湿陷性黄土二次模筑混凝土隧道施工工艺--中国期刊网

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湿陷性黄土二次模筑混凝土隧道施工工艺

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：俞荣荣

[导读] 摘要：岗家营隧道位于甘肃省兰州市郊外，地理位置及施工条件较好，隧道整体围岩均为湿陷性黄土Ⅴ级围岩，围岩一般呈黄褐色，局部略显红色，土质不均匀，孔隙含量较少，可见黑色斑点，局部可见白色钙化粉末，有粘土及粉细砂夹层，具水平层理，硬塑。

        中铁四局集团有限公司第七工程分公司 230051
        摘要：岗家营隧道位于甘肃省兰州市郊外，地理位置及施工条件较好，隧道整体围岩均为湿陷性黄土Ⅴ级围岩，围岩一般呈黄褐色，局部略显红色，土质不均匀，孔隙含量较少，可见黑色斑点，局部可见白色钙化粉末，有粘土及粉细砂夹层，具水平层理，硬塑。局部地段分布软土和人工填土。不良地质主要有滑坡、黄土崩塌、不稳定体等。主要采用换填和强夯等处理方式。隧道洞门形式缓坡段采用削竹式，陡坡段采用端墙式两种，整体效果美观。
        关键词：湿陷性黄土、一次模筑、经济、环保
        一、引言
        随着我国基建领域突飞猛进，一座座隧道从山林中露出，不同区域的地质均有很大差异，导致隧道施工工艺也有所不同，各种工法层出不穷，其中西北地区大多为湿陷性黄土，土体自稳能力极差，在这种地质情况下选对隧道施工工艺工法尤为关键。经各方面比选认为二台阶六步预留核心土开挖法最为合适，无论小断面还是大断面均能适用，支护形式再配成模筑混凝土，既能体现隧道内的安全文明施工，又能提高经济效益。
        二、工程概况
        隧道位于甘肃省兰州市郊外，交通较为方便运输条件较好。施工用水利用当地居民自泵站水。线路沿线电网丰富，工程施工用电方便，可就近申请接取。隧道名为岗家营隧道围岩级别为Ⅴ级，洞身围岩以湿陷性黄土为主，洞顶埋深5m~127m。洞身半径1601m的曲线上，曲线总长度为1271m，洞身纵坡为2.34％/120m、-2.0％/2120m的单面下坡。洞身K26+300~K27+100为洞顶浅埋段。隧道围岩为V级。隧道标准断面面积107m²，加宽断面开挖面积147 m²。
        三、施工工艺
        隧道采用机械开挖配人工修整掘进（自卸汽车出碴）、初期支护一次模筑、二衬衬砌三部工序作业。通风采用2x75千瓦轴流通风机、组合式橡胶软管压入式隧道供风技术。超前管棚支护采用履带式液压管棚钻机及双循环注浆机施作超前大管棚及注浆，初期支护紧跟开挖面，开挖采用人工配合机械开挖，支护时每10m左右测设中线、高程一次。初期支护采用锚杆钻机直接钻进锚杆，人工配小型机具架立钢拱架，一次衬砌采用模筑混凝土，液压台车定型钢模及小模板加护拱拼装，衬砌混凝土站内集中拌和，混凝土罐车不间断运输，地泵送入模内，模外采用9个辅佐式振动器辅助振捣。碴土运输采用挖掘机、侧翻式装载机配合自卸汽车完成运输施工。
        1、洞口工程
        洞口土石方开挖前，先现浇坡顶临时截水天沟，清除洞顶表土和灌木，回填坑洼处等，防止地表水沉积渗入土体增加土体含水率和自重影响开挖面和边坡坡面的稳定；在进行开挖前，边坡支护必须同边坡开挖同步施工，开挖到拱顶标高后计算高差预留核心土。
        2、洞身开挖
        ⑴、由于岗家营隧道为Ⅴ级围岩，围岩自稳性很差，通过各类方案比选结合一次衬砌模筑混凝土施工特点，选用二台阶六步预留核心土开挖法。初期支护及时封闭，短台阶开挖施工，台阶总长度控制在12～20米以内，循环进尺控制在0.5～1.0米。开挖采用机械开挖。上台阶弧形导坑一次开挖按2～3榀拱架控制。下台阶导坑要同步交错开挖，每循环开挖按3～4榀拱架控制；左右下台阶导坑开挖交错距离2～3榀拱架。上台阶掌子面超前30～35m时立即开挖仰拱，单次开挖长度宜在4～5榀钢拱架，开挖修整至设计标高后及时架立钢拱架进行仰拱衬砌，仰拱封闭成环段距离掌子面30～35m。仰拱填充作业及混凝土养护期间，要架设临时仰拱钢栈桥，以保障后续工序施工顺利进行。

