隧道工程施工方法

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摘 要：慈母山隧道及连接道(峡江路)市政工程是重庆市总体交通路网“五横、六纵、一环、七联络”城市快速干道系统中三横线的关键节段工程,它不仅肩负重庆市快速城市干道功能,同时服务茶园新城区,加强茶园与主城区CBD、北部新区等的联系；该工程的建设对提升茶园形象、加速城市建设、改善茶园新城区和打开重庆市东大门出口具有重要意义.

关 键 词：隧道工程；明洞施工；进洞施工；洞身开挖

中图分类号：TQ639.2文献标识码：A

1工程概况

1.1　慈母山隧道按城市快速路标准设计,设计车速为60km/h；设计荷载为：城-,人群荷载4.0kN/m2,大车道3.75米,小车道3.5米.

1.2　隧道净空13.75×5.00m；隧道纵坡为单向坡,坡度为-0.8%；本标段慈母山隧道围岩主要有洞口回填土段、泥岩、页岩,断层破碎带、煤线层、砂岩,施工难度大,其中Ⅴ级围岩占32%,IV级围岩占4.8%,Ⅲ级围岩占63.2%.慈母山1#隧道隧道左线ZK0+000～ZK0+254.032段位于曲线半径6000m(左转)的曲线上,ZK0+254.032～ZK1+150段为直线段,A标段右线K0+000～K0+569.088段位于曲线半径6600m(左转)的曲线上,K0+569.088～K1+150段为直线段.

1.3　混凝土结构采用“双渗技术”,强度等级为C30,以混凝土结构自防水为根本,以接头防水为重点,辅以顶部或整体附加防水层加强防水的多道防线.隧道采用单洞三车道分离式设计.采用射流风机送风方式进行通风.隧道带仰拱段内净空面积为109.08m2,不带仰拱段内净空面积为90.12m2.

1.4　本标段共设2个人行通道、1个汽车通道.

2明洞施工

由于本项目工期压力较大,慈母山隧道是本项目的关键工序,能否快速顺利进洞将直接影响总体工期目标,项目部经过方案研究,为确保快速形成进洞条件,采用明洞拉槽至洞口,立即施作套拱及管棚,并同时陆续进行明洞土石方开挖.

2.1明洞开挖

在明洞拉槽施工前,先进行测量放线,放出洞口边仰坡坡顶线和临时截水沟位置.洞口边仰坡开挖前先施作洞顶截水沟；然后,按设计坡度、设计台阶利用PC-200型大反铲从上至下,分段、分层逐段开挖,分段长度控制在8m内,层厚控制在1m内.开挖一段防护一段,施工防护前期采用锚网喷结构,施工参数:φ22砂浆锚杆L等于3.0m,间距为1.0×1.0m；钢筋网φ6钢筋,网格为20×20cm；C25喷砼5cm.施工中本着自上而下分层进行,并随挖随护,“反铲开挖为主,人工为辅”必要时采用微差控制爆破开挖的原则进行施工,切实加强边仰坡稳定监测,以保证施工安全.

2.2明洞结构施工

明洞施工顺序：①明洞仰拱及边墙砼施工→②明洞仰拱混凝土填充→③明洞基础砼施工→④明洞拱墙砼施工→⑤水沟、电缆槽砼浇筑→⑥明洞外防水层施工→⑦明洞拱背回填施工→⑧洞口防护、绿化.

施工方法见图1.

图1明洞回填施工示意图和纵断面示意图

2.2.1隧道洞门与明洞砼结构施工

洞口段土石方明洞段开挖至双侧壁导坑上台阶标高时,即开挖上台阶导坑进入正洞施工,隧道洞口拉槽处设置钢棚架顶盖,以保证正洞两侧导坑与洞口土石方开挖平行作业的施工安全,待正洞开挖完成一定距离后,再进行洞口段结构物的施工.其施工主要内容为：明洞段仰拱(包括砼填充)、洞门与明洞边墙基础、拱墙衬砌、防排水、拱背回填等.

