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摘要:近年來(lái),隨著我國(guó)政府治理模式的轉(zhuǎn)變,逐漸將治理重心傾斜于建設(shè)國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)工程方向中,并取得諸多顯著成果。而在路橋隧道工程建設(shè)過(guò)程中,由于施工作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜惡劣,因此要應(yīng)用多項(xiàng)開(kāi)挖支護(hù)施工技術(shù),構(gòu)建隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu),提供相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境。但路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)作業(yè)具有流程復(fù)雜、施工要點(diǎn)眾多的特征,由于人為因素出現(xiàn)各類(lèi)施工安全事故,造成嚴(yán)重消極影響,因此本文對(duì)路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的主要施工要點(diǎn)開(kāi)展分析。
關(guān)鍵詞:路橋隧道工程;開(kāi)挖支護(hù);施工要點(diǎn)研究
1引言
公路隧道建設(shè)日新月異。為防止施工行為對(duì)周?chē)h(huán)境造成危害,必須合理應(yīng)用隧道開(kāi)挖支護(hù)技術(shù),使公路建設(shè)長(zhǎng)期發(fā)展。公路隧道的施工方法主要有地下開(kāi)挖法和明挖法,其中明挖法是先施工明挖隧道結(jié)構(gòu),然后回填隧道結(jié)構(gòu)。隧道開(kāi)挖的主要方法是不開(kāi)挖隧道上方的土層,在地下開(kāi)挖和施工隧道結(jié)構(gòu)。隧道開(kāi)挖主要在大斷面和露天條件下進(jìn)行。施工方法簡(jiǎn)單,但土石方量大,對(duì)周?chē)脖簧鷳B(tài)危害嚴(yán)重。對(duì)于埋深較大的隧道,不建議采用開(kāi)挖技術(shù)。山區(qū)公路隧道施工大多采用采礦法施工。其中,爆破錨桿是一種常用的掘進(jìn)方法。
2路橋隧道工程常見(jiàn)的開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)
2.1路橋隧道全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)
結(jié)合實(shí)際施工情況,沿路橋工程隧道巷道的設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面,操縱鉆孔車(chē)等施工機(jī)械設(shè)備,在隧道全斷面施工區(qū)域中開(kāi)展鉆孔、連線(xiàn)作業(yè),并組織單次爆破成型作業(yè),再將鉆孔車(chē)等施工機(jī)械設(shè)備移動(dòng)至隧道開(kāi)挖面,重復(fù)開(kāi)展上述施工作業(yè),隨后構(gòu)建初期支護(hù)結(jié)構(gòu)、開(kāi)展隧道二次筑模襯砌作業(yè),以構(gòu)建起穩(wěn)定的路橋隧道支護(hù)體系。在應(yīng)用全斷面開(kāi)挖施工技術(shù)時(shí),需要注重結(jié)合實(shí)際施工情況,選擇適當(dāng)?shù)臉蚵匪淼篱_(kāi)挖方式(如護(hù)板全斷面開(kāi)挖方式、掘進(jìn)機(jī)護(hù)板全斷面開(kāi)挖方式等);明確施工順序,嚴(yán)格遵循技術(shù)應(yīng)用規(guī)范條例組織開(kāi)展施工作業(yè);在選擇鉆孔爆破方式開(kāi)展隧道開(kāi)挖作業(yè)時(shí),需要在爆破作業(yè)開(kāi)展前做好人員、設(shè)備與材料的清場(chǎng)作業(yè);結(jié)合實(shí)際施工情況,選擇是否在隧道四周?chē)鷰r上鋪設(shè)防水隔離層;在二次筑模襯砌作業(yè)環(huán)節(jié)中,組織開(kāi)展混凝土初噴、復(fù)噴作業(yè),用于提高施工效率;需要在隧道開(kāi)挖一定距離后,同時(shí)開(kāi)展混凝土鋪底作業(yè)。
2.2路橋隧道臺(tái)階施工技術(shù)
