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【摘 要】 近年来,随着公路连拱隧道的修建数量日益增多,浅埋偏压连拱隧道逐渐出现并被重點关注。浅埋偏压连拱隧道往往具有跨度大、埋深浅、偏压和综合地质条件差等典型特征,给施工带来了较大的难度。文章结合重庆地区某偏压连拱隧道,重点讨论了“绿色进洞”、洞口半明半暗施工方案、洞口偏压治理等重点和难点工序。为以后类似工程提供借鉴及参考。
【关键词】 偏压隧道;进洞方案;连拱;半明洞
随着西部大开发进程的推进及城市基础设施建设规模的扩大,城市公路隧道在山地城市屡见不鲜。然而受城市用地及规划道路线型等诸多因素制约,路线往往沿河流、沟谷两岸展线,布设隧道时经常导致洞口处隧道半边埋深过浅甚至露空,半边隧道埋深较大,隧道洞口地形偏压严重。
目前实际工程中比较重视洞口高边仰坡的稳定性及防护结构,但在某些隧道洞口地质条件恶劣,偏压现象严重时,采用传统进洞方案势必导致路基靠山内侧刷坡方量巨大、洞口外路基边坡较高且段落较长、巨量卸载条件下隧道强行进洞后续病害频发,从而造成该类隧道洞口在环境保护、诱发工程病害和工程投资控制等方面难度较大。因此综合考虑路基边坡工程和隧道工程的相互影响,对严重偏压地形下隧道半明半暗进洞方案进行研究是有必要的。本文以某城市公路隧道地形严重偏压的洞口进洞工程为例,对隧道半明半暗进洞方案进行探讨,以期为类似工程提供一定的参考。
1、工程概况
某隧道为重庆市黔江区南沟至青杠城市道路一期工程中的长隧道,该隧道单洞长约1320m,受道路线型控制,进口端约200范围内为连拱隧道,其余为小净距隧道。隧道进口洞轴线与山体走向程45°斜交,地形坡角约60°(如图1)。基岩为志留系下统罗惹坪组泥岩,薄层状构造。中风化泥岩单轴饱和抗压强度8.1MPa,为软岩,地下水贫乏,洞口主要由岩体组成,洞口围岩级别为Ⅴ级本隧道按上下行分离双洞四车道的标准设计,设计速度为40km/h,隧道单洞毛洞跨度约为12.10m,高度9.64m,采用新奥法设计施工。
2、隧道洞口进洞方案比选设计
2.1传统进洞方案
按照常规隧道进洞施工方法,隧道洞周需保留一定的覆盖层(通常不小于2m)方能达到进洞条件,因此隧道进洞面至少需要开挖至K0+062.00里程处才能满足要求,该位置隧道横断面如图2所示。设计若按1:0.25放坡,靠近山体侧将会形成5级边坡,已达到40m左右。仰坡最大高度将超出40m,由于岩性为泥岩,边坡高度超过40m,坡度如此陡峭,采用常规的喷锚支护不能确保边坡的长期稳定。加之洞内爆破开挖震动和自然降水等不利因素影响,洞口边坡极易垮塌;因此,该高边坡防护数量和难度巨大,一旦失稳,将造成堵塞隧道洞口、威胁隧道内进出人员和器械、追加工程投资、影响工程进度和社会影响恶劣等后果,工程施工风险增大。
由于隧道洞口切坡施工和边坡防护施工相互干扰,边仰坡开挖支护完成并基本稳定后,才能尽快进行隧道施工。从工期的角度来说,对整个工程的推进都有这巨大的不利影响。此外,随着人们环境保护、水土保持、保护原生态、路容美观等意识的增强,和树立人与自然和谐等公路设计新念的推广,隧道建设中应避免大开大挖和大面积灰色防护,且公路投入后期营运后也极易受到坍方、落石等自然灾害的威胁。因此针对本工程进洞口端严重偏压的情况,采用传统进洞方式不太科学。
2.2半明洞进洞方案
