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摘要:为缓解各城市面临的日益加重的交通压力,我国各地涌现出许多城市公路隧道,其独有的特点使得其对于生态环境以及人民生活具有重要影响,使得人民生活越来越迅捷。本文主要从选线定点的原则,主要内容,方法步骤,地质工作,隧道沿线地质概况几方面,以及隧道支护,隧道施工等方面进行研究,最后得出城市公路隧道设计和施工过程中所需要注意的要点。
关键词:公路隧道;设计;施工;要点
中图分类号:S611文献标识码: A
引言
伴随着国家国民经济和城市规模的迅猛发展,各大城市日益突出交通的低效率问题。为缓解各城市面临的日益加重的交通压力,进一步改变城市拥堵的交通,作为新型城市交通方式的,已出现在我国的很多的大中型城市当中。城市公路隧道主要特点为占地面积小,不用绕开地面障碍物,不会破坏陆地景观,且可以缩短出行的里程等等。建设城市公路隧道不但解决了各交通干线跨越江海所受到的制约,对于生态环境以及人民生活具有重要影响。
一、隧道设计原则
隧道设计应遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设隧道的基本原则。隧道主体结构必须按永久性建筑设计,具有规定的强度、稳定性和耐久性;建成的隧道应能适应长期营运的需要,方便维修作业。应加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调,形成合理的综合设计。隧道土建设计应体现动态设计与信息化施工的思想,制定地质观察和监控量测的总体方案;地质条件复杂的隧道,应制定地质预测方案,以及时评判设计的合理性,调整支护参数和施工方案。通过动态设计使支护结构适应于围岩实际情况,更加安全、经济。应根据隧道不同的设计阶段的任务、目的和要求,针对公路等级、隧道特点和规模,确定收集、调查资料的内容和范围,并认真进行调查、测绘、勘探和实验。调查的资料应齐全、准确,满足设计要求。应根据隧道所通过地区地形、地质条件,并综合考虑调查的阶段、方法、范围等,编制相应的调查计划。在调查过程中,如发现实际地质情况与预计的情况不符,应及时修正调查计划。隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则,不得大挖大刷,确保边坡及仰坡的稳定。隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等,并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性,保证隧道长期安全使用。
二、城市隧道设计要点
城市隧道应从长远、的全局角度考虑整个工程的施工方案,并适当的预留一定的发展空间,避免后期改造带来困难和造成不必要的浪费。城市隧道一般位于主城区,管线众多、交通繁忙、周边环境条件和地质条件复杂,地下水位高,限制施工方法。城市隧道一般用于行人、车辆通行,本来是最大限度体现以人为本,应精心研究出入口设置的形式、位置、施工方法,既要减少扰民又要节省投资以及景观要求,对交通和管线迁改不构成影响,降低成本;城市隧道的工程比较复杂,需要多种工法组合设计的采用,特殊情况采取特殊工法,可以更好的适应复杂环境的需要;同时,还应做到最小化的投资,获得最大的效益。城市隧道浅埋(或超浅埋)暗挖法,要求初期支护(含临时支护)。二次衬砌分别承担100%荷载,确保施工,运营的绝对安全。这点是城市隧道最容易被设计者忽视的地方,通常而言,临时支护采用型钢喷混凝土,永久支护采用格栅网(纤维网)喷混凝土,尽量不(或少)用管棚,增加管棚施工过程中的水土流失和避免对城市管线构成威胁,加剧地层变形和威胁施工安全。
三、隧道防排水施工
公路隧道渗漏是公路工程八大病害之一,而在寒冷地区渗漏又会诱发冻害的产生,常常是路面结冰,衬砌冻裂等,严重影响隧道的正常运营,防治渗漏的关键除要有一个完善的防排水系统设计外,防排水施工也是重要的一个环节。我国某些公路梯子岭隧道由于设计中忽视了防排水问题,加之施工中也存在一些问题,造成隧道渗漏比较严重,在冬季又有冻害产生,极大的影响交通运输,造成了不良的社会影响,现在处理起来费时费财,应引以为戒。目前,正在开展隧道温度场测试及分析课题研究,就是通过对温度场的测试,分析隧道发生冻害的条件和原因,进而采取防治冻害的施工措施,以指导我省北部地区的隧道设计和施工,同时,也可以为省外其它寒冷地区修筑公路隧道提供经验。