仰拱及边基砼采用组合钢模板人工立模浇注,拱部砼施工采用衬砌模板台车作内模,外模采用组合钢模板整体灌注.

首先施工明洞仰拱、拱墙脚部钢筋砼及洞门基础,待砼达到一定强度后,拆模并进行施工缝凿毛,然后施工上部边墙及拱部钢筋砼,砼由两侧对称灌注.

钢筋在洞外加工场下料成型、现场绑扎,砼采用商品砼,由砼运输车运输,泵送入模,插入式捣固器及附着式振捣器振捣密实,拱墙砼一次整体浇筑成型.

2.2.2明洞外防水层施工

拱圈浇筑完成,待砼达到设计强度后,铺设防水层并回填.明洞外防水层设计为“BAC高分子复合自粘防水卷材”.

施工时,先将砼表面的外露钢筋头等杂物清理干净,然后将砼表面上的凹凸不平处修凿平整,最后用水泥砂浆将衬砌外表涂抹平顺,以免损坏防水层.

为保证防水板接头质量,先在平地上将BAC防水板逐幅连接起来,检查接头质量合格后再运到现场铺设.防水板铺设严格按照要求进行,防止对防水板造成损伤和破坏,如有缺陷立即进行修补,直至达到质量要求为止.

为防止明洞与隧道防水板的接头在回填土时被破坏,用3cm厚的水泥砂浆将防水板接头保护起来.

2.2.3明洞拱背回填施工

明洞衬砌和防水层施工完毕后,铺设10cm厚C15细石砼保护层,砼强度达设计强度后回填50cm碎石透水层.

明洞回填采用M7.5浆砌片石回填与碎石土回填结合方案.浆砌片石回填高度为6m,浆砌片石以上采用碎石土回填,回填土压实度不低于85%.

当明洞回填完成后,及时进行洞口及洞顶的绿化及防护工作,避免雨水冲刷.

3进洞施工方案

慈母山隧道洞口主要为填筑土、泥岩,进洞方案采用20m的φ89超前管棚预支护,和修建支护性构件砼套拱,双侧壁导坑法进洞的施工方案.

3.1施工顺序：测量放线→钢拱架安装→导向管安装→模板安装→砼套拱施工→钻机定位、钻孔→φ89无缝钢管安装→注水泥砂浆.

3.2施工方法：右洞里程K0+151.484,左洞ZK0+151.148的20m范围内采用φ89管棚对围岩进行整体加固.套拱采用三榀I22a工字钢,在洞口立设三榀I22a型钢钢架,一榀靠紧开挖面,三榀间距为0.8m,拱架立好之后用Ф22钢筋纵向连成整体,连接钢筋环向间距1.0m,按设计贴紧拱架外缘施工φ112导向管无缝钢管,并将导管的尾部焊接于钢拱架上,外插角1°.套拱采用木模板,吊模法施工C20砼,砼厚45cm.

套拱混凝土强度达到设计钻孔强度后采用MKD-5钻机进行钻孔.管棚采用Φ89热扎无缝钢尖管制作,钢管前段呈尖锥状,尾部焊接φ10加劲筋,管壁四周钻4排φ15mm压浆孔,间距30×30cm梅花形布置,环向布置间距为40cm.分段安装,每段长6～8米（总长20m）,两段之间用丝扣连接.

管棚安装完成后采用KBY50-70注浆机注水泥砂浆对洞口段围岩加固,形成支护结构明洞,然后按双侧壁导坑法步骤开挖进洞,具体开挖方法见Ⅴ类围岩开挖方法.

4隧道洞身开挖

4.1Ⅴ级（浅埋、深埋）围岩开挖方法

Ⅴ级围岩主要为填筑土、泥岩、页岩、煤层(线),围岩岩体较破碎,软弱.根据设计要求