偏压地形下若降低靠山内侧的路基边坡高度,隧道靠山体外侧通常会呈露天状态,为了解决这一矛盾,可以通过人工补做护拱的方式使隧道成洞。根据该隧道洞口实际地形地质情况,综合考虑地表覆盖层厚度和边坡高度,以护拱拱脚落到相对坚实的坡体上和洞顶刷坡高度不高于8m为宜。为抵抗山体的偏压影响,在半明洞外侧设置挡墙结构,并和半明洞结构同步施工。半明洞进洞方案主要施工步序可见下图。
结合图3,本隧道工程进口端施工方案如下:(1)左线洞口刷坡支护,中导洞进洞开挖;(2)中导洞开挖至连拱段终点,中隔墙浇筑完成;(3)左线洞口管棚施工,左线进洞开挖,随挖随支;(4)左线连拱隧道段二衬浇筑完成并变形稳定后,右线按半明洞进洞方案实施进洞。
其中,第(4)步为本次进洞的关键控制性工序,它可分解为以下步骤:①挡墙基坑开挖与支护;②明挖部分架立工字钢,喷射早强混凝土造壳,并预埋右线管棚钢管;③挡墙浇注,明挖部分拱架以上部分回填;④暗挖部分超前小导管预注浆加固支护,环形导坑暗挖,接长工字钢,喷锚网初期支护;环形导坑施工完毕,核心土开挖,二次衬砌浇筑。
采用此方案进洞,很好的解决了连拱隧道需在同一桩号进洞造成的大面积开挖及支护问题。目前,该隧道进洞口端进洞已实施完成,从现场实际施工效果及监测数据来看,采用半明洞进洞方案取得了良好效果。
3、结论
进洞施工是隧道施工的关键一步,尤其在地形条件复杂,偏压现象严重,大范围刷坡可能造成安全隐患的不利情况下,选择半明洞施工方案进洞通常会取得良好效果。该方案较好的解决了洞口大范围刷坡的问题,能与周边环境有机结合,在工程安全、技术经济、生态环保等多方面具有优势。
参考文献:
[1]周军强.浅谈连拱隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工.[J].企业技术开发,2006第12期.
[2]李林,张琴,赵宝云.半明半暗法隧道进洞洞口段边坡稳定性研究.[J].山西建筑2009第14期.
作者简介:刘元锋:(1986-),男,重庆硕士研究生,中级工程师,主要从事市政工程设计及岩土专业研究等工作。
【关键词】 偏压隧道;进洞方案;连拱;半明洞
随着西部大开发进程的推进及城市基础设施建设规模的扩大,城市公路隧道在山地城市屡见不鲜。然而受城市用地及规划道路线型等诸多因素制约,路线往往沿河流、沟谷两岸展线,布设隧道时经常导致洞口处隧道半边埋深过浅甚至露空,半边隧道埋深较大,隧道洞口地形偏压严重。
目前实际工程中比较重视洞口高边仰坡的稳定性及防护结构,但在某些隧道洞口地质条件恶劣,偏压现象严重时,采用传统进洞方案势必导致路基靠山内侧刷坡方量巨大、洞口外路基边坡较高且段落较长、巨量卸载条件下隧道强行进洞后续病害频发,从而造成该类隧道洞口在环境保护、诱发工程病害和工程投资控制等方面难度较大。因此综合考虑路基边坡工程和隧道工程的相互影响,对严重偏压地形下隧道半明半暗进洞方案进行研究是有必要的。本文以某城市公路隧道地形严重偏压的洞口进洞工程为例,对隧道半明半暗进洞方案进行探讨,以期为类似工程提供一定的参考。
1、工程概况
某隧道为重庆市黔江区南沟至青杠城市道路一期工程中的长隧道,该隧道单洞长约1320m,受道路线型控制,进口端约200范围内为连拱隧道,其余为小净距隧道。隧道进口洞轴线与山体走向程45°斜交,地形坡角约60°(如图1)。基岩为志留系下统罗惹坪组泥岩,薄层状构造。中风化泥岩单轴饱和抗压强度8.1MPa,为软岩,地下水贫乏,洞口主要由岩体组成,洞口围岩级别为Ⅴ级本隧道按上下行分离双洞四车道的标准设计,设计速度为40km/h,隧道单洞毛洞跨度约为12.10m,高度9.64m,采用新奥法设计施工。
