山岭高速铁路桥隧相连(紧靠型)施工技术

来源 :商品与质量·建筑与发展 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feixiete2009
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  【摘 要】 对于高速铁路桥隧连接段,由于地质情况特殊,没有足够的空间供桥梁、隧道独立施工,必将涉及桥梁和隧道二者之间施工组织的协调关系。如隧道洞口地质稳定性差,必须进行边坡及仰坡加固后,才可进行桥台的桩基施工;又如桥台紧接隧道洞门,如何正确确定洞门施工的先后顺序,使隧道和桥梁的施工工期得以优化。在桥隧连接施工过程中,对于桥隧连接中应考虑的主要问题及问题间的主次关系、隧道和桥梁施工中交叉干扰的矛盾形式及处理方式和洞门施工经验等,本文加以总结,可用于指导类似的建设工程。
  【关键词】 高速铁路;桥隧相连;施工组织;紧靠型;倒切喇叭口式洞门
  在高速铁路中,桥隧连接工程的主体是隧道和桥梁,有些桥隧连接路段的长度一般较短,导致桥梁与隧道的施工相互影响增大。桥隧结合部没有连接路段,而是将桥台与隧道洞门设计成紧紧靠在一起,只有很小的施工缝,即通常所说的紧靠型桥隧相连。
  (1)在空間上,桥梁桥台与隧道洞口只是形式上紧紧贴靠在一起(没有衔接路段),但在结构上是分离的,二者之间存在施工缝。
  (2)从受力角度讲,在正常情况下,因为施工缝的存在,作用在桥台和隧道结构上的荷载几乎不可能在二者之间相互传递。因此,在受力方面二者几乎没有相互影响。
  (3)从变形和位移方面看,在正常情况下,由于施工缝的存在,桥台和隧道洞口的变形和位移将各自独立、相互无关。二者的变形和位移往往不协调,其后果是桥隧施工缝处的路面可能出现横向裂缝,甚至形成错台,影响行车舒适,严重者带来行车安全隐患。
  (4)从施工角度讲,二者之间允许有施工缝,于是可以单独先后施工。因紧靠一起的相互关系,先施工者必须为后者留出相应的几何空间。当然,只要条件允许二者亦可同步施工。总之,在施工方面二者肯定相互影响[1]。
  二者之间施工顺序的先后,带来的影响有人已经做出了理论数值模拟,且符合施工现场的真实情况,可用于指导施工。
  1 桥隧相连紧靠型理论分析结果[1]
  (1)桥台开挖使得隧道顶部和脚部分别出现应力集中,这些部位是影响洞室稳性的薄弱环节,因此在施工过程中应严格控制这些部位的施工质量;
  (2)桥台的开挖表现出一定的空洞效应,即除了主要影响桥台所在区域外将次要影响其邻近区域;
  (3)由于桥台的开挖,使得围岩应力进一步释放,作用在支护结构上的荷载普遍增大,支护结构所受的轴力普遍增大;
  (4)对于直墙隧道,除了拱顶、拱脚对受力变化比较敏感外,边墙腰部也是受力变化率较大的主要部位。
  (5)桥台施工时出现的大位移问题可通过夯实回填土得到一定程度的解决。桥台及基础施工质量的好坏直接影响运营阶段桥面和隧道内路面的沉降是否一致,因此桥隧连接工程中的桥台及基础包括台后填土都要严格控制施工质量。
  基于这些理论分析结果,在高速铁路施工中,指出我们的施工中控制的重点,避免在施工中顾此失彼的错误,造成重大安全事故;制定较好的隧道和桥台施工的合理顺序,可缩短工期、避免干扰,创造良好的经济效益。
  2 工程实例
  2.1工程概况
  剥蚀低山,地势起伏,坡度较陡,植被非常发育,多为树林、灌木和竹林。
  地层岩性:
  (1)表层为Q(el+dl)粗角砾土,杂色,稍密,厚约0.5~3.0m。
