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摘要:隧道洞门作为桥隧连接工程中隧道与桥梁直接相连或相交的重要部分,在连接隧道与桥梁或隧道与路面路基传递受力、保持边坡稳定性、保证公路通行顺畅无阻等方面都起着重要的作用。本文对高速公路桥隧连接工程的隧道洞门施工技术进行了探究,分别对隧道洞口的选址、隧道洞口浅埋段、偏压段及岩堆段的施工关键技术进行分析,对桥隧连接工程的施工大有裨益。
关键词:高速公路,桥隧连接工程,隧道洞口;施工技术
中图分类号:U412文献标识码: A
近年来,国家大开发,尤其是对西部资源的开发,因此就需要大量地修建高速公路,方便运输与交流。而这些地区大多地势比较崎岖,高速公路的桥梁与隧道的连接工程技术就非常重要,关系到整个高速公路的建成。但是,目前在我国的高速公路技术规范中还没有对桥隧连接工程进行明确和专门性的规定,桥隧连接技术在行业中還属于开放性的课题,没有达成统一的规范。因此,对高速公路桥隧连接工程的技术研究具有重大意义。桥隧连接工程中包括桥台的施工技术以及隧道洞门的施工技术等。本文主要探讨的是高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工中的关键技术。
一、在实际的工作中,对于施工和设计的实施,仍有许多问题显得较为突出,主要表现在:1.隧道与桥梁作为连接工程的形式,在连接工程设计与施工方面并未形成统筹、有序地实施过程;2.关于桥隧连接工程实施的相关规定还未形成;3.对于桥隧连接工程的建设而言,虽然已经积累了较多的实践经验,但对经验进行研究的分析工作还是少之又少,相当一部分技术的适用性比较的差,必须通过进一步归类和分析,才能对日后的工程实践进行指导;4.关于桥隧连接工程的运营、施工及设计,需要通过三维有限元计算分析对工程之间的力学性能的影响关系进行处理,同时依据现场监测数据,针对工程的特殊结构,对各关键部位的力学状态进行确定。但就目前而言,有关力学状态方面的内容和资料相对比较的少。5.桥隧连接工程作为一种工程的结构形式,结合了隧道、道路及桥梁三种不同结构形式的构造物。而其中的特殊性非常突出,也就更显示了其工程安全运营的重要性。目前,对于单一结构形式的道路研究,已经取得了一定的成果,但将三者结合起来,对之间的影响进行综合,分析研究工程结构的关键点,促使其安全的运营,则还需要对整个研究进行深入开展。
二、隧道洞门施工技术
(一)浅埋隧道洞口段
浅埋隧道施工中,应少量刷坡,超前支护完成后开始进洞,通过人工进行开挖,所应用的支护形式由喷射混凝土、钢筋网、锚杆及格栅钢架组成,利用先墙后拱的衬砌方法进行工程的实施。因为覆盖层较薄的缘故,隧道上方的岩土要形成自承体系比较困难,加之变形快、压力大的因素,必须对隧道的变形进行控制。否则,围岩松弛后就会产生开裂破坏现象,引起严重的塌陷事故。为此,开挖过程中,应注重对围岩变形的有效控制,通过对刚度及强度较大初期支护的使用,对土体的变形进行限制,从而确保土体结构的稳定。对于地表下沉隧道的控制,要对浇筑二次衬砌进行及时的实施,若围岩变形速率<0.2mm/d时,再进行处理就比较的困难。针对正台阶法开挖,衬砌自下而上实施的隧道,可以施作套拱对二次衬砌进行施作。完成初期支护后,将厚度25cm的混凝土支护施作于设计衬砌断面上,可以进一步确保支护的及时性、刚度,且对土体变形的控制具有重要作用。
(二)岩堆洞口段
