國道207瓶頸段1號過水洞施工方案

李 軍 耀

(山西省公路局晉城分局，山西 晉城　048000)

1　工程概況

1.1　工程特點

1號過水隧洞長460 m，其中Ⅲ級圍巖412 m，Ⅳ級圍巖48 m。坡度達22%，進出口高差達100 m，主要支護參數(shù)：φ22系統(tǒng)錨桿2 m(2.5 m)，縱橫間距1 m×1 m，Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸25 cm×25 cm(20 cm×25 cm)，Ⅰ12.6(Ⅰ16)鋼拱架,間距1 m，噴射C20早強混凝土16 cm(20 cm)，二襯C30混凝土20 cm(25 cm)。注：括號內(nèi)為Ⅳ級圍巖參數(shù)，括號外為Ⅲ級圍巖參數(shù)。

1.2　地質(zhì)概況

過水洞位于山西省晉城市山河鎮(zhèn)紅土嶺村北，毗鄰G207國道交通便利。工程地質(zhì)條件較為簡單，隧址區(qū)位于奧陶系下統(tǒng)亮甲山組，整體為較堅硬巖石，可能出現(xiàn)淋雨狀出水。

1.3　水文、氣候條件

根據(jù)水質(zhì)分析報告，地表水和地下水對混凝土均無腐蝕性，洞址區(qū)水系屬黃河流域沁河水系。無常年清水基流，雨季有大量洪水流出，為季節(jié)性河流。

洞址區(qū)屬溫暖帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候總特點為：四季分明，冬長夏短，春季少雨多風(fēng)，干旱時有發(fā)生；夏季炎熱多雨，降雨量年際變化大；秋季溫和涼爽，多陰雨天氣；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

2　施工方案

2.1　超前支護

2.1.1中管棚超前支護

中管棚超前支護是為了加強洞口穩(wěn)定，確保安全進洞而設(shè)置，管棚采用φ60×4.5 mm注漿導(dǎo)管，共29根，每根20 m。

首先經(jīng)測量放樣，標(biāo)明鋼管位置，然后采用鉆機鉆孔，開孔時，先低壓慢鉆，鉆孔過程中有效控制鉆孔質(zhì)量，保證終孔偏斜率在1/2 000以內(nèi)。鉆孔結(jié)束時，應(yīng)對鉆孔清孔，清孔采用高壓風(fēng)吹出雜質(zhì)。為保證工期，我部采用雙機聯(lián)合作業(yè)。

打入鋼管，鋼管在鋼筋場按要求加工成型，每鉆完一孔，打入一根鋼管，鋼管與鋼管之間采用φ68×5 mm車絲扣鋼管進行連接，頂進完成后用快硬水泥砂漿抹死孔口空隙，防止?jié){液外流，當(dāng)砂漿強度達到設(shè)計的70%時即可向鋼管內(nèi)注漿。

注漿材料采用水灰比1∶1的水泥漿液。注漿壓力為0.5 MPa～1.5 MPa，終壓不得超過1.5 MPa。注漿過程中，注漿壓力逐步提高，達到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10 min以上，注漿完成后及時封閉管口。

2.1.2φ22超前錨桿

Ⅳ級圍巖穩(wěn)定性較差，為確保隧道和施工安全，對Ⅳ級圍巖采用φ22藥卷錨桿進行超前支護，每根3.5 m，環(huán)向間距50 cm，仰角15°。

首先確定鉆孔位置，按布孔位置進行鉆孔，視地質(zhì)構(gòu)造，確定鉆頭型式。鉆桿與巖面垂直，成孔后必須清孔。

將早強藥包于水中浸泡1 min～1.5 min，用竹棍將藥包送入孔中，送入一定數(shù)量后，用風(fēng)鉆將錨桿推入孔中，推入過程中應(yīng)旋轉(zhuǎn)錨桿，將藥包攪破，形成粘結(jié)力。