四、隧道支护
(一)初次支护设计
1.喷层厚度一般来说,使用喷射硷的支护方法,能够充分地利用围岩自身的承受能力。但喷射的混凝土的柔软性必须合适,既不能太大,同时也不能太小,否则就起不到应该达到的效果。经过实践证明,使用的喷射硷层的厚度比上隧道跨度范围为0.005-0.014,当跨度小时取上限,而跨度大时取下限。
系统的锚杆是按照加固拱的理论所设计的。布置系统锚杆应该能够保证有效地发挥锚杆的加固作用,使得被结构面所分割的岩块能够经过锚杆的“固结”作用,互相挤压又互相锁合,完美地组成一体。
2.二次支护设计
二次支护设计,又称衬砌,即要解决的两个问题为结构的型式和选型。依据实践状况来选择拱形,衬砌结构,深埋地段,衬砌材料,复合结构等等。
五、洞门开挖及防护
隧道套拱施工前,首先对隧道仰坡及洞门开挖范围内的洞口边坡进行加固防护,随开挖随防护,每次开挖高度不大于2m,直至套拱底标高#洞门仰坡坡度为原路基边坡坡度(1:1.65),洞门边坡坡度为1:0.2,仰坡及边坡加固采用3.5m长小导管注浆加固,并挂设钢筋网片喷射混凝土,喷射厚度为15cm,钢筋网片间距15cm*15cm小导管注浆浆液为水泥浆,间距1m*1m,梅花形布置。
六、洞口套拱施土
洞口土方开挖采用预留核心土法开挖,由上至下随开挖随支护,每次开挖高度不大于2m.套拱混凝土施工民度1.5m,厚度70cm,内设20b工字钢3榻,每榻间距50cm。导向管采用165x5mm钢管,每根民2.5m,露出套拱混凝土1m,导向钢管用钢筋固定于工字钢上,间距30cm。工字钢和钢管采用全站仪、水准仪进行定位,保证外插角精度。套拱混凝土模板采用20cmx5cm木板,内外模采用4道25钢筋对拉,利用方木或钢管支撑于边坡和预留核心土上。
七、明暗挖相结合技术
一般用于施工竖井暗竖井或隧道暗埋段,采用明挖围护结构无施工场地条件或无法施作围护结构时,可采用明、暗挖相结合技术进行暗竖井或隧道暗埋段的施工;可以避免大量的管线迁改和缓解交通压力,同时大幅度节省工程投资,减少工程风险和扰民。先对地层进行垂直预加固后,采用CD或CRD工法分部进行下半断面的开挖、支护;待初期支护达到强度后,分部对上半段面明挖基坑进行竖向开挖、支护,待支护达到强度后,拆除临时支护,浇注二次衬砌。
八、加强隧道施工管理
目前,公路隧道施工质量控制盒管理执行《公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)》在工程实施过程中,该标准缺项漏项较多,给工程管理带来了很大难度。随着国民经济的发展,公路等级也在逐步提高,隧道长度也在增加,长隧道工程中,机电工程(通风、照明、消防等)占有很大的投资费用,在运营期间,运营费用也是不可忽视的,而在评定标准中没有列入对机电工程进行質量检查的标准,对锚杆施工质量的检测,评定标准中规定用锚杆拉拔力来评价是不正确的。因为理论分析表明,只要锚固的水泥砂浆长度大于杆体钢筋直径,则直至拉拔到钢筋劲缩,锚杆也不会丧失锚固力,所以在砂浆不密实的情况下,只进行锚杆拉拔力试验就对其质量进行评定的做法是错误的,测试的数据是个假指标,因此还应对砂浆的密实度进行检测。另外,对防排水系统施工质量、超前支护(预注浆、超前锚杆、超前管棚等)施工质量、初砌背部空洞的探测都应列入评定标准,为施工管理提供依据。
结束语
经过分析可得,施工与设计必须要紧密地进行结合,一般来说设计图上的设想都可以变为现实实践,但是要考虑施工现场的具体实践情况,且其它一些设计内容,也同样应该本着有利地使用机械作用来进行。如此才能够加快工程施工的速度,最大程度地节省投资,同时完全确保施工工程的质量。同时施工人员的素质也是必不可少的因素之一,实践过程中专业人员的素质直接决定着施工工程的质量。
参考文献:
[1]郭乐.对公路隧道工程建设中有关问题的探讨[J].黑龙江科技信息,2014.