掩体风化后,在重力的作用下,被搬运至坡脚形成岩堆,其内部主要为较大碎石和块石,且碎屑物间无胶结,结构较为松散,处于一个非常不稳定的状态。岩堆的坡度与堆积物的休止角较为一致,非常容易发生坍塌。岩堆分布的近期构造地区中,其运动非常强烈,且盛行物理风化。当通过岩堆时,不仅要对支护进行加强,地表水的拦截也要得到注重,有效的对岩堆体内的地下水进行排除,同时运用混凝土支护对巨大的侧压力进行抵抗。
(三)偏压隧道洞口段施工技术分析
偏压隧道是指承受显著不对称荷载的隧道,形成原因又地形、地质和塌方等原因。洞口段的偏压一般由地形原因造成,到洞顶覆盖层较薄、地面横坡较陡、围岩类别较低,隧道将承受偏压,多见于傍山隧道。也就是说,到隧道拱肩外侧围岩覆盖厚度小于不同罔岩等级的特定值时,将引起洞项上方岩体下沉,在岩体内形成两个非堆成滑动面,使隧道承受显著不对称荷载,开挖时易坍塌,衬砌后易开裂。所以偏压隧道洞口段施工,要注意尽早支护和衬砌形成环以抵抗靠河侧较大的围岩压力,可能的情况下应在靠河侧加设辅助措施增强其抗压能力,如增设钢筋混凝土或锚杆挡墙护坡设施等。
在实际工程中,可根据隧道类型的不同选择不同的但合理的洞门施工方法和顺序。对于桥隧连接条件下的隧道洞门施工,则需要格外注意。当桥台在隧道洞门外时,需要在隧道洞门开挖时注意洞门周边围岩的稳定性,因隧道开挖有可能发生滑动、坡面崩塌时,应在隧道开挖之前,对坡面进行处理;当桥台在隧道洞门内时,由于桥台在洞门开挖后施工,桥台的开挖会对隧道围岩造成二次扰动,因此在洞门开挖的时候应该实施较正常开挖时更强一等级的支护,以使围岩在经受二次扰动时有更强的稳定性。另外,桥隧连接条件下的隧道洞门开挖应尽量以人工开挖为主,弱爆破为辅,禁止使用强爆破。
三、桥隧连接的桥台施工
1.隧道外的桥台施工
隧道外的桥台施工,进行桥台的掘基,如果隧道洞口段开挖之后再进行基础的开挖,就会形成洞口周边围岩的二次扰动。重新分布地应力,则会对隧道、桥台周边的围岩造成稳定问题。如果地基的承载能力有所欠缺,可对桩基桥台进行运用,不过在钻孔过程中,隧道周边的围岩会发生二次扰动,而周边围岩的稳定性又会受到孔的影响。所以,桥台基础开挖的过程中,必须确保开挖及进阶的缓慢,并对隧道围岩的监测量控工作进行实施,依据所得结果对临时支撑措施进行实施,直至完成开挖且围岩稳定后,在对支撑设施进行拆除。另外,由于场地的限制,施作桥台无法进行,就要在结构得到安全确保的前提下,科学合理地对替代措施进行实施,较为有效地确保工程的实施。
2.隧道洞门内桥台的施工
隧道洞门内桥台的施工,会造成一定程度的围岩二次扰动问题,必须合理的对超前加固措施进行实施,也可通过及时支护的实施对此问题进行处理,尤其要注重的是隧道曲墙、直墙的底部;进行桥台的开挖过程中,可以对若干根锚杆进行植入,促使围岩稳定性的进一步增强。隧道内部的桥台,由于自重因素的影响,会产生竖向压力荷载,而隧道洞门段的桥台将仰拱取消,所以与拱部松弛荷载相比,边墙侧压对衬砌结构的影响更为突出,这就需要在设计和施工过程中,对此问题引起注意。同时,在一定条件下对多箱形的桥台进行使用,促使桥台自重的有效减小,从而对边墙的侧压进行控制。
5结语
隧道洞口的施工技术是桥隧连接工程的关键部分。每一个山体的地形、地质都不同,而且非常复杂,再加上目前我国对高速公路桥隧连接工程尚未有明确的规范。因此,施工技术人员在施工之前,先要实地勘察,形成团队研究和分析,因地制宜,采用不同的施工技术,为我国经济发展做出贡献。
参考文献:
[1]杨国柱.隧道洞口段危岩落石风险评估[J].现代隧道技术2010(6).
