洞口邊坡可抬升施工平臺設(shè)計及性能研究

劉玉豐 周少東

(中交路橋南方工程有限公司，北京 101100)

1 工程概況

隨著我國公路交通建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)區(qū)域逐漸向工程地質(zhì)條件較差的山嶺重丘區(qū)發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的隧道工程。在隧道進(jìn)出洞施工時，為提升洞門的穩(wěn)定性，常需采取錨桿支護(hù)、超前導(dǎo)管打設(shè)、混凝土噴射等工程措施。如何設(shè)計并搭設(shè)安全、便捷的施工平臺，一直是現(xiàn)場施工人員所面臨的重要問題。

為提升洞口施工平臺的施工效率、改善平臺結(jié)構(gòu)的受力性能，一些學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有針對性的研究，如任增偉[1]、李志勁[2]、張可文[3]對工程支撐體系的現(xiàn)場施工技術(shù)及安裝工藝進(jìn)行了研究；劉洪偉[4]、王蔚[5]、李躍穗[6]深入研究了工程施工平臺的設(shè)計理論和控制參數(shù)。

分析表明，現(xiàn)有工程技術(shù)成果雖在適宜的工況下得到了較好的應(yīng)用效果，但從支撐體系的組成及工程操作情況來看，支撐于地面或馬道的支撐體系主要采用鋼管與平臺板組合而成，其現(xiàn)場搭設(shè)、調(diào)整施工難度較大，難以滿足裝配化、模塊化施工的要求。同時，現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)中，普遍存在現(xiàn)場施工效率低、安全性差、受力復(fù)雜等問題。鑒于此，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，文章密切結(jié)合隧道洞口邊坡支護(hù)施工和施工平臺搭設(shè)的實際情況，對洞口邊坡施工平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

2 工程技術(shù)問題及難點分析

1)現(xiàn)場滑移難度大。

邊坡支護(hù)施工時，為滿足現(xiàn)場施工常需使支撐體系沿縱向布設(shè)一定長度，然而，一旦支撐體系需要沿縱向移動時，通常采用整體吊裝或拆除重新搭設(shè)的方式，影響現(xiàn)場施工的安全性和效率。

2)平臺高程調(diào)節(jié)困難。

目前現(xiàn)場支撐平臺搭設(shè)時，其豎向支撐材料通常為長度確定的鋼管或型鋼，現(xiàn)場搭設(shè)完成后其頂部平臺的高程很難調(diào)整，在一定程度上降低了平臺的利用率、增大了現(xiàn)場施工的難度。

3)與相接土體連接可靠度低。

支撐平臺與相接土體的連接強(qiáng)度對平臺結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響顯著，目前，通常采用掃地桿或錨釘進(jìn)行連接，雖可在一定程度上滿足要求，但在提升支撐平臺與坡面土體橫向連接強(qiáng)度、改善平臺抵抗橫向荷載性能等方面尚存不足。

4)現(xiàn)場搭設(shè)工藝復(fù)雜。

支撐平臺的搭設(shè)對現(xiàn)場施工效率影響顯著，鑒于目前支撐平臺通常采用鋼管組合連接而成，其連接節(jié)點多、螺栓緊固工程量大，在螺栓緊固質(zhì)量、連接可靠度等方面常常存在諸多難以量化和掌控的因素。

3 施工結(jié)構(gòu)改善設(shè)計

基于現(xiàn)有研究成果中的不足和工程技術(shù)提升需要，結(jié)合洞口邊坡施工平臺支設(shè)的難點問題，對現(xiàn)場施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，圖1是隧道洞口可抬升式施工平臺結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為坡面支撐體結(jié)構(gòu)示意圖。

1)在邊坡平臺上設(shè)置移動底座，并在移動底座上設(shè)置平臺撐柱；在平臺撐柱與移動底座和中間平臺相接處設(shè)置柱側(cè)支撐體；在相接的平臺撐柱之間設(shè)置標(biāo)高調(diào)節(jié)螺栓；移動底座采用鋼板軋制而成，在移動底座與邊坡平臺之間設(shè)置找平墊板和連接錨筋；所述找平墊板采用鋼板軋制而成，其橫斷面呈臺階形；所述連接錨筋采用螺紋鋼筋或鋼管。

2)在中間平臺上鋪設(shè)桿底承壓板，與頂部平臺之間設(shè)置轉(zhuǎn)動撐桿和滑移撐桿；轉(zhuǎn)動撐桿長度可調(diào)，與中間平臺和頂部平臺相接處設(shè)置第二轉(zhuǎn)動鉸；滑移撐桿的底部與桿底承壓板之間設(shè)置滑移承壓板，與頂部平臺相接處設(shè)置板底限位槽。

3)在中間平臺和頂部平臺與邊坡土體相接處設(shè)置坡面支撐體，并與坡面支撐體通過第一轉(zhuǎn)動鉸連接；在頂部平臺上設(shè)置安全護(hù)欄；坡面支撐體由支撐桿和支撐板組成，支撐桿的長度可調(diào)。

4 結(jié)構(gòu)特點分析

1)結(jié)構(gòu)設(shè)置了中間平臺和頂部平臺，并通過中間平臺對頂部平臺提供支撐，通過轉(zhuǎn)動撐桿控制頂部平臺的橫向位置，降低了現(xiàn)場支撐體系定位的難度。

2)結(jié)構(gòu)中間平臺和頂部平臺與邊坡土體之間設(shè)置了長度和角度均可調(diào)節(jié)的坡面支撐體，可滿足支撐體系與邊坡土體快速連接的需要。

3)通過移動底座對平臺撐柱提供豎向支撐，通過連接錨筋將移動底座與邊坡平臺連接牢固，通過找平墊板調(diào)整移動底座的平整度。

4)施工平臺可通過解除底部和側(cè)面約束后整體滑移，滿足快速移動和搭設(shè)的需要；同時，設(shè)計結(jié)構(gòu)可通過標(biāo)高調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整平臺撐柱的高程，滿足中間平臺標(biāo)高調(diào)節(jié)的需要。

5 結(jié)語

支撐平臺的搭設(shè)施工效率和質(zhì)量一直是現(xiàn)場施工控制的難點。文章針對洞口邊坡施工平臺搭設(shè)和控制的難點問題，進(jìn)行了有針對性的技術(shù)研究，得到了以下結(jié)論：

1)系統(tǒng)梳理了現(xiàn)有研究成果，認(rèn)為洞口邊坡施工平臺搭設(shè)的技術(shù)問題及難點主要集中在現(xiàn)場滑移難度大、平臺高程調(diào)節(jié)困難、與相接土體連接可靠度低、現(xiàn)場搭設(shè)工藝復(fù)雜等方面。

2)進(jìn)行有針對性的技術(shù)創(chuàng)新，形成了一套較為完善的隧道洞口可抬升施工平臺結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分析了設(shè)計結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有技術(shù)的特點。