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輸水隧洞高速公路施工方案

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:工業(yè)設計時間:瀏覽:

  這篇公路工程師論文發(fā)表了輸水隧洞高速公路施工方案,輸水隧洞的成洞條件比較差,所以在施工過程中容易出現(xiàn)滲水和涌水問題,那么在這種地質(zhì)條件不太好的情況下,如何進行高速公路施工,保證公路的路基穩(wěn)定呢?論文對此施工方案進行了研究。

  摘要:某輸水隧洞位于濕陷性黃土地區(qū),該區(qū)域成洞條件較差,并且存在滲水、涌水問題,在施工過程中掌子面極易發(fā)生塌方。在這種不良地質(zhì)條件下,該輸水隧洞還需下穿一處已建高速公路,在隧洞施工工程中,為保障高速公路路基的穩(wěn)定,文中對穿越段施工方案進行了詳細研究。

  關鍵詞:公路工程師論文,輸水隧洞,濕陷性,高速公路,施工方案

  引言

  隨著調(diào)水工程的不斷發(fā)展推進,輸水隧洞與現(xiàn)有公路、鐵路經(jīng)常出現(xiàn)交叉穿越。對于隧洞下穿現(xiàn)有公路的情況,既要保障隧洞施工的安全進行,更不能影響現(xiàn)有公路的正常運行。工程實際中要求采用“短進尺、強支護”等措施來進行隧洞施工,采用控制路面沉降來保障穿越段路基安全。本文以某濕陷性黃土區(qū)域輸水隧洞下穿高速公路為例,介紹了相應的施工方案、施工要點,并對類似情況隧洞工程提出一些心得。

  1工程概況

  某輸水線路隧洞為土洞段,洞身段巖性為第四系下更新統(tǒng)(Q1)含砂低液限黏土,地下水水位位于洞頂以上,存在滴水或滲水現(xiàn)象,圍巖類別為Ⅴ類。設計底坡i=0.037%,斷面形式為馬蹄形,采用全斷面鋼筋混凝土襯砌,襯砌厚度300mm。該隧洞在掘進過程中與高速公路交叉一次,交叉角度為60°,斜穿公路長約60m(公路坡腳與隧道相交之間),交叉段為填方路基。該隧洞洞頂以上土層厚35m左右,穿越高速公路處隧洞洞頂距路面約39m。2水文地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料分析,穿高速公路段為第四系堆積物地層,具體特點為多層堆積層構造,常呈條帶狀分布,顆粒較細,古河道帶與河道間帶相間分布,與湖積物共存者水層發(fā)育較差,地下水位徑流較遲緩,水位埋藏較淺,古河道飽水帶水量豐富,為補給水充足的強透水砂卵石層。該段洞頂以上圍巖厚度0~5.4m,地下水水位位于洞頂以上,存在滲水或線狀流水問題;頂部存在厚度較大的砂卵石透水層,圍巖類別為Ⅴ類,巖體較破碎,完整性較差,節(jié)理裂隙發(fā)育,為地下水的賦存和徑流提供了條件,基巖裂隙水可能受到大氣降水的補給,沿裂隙、層面、節(jié)理下滲,開挖過程中可能存在地下水大量涌出的情況。

  3施工特點

  1)根據(jù)目前揭露隧洞工程地質(zhì)情況推斷,施工過程中可能存在多處滲水涌水地段,砂層段、卵石混合土層段,地質(zhì)條件較復雜,作業(yè)施工環(huán)境對圍巖穩(wěn)定的影響較大。若誘發(fā)隧洞失穩(wěn)塌方,從而使路基失穩(wěn)危及路面結構和運營安全,會產(chǎn)生不良的社會影響效應。2)隧洞斷面小,隧洞空間對作業(yè)效率、作業(yè)工序的影響突出。若一次支護后緊跟二次襯砌作業(yè),則會嚴重影響施工進度,因此,需加強一次支護強度,依靠一次支護保證圍巖穩(wěn)定、滿足變形要求。