[2]王飞.山区高速公路桥隧相连技术的研究与应用[J].公路工程与运输,2008(11).
[3]谭丹.浅析高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工技术[J].华章,2012(10).
[4]王卫东.山区高速公路桥隧连接工程关键性技术研究[J]-中国新技术新产品,2011(24).
关键词:高速公路,桥隧连接工程,隧道洞口;施工技术
中图分类号:U412文献标识码: A
近年来,国家大开发,尤其是对西部资源的开发,因此就需要大量地修建高速公路,方便运输与交流。而这些地区大多地势比较崎岖,高速公路的桥梁与隧道的连接工程技术就非常重要,关系到整个高速公路的建成。但是,目前在我国的高速公路技术规范中还没有对桥隧连接工程进行明确和专门性的规定,桥隧连接技术在行业中還属于开放性的课题,没有达成统一的规范。因此,对高速公路桥隧连接工程的技术研究具有重大意义。桥隧连接工程中包括桥台的施工技术以及隧道洞门的施工技术等。本文主要探讨的是高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工中的关键技术。
一、在实际的工作中,对于施工和设计的实施,仍有许多问题显得较为突出,主要表现在:1.隧道与桥梁作为连接工程的形式,在连接工程设计与施工方面并未形成统筹、有序地实施过程;2.关于桥隧连接工程实施的相关规定还未形成;3.对于桥隧连接工程的建设而言,虽然已经积累了较多的实践经验,但对经验进行研究的分析工作还是少之又少,相当一部分技术的适用性比较的差,必须通过进一步归类和分析,才能对日后的工程实践进行指导;4.关于桥隧连接工程的运营、施工及设计,需要通过三维有限元计算分析对工程之间的力学性能的影响关系进行处理,同时依据现场监测数据,针对工程的特殊结构,对各关键部位的力学状态进行确定。但就目前而言,有关力学状态方面的内容和资料相对比较的少。5.桥隧连接工程作为一种工程的结构形式,结合了隧道、道路及桥梁三种不同结构形式的构造物。而其中的特殊性非常突出,也就更显示了其工程安全运营的重要性。目前,对于单一结构形式的道路研究,已经取得了一定的成果,但将三者结合起来,对之间的影响进行综合,分析研究工程结构的关键点,促使其安全的运营,则还需要对整个研究进行深入开展。
二、隧道洞门施工技术
(一)浅埋隧道洞口段
浅埋隧道施工中,应少量刷坡,超前支护完成后开始进洞,通过人工进行开挖,所应用的支护形式由喷射混凝土、钢筋网、锚杆及格栅钢架组成,利用先墙后拱的衬砌方法进行工程的实施。因为覆盖层较薄的缘故,隧道上方的岩土要形成自承体系比较困难,加之变形快、压力大的因素,必须对隧道的变形进行控制。否则,围岩松弛后就会产生开裂破坏现象,引起严重的塌陷事故。为此,开挖过程中,应注重对围岩变形的有效控制,通过对刚度及强度较大初期支护的使用,对土体的变形进行限制,从而确保土体结构的稳定。对于地表下沉隧道的控制,要对浇筑二次衬砌进行及时的实施,若围岩变形速率<0.2mm/d时,再进行处理就比较的困难。针对正台阶法开挖,衬砌自下而上实施的隧道,可以施作套拱对二次衬砌进行施作。完成初期支护后,将厚度25cm的混凝土支护施作于设计衬砌断面上,可以进一步确保支护的及时性、刚度,且对土体变形的控制具有重要作用。
(二)岩堆洞口段
掩体风化后,在重力的作用下,被搬运至坡脚形成岩堆,其内部主要为较大碎石和块石,且碎屑物间无胶结,结构较为松散,处于一个非常不稳定的状态。岩堆的坡度与堆积物的休止角较为一致,非常容易发生坍塌。岩堆分布的近期构造地区中,其运动非常强烈,且盛行物理风化。当通过岩堆时,不仅要对支护进行加强,地表水的拦截也要得到注重,有效的对岩堆体内的地下水进行排除,同时运用混凝土支护对巨大的侧压力进行抵抗。
