1 墩山双联拱隧道工程概况墩山隧道是延安市～安塞高速公路的重点控制工程,里程桩号为K175+025～+640,全长615m,其中暗洞550m,明洞65m。该公路隧道左、右洞轴线间距11.9m,为连体结构形式,是目前我国公路建设史上最长的一座双联拱隧道。墩山隧道内轮廓线由单心圆及中墙直线组成,其中半径r=5.65m,联拱隧道中墙宽2.0m,隧道单洞净宽10.6m,净高7.05m。开挖断面总宽24.9m。隧道洞口段埋深较浅,结合地形、地质条件设置明洞,其余暗洞均按新奥法原理设计成复合衬砌,双联拱隧道中隔墙采用25号钢筋混凝土置换岩体。明洞设计采用80cm厚的钢筋混凝土结构。暗洞衬砌根据地质条件和围岩分类,分别采用大、小管棚超前支护及钢拱支撑、锚杆锚固、挂钢筋网、喷射混凝土等形成初次支护和浇筑25号混凝土仰拱、30号混凝土拱墙为二次衬砌。该隧道于2000年11月23日开工,于2002年元月10日竣工。
2 墩山双联拱隧道快速施工方法
双联拱隧道施工的工序一般为:(1)中导洞开挖并支护;(2)修筑中隔墙;(3)左侧导洞开挖并支护;(4)左洞上半断面开挖并支护;(5)左洞下半断面开挖并修筑二次衬砌;(6)修筑左洞仰拱;(7)右侧导洞开挖并支护;(8)右侧上半断面开挖并支护;(9)右洞下半断面开挖并修筑二次衬砌;(10)修筑右洞仰拱。按此工序施工是可行的,但施工周期较长。
为缩短工期,在墩山隧道施工中,采取以下施工方法,并获得成功,主要作法是:(1)中隔墙分段施工,在中隔墙施工一定长度后由洞口进行正洞开挖;(2)正洞采用上、下台阶法开挖,取消2个侧导洞施工。
2.1 中隔墙施工
中导洞贯通后,即进行中隔墙混凝土的施工。中隔墙墙身宽2m,基础宽3.5m。中墙基础开挖后,及时用砂浆封闭并注意做好基坑排水。
2.1.1 工序安排
原设计中导洞贯通后,由隧道中部向进、出口方向浇筑中隔墙,每次8m左右。该施工方法有利于施工人员操作和机械、材料调配,减少工作面的交叉干扰,混凝土的浇筑较为方便,缺点是施工周期较长,影响正洞开挖,推延总工期。为缩短工期,中隔墙按以下工序进行:(1)选择距进口128m处为分界面,向两侧施工中隔墙基础;(2)从进口和K175+212处开2个工作面向出口方向施工中隔墙,待进洞104m(K175+129)后,即进行进口正洞开挖; (3)此时将进口一组中隔墙衬砌模板调到出口,由外向里施工中隔墙基础和墙身;(4)出口方向中隔墙浇筑104m(K175+536)后,即进行出口方向正洞开挖。该方法在一定程度上增加了施工难度。2.1.2 中隔墙混凝土施工中隔墙每8m施工一组。因中导洞断面较小,施工难度较大,施工采用小型衬砌台车,纵向滑模施工。(1)支立模板。在中隔墙基础两侧用方木和工字钢搭设移动滑道,长度不小于17m,可以保证台车纵向行走8m。在滑道上拼装模板,采用2.0m×2.0m的大块模板。因场地狭小,只能用倒链人工组装。模板安装加固用槽钢和碗扣件支撑在中导洞初期支护上,外撑为主,内拉为辅。模板中线、标高、尺寸和平整度等经检验合格后才可进行下道工序。(2)钢筋绑扎。墙身钢筋与基础钢筋按规范要求焊接,并注意预留筋和预埋件的位置和尺寸。中隔墙每隔8m的施工缝和顶部两侧均预埋RT350型止水带,设计为2根100mm的PVC竖向排水管。钢筋绑扎合格后,即可进行端头模板的封堵。(3)混凝土浇筑。中墙全部采用泵送混凝土,输送管从端头进入模板。混凝土严格分层振捣。为保证圆弧拱顶密实,在浇筑至距拱顶1.5m时,每隔1.0m放置钢筋篦子后,再分段浇筑。浇筑到拱顶时,要在两侧预留50mmPVC塑料注浆管和10mm排气管,间距为2m,待混凝土强度达到设计强度的70%后进行注浆。以保证墙顶密实。
2.1.3 中隔墙防排水施工
为防止中隔墙顶部渗水,在中导洞顶部初期支护2.7m宽度范围铺挂防水板,将中隔墙顶部渗水引入两侧与正洞二次衬砌接口处的纵向集水囊,使渗水沿中墙竖向排管排出。在浇筑中隔墙前,首先挂一层复合式防水板,并且两侧预留出1.7m的防水板,以便与正洞防水板连接。但在正洞施工中,由于施工造成预留防水板破坏严重,几乎不能和正洞防水板连接。为了解决中隔墙的防排水问题,在中隔墙顶两侧凿一个纵向汇水槽,并在两侧每间隔8m设一组竖向排水管,以使汇水槽的积水及时排出,并用不小于2cm厚的防水砂浆把汇水槽找平。中隔墙防排水结构见图1所示。
2.2 正洞开挖
墩山隧道采用新奥法施工,为防止出现偏压,双联拱隧道必须兼顾左、右洞开挖,否则会给施工带来一定难度。墩山隧道正洞在大管棚的掩护下进洞,开始进行上、下断面开挖,取消了2个侧导洞施工。隧道光面爆破,不仅直接影响着超欠挖,而且对减少围岩所受的扰动,提高锚喷支护能力起着重要作用。为了增强光面爆破效果,利用在中导洞开挖时积累的围岩情况做出相应的光面爆破设计,对布眼、装药、起爆等技术标准都做了严格规定。在每茬炮后都测量开挖断面并做详细记录。由于地质情况恶劣,岩层产状水平分布,多为泥质页岩,在 类围岩中采用50mm小管棚作为超前支护,长度为3.0m,环向间距为40cm,仰角为1°,压浆水灰比为1∶1,压浆时注意用压浆泵的压力来调整浆液稠度和凝固时间,超前小管棚为隧道开挖安全和光面爆破提供了有力的保证。整个隧道开挖过程中采用弱爆破、短进尺、勤支护,同时控制左、右洞掌子面间距, 类围岩控制在20m之内, 类围岩控制在50m之内。
3 结语
由于墩山双联拱隧道,采用中隔墙分段施工,正洞采用上、下台阶法进行开挖,取消2个侧导洞施工,使正洞开挖贯通提前了4个月,该施工方法,可在类似工程中推广使用。
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