[2]熊博毅,李晔.公路隧道设计问题的探讨[J].交通世界(建养.机械),2013.
[3]付香才.城市公路隧道设计和施工中的要点探讨[J].中华民居(下旬刊),2014.
关键词:公路隧道;设计;施工;要点
中图分类号:S611文献标识码: A
引言
伴随着国家国民经济和城市规模的迅猛发展,各大城市日益突出交通的低效率问题。为缓解各城市面临的日益加重的交通压力,进一步改变城市拥堵的交通,作为新型城市交通方式的,已出现在我国的很多的大中型城市当中。城市公路隧道主要特点为占地面积小,不用绕开地面障碍物,不会破坏陆地景观,且可以缩短出行的里程等等。建设城市公路隧道不但解决了各交通干线跨越江海所受到的制约,对于生态环境以及人民生活具有重要影响。
一、隧道设计原则
隧道设计应遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设隧道的基本原则。隧道主体结构必须按永久性建筑设计,具有规定的强度、稳定性和耐久性;建成的隧道应能适应长期营运的需要,方便维修作业。应加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调,形成合理的综合设计。隧道土建设计应体现动态设计与信息化施工的思想,制定地质观察和监控量测的总体方案;地质条件复杂的隧道,应制定地质预测方案,以及时评判设计的合理性,调整支护参数和施工方案。通过动态设计使支护结构适应于围岩实际情况,更加安全、经济。应根据隧道不同的设计阶段的任务、目的和要求,针对公路等级、隧道特点和规模,确定收集、调查资料的内容和范围,并认真进行调查、测绘、勘探和实验。调查的资料应齐全、准确,满足设计要求。应根据隧道所通过地区地形、地质条件,并综合考虑调查的阶段、方法、范围等,编制相应的调查计划。在调查过程中,如发现实际地质情况与预计的情况不符,应及时修正调查计划。隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则,不得大挖大刷,确保边坡及仰坡的稳定。隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等,并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性,保证隧道长期安全使用。
二、城市隧道设计要点
城市隧道应从长远、的全局角度考虑整个工程的施工方案,并适当的预留一定的发展空间,避免后期改造带来困难和造成不必要的浪费。城市隧道一般位于主城区,管线众多、交通繁忙、周边环境条件和地质条件复杂,地下水位高,限制施工方法。城市隧道一般用于行人、车辆通行,本来是最大限度体现以人为本,应精心研究出入口设置的形式、位置、施工方法,既要减少扰民又要节省投资以及景观要求,对交通和管线迁改不构成影响,降低成本;城市隧道的工程比较复杂,需要多种工法组合设计的采用,特殊情况采取特殊工法,可以更好的适应复杂环境的需要;同时,还应做到最小化的投资,获得最大的效益。城市隧道浅埋(或超浅埋)暗挖法,要求初期支护(含临时支护)。二次衬砌分别承担100%荷载,确保施工,运营的绝对安全。这点是城市隧道最容易被设计者忽视的地方,通常而言,临时支护采用型钢喷混凝土,永久支护采用格栅网(纤维网)喷混凝土,尽量不(或少)用管棚,增加管棚施工过程中的水土流失和避免对城市管线构成威胁,加剧地层变形和威胁施工安全。
三、隧道防排水施工
公路隧道渗漏是公路工程八大病害之一,而在寒冷地区渗漏又会诱发冻害的产生,常常是路面结冰,衬砌冻裂等,严重影响隧道的正常运营,防治渗漏的关键除要有一个完善的防排水系统设计外,防排水施工也是重要的一个环节。我国某些公路梯子岭隧道由于设计中忽视了防排水问题,加之施工中也存在一些问题,造成隧道渗漏比较严重,在冬季又有冻害产生,极大的影响交通运输,造成了不良的社会影响,现在处理起来费时费财,应引以为戒。目前,正在开展隧道温度场测试及分析课题研究,就是通过对温度场的测试,分析隧道发生冻害的条件和原因,进而采取防治冻害的施工措施,以指导我省北部地区的隧道设计和施工,同时,也可以为省外其它寒冷地区修筑公路隧道提供经验。