2、隧道洞口进洞方案比选设计
2.1传统进洞方案
按照常规隧道进洞施工方法,隧道洞周需保留一定的覆盖层(通常不小于2m)方能达到进洞条件,因此隧道进洞面至少需要开挖至K0+062.00里程处才能满足要求,该位置隧道横断面如图2所示。设计若按1:0.25放坡,靠近山体侧将会形成5级边坡,已达到40m左右。仰坡最大高度将超出40m,由于岩性为泥岩,边坡高度超过40m,坡度如此陡峭,采用常规的喷锚支护不能确保边坡的长期稳定。加之洞内爆破开挖震动和自然降水等不利因素影响,洞口边坡极易垮塌;因此,该高边坡防护数量和难度巨大,一旦失稳,将造成堵塞隧道洞口、威胁隧道内进出人员和器械、追加工程投资、影响工程进度和社会影响恶劣等后果,工程施工风险增大。
由于隧道洞口切坡施工和边坡防护施工相互干扰,边仰坡开挖支护完成并基本稳定后,才能尽快进行隧道施工。从工期的角度来说,对整个工程的推进都有这巨大的不利影响。此外,随着人们环境保护、水土保持、保护原生态、路容美观等意识的增强,和树立人与自然和谐等公路设计新念的推广,隧道建设中应避免大开大挖和大面积灰色防护,且公路投入后期营运后也极易受到坍方、落石等自然灾害的威胁。因此针对本工程进洞口端严重偏压的情况,采用传统进洞方式不太科学。
2.2半明洞进洞方案
偏压地形下若降低靠山内侧的路基边坡高度,隧道靠山体外侧通常会呈露天状态,为了解决这一矛盾,可以通过人工补做护拱的方式使隧道成洞。根据该隧道洞口实际地形地质情况,综合考虑地表覆盖层厚度和边坡高度,以护拱拱脚落到相对坚实的坡体上和洞顶刷坡高度不高于8m为宜。为抵抗山体的偏压影响,在半明洞外侧设置挡墙结构,并和半明洞结构同步施工。半明洞进洞方案主要施工步序可见下图。
结合图3,本隧道工程进口端施工方案如下:(1)左线洞口刷坡支护,中导洞进洞开挖;(2)中导洞开挖至连拱段终点,中隔墙浇筑完成;(3)左线洞口管棚施工,左线进洞开挖,随挖随支;(4)左线连拱隧道段二衬浇筑完成并变形稳定后,右线按半明洞进洞方案实施进洞。
其中,第(4)步为本次进洞的关键控制性工序,它可分解为以下步骤:①挡墙基坑开挖与支护;②明挖部分架立工字钢,喷射早强混凝土造壳,并预埋右线管棚钢管;③挡墙浇注,明挖部分拱架以上部分回填;④暗挖部分超前小导管预注浆加固支护,环形导坑暗挖,接长工字钢,喷锚网初期支护;环形导坑施工完毕,核心土开挖,二次衬砌浇筑。
采用此方案进洞,很好的解决了连拱隧道需在同一桩号进洞造成的大面积开挖及支护问题。目前,该隧道进洞口端进洞已实施完成,从现场实际施工效果及监测数据来看,采用半明洞进洞方案取得了良好效果。
3、结论
进洞施工是隧道施工的关键一步,尤其在地形条件复杂,偏压现象严重,大范围刷坡可能造成安全隐患的不利情况下,选择半明洞施工方案进洞通常会取得良好效果。该方案较好的解决了洞口大范围刷坡的问题,能与周边环境有机结合,在工程安全、技术经济、生态环保等多方面具有优势。
参考文献:
[1]周军强.浅谈连拱隧道复杂地质情况下浅埋偏压段施工.[J].企业技术开发,2006第12期.
[2]李林,张琴,赵宝云.半明半暗法隧道进洞洞口段边坡稳定性研究.[J].山西建筑2009第14期.
作者简介:刘元锋:(1986-),男,重庆硕士研究生,中级工程师,主要从事市政工程设计及岩土专业研究等工作。