周歡歡

[摘要]目前我國已經(jīng)建成的許多處于高緯度寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)的隧道，由于滲漏水及凍脹造成的仰拱翻漿冒泥，襯砌開裂，底鼓甚至侵限等一系列病害，一直困擾著當(dāng)?shù)罔F路的運(yùn)營安全并帶來了極大的負(fù)擔(dān)，同時(shí)設(shè)計(jì)有深埋中心水溝的地段施工進(jìn)度也難以得到保證。本文參照哈爾濱至牡丹江客運(yùn)專線工程鎮(zhèn)北隧道，結(jié)合實(shí)際，對(duì)深埋中心水溝施工工藝做簡單的闡述。

[關(guān)鍵詞]高寒;地區(qū);隧道;深埋中心水溝;施工

文章編號(hào)：2095-4085（2019）03-0126-02

鎮(zhèn)北隧道地處黑龍江省尚志市一面坡鎮(zhèn)境內(nèi)，全長1590m，屬于嚴(yán)寒地區(qū)，歷年最冷月份平均氣溫-19.4℃。按照設(shè)計(jì)，隧道中心水溝的設(shè)置如下，長度≤3.0km隧道全長及長度>3.0km隧道排水段洞口1.5km范圍（排水坡小于1.5km時(shí)為排水坡段范圍）設(shè)置深埋中心水溝，深埋中心水溝采用內(nèi)徑800mm，壁厚120mm三級(jí)鋼筋混凝土預(yù)制管，排水面應(yīng)位于凍結(jié)面以下。

基于以上情況，深埋中心水溝的施工將成為隧道防排水施工中的重點(diǎn)，尤其是軟弱圍巖，鐵建設(shè)[2010]120號(hào)文規(guī)定，IV，V級(jí)圍巖仰拱封閉成環(huán)位置距離掌子面不得大于35m。而嚴(yán)寒地區(qū)仰拱施工較其他地區(qū)多了一道深埋中心水溝的施工工序，因此深埋中心水溝的施工工藝是保證隧道防排水質(zhì)量和施工進(jìn)度的重中之重。

1工藝工法特點(diǎn)

1.1工效方面

由于深埋中心水溝處于仰拱下部，在施工時(shí)較普通保溫水溝多了開挖及支護(hù)的施工工序，因此在施工效率方面有所降低，這也是制約隧道整體進(jìn)度和安全的關(guān)鍵因素，但I(xiàn)V，V圍巖仰拱及水溝采用后退式臺(tái)階法開挖，較傳統(tǒng)的開挖方式節(jié)省了至少一個(gè)開挖和支護(hù)循環(huán)時(shí)間，最大限度的提高了施工效率。在仰拱和中心水溝施做步驟上，先開挖中間中心水溝部分，待中心水溝施做完成之后再開挖兩側(cè)仰拱部分，由于每個(gè)管節(jié)預(yù)制長度為2m，一次開挖5～6m不會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)下臺(tái)階拱腳懸空，可下管2～3節(jié)，有效的緩解了“仰拱一次開挖不得大于3m”帶來的進(jìn)度影響，同時(shí)保證了安全。

1.2質(zhì)量方面

在高緯度嚴(yán)寒地區(qū)采用深埋中心水溝，極大程度的減少了凍害的發(fā)生，為隧道整體防排水的質(zhì)量提供了有力的保證。直徑80cm的混凝土管也便于后期的維護(hù)，一旦發(fā)生堵塞現(xiàn)象，可安排人工進(jìn)行清理;采用后退式臺(tái)階法開挖也減少了爆破過程中對(duì)已施工完成的水管的破壞，降低了水管滲漏水的可能;此外，II，亞級(jí)圍巖中心水溝側(cè)壁設(shè)計(jì)沒有初期支護(hù)，對(duì)于超挖的部分需采用級(jí)配碎石回填，采用分層爆破的方式極大程度的減少了超挖的可能性，避免了后期“水囊”的形成。

1.3深埋中心水溝埋深較深

為了便于施工，在開挖時(shí)需三面放坡，另外為加快工序循環(huán)，深埋中心水溝的施做需超前仰拱一板，因此，按每板仰拱施做6m計(jì)算，普通8m～12m棧橋無法滿足施工要求，應(yīng)配備長度不小于18m的仰拱棧橋。