這一技術(shù)的原理為,優(yōu)先對(duì)橋路隧道的上部斷面區(qū)域中組織開(kāi)展開(kāi)挖作業(yè),并在其上部區(qū)域挖掘至一定距離后開(kāi)展隧道下部斷面開(kāi)挖作業(yè),并同時(shí)組織上部臺(tái)階、下部臺(tái)階的隧道開(kāi)挖作業(yè)。相較于其他橋路隧道開(kāi)挖施工技術(shù)而言,臺(tái)階施工技術(shù)具有施工效率高、前后作業(yè)干擾小、下部隧道臺(tái)階開(kāi)挖作業(yè)安全系數(shù)高等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí),也要根據(jù)不同橋路隧道工程對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合斷面的具體成形時(shí)間要求(路橋隧道圍巖越好、閉合時(shí)間要求越長(zhǎng)),以及隧道上臺(tái)階施工作業(yè)中所配置各類(lèi)施工機(jī)械設(shè)備對(duì)作業(yè)空間的具體要求,選擇正確的隧道臺(tái)階施工長(zhǎng)度及施工形式。在臺(tái)階長(zhǎng)度大于100m時(shí),需要應(yīng)用長(zhǎng)臺(tái)階法。在臺(tái)階長(zhǎng)度于10m~15m時(shí),需要應(yīng)用短臺(tái)階法,即一致而被開(kāi)挖寬度。在臺(tái)階長(zhǎng)度小于3m時(shí),則需要應(yīng)用微臺(tái)階法。
3隧道開(kāi)挖
隧道掘進(jìn)的基本原則是減少?lài)鷰r的擾動(dòng),選擇合適的掘進(jìn)方法和方式,在保證圍巖穩(wěn)定的前提下,最大限度地提高掘進(jìn)速度。在選擇開(kāi)挖方法時(shí),應(yīng)考慮圍巖的地質(zhì)條件及其變化。選擇的方法應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)條件及其變化,并保證圍巖的穩(wěn)定性。同時(shí)保證了快速掘進(jìn),減少了對(duì)圍巖的擾動(dòng)??拥男纬墒撬淼赖拈_(kāi)挖。對(duì)于開(kāi)挖的隧道斷面,可以區(qū)分以下幾種方法:將計(jì)算斷面分為上部和下部進(jìn)行二次成型。還有一些方法可以通過(guò)弧形導(dǎo)向井提前挖掘臺(tái)階的上部,稱(chēng)為“臺(tái)階挖掘”。本方法適用于軟弱夾層區(qū)或節(jié)理發(fā)育區(qū)的Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖。步驟可分為長(zhǎng)、短和超短步驟。用步長(zhǎng)法對(duì)其進(jìn)行了修正。這一步使洞的跨度增加了一倍。它主要用于短臺(tái)階開(kāi)挖遇到地面質(zhì)量、水流和工作面塌方的施工現(xiàn)場(chǎng)。第一種方法是利用遇到的圍巖短變形,提高施工安全性。隧道斷面局部開(kāi)挖逐漸形成,一般采用局部開(kāi)挖進(jìn)行部分隧道的預(yù)挖,也可稱(chēng)為預(yù)挖。最常用的方法有上下掘進(jìn)法、上掘進(jìn)法、單臂掘進(jìn)法和雙壁掘進(jìn)法。
4公路隧道工程開(kāi)挖支護(hù)施工的具體分析
4.1混凝土噴射施工
第一,開(kāi)挖隧道結(jié)束后,及時(shí)開(kāi)展混凝土噴射處理,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)閉合圍巖。混凝土噴射施工主要應(yīng)用混凝土噴射機(jī)開(kāi)展分層操作,完成混凝土噴射處理后必須及時(shí)做好養(yǎng)護(hù)。第二,一般來(lái)說(shuō),在施工過(guò)程中必須有效黏接圍巖面與噴射混凝土。然而在具體施工中,隧道經(jīng)常出現(xiàn)超挖問(wèn)題,從而加大混凝土噴射施工難度,相應(yīng)增加混凝土噴射施工量。在隧道工程施工過(guò)程中,個(gè)別施工單位可能使用木板和石棉板封蓋大輪廓面的超挖凹坑,同時(shí)開(kāi)展混凝土層噴射作業(yè),以此來(lái)節(jié)省混凝土噴射材料,減少?lài)娚涫┕ち?,但是?yīng)用此種方式,會(huì)導(dǎo)致支護(hù)和巖層之間存在較大空隙,相應(yīng)增加隧道安全隱患。
4.2錨桿施工技術(shù)
