亭子坝隧道施工施工方案研究探讨

亭子坝隧道施工施工方案研究探讨

刘世勇

摘要：随着社会经济的不断发展，我国高速公路隧道施工技术业不断提高，本文作者结合多年的工作实践及针对土质隧道围岩软弱、地质情况复杂的特点，阐述了各施工工序的方法、程序及工艺措施，提出了树根桩施工工艺治理隧道偏压、热风双焊缝无钉孔铺设防水板施工工艺，取得了良好应用效果。

关键词：隧道，施工方案，树根桩

1、施工方案概述

亭子坝隧道长500m，均为Ⅴ类围岩，洞口段偏压长度达30m。隧道围岩以块石土和卵石土为主，地下水较丰富，地质状况差。在施工中采用三台阶法开挖，每台阶长度为3~5m。开挖全部采用挖掘机作业。锚杆安装采用风枪打眼，喷射混凝土采用湿喷工艺。混凝土的施工，采用仰拱铺底超前、二次衬砌紧跟的施工作业顺序。为了减少仰拱施工与开挖运输的干扰，采用“双栈桥仰拱作业平台技术”。 防水板的铺设采用热风双焊缝无钉孔铺设防水板工艺。自行加工防水板作业台架，保证防水板铺设的顺利进行。二次衬砌采用大模板衬砌台车进行，先墙后拱整体式衬砌。混凝土的供应，采用洞口的自动计量拌合站拌和、混凝土运输车运送、混凝土输送泵灌注的方法进行施工。整个洞子形成开挖支护、出渣运输、仰拱铺底、防水板铺设、二次衬砌以及水沟电缆槽施工的六道作业线平行作业的局面。

2、各工序的施工组织、方法及程序说明

2.1施工准备

队伍进场后，首先在隧道洞口附近，因地制宜布置施工场地，并修筑便道与主便道相连。在进行场地布置时，注意施工区和生活区要分开布置。拌合站、砂石料场、水泥库要集中修建，并要与生活区保持一定的距离，以防影响生活区的环境卫生。

洞口安装一台500kVA变压器以保证工程施工用电。在工程开工前，要对隧道的进出口进行贯通测量，按设计要求埋设控制桩和护桩，并将测量成果上报监理工程师进行审批，待各项准备工作就绪后，监理工程师发出开工令，方可开工。

2.2洞口边、仰坡支护及洞门开挖

根据设计的边仰坡边线位置，由上到下逐层开挖隧道洞门的边坡和仰坡。开挖一层，喷锚支护一层，确保边仰坡的稳定。待开挖到洞顶标高时，沿管棚套拱线向下垂直开挖，开挖完成后立即施做管棚套拱，避免套拱开挖面过长时间暴露出现坍塌。套拱砼浇筑完成满3天，打设管棚。然后在管棚的保护之下进行上台阶的开挖，开挖进尺以1榀拱架间距控制，即60crn，并预留核心土以稳定掌子面，每开挖一循环，马上进行喷锚格栅初期支护。上导坑开挖4m便停止掘进，用大型机械将洞口剩余的土方开挖完毕，继而进行明洞施工。

2.3洞身开挖

支护洞身的开挖根据不同的围岩类别采用不同的施工方法。根据本工程的情况，拟采用短三台阶开挖、支护方法。将整个断面分上、下两个台阶，上台阶超前下台阶3m～4mo在上台阶开挖时，采用环行开挖留核心土；进行下台阶开挖时，边墙部位采用单侧或双侧交错开挖，不得使上部结构同时悬空，每次开挖进尺为一榀拱架间距，然后立即将拱部型钢拱架向下接长，及时进行喷射混凝土支护。下台阶边墙支护完成后，应尽快封闭仰拱，以确保施工安全。上台阶的开挖，采用人工风镐开挖，风镐开挖有困难时，采用人工打眼放小炮的方法开挖。下台阶采用挖掘机进行机械开挖，辅以人工放炮进行配合施工。出渣采用挖掘机装车，自卸车无轨运输出渣。

2.4仰拱施工

隧道仰拱因地质的特殊性，须及时跟进，仰拱与掌子面的距离控制在20m以内，仰拱开挖时掌子面暂停施工，开挖完成后，在仰拱顶部架设双栈桥平台，作为上台阶的施工通道，而平台下的拱架架立、钢筋绑扎、砼浇筑也可以同时作业。

2.5防水层的施作

由于此隧道地下水较丰富，在施工时，一定要控制好防水层的施工质量。拟采用最新铺设防水板技术“无钉孔铺设防水板施工工艺”来进行施工。通过自行设计加工的防水板铺设台架，把防水板牢固地固定在岩壁上，保质保量地完成此道工序，确保全洞无渗漏水现象。

