“盖挖法”在隧道穿越小型堆积体的应用

作者:未知

  摘 要:本文以一高速公路隧道工程为例,针对隧道穿越小型堆积体的特点,从环境保护、工期、施工工艺、质量控制、造价等几个方面对施工方案进行了比选研究。结果表明,以“盖挖法”方案穿越小型堆积体能有效克服了传统施工方案的不利因素,确保了洞口的长期稳定和安全,减小了对周围环境的破坏,可为类似工程提供借鉴。
  关键词:隧道工程;堆积体;盖挖法;方案比选
  中图分类号:U455 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2020)08-0123-02
  1工程概况及问题提出
  某高速公路分离式隧道采用双向四车道、时速80km/h标准设计,最大开挖跨度12.46m,左右线进出口洞门均采用端墙式,右线长838m,左线长846m,整体呈南北走向,属中隧道。最大埋深118m。隧道进口左右线高差约7m,左右洞净距约17m,见图1。
  隧道进口段位于堆积体的下缘,与堆积体呈30°~40°斜交,自然坡度约25°~35°。堆积体主要由含砾粉质黏土及碎石构成,纵向约210m,宽约15m~100m,厚约4.8m~15.6m,堆积体物质主要为:地表以下0m~8.4m为含砾粉质粘土,5.80m~11.3m为碎石土,10.0m~13.1m为含砾粉质粘土,13.1m~15.6m为碎石土,下伏基岩主要为前震旦系(AnZ)石英片岩,堆积体体积约6万方。见图2。
  施工前该堆积体处于稳定状态,隧道直接开挖进洞将会导致堆积体中部形成高陡临空面,在雨水等因素的影响作用下,岩土体抗剪强度下降,土体容重变大,导致下滑力增大,抗滑力减小,在施工扰动等因素作用影响下进一步发生变形破坏,从而引发滑坡,因而必须采取有效措施进行处治。
  2施工方案比选
  堆积体的治理常规方法是清除、抗滑桩或地表注浆进行治理,在借鉴国内类似工程经验的基础上,引入盖挖法施工进行研究分析,从环境保护、工期、施工工艺、质量控制、造价等几个方面进行比较[1]。
  2.1堆积体清除
  滑坡体主要为含砾粉质粘土、碎石层,按不陡于1∶2.5得坡率坡率进行清除,分段设置平台,并采用骨架护坡进行防护,清除时从上至下分级、分层施工,层厚不大于3m,每级宽度不大于8m,清除后,该段采用明挖型式通过。
  堆积体清除方案安全可靠,质量控制效果好,造价低,施工效率高,但该处邻近村庄,环境保护要求较高,附近3km范围内难以找到合适弃土场,限于征地、运输等条件限制,该方案难以实施[2]。
  2.2抗滑桩
  根据堆积体剩余下滑方向及分力大小,将抗滑桩布置于左右洞之间。抗滑桩采用双排桩,纵向布置范围为50m,桩径1.5m,桩间距2.5m,排距4m,两排抗滑桩对齐布置,桩长14m~28m。每排抗滑桩之间采用1.5m宽,1.5m厚冠梁连接,前后冠梁之间采用连梁连接。连梁宽1.5m,厚1.5m,间距为4.0m。抗滑桩施工完毕后,隧道以暗挖型式穿越堆积体。
  抗滑桩可有效抑制堆积体下滑趋势,保证施工安全,工艺成熟,质量控制效果较好,但其施工工期较长,造价较高。
  2.3地表注浆
  根据堆积体的分布情况,对进口段堆积体采用φ75袖阀管地表注浆。袖阀管注浆范围为隧道进口纵向50m、隧道两侧10m区域内,拱部加固深度开挖线外50cm,结构两侧加固深度为路面标高以下1.5m,间距1.5m×1.5m,梅花形布置。注浆材料采用1∶0.8~1∶1水泥浆液(水灰比),注浆压力为0.5~2.0MPa(可根据现场注浆试验情况调整注浆参数),浆液扩散半径1.0m~1.5m,浆液填充率约15%~20%[3]。