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根据一次衬砌沉降监控量测数据结果及时施工二次衬砌，切不可在一次衬砌沉降不稳定情况下施作，一次衬砌上台阶混凝土施工采用两个施工工艺：主要采用液压一次衬砌台车，二是采用大断面小模板+工字钢护拱支撑：采用一次液压台车优点是可根据开挖进尺一次作业长度可及时调整，作业工效较高，作业人员劳动强度低，作业现场简洁，混凝土表观质量美观。缺点是受液压台车支撑架影响核心土预留尺寸较小，易引起掌子面小量掉块，故适用于围岩自稳性较好地段；小模板配护拱施工优点是能保留核心土尺寸较大，能减少掉块和节约混凝土。缺点是耗时长作业强度大，护拱拆除需要机械配合，且护拱材料消耗大，现场摆放材料多。一次模筑衬砌混凝土达终凝后，强度不低于5Mpa方可拆除模板，拆模时同步修整混凝土表面轮廓，为下步铺挂防水板做准备，之后进行下台阶、仰拱、二次衬砌模筑施工。洞内应做到不积水、不泥泞，严控施工用水、排放，严禁漫流，不得侵泡下台阶基坑及拱角。由于浅埋段洞身围岩条件差，需严格按要求进行施工监控量测，及时掌握真实监控数据，严格控制各交错工序的开挖长度和拱架榀数，对施做的锁脚锚管、扩大拱脚、仰拱底标高、隧底浮及二衬厚度需严格检查；严格控制超欠挖、尤其是掘进方向的拱顶超挖、拱脚的欠挖，确保钢拱架能够紧贴掌子面和围岩面。严令禁止仰拱和填充层半幅浇筑，必须全断面整体一次浇筑成型；填充混凝土强度合格后方可允许大型设备通过；每板仰拱及填充施工前应对上板混凝土接头处凿毛处理，并对止水带清理加固。
        ⑵、施工时应注意事项：
        锁脚锚杆施工要严控，必须符合设计，钢拱架拱角应超出衬砌台阶拱角20cm，衬砌拱角应铺设砂层，下台阶连接时应彻底凿毛清理，确保衬砌链接强度。
        上台阶开挖一次衬砌完成后，如发现沉降、收敛监测数据变形较大，可施增加作临时钢横撑及竖撑。
        如遇掌子面围岩土体含水率较大处，可先用喷射混凝土初喷封闭开挖面，再进行一次模筑衬砌。
        断面扫描测量必须及时紧跟仰拱施工进度，可根据其扫描结果能够及时调整预留变形量，确保衬砌厚度满足设计的同时，避免不必要的浪费。
        隧道仰拱作业面要紧跟下台阶施工，二次衬砌距离仰拱已完成段宜控制在20～25m。
        在一次衬砌封闭成环后且监控量测各项数据基本稳定的前提下，铺设复合防水卷材，最后全断面模筑二次衬砌，并注意有关预埋件的埋设，如注浆管等。
        一次衬砌同下道各台阶连接时，应彻底清理、凿毛上一循环衬砌拱角，台阶结合部采用干硬性混凝土填充密实。
        3、二次衬砌施工
        隧道下台阶一次衬砌支护完成连续长度达9～15m时，进行一轮仰拱衬砌，首先对需施工的仰拱段落隧底进行弧度测量，并用高压风清理杂物及浮渣，清理干净后铺设防水板卷材，安装拱架绑扎钢筋、安装端模并灌注混凝土。仰拱开挖宜紧跟掌子面开挖进行，节省工序时间，并能减少出碴运输的干扰，后续施工采用12米左右仰拱钢栈桥过渡，以充分保证仰拱及填充的施工质量，进一步减少后期的质量隐患，仰拱混凝土强度达到终凝后才方可进行填充混凝土施工，填充强度达到设计要求后方可在上方行车。然后施作拱墙部分二次衬砌混凝土，拱墙部位采用12米长整体液压式模板台车，混凝土通过混凝土输送车由搅拌站运至工作面灌注。二次衬砌拱顶施工时设置预埋Φ50的注浆管3～4根，以防衬砌空洞出现，方便后期注浆填塞。
        4、防排水工程
        洞内排水主要采取“以防、排为主，堵水相辅的方式”进行治理，洞内、外永久排水系统按设计统一合理引排至路外排水沟。本隧道均满铺防水卷材，采用350g/m2无透水性无纺布加1.5mm厚单面自粘防水卷材，有效搭接宽度≥100mm，搭接处需避开所有变形缝、施工缝。
        四、结束语
        湿陷性黄土隧道一次衬砌采用模筑混凝土大大减少了施工安全风险，在支护成型后能有效的避免因掌子面塌方造成的支护坍塌，同比喷锚支护更加安全稳固、经济、环保。