四、隧道支护
(一)初次支护设计
1.喷层厚度一般来说,使用喷射硷的支护方法,能够充分地利用围岩自身的承受能力。但喷射的混凝土的柔软性必须合适,既不能太大,同时也不能太小,否则就起不到应该达到的效果。经过实践证明,使用的喷射硷层的厚度比上隧道跨度范围为0.005-0.014,当跨度小时取上限,而跨度大时取下限。
系统的锚杆是按照加固拱的理论所设计的。布置系统锚杆应该能够保证有效地发挥锚杆的加固作用,使得被结构面所分割的岩块能够经过锚杆的“固结”作用,互相挤压又互相锁合,完美地组成一体。
2.二次支护设计
二次支护设计,又称衬砌,即要解决的两个问题为结构的型式和选型。依据实践状况来选择拱形,衬砌结构,深埋地段,衬砌材料,复合结构等等。
五、洞门开挖及防护
隧道套拱施工前,首先对隧道仰坡及洞门开挖范围内的洞口边坡进行加固防护,随开挖随防护,每次开挖高度不大于2m,直至套拱底标高#洞门仰坡坡度为原路基边坡坡度(1:1.65),洞门边坡坡度为1:0.2,仰坡及边坡加固采用3.5m长小导管注浆加固,并挂设钢筋网片喷射混凝土,喷射厚度为15cm,钢筋网片间距15cm*15cm小导管注浆浆液为水泥浆,间距1m*1m,梅花形布置。
六、洞口套拱施土
洞口土方开挖采用预留核心土法开挖,由上至下随开挖随支护,每次开挖高度不大于2m.套拱混凝土施工民度1.5m,厚度70cm,内设20b工字钢3榻,每榻间距50cm。导向管采用165x5mm钢管,每根民2.5m,露出套拱混凝土1m,导向钢管用钢筋固定于工字钢上,间距30cm。工字钢和钢管采用全站仪、水准仪进行定位,保证外插角精度。套拱混凝土模板采用20cmx5cm木板,内外模采用4道25钢筋对拉,利用方木或钢管支撑于边坡和预留核心土上。
七、明暗挖相结合技术
一般用于施工竖井暗竖井或隧道暗埋段,采用明挖围护结构无施工场地条件或无法施作围护结构时,可采用明、暗挖相结合技术进行暗竖井或隧道暗埋段的施工;可以避免大量的管线迁改和缓解交通压力,同时大幅度节省工程投资,减少工程风险和扰民。先对地层进行垂直预加固后,采用CD或CRD工法分部进行下半断面的开挖、支护;待初期支护达到强度后,分部对上半段面明挖基坑进行竖向开挖、支护,待支护达到强度后,拆除临时支护,浇注二次衬砌。
八、加强隧道施工管理
目前,公路隧道施工质量控制盒管理执行《公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)》在工程实施过程中,该标准缺项漏项较多,给工程管理带来了很大难度。随着国民经济的发展,公路等级也在逐步提高,隧道长度也在增加,长隧道工程中,机电工程(通风、照明、消防等)占有很大的投资费用,在运营期间,运营费用也是不可忽视的,而在评定标准中没有列入对机电工程进行質量检查的标准,对锚杆施工质量的检测,评定标准中规定用锚杆拉拔力来评价是不正确的。因为理论分析表明,只要锚固的水泥砂浆长度大于杆体钢筋直径,则直至拉拔到钢筋劲缩,锚杆也不会丧失锚固力,所以在砂浆不密实的情况下,只进行锚杆拉拔力试验就对其质量进行评定的做法是错误的,测试的数据是个假指标,因此还应对砂浆的密实度进行检测。另外,对防排水系统施工质量、超前支护(预注浆、超前锚杆、超前管棚等)施工质量、初砌背部空洞的探测都应列入评定标准,为施工管理提供依据。
结束语
经过分析可得,施工与设计必须要紧密地进行结合,一般来说设计图上的设想都可以变为现实实践,但是要考虑施工现场的具体实践情况,且其它一些设计内容,也同样应该本着有利地使用机械作用来进行。如此才能够加快工程施工的速度,最大程度地节省投资,同时完全确保施工工程的质量。同时施工人员的素质也是必不可少的因素之一,实践过程中专业人员的素质直接决定着施工工程的质量。
参考文献:
[1]郭乐.对公路隧道工程建设中有关问题的探讨[J].黑龙江科技信息,2014.
[2]熊博毅,李晔.公路隧道设计问题的探讨[J].交通世界(建养.机械),2013.
[3]付香才.城市公路隧道设计和施工中的要点探讨[J].中华民居(下旬刊),2014.