2適用范圍

適用所有嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)置深埋中心水溝的鐵路，公路隧道的施工。

3工藝原理

3.1深埋中心水溝設(shè)計(jì)情況

深埋中心水溝底距仰拱填充頂面4.35m，采用內(nèi)徑80cm，壁厚12cm的三級(jí)鋼筋混凝土預(yù)制管，排水面位于凍結(jié)線以下，預(yù)制排水管采用企口剛性接頭形式，排水管下設(shè)混凝土管座，排水管接頭采用鋼絲網(wǎng)帶水泥砂漿抹帶接口，管座上部至仰拱底不小于20cm范圍內(nèi)回填級(jí)配碎石包裹排水管，級(jí)配碎石外包土工布，上部澆筑一層保溫混凝土，厚度不小于20cm，最后采用聚氨酯保溫板覆蓋。

3.2檢查井設(shè)計(jì)情況

排水管每隔30m設(shè)置一處中心檢查井，檢查井最上部設(shè)一層結(jié)構(gòu)受力蓋板。檢查井內(nèi)設(shè)置上下兩層保溫浸油木蓋板。最外層蓋板與仰拱填充面平齊，采用10cm厚鋼筋混凝土蓋板，蓋板周圈外貼2cm厚橡膠條密封。檢查井內(nèi)上、下兩層蓋板采用5cm厚浸油木蓋板，兩層蓋板之間按要求鋪設(shè)聚氨酯保溫材。

3.3施工要點(diǎn)

深埋中心水溝開挖受IV，V級(jí)圍巖開挖要求所限制（仰拱開挖每循環(huán)進(jìn)尺不大于3m），我們采用先開挖中間中心水溝部分，待中心水溝施做完成之后再開挖兩側(cè)仰拱部分，I，級(jí)圍巖則影響相對(duì)較小，這里著重介紹IV，V級(jí)圍巖的深埋中心水溝施做。

深埋中心水溝施工時(shí)主要需要解決的就是開挖過程中安全質(zhì)量和進(jìn)度的問題，在開挖時(shí)預(yù)留兩側(cè)仰拱部分，先開挖中心水溝區(qū)域，按照實(shí)際圍巖情況放坡和設(shè)置臨時(shí)橫撐;石質(zhì)圍巖時(shí)采用預(yù)裂爆破和松動(dòng)爆破相結(jié)合，減少對(duì)周邊圍巖擾動(dòng)，保證安全。采用此種開挖方式并未違背鐵建設(shè)[2010]120號(hào)文規(guī)定，同時(shí)也滿足了隧道施工“弱爆破”的原則。

4施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1開挖步驟

深埋中心水溝開挖時(shí)分三個(gè)步驟，如圖1。

開挖方式主要以機(jī)械開挖為主，輔以弱爆破或松動(dòng)爆破。開挖時(shí)要注意保護(hù)拱墻初支結(jié)構(gòu)，如上圖所示，先開挖部位I，然后開挖部位II，最后開挖部位I。采用挖機(jī)配合自卸汽車出碴，出碴完成后，用全站儀對(duì)開挖深度及寬度進(jìn)行復(fù)測(cè)，若存在欠挖應(yīng)及時(shí)處理，測(cè)量無誤后方可進(jìn)行水溝初支施工。

4.2開挖方案

中心水溝基礎(chǔ)斷面尺寸為底寬1.709cm，仰拱下深192cm，水溝頂寬2.477cm，水溝側(cè)璧邊坡坡度1：0.2。下臺(tái)階拱腳間距離為13.2m。深埋中心水溝開挖后隧道底部每邊剩余凈寬值：（13.2一2.477-2.32*0.5*2）/2=4.2m，可以看出只要開挖方案正確，水溝基礎(chǔ)開挖后保持邊坡穩(wěn)定，并不會(huì)影響到兩側(cè)拱腳，而V級(jí)圍巖較為軟弱，可在水溝中間設(shè)置臨時(shí)橫撐，防止水溝壁坍塌影響兩側(cè)拱腳，具體設(shè)置間距根據(jù)設(shè)計(jì)仰拱拱架間距而定。開挖時(shí)宜采用后退式臺(tái)階法開挖，利用靠近仰拱方向作為臨空面。

4.3工藝流程及操作要點(diǎn)