  地表注浆改善软弱地质体的物理力学性能效果显著,其往往与其它处治措施结合使用,但工艺要求较高,质量控制效果较差,施工工期长,造价高。
  2.4盖挖法
  结合市政工程“盖挖法”的设计与施工原理,隧道施工中“盖挖法”的核心思路是在隧道拱部以上设置护拱,护拱上方进行反压回填,回填完成后再以暗挖型式通过。
  施工时清除表层部分土体至护拱内轮廓,同时分段跳槽施作耳墙,现场立模、绑扎钢筋、浇筑护拱混凝土,待护拱达到100%强度后,上部施作初次回填土层。初次回填完成后施工护拱段衬砌结构、洞门,待护拱段衬砌结构施工完毕并达到强度要求后进行护拱顶部二次回填至原地面高程,最后再进行后续暗洞开挖施工[3]。
  2.5 方案比选结果
  综合各方面比较分析,结合现场实际情况,“盖挖法”是本隧道的最优选择,见表1。
  3盖挖法方案的设计与施工
  考虑现场实际情况,遵循少开挖、少扰动的原则,针对堆积体范围、下滑方向等特点,右洞采用明洞接长+盖挖法的型式通过,左洞在暗洞接长后受堆积体影响相对较小,采用暗挖型式通过,具体措施如下:
  (1)由于进口地表纵坡较平缓,结合现场地质情况,左右洞接长长度为15m,右洞25m段落采用盖挖法施工。(2)为防止雨水下渗导致土体受浸泡而强度降低,地表堆积体周边设置环向截水沟,同时在堆积体范围内设置纵横向截排水沟,避免地表雨水下渗降低堆积土体的物理力学性能。(3)在少扰动、少影响洞口山体的原则下进行临时边仰坡开挖,同时采用网喷混凝土加固,喷射C25混凝土,厚度10cm,钢筋网φ6,网格间距20cm×20cm;并采用小导管注浆加固,小导管采用φ42钢花管,L=3.0m,间距1.5m×1.5m,梅花形布置,水泥浆液水灰比为1∶1(重量比),注浆压力1~1.5MPa。(4)采用带耳墙的护拱结构,护拱结构采用60cm厚C25钢筋混凝土,耳墙采用C35素混凝土。(5)护拱下部结构左侧边墙采用复合式结构衬砌,初期支护厚度为30cm,钢架采用I20a工字钢、间距0.6m;拱部、右侧边墙、仰拱采用70cm厚C35钢筋混凝土整体式衬砌。结构左侧采用φ50小导管注浆,L=3.5m,间距150cm(纵)×100cm(环)。(6)护拱达到100%强度并反压回填后,方可进行洞口盖挖段暗挖施工,逐榀开挖、及时施作左侧初期支护钢架,开挖达到一个台车长度后,应及时施做二次衬砌。盖挖段开挖工法为CD法,施工时采用人工或機械开挖,严禁爆破。(7)施工工序:施作坡体截排水系统→施做耳墙及护拱(分段拉槽开挖)→初次回填(护拱顶2.0m)→逐步开挖并施做盖挖段衬砌结构→施做洞门→洞顶二次回填→施做暗洞。(8)隧道进口段穿越堆积体下缘,为确保施工安全,施工期间开展有针对性的监控量测。进口段监测除常规项目(洞内外观察、地表沉降、拱顶下沉、净空收敛)外,重点开展坡体稳定性监测,见图3。
  4结论与体会
  “盖挖法”在隧道穿越小型堆积体的应用,有效克服了传统施工方案的不利因素,确保了洞口的长期稳定和安全,减小了对周围环境的破坏,可为类似工程提供借鉴。
  参考文献
  [1] 方忠强,李浩.“盖挖工法”在茅山隧道施工中的应用[J].现代交通技术,2008(3):61-63.
  [2] 周恒,陈浩,林晨.“盖挖法”在超小净距大跨隧道洞口滑坡中的应用[J].公路,2013(4):221-225.
  [3] 刘传利,沈佳佳.“盖挖法”在重罗山隧道浅埋偏压段的应用[J].路基工程,2016,186(3):186-190+196.
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