  (2)下伏S[3m]粉砂岩:全风化,灰白、灰褐色,岩芯呈砂土状;强风化,岩芯呈碎块状,厚约5~15m;下为弱风化,青灰色、灰色,节理裂隙较发育,岩芯呈碎块状、短柱状,岩层主要产状105°~205°∠19°~42°。
  地质构造:
  隧址区内未见断层等重大地质构造。
  水文地质:
  隧道进出口地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水,较发育;洞身地下水主要为基岩裂隙水,不发育。环境水无化学侵蚀性,仅根据氯离子含量判定,环境水无氯盐侵蚀性,碳化环境作用等级为T[2]。
  物理地质:
  地震动峰值加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期值为0.35s。
  2.2洞门结构型式
  隧道进口设计为喇叭口倒切式洞门结构形式,且桥台紧靠洞门,仅有施工缝。
  2.3桥台型式及标高
  2.4桥隧相连段平面地势图
  3 施工总体方案
  由图3地势图可以看出,此段桥隧相连段施工地势陡峭,不利于机械大规模展开施工,而且为了尽量保持原始的地貌及边坡环境,要少开挖,少扰动,以便维持原始边坡的稳定。然而根据桥隧相连理论分析,桥台的开挖给隧道的围岩应力变化、衬砌受力等带来直接影响是非常大的。若先施作隧道洞门,即先做洞门仰拱的开挖,浇筑仰拱及仰拱填充混凝土,后洞门结构,最后施作桥台。这样在开挖承台及施作桥台的时,隧道已施作完毕的洞门结构很容易倾覆进而造成洞门混凝土开裂,给后期运营带来较大的安全隐患。因此确定先施作桥台后施工隧道洞门的整体思路,即先施工钻孔桩,后施工承台及桥台,再台背回填,最后施工隧道的洞门。
  但是在先施作桥台时,隧道洞门段的开挖及边仰坡的临时支护和隧道的截水天沟必须施作完毕,以确保开挖时边仰坡的稳定,以防边仰坡不稳滑动造成重大的安全事故。从整个平面地势图(图3)及桥台的纵断面图(图2)可以看出,在地势陡峭段开挖必然造成高边坡,且开挖纵向的掘进,使得留给隧道洞门施作的空间进一步缩小,给后期洞门机械化的施工造成困难。在实际的施工中,承台及桥台施作完毕后,现场的平面布置在紧靠桥台的邻近墩身承台处留下一回填开挖平台,从图2中可以看出邻近承台中心距隧道进口里程水平距离为30.01m,垂直高度为18.6m,并且两边可以往上走车的施工便道也全部挖断。所以摆在我们面前的问题突现出来,隧道洞门结构的施工应该如何进行?   4 洞门结构施工
  4.1施工概况
  在隧道开挖出洞后,在暗洞仰拱及二衬施工完成,有条件开始施作洞门结构,应该立即施作洞门,以保证隧道边仰坡的整体稳定性。前面所述桥台施作完毕后,洞门结构左右两边的施工作业平台仅为洞门段长度13m。采用10.5m台车,洞门结构段施工分两次完成:第一整体段为10m段,第二整体段为3m,加倒切帽檐共6m。从实际施工操作来看,第一整体段的施工是没有什么困难的,毕竟待二衬台车推到位后,台车端头到桥台还有加桥台长度共8m左右的空间,来作工人来回走动及搬运台车外模模板的通道。但是在第一整体段施作完成拆模后,施作第二整体段倒切喇叭口段时,遇到很大的困难:
  (1)定制模板重量大
  倒切喇叭口段内模为特定钢模,顶部最长模板6m,总共定制11块模板,左右各5块,最重模板2t。
  (2)模板安装困难
  进行第二整体段喇叭口倒切段施工时,二衬台车就位后台车端头应在桥台的中心位置,也就是11块模板必须在台车定位前必须搬运到洞门两边,才能完成后续的拼装。
  (3)拆模困难
  在浇筑喇叭口倒切段前,最重要的时要提前考虑到当这段浇筑完后,如何将模板拆下来,浇筑完成后,混凝土将模板封闭在固定的空间中,台车必须向前推进才能将模板从台车上不损坏的拆下来。那将模板再向前推进多少m,才容易拆除模板?