（1）開挖方式先開挖正面圖中①部分，臺(tái)階高度為1m～1.2m，開挖斷面布孔形式如上圖所示。每個(gè)臺(tái)階間的距離可為2m～3m。第一層開挖臺(tái)階在其輪廓線上布置預(yù)裂炮眼，底層開挖可不設(shè)預(yù)裂炮眼。鉆孔角度為72°～80°，向臨空面方向傾斜;一次鉆孔深度為1.2m～1.5m，預(yù)裂炮眼間距為鉆孔直徑的10～12倍;主炮眼間距為60cm～70cm。開挖②部分時(shí)，炮眼布置同①，直至開挖完畢。

（2）裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)預(yù)裂炮眼每孔藥量計(jì)算：按公式Q。=kd√a（g/m）計(jì)算。

其中k——巖石系數(shù)（堅(jiān)硬巖取0.6，中硬巖取0.4～0.5，軟巖取0.3～0.4）該段取0.4。

炮眼底部0.5m范圍內(nèi)的裝藥增加量一1，x裝藥長度。

爆破時(shí)采用導(dǎo)爆管簇聯(lián)起爆網(wǎng)絡(luò)，預(yù)裂孔比主炮孔導(dǎo)前50ms～100ms，主炮孔排間間隔為50ms～70ms。

（3）初期支護(hù)在開挖完成后應(yīng)立即對(duì)水溝開挖面進(jìn)行初期支護(hù)，按設(shè)計(jì)要求，V級(jí)圍巖需安裝鋼拱架并用C25噴射混凝土封閉，IV級(jí)圍巖僅需噴射C25混凝土，II，級(jí)圍巖無初期支護(hù)。初期支護(hù)厚度和正洞仰拱初期支護(hù)厚度一致。在拱架頂部與仰拱拱架相連接，形成整體。

（4）混凝土底座和混凝土預(yù)制管安裝在初期支護(hù)完成之后即可澆筑混凝土底座和安裝混凝土預(yù)制管，過程注意混凝土振搗和中線、高程的控制。

混凝土預(yù)制管安裝前整體外包土工布，管縫的處理是關(guān)鍵工序，由于管口采用的是企口剛性接頭，在實(shí)際操作過程中很難保證接頭完全密貼，因此管縫處理能夠起到將管節(jié)連成整體和防止?jié)B漏水的作用，設(shè)計(jì)采用的是1：2.5水泥砂漿填縫+20cm寬1.5cm厚1：2.5水泥砂漿+18cm寬20#10mmx10mm鋼絲網(wǎng)+20cm寬1cm厚1：2.5水泥砂漿對(duì)管縫進(jìn)行處理，并且錨入管座混凝土12cm。

（5）混凝土預(yù)制管頂面回填在混凝土管安裝完成之后即可回填級(jí)配碎石，回填頂面距離至仰拱初支以下不小于25cm，級(jí)配碎石回填時(shí)應(yīng)分層夯實(shí)，每層厚度不得大于30cm，然后澆筑C20保溫混凝土至仰拱初支以下5cm，聚氨酯保溫板暫時(shí)先不安裝，待兩側(cè)仰拱開挖完畢之后，在仰拱初支施做之前安裝。

5質(zhì)量控制

5.1嚴(yán)格控制開挖

在深埋中心水溝開挖時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照多打眼，少裝藥的方式進(jìn)行爆破，把握每循環(huán)進(jìn)尺，避免超挖過大和減少對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)。

5.2及時(shí)支護(hù)

在開挖完成之后及時(shí)按照設(shè)計(jì)進(jìn)行支護(hù)，避免圍巖暴露時(shí)間過長，并且在有水的情況下，保持基底少水或無水狀態(tài)。

5.3控制混凝土管線型和標(biāo)高

混凝土管安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)控制平面位置和標(biāo)高，并且認(rèn)真處理管縫等細(xì)節(jié)，保證排水暢通。

6效益分析

隧道深埋中心水溝采用此工法施工，采用較少的人工即可完成，對(duì)火工品，噴射混凝土，級(jí)配碎石等材料的超耗的到了極大的控制，同時(shí)，采用此方法大大的提高了工序循環(huán)速度，提高了隧道整體施工進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚希磊.隧道深埋式中心水溝施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2017，（06）：97-99，119.

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