)進尺控制在0.8 m,初噴混凝土的厚度控制在4 cm,做好鋼架安裝、復噴等工作。
兩側洞初支工作完成以后,應進中間土體的開挖施工,具體流程如下所示:超前小導管預注漿加固→開挖土石方→初噴混凝土(厚度控制在4~5 cm)→安裝鋼格柵、焊縱向聯(lián)接筋→掛網(wǎng)施工→復噴混凝土→進入下一循環(huán)。
(1)做好中隔板、中隔壁支撐的檢查工作;(2)對開挖支護變形情況進行分析;(3)上述工作均完成后,進行中間下部土體的開挖施工,要求其應落后上部30~50 m,其具體流程如下縮回:土體開挖→鋼架安裝→噴射混凝土,封閉底部仰拱→進入下一循環(huán)。
貴陽市南埡路(1.5 環(huán)北段)道路工程二標段2 號隧道設計行車速度60 km/h,為雙向8 車道城市主干道隧道(雙洞分離)。左線暗挖隧道起訖里程LK2 +120~LK2 +620,長500 m,右線隧道起訖里程RK2 + 180- RK2 + 560,長380 m。隧道內輪廓采用三心圓,拱部半徑為10.5 m,邊墻半徑為6.25 m,仰拱半徑為20 m,隅角半徑為1.5 m。隧道建筑限界凈寬為18.75 m=0.75(檢修道)+0.5(左側路緣寬)+3 ×3.5(車行道)+3.75(車行道)+0.75(右側路緣寬)+2.5(人行道)。隧道建筑限界凈高:5.0 m。
本隧道隧道開挖跨度非常大,因此施工中堅持采用信息化、按照新奧法原理進行。施工應遵循“弱爆破、短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟”的原則,結合反饋信息及時優(yōu)化調整設計參數(shù),防止巖體坍塌。
爆破作業(yè)時采用光面爆破或預裂爆破等控制爆破技術,應盡量控制藥量,避免放大炮,減小對圍巖的擾動,嚴格控制超挖,杜絕欠挖,以最大限度地保護周邊巖體的完整性,提高初期支護的承載能力。
Ⅴ級和Ⅳ級圍巖施工采用雙側壁導坑法開挖,兩側導坑分上下臺階開挖,臺階長度控制在10 m,上臺階開挖后應打設鎖腳小導管,中壁巖柱臺階長度控制在5 m,保證初期支護及時落底封閉,以確保初期支護的承載能力,二次襯砌緊跟開挖面,在初期支護落底后應及時施作二次襯砌仰拱和仰拱回填層,然后施作二次襯砌。
3.2.1 施工步驟
施工準備→洞口掌子面預加固→開挖平臺就位→斷面測量、放樣→施做超前支護→按分步順序開挖→噴8 cm 封閉掌子面,并初噴4 cm 混凝土封閉巖面(C25混凝土)→出碴→找頂→架立鋼架、掛網(wǎng)、打設錨桿→分層噴射混凝土直至設計厚度(C25噴射混凝土)→開挖平臺就位→施工下一循環(huán)。
3.2.2 施工工藝
隧道以新奧法為施工原理,洞身開挖采用“雙側壁導坑法”,初期支護全環(huán)采用型鋼鋼架,錨噴掛網(wǎng)支護,臨時鋼架采用I18b 工字鋼。
3.2.3 洞身開挖“雙側壁導坑法”即沿隧道兩側對稱設置兩處導坑,先開挖隧道兩側導坑,每處導坑分上下臺階進行開挖,同時對導坑靠中線部位用I18b 工字鋼支護,同洞身主鋼架螺栓連接牢固。側壁導坑、中槽部位采用短臺階法開挖,各部開挖后應及時進行初期支護及臨時支護,并盡早封閉成環(huán);兩側壁導坑超前中槽部位10 m,可獨立同步開挖和支護,中槽部位采用臺階開挖,并保持平行作業(yè);臨時支護拆除完成后,應及時施作仰拱及二次襯砌。施工時主要以機械開挖人工輔助為主,孤石及局部硬巖段采用“弱爆破、放小炮”,主要以松動巖石為主,施做時嚴格控制藥量。開挖平臺一律使用自制整體移動式操作平臺。爆破孔采用風動YT-28 風動鑿巖機,一字形合金鉆頭,孔徑φ40 mm,爆破采用二號巖石乳化炸藥,起爆方式均采用非電毫秒雷管分段起爆。出碴用側翻式裝載機或小型扒碴機裝車,15 t 自卸汽車運至棄碴場,鑿頂及危石排除用反鏟挖掘機施作。
淺埋暗挖隧道中應用雙側壁導坑法,是對于新奧法施工的一個重要補充,其實現(xiàn)了開挖面的有效支護,避免圍巖惡化、破壞,有利于確保復雜地段隧道施工安全,成功解決隧道施工中的地表沉降問題。
[1]趙朋輝.雙側壁導坑法在大跨度淺埋暗挖公路隧道中的應用[J].四川建筑,2009,29(4):198-199.
[2]王明鋒.淺埋暗挖隧道雙側壁導坑法的應用[J].中國交通建設監(jiān)理,2009,(5):74-75.
[3]郭彬.淺埋暗挖法施工區(qū)間雙側壁導坑法施工技術研究分析[J].建筑知識:學術刊,2013:422-422.
[4]何偉.大斷面地鐵暗挖車站雙側壁導坑法施工技術[J].山西建筑,2011,37(32):163-164.