技术创新

公路隧道施工技术及质量控制

日期：2015-7-2 15:10:58　来源：互联网　浏览数：
　

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1 ·工程概况
    顶效Ⅱ号隧道位于贵州西南部边缘向广西丘陵过渡的斜坡地带，整个地势向马岭河倾斜，为高中、低山构侵蚀型峰丛地貌。隧道区地形标高介于1214～1583m。洞身段坡面植被发育一般，多为灌木、果树；出口处位于斜坡，地势较陡，纵向坡度35～45°、横向坡度10°，基岩大面积出露。
    2 ·工程地质
    隧道上覆第四系残坡积层亚粘土、粘土层。下伏基岩由老到新为：三叠系下统飞仙组灰绿色、灰黄色、紫红色泥质粉砂岩(夹数层灰岩)；永宁镇组一段灰白色中厚层状灰岩；永宁镇组二段薄至中厚层状钙质泥岩灰岩透镜体；永宁镇组三段灰白色薄至中厚状灰岩、泥质灰岩；永宁镇组四段白云质灰岩；三叠系中统关岭下段薄～中厚层泥灰岩与极薄层状粉砂质泥灰岩互层；关岭组上段薄～中厚层状灰岩；三叠系中统杨柳井组白云岩。
    3· 隧道施工
    3.1 进洞施工
    （1）进洞措施
    根据地质情况，明洞段采用挖掘机分层分段开挖，并尽可能减少明挖土石方数量，以保持地表的原始状态，刷坡后及时施作防护以加固地表（锚杆、挂网、喷浆防护）；进洞段上部开挖应保持短进尺，用风镐配合挖掘机开挖，混凝土喷射分两次进行，即开挖后初喷，架立钢架（钢架在拱脚处打锁脚锚杆防止拱顶下沉），安装系统锚杆、注浆小导管，挂网后复喷，及时封闭，保证支护质量；洞口段衬砌时，由洞内向洞外方向施作，洞口段一个循环与洞门同时灌注；以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”作为进洞施工的指导方针。
    （2）进洞施工工艺流程
    本隧道超前支护设计有Φ108×6超前长管棚、Φ42超前小导管两种形式。Φ22mm超前锚杆、超前支护是在较差围岩条件下保证施工顺利实施和施工安全的可靠措施，应严格按照设计和规范要求进行施工，确保施工质量。
    （3）洞口测量放样
    在洞口测量放样施工前，先布设满足规范要求的测量控制网，确保贯通精度符合规范和验标要求。施工时，根据定测的施工控制网，精确测设出洞门桩和进洞方向，并依据设计图纸放出边、仰坡开挖线和截水沟位置。
    （4）仰坡开挖及防护
    首先，施作洞顶截水沟，并做好地面防排水设施，保证截、排水系统完善，防止冲刷、浸泡边坡。然后，自上而下逐段进行边坡、仰坡开挖，根据地质情况，拟采用挖掘机开挖，装载机、自卸车弃碴，人工用风镐配合修整边坡。坡面喷锚网防护措施的实施，随开挖及时安排，边开挖边防护；施工时注意防护锚杆应与坡面垂直，深度达到设计要求，钢筋网与锚杆连接牢固，保证防护质量。在洞门上方埋设地表沉降观测点，进行观测和记录分析。
    3.2 初期支护施工
    初期支护是由锚杆、钢筋网、工字钢架、钢格栅拱架和喷射混凝土组成的一种受力结构。在利用围岩自稳能力的情况下，初期支护要尽快施作，才能有效控制围岩变形。初期支护施工工序为：开挖→初喷混凝土→锚杆→工字钢（钢格栅拱架） →钢筋网→复喷混凝土。
    （1）初喷混凝土封闭岩面
    用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉，如工作面有滴水或涌水，提前做好钻孔埋管的引排水工作。
    （2）施工系统锚杆，挂设钢筋网
    在初喷混凝土后及时进行锚杆安装作业。钻孔前根据设计要求定出孔位，作出标记，锚杆钻孔采用气腿式风枪凿岩；钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直。在台阶法开挖时，初期支护连接处左右均设不小于两根锁脚锚杆，确保初期支护不失稳。对于注浆锚杆，注浆时孔口压力不得小于0.4MPa，注浆管应插至距孔底5～10cm 处，随水泥、砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入孔内的长度不短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出，将杆体拔出重新注浆。锚杆安设后及时进行挂网作业，为加快进度，应先在洞外做成网片，人工铺网片时注意网片搭接宽度，并固定牢固。钢筋网随受喷面的起伏铺设，间隙不小于3cm，与锚杆体连接牢固，保证喷射混凝土时，钢筋网不晃动。
    3.3 边墙基础、仰拱、仰拱填充混凝土施工