(三)偏压隧道洞口段施工技术分析
偏压隧道是指承受显著不对称荷载的隧道,形成原因又地形、地质和塌方等原因。洞口段的偏压一般由地形原因造成,到洞顶覆盖层较薄、地面横坡较陡、围岩类别较低,隧道将承受偏压,多见于傍山隧道。也就是说,到隧道拱肩外侧围岩覆盖厚度小于不同罔岩等级的特定值时,将引起洞项上方岩体下沉,在岩体内形成两个非堆成滑动面,使隧道承受显著不对称荷载,开挖时易坍塌,衬砌后易开裂。所以偏压隧道洞口段施工,要注意尽早支护和衬砌形成环以抵抗靠河侧较大的围岩压力,可能的情况下应在靠河侧加设辅助措施增强其抗压能力,如增设钢筋混凝土或锚杆挡墙护坡设施等。
在实际工程中,可根据隧道类型的不同选择不同的但合理的洞门施工方法和顺序。对于桥隧连接条件下的隧道洞门施工,则需要格外注意。当桥台在隧道洞门外时,需要在隧道洞门开挖时注意洞门周边围岩的稳定性,因隧道开挖有可能发生滑动、坡面崩塌时,应在隧道开挖之前,对坡面进行处理;当桥台在隧道洞门内时,由于桥台在洞门开挖后施工,桥台的开挖会对隧道围岩造成二次扰动,因此在洞门开挖的时候应该实施较正常开挖时更强一等级的支护,以使围岩在经受二次扰动时有更强的稳定性。另外,桥隧连接条件下的隧道洞门开挖应尽量以人工开挖为主,弱爆破为辅,禁止使用强爆破。
三、桥隧连接的桥台施工
1.隧道外的桥台施工
隧道外的桥台施工,进行桥台的掘基,如果隧道洞口段开挖之后再进行基础的开挖,就会形成洞口周边围岩的二次扰动。重新分布地应力,则会对隧道、桥台周边的围岩造成稳定问题。如果地基的承载能力有所欠缺,可对桩基桥台进行运用,不过在钻孔过程中,隧道周边的围岩会发生二次扰动,而周边围岩的稳定性又会受到孔的影响。所以,桥台基础开挖的过程中,必须确保开挖及进阶的缓慢,并对隧道围岩的监测量控工作进行实施,依据所得结果对临时支撑措施进行实施,直至完成开挖且围岩稳定后,在对支撑设施进行拆除。另外,由于场地的限制,施作桥台无法进行,就要在结构得到安全确保的前提下,科学合理地对替代措施进行实施,较为有效地确保工程的实施。
2.隧道洞门内桥台的施工
隧道洞门内桥台的施工,会造成一定程度的围岩二次扰动问题,必须合理的对超前加固措施进行实施,也可通过及时支护的实施对此问题进行处理,尤其要注重的是隧道曲墙、直墙的底部;进行桥台的开挖过程中,可以对若干根锚杆进行植入,促使围岩稳定性的进一步增强。隧道内部的桥台,由于自重因素的影响,会产生竖向压力荷载,而隧道洞门段的桥台将仰拱取消,所以与拱部松弛荷载相比,边墙侧压对衬砌结构的影响更为突出,这就需要在设计和施工过程中,对此问题引起注意。同时,在一定条件下对多箱形的桥台进行使用,促使桥台自重的有效减小,从而对边墙的侧压进行控制。
5结语
隧道洞口的施工技术是桥隧连接工程的关键部分。每一个山体的地形、地质都不同,而且非常复杂,再加上目前我国对高速公路桥隧连接工程尚未有明确的规范。因此,施工技术人员在施工之前,先要实地勘察,形成团队研究和分析,因地制宜,采用不同的施工技术,为我国经济发展做出贡献。
参考文献:
[1]杨国柱.隧道洞口段危岩落石风险评估[J].现代隧道技术2010(6).
[2]王飞.山区高速公路桥隧相连技术的研究与应用[J].公路工程与运输,2008(11).
[3]谭丹.浅析高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工技术[J].华章,2012(10).
[4]王卫东.山区高速公路桥隧连接工程关键性技术研究[J]-中国新技术新产品,2011(24).