一般情況下,在選擇錨桿方位時(shí),需要按照圍巖級(jí)別、風(fēng)化程度、巖層狀態(tài)作為參考依據(jù),合理布設(shè)錨桿位置。如果隧道工程內(nèi)涉及多個(gè)施工段,就會(huì)導(dǎo)致不同區(qū)域的水文地質(zhì)情況不同,極易產(chǎn)生明顯差異。所以從理論角度看,錨桿布設(shè)的方向、間距與長(zhǎng)度都必須垂直于巖層面,這樣才可以全面發(fā)揮出錨桿的懸吊作用。在施工期間,施工人員必須充分展現(xiàn)出錨桿的組合梁與拱的作用。但是在具體工程實(shí)踐中,多數(shù)設(shè)計(jì)單位與施工企業(yè)隸屬于不同組織機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)人員只是根據(jù)對(duì)水文地質(zhì)勘測(cè)情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì),在具體施工中,無(wú)法按照工程實(shí)際地質(zhì)情況實(shí)時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整,而建設(shè)單位與監(jiān)理單位只認(rèn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案與圖紙要求,此時(shí)施工企業(yè)也只能按照?qǐng)D紙施工,極易導(dǎo)致初期支護(hù)錨桿無(wú)法按照水文地質(zhì),對(duì)長(zhǎng)度與間距進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)出現(xiàn)開(kāi)挖面錨桿過(guò)剩或者不足問(wèn)題。該類(lèi)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)施工材料,加大工程建設(shè)成本;同時(shí)無(wú)法發(fā)揮出錨桿的作用力,施工安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。
4.3鋼架施工
鋼框架施工時(shí),應(yīng)在工廠(chǎng)預(yù)制和焊接鋼框架,以確保每個(gè)鋼框架的尺寸和弧度符合設(shè)計(jì)要求。并用螺栓連接各節(jié)點(diǎn)的連接板端部進(jìn)行焊接。在澆筑鋼結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)檢查內(nèi)部型材的尺寸,并應(yīng)提供沉降,以防止侵入襯砌空間。施工人員采用混凝土突出物填補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)與圍巖之間的空隙,保證了圍巖與支護(hù)的協(xié)調(diào)程度。此外,施工中應(yīng)控制圍巖變形。兩排鋼架采用縱向連接鋼筋連接,連接鋼筋間距限制在1m以?xún)?nèi),形成整體受力結(jié)構(gòu)。公路隧道和橋梁施工中常用的施工方法有挖孔法。其中,明挖法基本上是先從地表開(kāi)挖,然后對(duì)露天隧道的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。這一過(guò)程完成后,隧道結(jié)構(gòu)將再次被覆蓋。地下開(kāi)挖方法基本上是從地面開(kāi)挖隧洞,在施工過(guò)程中不開(kāi)挖隧洞上方的土層。其中,底部開(kāi)挖方法又分為幾種不同的形式。如盾構(gòu)法、礦山法、掘進(jìn)機(jī)法等,以巷道掘進(jìn)為主的明挖法適用于巷道掘進(jìn)。該方法相對(duì)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。但是,開(kāi)挖可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害,例如破壞植被。因此,對(duì)于埋深較大的隧道,不宜采用露天開(kāi)挖。礦山法主要用于山區(qū)隧道施工,也最常用于道路、橋梁和隧道施工。噴錨施工是最常用的開(kāi)挖方法。
4.4路橋隧道鋼筋網(wǎng)支護(hù)施工內(nèi)容
