国际研究参考

瓦斯隧道溶洞施工技术研究

 

1 工程概况

秀山(黔渝界)至印江高速公路PPP 项目第五分部,起讫里程桩号K43+641-K53+122.307,路线全长9.481km,设计速度80km/h,路基标准宽度24.5m。项目位于印江县境内,起点位于打铁坳村张家寨隧道入口,经川岩村、付家寨、塘池村,终点接杭瑞高速公路。张家寨隧道为本隧道控制性工程,按高速公路双向四车道标准设计,为小净距+分离式隧道,设计速度80km/h;建筑界限净宽10.25m、净高5.0m;设计荷载为公路Ⅰ级,为高瓦斯特长隧道。左幅隧道起讫桩号ZK43++582,长度为3887.7m,右幅隧道起讫桩号K43+698-K47+598,长度为3900m,隧道最大埋深约552.5m。隧道共设置人行横通道10 个,车行横通道4 个。隧道为上坡隧道,左幅纵坡为-2%、-2.95%;右幅纵坡为-2%、-2.95%。隧道防水等级为二级,二衬混凝土抗渗等级P8,主体结构设计使用年限100 年,其他结构设计使用年限30 年。

2 K45+040 拱桥施工方法

2.1 垂直开挖基坑防护

基坑开挖前,在主洞边墙I20b 型钢拱架底部,每榀工字钢设置2 根φ42*4mm 无缝钢管作为锁脚小导管,L=6.0m,纵向间距50cm,注浆采用1:1 水泥浆。

K45+027-K45+046 段为垂直开挖段,由于溶洞处需要垂直开挖拱座暗挖施工工作面,施工时必须避免对初期支护、底部围岩产生过大扰动,为了防止基坑垂直开挖过程中发生坍塌,向下开挖时采用挖掘机放坡分层开挖,坡比1:0.5,同时对坡面采用10cm C25 喷射混凝土临时防护,保证在支护垂直开挖基坑侧面初期支护前有稳定的支撑面。首先开挖Ⅰ部位,纵向开挖长度按照3m 控制,开挖完成后,工人采用风镐再向纵向开挖Ⅱ部位,每循环开挖50cm,严禁超挖欠挖,随后安装一榀工字钢,施工系统锚杆,并且喷射20cm 厚C25 喷射混凝土进行支护,然后进入下一道循环。

垂直开挖过程中,两侧型钢拱架顶部必须与已施工拱架接触良好,同时型钢拱架底部必须支垫在岩石接触面上,严禁悬空,拱架长度按照支护长度加工制作安装,焊缝饱满,螺栓连接面无间隙。

图1 开挖大样图

2.2 拱座暗挖段施工工艺

(1)拱桥及拱座施工时,先采用垂直开挖基坑,同时做好支护,为拱桥拱座暗挖段施工洞室提供工作面。①暗挖段采用环形开挖预留核心土法施工,施工过程中先开挖左侧Ⅰ,施工初期支护;②开挖右侧Ⅱ,施工初期支护;③开挖断面Ⅲ,施工初期支护,最后开挖核心土Ⅳ;开挖过程中,每循环开挖长度一般控制在0.5~0.8m,严禁单次开挖长度超过1.0m,施工过程中需加强监控量测,当实际情况与设计不符时应及时调整支护参数,加强支护。

K45+024-K45+027 段和K45+050-K45+056 段为隧道底部拱桥拱座施作洞室段,采用环形开挖预留核心土法进行作业,逐榀开挖、逐榀支护,开挖后及时施工相应的初期支护,同时临时竖向支撑Ⅰ20b 工字钢入岩深度不小于50cm(人工开凿,避免扰动基础围岩)。

(2)施工期间,加强洞室监控量测及超前地质预报,工字钢拱架以现场实际工程量为准,施工期间相关单位现场确认。

(3)超前支护。

拱座开挖前拱部施作超前支护,采用φ42mm,壁厚4mm 的热轧无缝钢管加工制成的超前小导管进行超前支护,长度为4.0m,环向间距40cm,纵向排距120cm。钢管前端加工成雏形,尾部焊接A6 钢筋加劲箍,管壁四周钻A6mm 注浆孔,钢管以10°~15°外插角打入围岩。

图2 开挖工艺流程

(4)注浆。

超前小导管尾端固定在钢拱架上,保证注浆质量。注浆采用水泥浆液通过注浆机注浆,可参入水玻璃调节凝结时间。注浆系数:水泥浆水灰比1:1,注浆压力为0.5~1.0MPa,水泥标号采用P.O 42.5。

(5)初期支护。

初期支护采用26cm 厚的C25 气密性喷射混凝土。采用湿喷工艺进行施工,出碴及清理岩面后后立即初喷,然后进行钢支撑、锚杆和钢筋网支护,最后复喷至设计厚度。

钢筋网采用φ6.5 钢筋制作,钢筋网衬砌网格之间的间距为20cm×20cm。

图3 拱座暗挖支护

(6)加强临时支撑:由于拱座洞室上方已经施工主洞初期支护、二次衬砌、仰拱,拱座暗挖段施工期间避免发生异常变形,安装临时支撑前,必须对开挖的松石进行清理,临时支撑必须安装在坚实的基础上面,确保临时支撑及初期支护的稳定性,确保拱座施工及主洞安全。

图4 临时支撑大样

(7)为了确保施工安全及主洞安全,除妨碍拱座施工需要拆除外,临时支撑不拆除。