公路隧道浅埋偏压段明洞施工与质量控制措施研究.pdf

工程技术与应用 85工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月摘要：浅埋偏压隧道洞口施工环境复杂，极易受到诸多风险因素的影响，不利于施工稳定性。基于此，有必要合理改进工艺方法，采取有效的质量控制措施，切实保障洞口施工环境的稳定性。文章以滨州至莱芜高速公路项目某标段明洞施工为例，阐述了明洞施工工艺要点，总结隧道偏压施工中的具体影响因素，诸如衬砌结构受力、洞口边仰坡等，在此基础上提出适用于偏压隧道的质量控制措施，以期为类似工程提供参考。关键词：公路隧道；明洞施工；偏压；预应力锚杆Abstract:The construction environment of shallow-buried bias tunnel mouth is complex,and it is easily affected by many risk factors,which is not conducive to the construction stability.Based on this,it is necessary to improve the process methods reasonably and take effective quality control measures to ensure the stability of the construction environment at the mouth.Taking the open cut tunnel construction in a section of Binzhou-Laiwu Expressway project as an example,this paper expounds the key points of open cut tunnel construction technology,summarizes the specific influencing factors in tunnel bias construction,such as lining structure stress and the side front slope at the tunnel mouth.On this basis,the quality control measures suitable for bias tunnels are put forward,in order to provide reference for similar engineering.Key Words:highway tunnel;open cut tunnel construction;bias;prestressed anchor rod分类号：U455.4公路隧道浅埋偏压段明洞施工与质量控制措施研究刘旭正中国十七冶集团有限公司，安徽 马鞍山 243000Research on Construction and Quality Control Measures of the Open Cut Tunnel in Shallow-buried Bias Section of Highway TunnelsLIU XuzhengChina MCC17 Group Co.,Ltd.,Maanshan 243000,Anhui,China028.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.1 工程概况滨州至莱芜高速公路项目是构成山东高速网络的核心部分，自青银高速淄博西枢纽互通立交引出，沿线连接了淄博、莱芜等重要经济区域，最远延展至莱芜枢纽互通立交，总长 72.678 km，对于推动地区经济发展具有积极意义。文章以此项目某标段为例进行分析，此标段的起讫桩号为 K102+570 K130+253，总长度达到 27.683 km。经勘察得知，该标段所在区域环境复杂，为典型的山岭重丘区，依据线路走向，需设置5 座隧道，左、右幅总长分别为 4 547.0 m 与 4 465.7 m，含有大量浅埋偏压隧道，最大开挖断面面积为 245 m2。