2.6二次衬砌

防水板铺设完成后，应立即进行混凝土的模注。衬砌采用全液压模板台车，一次模注长度9m。混凝土的生产由布置在洞口的大型电子计量拌合站来拌制，混凝土运输车运至洞内衬砌工作面，由输送泵压至模板台车。通过插入式振动棒振捣，确保混凝土的质量达到“内实外美”的标准。

2.8洞内排水

隧道下坡施工，洞内渗水通过水泵排至洞外。在洞内每隔100rn左右设置一处蓄水池，使掌子面的废水通过排水泵站逐级排出。

3、主要工序及施工工艺

3.1热风双焊缝无钉孔铺设防水板施工工艺

隧道工程对防水的要求很高，防水板铺设的质量，是隧道防水的关键环节。根据设计要求及地下工程施工经验，确定采用无钉孔铺设防水板施工工艺。施工程序如下：

①铺设前根据防水板宽度在基面上沿环向画出防水板的位置，根据隧道周边部位确定防水板吊挂点位置，（拱部木螺钉间距0.5~0.7m；拱墙木螺钉间距1.0m~1.2m；梅花型布置，防水板的悬挂点应选在搭接缝30~40cm远的地方）；

②根据定出的悬挂点位置用冲击钻打入木螺钉，预留少许钉子的端头，用于绑扎防水板后的预留绳，固定了绑扎绳后继续钉入钉子，打入的钉子要保证其稳定、不松动、表面无尖锐；

③沿环向两侧由上而下进行铺设防水板，边铺设边将防水板预留绳绑在木螺钉上；

④铺设防水板时要保证两幅防水板之间的搭接宽度不小于10cm，铺挂两幅后就可以进行焊接，焊接宽度不小于2.0cm； 焊接时采用自行式垫合机夹住相邻两防水板焊接边从一侧开始，慢慢自下而上行走；焊接温度和速度参照施工前的试验参数，一般温度在300℃~350℃，速度控制在每分钟20cm~25cm，由于电压和防水板厚度的影响，施工过程中根据焊接的效果适当调整焊接温度和行走速度；

⑤每组防水板焊接完成后要仔细检查每条焊接缝的焊接质量，发现假焊和露焊处要用焊枪进行补焊；

⑥防水板面上有破损和窟窿的地方，要选择一块比待补的位置稍大的防水板，用焊枪进行绕圈补焊。

为了提高防水板的施工质量，应做好以下几点：

①防水板铺设前，喷射砼凹凸显著的地方要分层用砂浆抹平，外露的锚杆和钢筋齐根切除，并用砂浆抹平；

②对原材料进行检查，有断裂、变形、空洞的防水板不得使用，焊接面要保证清洁、无灰尘、水渍等杂物；

③防水板在铺设过程中，环向和纵向要留有一定的富余，防止浇筑衬砌砼由于边墙砼振捣下沉产生的摩擦力拉坏防水板表面和搭接头。

3.2树根桩施工工艺

亭子坝隧道洞口存在30m长的偏压段，由于隧址区以土为主的地质状况及地下水丰富的水文状况，决定了隧道偏压荷载很大。为防止隧道在偏压荷载作用下产生结构破坏，在无法施做抗滑桩的情况下，采用树根桩施工工艺，成功的解决了隧道偏压的难题。



树根桩加固断面图 帽梁平面图

树根桩的结构原理与抗滑桩相似，是以多根小型桩柱替代大型桩柱的一种施工工艺（如上图）。但在施工上不必进行大规模的爆破开挖，极大的降低了对隧道施工和隧道围岩的干扰。施工程序如下：

①平整钻孔平台。利用挖掘机将施工区平整成型并硬化，硬化面标高与帽梁底一致，作为施工场地。

②钻孔作业。采用XJ-100钻机进行钻进，为防止孔深过大出现塌孔，每钻进5m及时跟进套管。

③安装钢筋笼注浆管。成孔后逐节下钢筋笼至孔底，然后再安装注浆管。钢筋笼采用9m节段长度，注浆管采用6m节段长度。

④注浆。注浆管就位后即开始注浆施工，浆液采用水泥：水：减水剂=1：0.5：0.0025的水泥浆。

⑤帽梁施工。在所有桩孔施工完成后，在施工平台上施做钢筋砼帽梁，以使所有桩孔整体同时受力。

为保证树根桩的质量，施工中须注意以下几点：

①桩孔高出地面30cm以上，主要确保桩头与帽梁很好的固结成整体，保证所有单桩共同受力。

②桩底达到预定深度，尤其是斜向桩孔，必须仔细量测。只有桩底低于设计标高，才能起到抗滑作用。

③注浆饱满。浆液饱满将大大提高单桩的抗弯性能，也就提高了树根桩整体的抗偏压能力。