鋼筋網(wǎng)與錨桿支護(hù)屬于共同使用的支護(hù)方式。一般來(lái)說(shuō),錨桿支護(hù)的分布密度較為稀疏,而一些距離錨桿支護(hù)較遠(yuǎn)位置的巖體則穩(wěn)定性相對(duì)較差,而這些位置的巖體也是導(dǎo)致坍塌事故發(fā)生的主要原因。鋼筋網(wǎng)的使用能夠進(jìn)一步提高錨桿支護(hù)的穩(wěn)定作用,解決錨桿支護(hù)所不能固定的盲區(qū)。鋼筋網(wǎng)支護(hù),主要是指使用鋼筋網(wǎng)來(lái)提升巖土穩(wěn)定性的一種方法,此種方式通常是和錨桿支護(hù)技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)應(yīng)用。對(duì)于錨桿支護(hù)中的錨桿空隙位置來(lái)講,一般應(yīng)用鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)處理,這樣的話(huà),能夠增強(qiáng)巖土的質(zhì)量。當(dāng)對(duì)工作面進(jìn)行開(kāi)挖之后,還需要安裝鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支撐處理,將鋼絲網(wǎng)自身的效果體現(xiàn)出來(lái),以此確保巖土的強(qiáng)度。在巖土穩(wěn)定性較長(zhǎng)的工程中,還可以適當(dāng)?shù)囊M(jìn)噴射混凝土方法,將混凝土均勻地噴灑到鋼筋網(wǎng)和錨桿接觸位置,提升巖土的安全性。
4.5提升路橋隧道工程開(kāi)挖支護(hù)施工有效性的措施
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)消費(fèi)日益增長(zhǎng)的背景下,對(duì)個(gè)人出行安全也提出了更高的要求。因此,在現(xiàn)階段加強(qiáng)和完善支護(hù)設(shè)計(jì)的施工監(jiān)理開(kāi)挖作為企業(yè)發(fā)展的一部分,不斷完善開(kāi)挖支護(hù)施工方案設(shè)計(jì)中的不足之處,在設(shè)計(jì)過(guò)程中有效地將生成的參數(shù)數(shù)據(jù)與施工人員的綜合素質(zhì)相結(jié)合,以使施工人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠更好地發(fā)揮作用,穩(wěn)步發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、橋梁技術(shù)和隧道掘進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展,支護(hù)設(shè)計(jì)可以在信息共享、開(kāi)挖過(guò)程、支護(hù)施工階段等各個(gè)分支建立信息系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中記錄了影響這一問(wèn)題的因素,并對(duì)其進(jìn)行了集成和分析。同時(shí),在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中,可以通過(guò)BIM軟件在信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。一個(gè)三維模型的道路和橋梁隧道更全面的建設(shè)規(guī)劃。
5結(jié)語(yǔ)
我國(guó)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)、山區(qū)橋梁和隧道在應(yīng)用中具有相當(dāng)重要的意義,隧道工程在我國(guó)的建設(shè)中,就不同的建設(shè)地區(qū)和水文等因素的影響達(dá)成了一致意見(jiàn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和鉆孔支護(hù)布置。希望本文對(duì)橋梁隧道開(kāi)挖與支護(hù)方法的分析,能為有關(guān)方面所接受,通過(guò)在實(shí)踐中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù),合理地提高我國(guó)隧道橋梁的質(zhì)量。同時(shí),借鑒西方隧道開(kāi)挖支護(hù)方法的成功經(jīng)驗(yàn)。
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作者:趙淑紅 單位:濰坊交安公路工程有限公司
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