区域内岩体较破碎，地质状况欠佳，含大量级、级、级围岩。2 明洞施工考虑到明洞施工的具体要求，确定“纵向分段、水平分层”的施工方式，完成明洞开挖后随即增设防护措施。在工期许可的情况下尽可能绕开雨季施工，有必要在边仰坡外侧设置排水措施，截（排）水沟中线距边仰坡开挖边缘应 5 m1。基于大量工程经验，综合考虑此标段的施工特点，拟采用的超前地质预报方法、施工工艺和机械化配套方案，确定隧道浅埋段围岩开挖循环时间，具体如表 1（见下页）所示。在单个作业循环中，为之预留了 0.5 h 以便作为机动时间，月施工天数按 30 d 计，持续施工可完成52 个循环，但在超前钻孔等环节作业中耗费 2 个循环，因此实际结束了 50 个循环，可确定月进尺量为500.6=30 m。作者简介：刘旭正，男，本科，工程师，研究方向为道路施工。工程技术与应用 862023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究2.1 仰拱混凝土施工基于整体钢模分段的方式展开对仰拱的施工，浇筑前需清除杂物，将积水排出，基于特定的原则实施钢筋绑扎作业，确保无误后支立模板，在后续的浇筑过程中则需要由中间部分引出，以对称的方式逐步延展到两侧。预试验后确定合适的材料配比，施工中需要使用振动棒来提升材料密实度。仰拱混凝土部分的养护时间至少要达到 7 d，具体方式以覆盖土工布浇水养护为宜2。绑扎钢筋加工与安装：做好除锈工作，将残留的油污清理干净；在实际施工中，要确保主筋间距的合理性，并调节好保护层厚度，避免出现焊接节点稳定性不足的情况。2.2 仰拱回填施工将仰拱面残留的所有碎渣、粉尘彻底清理干净，不允许残留积水，这是隧底填充混凝土的基本条件。安排专员实时监测仰拱混凝土强度情况，若满足“设计强度的 70%”这一条件，则可转入隧底浇筑施工中。2.3 二衬台车定位引入整体式模板台车，在此基础上展开明洞衬砌施工，此过程应遵循一次性浇筑原则。利用高精度测量仪器进行台车定位；在全站仪的辅助下得到隧道衬砌中心，并使用钢钉准确标记出来；以衬砌台车中心为基准，使用吊锤或平移油缸寻找到台车中心线，若二者存在偏差则需要做以调整，确保达到重合状态3。此后，在水平仪的辅助下获得衬砌台车中心顶面标高，将其与衬砌中心顶面标高对比分析，合理调节高度。台车所有的支撑螺旋杆都处于撑开状态，经专员逐一检查且确保无误。结束绑扎钢筋作业后，使用钢模板对台车端头实施封闭处理，要求端头处于高度密合状态。2.4 明洞洞身衬砌钢筋（1）洞身衬砌。在绑扎钢筋的加工与安装环节，需做好除锈与去油污工作，所得到的钢筋质量满足工程要求。铺设过程中，控制好主筋纵向间距与保护层厚度，提升节点焊接稳固性，明洞衬砌厚度为 60 cm；衬砌钢筋采用 22 mm、12 mm 钢筋加工制作，衬砌钢筋纵向间距为 20 cm，环向间距为 25 cm；采用C25 防水混凝土浇筑，断面钢筋接头数量需控制在总量内的 1/2 以内。（2）衬砌内轮廓。隧道衬砌内轮廓应满足公路隧道设计规范（第一册 土建工程）（JTG 3370.12018）、公路工程技术标准（JTG B012014）中规定的建筑界线要求，综合考虑照明、通信、装饰等设施所需空间，各种机械设备均不得入侵建筑界线。隧道衬砌内轮廓的形状和尺寸应根据围岩级别、结构受力情况确定。经研究决定，此工程项目隧道内轮廓半径采用 5.55 m 单心圆，设计高程应距离拱顶高 7.10 m，净宽 11.10 m。3 偏压对隧道的影响分析偏压对隧道的影响主要有以下三个方面：（1）对衬砌结构受力的影响。从隧道特性的角度考虑，其存在偏压现象，此时隧道衬砌荷载分布不均，易对衬砌结构造成影响，使其受到剪切破坏，且部分偏压因地形、地质而引起，因此隧道结构体系稳定性更差。在偏压作用下，使得洞口段衬砌形成明显裂缝，伴随偏压荷载的提升，对应的裂缝发生概率随之加大。从表现形式上考虑，主要以斜向、纵向两种裂缝为主4。（2）对洞口边仰坡的影响。受偏压与隧道开挖等多重影响，将伴随明显的围岩应力释放现象，不利于洞口段山体稳定性，使其出现较明显的水平位移。当不具备足够的围岩强度时，加之含水量相对较高，极容易出现软化现象，导致深埋侧山体发生下滑，挤压浅埋侧围岩，使地表多处开裂，这一现象进一步加重了洞内二次衬砌变形，产生更明显的裂纹；地表越陡，所出现的偏压越明显，更容易发生边坡失稳。