2.2　開挖及初期支護

在超前支護的保護下進行洞身開挖、支護，施工中采取短進尺、多循環(huán)、勤測量、早支護的施工安排。

2.2.1Ⅲ級圍巖段落施工

Ⅲ級圍巖段采用全斷面開挖法，考慮預(yù)留變形量，預(yù)留變形量根據(jù)監(jiān)控量測試結(jié)果調(diào)整，初步定為6 cm。

第一步：隧道開挖，采用光面爆破和預(yù)裂爆破技術(shù)相結(jié)合，達到減少爆破振動、降低噪聲、使圍巖拱部成形圓順、墻身順直、平均線形超挖控制在5 cm～10 cm，達到充分發(fā)揮圍巖自承能力的目的，不得欠挖，盡量少超挖，如出現(xiàn)超挖，應(yīng)以襯砌同標(biāo)號的混凝土填充。爆破完成后，需進行通風(fēng)排險后方可進洞。開挖洞渣使用挖掘機、裝載機裝碴，自卸汽車運至棄渣場。

第二步：開挖結(jié)束后立即初噴混凝土，封閉裸露面，厚度約4 cm。

混凝土的拌合在洞外場地進行，運送至洞內(nèi)，按確定的配比，添加早強劑后進行噴射，早強劑通過電子秤控制量，采用人工攪拌，通過加塞方法攪拌均勻。噴射前先噴水，使巖面潮濕后再噴混凝土。噴射混凝土在終疑2 h后進行灑水養(yǎng)護。

第三步：安裝型鋼拱架，鋼拱架的拼裝可在洞外進行，拼裝完成后裝載機將其托舉至安裝位置，人工調(diào)整拱架位置，確保拱腳立于堅硬巖石上，如無堅硬巖石則用C25混凝土塊和鋼板進行支撐。調(diào)整到位后在拱腳處安裝φ22鎖腳錨桿，且尾部與鋼拱架焊接在一起。兩榀鋼拱架間距100 cm，設(shè)Ф22縱向連接筋，按環(huán)向間距1 m設(shè)置。拱架與噴混凝土形成一體，拱架與圍巖之間的間隙用混凝土充填密實。

第四步：安設(shè)φ22全螺紋早強藥包錨桿，縱橫間距100 cm×100 cm。施工工藝與超前錨桿相同。每完成300根錨桿至少隨機抽樣一組(3根)進行拉拔試驗，檢測合格后，尾部方可與拱架進行焊接。

第五步：安裝Ф8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距按圖紙要求設(shè)置。鋼筋網(wǎng)在加工場地焊接成100 cm×100 cm的網(wǎng)片，然后焊接在錨桿上，并采用墊板進行固定，網(wǎng)片互相的搭接長度不小于20 cm。

第六步：初期支護的鋼結(jié)構(gòu)已全部完成，最后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，剩余部分分2次噴完。

2.2.2Ⅳ級圍巖段落施工

Ⅳ級圍巖采用臺階開挖法，先進行上導(dǎo)坑開挖，上部初支完成后開挖下導(dǎo)坑，下導(dǎo)坑可一次掘進4 m～6 m。下導(dǎo)坑先開挖一側(cè)，邊墻初支完成后開挖另一側(cè)。開挖時特別注意不能擾動已成型的初期支護工程。開挖與初支工藝與Ⅲ級圍巖相同。預(yù)留變形量初定為12 cm。

2.2.3Ⅳ級圍巖加強段落施工

Ⅳ級圍巖加強段采用臺階分部開挖法，先進行上半部開挖，預(yù)留核心土，上部初支完成后開挖核心土，核心土開挖時特別注意不能擾動已成型的初期支護工程。最后進行下部開挖，開挖完成后及時對邊墻進行初期支護。開挖與初支工藝與Ⅲ級圍巖相同。

2.2.4注意事項

1)下部臺階開挖時，由于上部已開挖完畢，自由面大，爆破相對比較容易些，主要需控制開挖規(guī)格和大塊率。

2)通風(fēng)時采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管，風(fēng)管口距離掌子面距離應(yīng)小于5 m，等洞內(nèi)有害氣體徹底排凈后才可進洞。