  4下穿高速公路段專項施工方案

  根據(jù)穿越高速公路洞段水文地質(zhì)條件及施工特點,制定出應對隧洞斷面小、地質(zhì)條件差等不良因素的專項施工方案,該方案從一次支護方式、施工過程控制及質(zhì)量保證措施等方面綜合考慮后予以確定。4.1支護方案該隧洞洞頂及洞身主要以級配不良砂層為主,開挖過程中易產(chǎn)生塌方,圍巖極不穩(wěn)定,且由于隧洞斷面制約,二次襯砌不能及時跟進,因此施工過程應加強一次支護,快速通過該段后及時進行二次襯徹,具體方案如下:1)根據(jù)交叉段地質(zhì)情況并結合土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,為確保邊坡滑動面在加強支護范圍內(nèi),確定穿越高速公路段加強支護長度為140m:上游距離高速公路坡腳D點40m,下游距離高速公路坡腳A點40m(見圖1)。2)一次支護參數(shù)為:隧洞頂拱設雙排Φ42超前小導管注漿(排距200mm,間距300mm),梅花型布置,小導管長3.5m,搭接長度不小于1.0m;采用14#工字鋼鋼拱架支撐,拱架間距0.5m,每兩榀鋼拱架拱頂均勻焊接6根12#工字鋼,鋼拱架兩側拱腳設14#槽鋼托底,槽鋼底部視地基情況挖深0.5m,并進行片石夯填處理,拱架底部采用C20混凝土填平,鋼拱架安裝每榀設置6根Φ25鎖腳錨桿(每根長2m);拱頂及直墻設Φ8鋼筋網(wǎng)(間距150mm×150mm),噴C20混凝土厚200mm(見圖2)。3)利用一次支護措施快速通過穿越高速公路洞段后,應盡快進行二次襯砌作業(yè),二次襯砌采用C25鋼筋混凝土,厚300mm。4)隧洞防滲:交叉段范圍全斷面設置EVA止水板。4.2施工過程控制交叉段隧洞施工應繼續(xù)遵照“短進尺、強支護、弱擾動、快封閉”的施工原則,加強施工排水措施,并且嚴格執(zhí)行洞內(nèi)、洞外及高速公路路面變形監(jiān)測。具體措施包括:1)降低爆破擾動:為了減少爆破震動對圍巖的穩(wěn)定影響,采用光面爆破進行爆破作業(yè)。布孔時按照短開挖、弱爆破原則,采用密眼少藥的控制爆破,以降低周邊孔的爆破震動速度,保護圍巖穩(wěn)定。2)采用人工進行開挖施工,并保證緊跟支護。將斷面分為3塊,以隧洞斷面起拱線、混凝土底板高程線為參考基準,預留20cm厚保護層人工開挖,起拱線以上區(qū)域為上臺階部分,起拱線與底板高程線之間為下臺階部分,其余為底板基礎部分(見圖3)。3)及時封閉開挖面:開挖過程中,為保障施工安全和有效抑制土體變形,每次掘進一榀鋼支撐,即0.5m。開挖修整至設計輪廓線后,立即初噴5cm厚C20混凝土封閉裸露面,必要時進行核心土及掌子面封閉,封閉厚度根據(jù)實際情況確定。4)控制施工水流:在該洞段開挖過程中,必須采取灌漿、引流、降水等堵排措施,對滲水進行及時、有組織的引排,做到將滲水的不良影響降低到最小,進而保障隧洞安全施工。5)采用超前支護法:在頂拱處采用雙層Φ42超前小導管注漿方案進行超前支護。超前小導管注漿采用分次注漿方式,注漿順序由低到高跳孔進行,使?jié){液互相補充,避免嚴重竄漿;漿液采用純水泥漿摻入5%水玻璃;注漿口最高壓力須控制在0.5~1.0MPa以內(nèi),以防脫管或壓裂工作面;注漿速度不宜過快,一般控制每根導管應在30L/min以內(nèi);注漿過程中,壓力逐漸上升,流量逐漸減小,當壓力達到注漿終壓,注漿量達到設計注漿量的80%以上或注漿壓力逐步升高,達到設計終壓并繼續(xù)注漿15min以上可結束該孔注漿;若注漿壓力未能達到設計終壓,注漿量已達到設計注漿量,并無漏漿現(xiàn)象,亦可結束該孔注漿。6)保證一次支護質(zhì)量:按照短進尺的開挖原則,隧洞開挖至設計輪廓線后,必須及時跟進一次支護,并嚴格按照本方案支護參數(shù)進行支護,保證一次支護達到設計強度,從而有效抑制土體變形,確保施工安全與路基穩(wěn)定。根據(jù)施工進度計劃快速通過該段后,及時跟進二次襯砌。7)做好高速公路路面沉陷、頂拱下沉、周邊位移等隧洞施工監(jiān)控工作,及時掌握交叉段隧洞施工動態(tài),發(fā)現(xiàn)異常情況及時采取應急措施。經(jīng)過上述方案與措施,該隧洞已順利通過與高速公路交叉段,且后續(xù)施工順利、穩(wěn)步推進。

  5結論

  1)在濕陷性黃土區(qū)域掘進長距離輸水隧洞,必須加強地質(zhì)勘探,制定不良地質(zhì)情況應急預案,并遵照“短進尺、強支護、弱擾動、快封閉”的原則進行施工,施工過程中還應嚴格控制滲水、降低爆破擾動。2)在隧洞下穿高速公路時,在確保隧洞施工安全的基礎上,還應加強安全監(jiān)測,確保施工過程中路基穩(wěn)定,發(fā)現(xiàn)路面沉降異常應及時采取應急措施,才能較好地預防事故發(fā)生。

  作者:蘇曼 單位:山西省東山供水工程建設管理局

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