此外，若遇到特殊地质土，诸如坡崩积土层等，偏压的作用更加明显。（3）对施工的影响。不同于常规施工环境，隧道偏压环境错综复杂，对技术提出更高要求，须确保围岩压力处于相对稳定状态。实际施工中，要控制好单次开挖进尺，及时做好支护与回填作业，加大对洞口 表 1 双侧壁导坑法开挖作业循环时间表 单位：h工序名称作业时间备注测量放线1.00台架就位0.50超前支护1.00经 6 个循环后最终结束超前支护作业，单次施作时间一致，均为 6h开挖2.00通风0.25出渣1.50架设拱架2.00初期支护5.00合计13.75工程技术与应用 87工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月与洞口边坡的监测力度，以所得数据为准做出评定，掌握围岩支护体系的实际状况，针对不足之处及时作出调整。4 偏压隧道的控制措施现阶段，行业内已经基于浅埋偏压隧道摸索出大量的控制方式，除了上述提及的控制开挖进尺与支护作业，如偏压回填、偏压挡墙等都得到广泛应用。但不同方法的适用范围有所不同，发挥出的作用也存在差异，需依据实际情况确定合适的方法。4.1 偏压回填针对隧道覆盖层厚度较小的区域，可通过偏压回填的方法加以处理，或是将该方法应用于地表倾角较小处。重点处理埋深较浅的一侧，对该处回填后提升覆盖层厚度，使其大于临界埋深，在最大程度上减小地表倾角，缓解因荷载偏压带来的影响。若地表倾角相对较大，加之隧道的稳定性欠佳，此时还要采取抗滑措施。4.2 偏压挡墙针对地表倾角较大或是存在边坡失稳的区域，可采取偏压挡墙的方法。由于挡墙存在较大重力，在其作用下能够有效抵抗水平偏压荷载，且针对挡墙背后采取回填措施。此举可有效缓解偏压，将其有效传递给偏压挡墙。4.3 半明半暗隧道结构针对边坡坡度较大、覆盖层厚度较小处，若凭借传统的明洞开挖方式，易引发边坡刷坡现象，甚至会出现埋深侧边坡坍塌。对此，可设置半明半暗隧道结构，减少开挖量和对周围山体的扰动，有效控制边仰坡高度，辅以必要的支挡措施，可在一定程度上缓解偏压作用，此方式可有效解决这一问题。4.4 预应力锚杆预应力锚杆是推动偏压隧道施工的重要结构，在发挥出抗滑作用的同时，还能够加固软弱围岩，在岩体稳定性不足的环境中具有较高的可行性。应当明确的是，若要发挥出预应力锚杆的作用，要求其具有足够长度，能够有效贯穿隧道滑裂面，还可以在施工中辅以其他偏压措施，提升控制效果5。4.5 地表注浆加固基于地表注浆加固的方式，有助于提升围岩的整体性和稳定性，通过合理布设注浆孔将隧道掌子面及其周围区域的土体进行加固，有效控制隧道偏压的不良影响。同样的，在施工中也要辅以其他方式，诸如偏压挡墙等，以达到使围岩更加稳定的目的。4.6 监控测量隧道施工中存在诸多潜在因素，监控量测必不可少，通过此方式掌握地表沉降情况，从而分析隧道洞口围岩状况。此工程中，采用 DS05 水准仪，检测精度可达到 0.1 mm，测点设于边坡坡形、坡度变化及埋深相差悬殊处。自隧道开挖作业起，直至结束明洞衬砌施工，整个过程各测点量测次数至少要达到 27 次。此隧道工程在施工过程中遵循“短进尺，弱爆破，勤量测，及时支护”的施工原则，施工防护措施到位，地表下沉速率基本稳定（围岩级别根据规范及设计限定）。5 结束语滨州至莱芜高速公路项目地质地形条件较差，傍山偏压浅埋，覆盖层薄，围岩变化复杂。文章主要针对此项目的浅埋偏压明洞施工展开探讨，通过对开挖、爆破、支护等一系列技术，合理优化施工顺序，总结各环节的操作要点，在保障质量的基础上提升施工效率，实现了安全、可靠、经济的预期目标，对于类似工程施工具有一定的参考价值。参考文献1 张杨,邵鹏哲,刘明昌.某水电站公路隧道浅埋偏压段施工技术研究J.水电站设计,2022,38(3):42-45.2 唐瞻鹏,零银珠.浅埋偏压隧道洞口进洞施工技术与质量控制分析J.西部交通科技,2022(9):126-129.3 贾元霞.高速铁路浅埋偏压隧道安全进洞方案研究J.地震工程学报,2022,44(1):22-28.4 李玉斌.公路隧道工程中的浅埋偏压明洞施工技术J.工程技术研究,2021,6(12):96-97.5 张富有,黄守辉,于野.公路隧道浅埋、偏压段施工技术应用J.公路,2018,63(10):149-157.