3)出渣時安排專人統(tǒng)一調(diào)度，確保車輛運輸安全，提高運輸效率。運輸線路或道路兩側(cè)的廢渣和余料應(yīng)隨時清除。

4)噴射混凝土?xí)r，要根據(jù)不同的受噴部位適當(dāng)?shù)卣{(diào)整噴射風(fēng)壓，出料筒要垂直受噴面，出料口距受噴面的距離控制在0.8 m～1.2 m間。

5)錨桿施工時，錨桿孔要盡量垂直其所暴露的圍巖層里面，以達到最佳的錨固效果。

2.3　二次襯砌

二襯施工作業(yè)前，要求圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后，方可施做二襯。為保證施工安全，二次襯砌施工距離開挖掌子面不超過120 m。由于縱坡較大，二襯臺車選擇自重不大的較短臺車，加大臺車自行系統(tǒng)動力的電機，并在臺車前進方向每隔50 m打兩個地錨，用卷揚機牽引臺車前進。

2.3.1施工步驟

第一步：二襯臺車的拼裝。于洞外拼裝臺車，洞內(nèi)設(shè)置軌道供臺車行走。臺車總長6 m，搭接10 cm，每循環(huán)臺車襯砌長度為5.9 m。

第二步：施作矮邊墻。邊墻是二次襯砌的過渡項目，也是為二襯臺車施工支模而提前澆筑的一定高度的邊墻。用普通鋼模直立支模，混凝土罐車直接送料，振動棒振搗，混凝土等級與襯砌等級相同。一次澆筑較長段，亦可左右同時澆筑。

第三步：混凝土澆筑。采用自行式全斷面液壓鋼模襯砌臺車、泵送混凝土灌注。臺車就位后，表面涂刷脫模劑。擋頭模板采用鋼模或木模，確保施工縫處混凝土質(zhì)量?；炷烈r砌施工時，采用兩臺輸送泵左右同時對稱灌注，既縮短襯砌時間，又防止鋼模臺車偏移。采用6 m3輪式罐車進行混凝土輸送作業(yè)。泵送灌注施工中輔以插入式振動棒振搗?；炷烈r砌強度達到設(shè)計強度70%時，方可拆模，拆模后進行養(yǎng)生。

進出洞20 m襯砌設(shè)計有襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋，襯砌鋼筋應(yīng)在臺車就位前，在專門的全斷面臺車上安設(shè)二襯鋼筋，且與邊墻預(yù)埋鋼筋銜接好。鋼筋的綁扎嚴(yán)格按照圖紙要求進行。

2.3.2注意事項

1)二襯臺車就位時位置得校準(zhǔn)，須對結(jié)構(gòu)尺寸進行檢查和調(diào)整，確保結(jié)構(gòu)尺寸滿足設(shè)計要求且保證鋼模襯砌臺車中線與隧道中線一致。

2)保證鋼模面上干凈無雜物、積水和浮渣。

3)嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，防止堵塞在泵送管內(nèi)無法泵出。

4)混凝土振搗要密實，以防二襯成型后出現(xiàn)蜂窩麻面。

2.4　底板混凝土

混凝土鋪底前，必須清除地面的積水、松渣等雜物。拌合好的混合料及時運到現(xiàn)場鋪筑?；炷恋匿佋O(shè)要按設(shè)計嚴(yán)格控制好高度，采用振動棒振搗密實。

2.5　洞門澆筑

根據(jù)設(shè)計尺寸支立模板，混凝土集中拌合，罐車運輸，底部采用挖機澆筑，頂部采用泵送混凝土澆筑，兩側(cè)洞門同時、等高澆筑，使其均勻受力。洞門與導(dǎo)流設(shè)施連接處，預(yù)埋雙層Φ22鋼筋。

參考文獻：

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