    为使支护能够尽快闭合，构成稳固的支护体系，保障工程质量和安全并为施工运输创造良好环境，开挖完成后，尽快施作边墙基础和仰拱及隧底填充。边墙基础模板采用钢、木组合模板，仰拱采用仰拱大样模板，加密测点，保证仰拱的设计拱度。采用混凝土输送车运送混凝土，插入式捣固棒捣固。隧道正洞仰拱及填充混凝土施作时，分左右幅错开交替进行，以确保运输畅通，正洞预制中心水沟随填充混凝土一并安装施工，两侧边沟及中心排水沟沟壁混凝土预留，与路面混凝土同步施工。仰拱填充混凝土施工时，测量人员要严格控制混凝土表面设计标高，并确保路面面层厚度。
    3.4 防水系统施工
    隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，以保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。
    （1）初期支护防水效果检查及处理
    围岩破碎或裂隙发育地段水沟要随开挖铺砌，施工中经常清理。开挖中洞内渗水的面积较大时，初期支护时采用钻孔、设排水盲管将水集中汇流引入排水沟内排走即可。对于渗水数量不大的地下水，引入临时排水沟排出。地下水如较丰富，无法排出或客观条件不允许排水的情况下，采用注浆堵水措施。对于洞内可能遇到的高压涌水，先采用排水的方法降低地下水的压力，然后用注浆进行封堵。封堵涌水注浆先在周围注浆，切断水源，然后在顶部注浆，将涌水封堵。
    （2）基面检查
    喷射混凝土时表面不得有锚杆头或钢筋断头外露，以防刺破防水板，对凹凸不平的部位应修凿喷补，使混凝土表面平顺。对超挖较大处，考虑采用挂钢筋网模喷同标号混凝土至基本圆顺，然后喷混凝土与周边连接一致。
    （3）防水板预加工
    首先根据二次衬砌环向长度，考虑10%～15%预留量，与生产厂家联系，将防水板出厂时直接加工至长度满足环向铺挂要求、宽度为2m 的带状，减少现场粘接，方便施工。
    （4）防水板安装
    首先用射钉枪将复合防水层固定在初期支护表面，注意在钉下安装热融衬垫。然后进行如下施工：用装载机把洞外粘接好的整幅防水卷材运到防水板台架上，展开摊好后，防水层施工采用打钻作业台车；防水板之间采用无射钉悬挂法施工；使用专用爬焊机对两层防水板进行热熔焊接；防水板采用手动热熔器热熔在衬垫上固定，确保施工质量。防水板间搭接宽度不小于10cm，采用两道平行焊缝热熔焊接，两道焊缝间留1cm宽缝隙进行气密性试验。
    3.5 二次衬砌施工
    根据量测数据，合理安排隧道施工的平行作业。隧道边墙基础、仰拱填充及二次衬砌与开挖工作面拉开距离不得超过200m，同步进行。
    （1）施工工艺流程
    施工工艺流程为：测量放线→防水层作业台架就位→净空检查→铺设无纺布及防水板→钢筋制安→铺设衬砌台车行走轨道→涂刷脱模剂→模板台车就位→调整锁定→安装止水条、止水带及端模→混凝土入模→振捣→脱模→养生。
    （2）施工方法
    全断面施工时，采用全液压自行式12m长大模板衬砌台车，隧道进出口各设一座自动计量混凝土拌和站，混凝土灌注采用混凝土输送泵泵送，输送混凝土使用搅拌式混凝土输送车。在组装大模板衬砌台车时要注意横向支撑的强度和刚度，控制混凝土灌注过程中模板的变形，保证净空要求。
    （3）特殊地段二次衬砌施工
    针对人行横通道、车行横通道等特殊断面，采用型钢拱架、组合钢模板，混凝土人工或输送泵入模，插入式捣固棒振捣密实。
    4· 隧道施工质量控制措施
    （1）严格按设计文件及相关规范施工，执行质量管理体系ISO9001：2000标准；推行全面质量管理，建立严密的质量保证体系，严格遵守FIDIC条款，从组织上确保质量目标的实现，以全员的工作质量来保证整个工程质量。
    （2）熟悉图纸，了解设计意图；熟悉各类施工方案、施工方法，做到心中有数；按规程进行施工及验收，按施工技术规范操作，严格科学施工；作好技术交底，保证设计意图的实现和施工组织设计方案的落实。
    （3）设备是保证施工质量的关键，应定期检修设备；模板等应符合施工要求。
    （4）隧道开挖时，认真进行地质勘察和描述，与设计文件进行对比，一旦发现问题要及时与设计、监理沟通，调整支护参数，保证工程质量。
    （5）根据围岩地质的变化，选择合理循环进尺，调整光面爆破和预裂爆破的炮眼布置和装药参数，控制周边眼间距，提高半眼率，减少对围岩的扰动，取得最佳爆破效果，提高隧道开挖质量。
    （6）防水层施工前，对初期支护后渗漏水仍较严重的地段增设排水盲管或透水管，将水引排至排水沟，然后开始防水层施工。防水板施工时，注意做好基面清理和现场粘接工作；钢筋混凝土地段还须注意防止钢筋刺破防水板和电焊烧破、引燃防水板。
    （7）对于隧道二次衬砌施工，每次衬砌台车就位都要进行认真测量，保证台车准确就位。模板做到支撑牢固、表面光滑圆顺、接缝严密不漏浆。拆模时，要确保混凝土强度达到设计强度的70%以上。