  4.2具体施工过程
  (1)第一整体段的施工
  这一相同截面的施工较为简单,比较明洞施工的经验,做好防排水,安装好预埋件,绑扎钢筋,验收合格后,封模浇筑。
  (2)第二喇叭口倒切段施工
  这段施工较为困难,如前面4.1-(3)条所述经现场勘查,一致认为模板台车须向前推动至少6m,才能将倒切内模用吊车从台车上安全拆下来。台车在定位的时候,台车前端头已经在桥台的中心偏外一点,即桥台里洞口里程3.5m,也就是桥台剩余利用的空间还有2m,可从图2中看出来。那么台车还要向前推6m,所以必须在桥台的前面搭设一个平台至少4m。
  怎样搭设这个平台,才能承受台车及模板的重量?因此按照工程类比,采用脚手架钢管搭设平台长度5m,保证后续工人有足够的操作空间,必要时应作结构计算,这里不做阐述。
  (3)喇叭口倒切段模板安装
  根据现场的地势情况及平台操作空间的合理布置,事先将11块钢内模分别吊装到洞口的两侧以便于台车推过之后的模板拼装。总体方案中,邻近墩身承臺中心距隧道进口里程水平距离为30.01m,垂直高度为18.6m,还要加上台车模板到隧道路面的垂直高度11.48m,根据水平距离及起吊的重量,现场决定租赁55t的吊车。为了满足吊装条件,特意将底下平台垫高2m,满足起吊垂直距离。
  在模板起吊拼装过程中要有专人负责安全警示工作,经过工人师傅的辛苦劳动,喇叭口倒切段的内模板终于拼装完毕
  模板经过的细微调整及打磨后,制作架立筋绑扎钢筋,进而通过精确的测量计算放样施工堵头模板,完成堵头模板的安装。
  (4)喇叭口段混凝土的浇筑及拆模
  最后进行混凝土的浇筑,根据现场的实际情况(前面已述)采用泵管长44m的汽车泵输送混凝土,保证混凝土的浇筑质量。
  进过奋战了20多天(包含雨天无施工)的辛苦终于圆满的完成了喇叭口倒切式洞门段的施工,这又为我项目部洞门施工增添一笔色彩。下图是施工完成的洞门,但是还有经过修饰及打磨,后期还要继续完成防水措施及洞门的回填(与本论文无关,不做详述)。
  5 注意事项
  (1)模板要对称安装,并进行加固防止模板对台车造成偏压移位。
  (2)施工时第一段时端模的安装应考虑隧道纵坡,同时衬砌钢筋应伸出端模以便与倒切段钢筋连接[2]。
  (3)喇叭口倒切段的端模放样,要反复验证,保证洞门的线型符合设计要求。
  (4)本次施工受施工环境的影响,多处采用较大的施工设备,必须派专人负责安全警戒工作。
  (5)洞门施工前必须确定,台背已经按回填要求回填完毕,确保洞门施工时的稳定性。
  6 结语
  通过借鉴理论分析及类似施工经验,安全地完成了这次高边坡、远距离的施工任务,为同类工程的施工积累了经验。也再次说明在桥隧相连段施工克服困难,先桥台施工,后洞门的施工是符合施工要求的。
  本文真对以上问题,详细演示了此类段施工的工作流程,合理的安排生产,工期效益得到保障,有效的解决了桥隧施工干扰的问题,期望抛砖引玉,批评指正。
  参考文献:
  [1]薛杰.山区高速公路桥隧连接工程关键性技术研究.<硕士学位论文>,武汉理工大学,2010
  [2]霍玉华等.客运专线隧道椭圆帽檐斜切式洞门施工技术.隧道施工技术.2007
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