高速公路隧道施工技术.pdf

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2011年第8期（总第210期）黑龙江交通科技HEILONGJIANGJIAOTONGKEJINo8，2011（SumNo210）高速公路隧道施工技术申俊超（濮阳濮范高速公路有限公司）摘要:

为满足高标准建设高速公路的需要，立足于施工的专业化、机械化、标准化，重点工程重点安排，尽力做到工程各项施工方案切实可行、经济合理。

对某隧道工程的主要施工技术进行了详细阐述。

关键词:

隧道;钻爆;支护;衬砌;量测中图分类号:

U445文献标识码:

C文章编号:

10083383（2011）08016801收稿日期:

201105241洞口工程及明洞工程施工1.1洞口（明洞）开挖隧道进洞施工前，沿拱部120度范围内，开挖轮廓线外40cm处以外插角510度施作32自进式锚杆，长6m，环向间距04m，然后人工开挖进洞。

隧道洞口土石方开挖前，先清除边仰坡上的浮土、危石，做好边仰坡的施工排水设施，以防地表水冲刷而造成边仰坡失稳。

洞口与暗洞交接处7m范围开挖至隧道上断面标高，作为隧道进洞施工平台。

明洞段采用外边墙和拱部明挖，内边墙暗挖方法（边墙垂直开挖），并对内边墙喷混凝土防护。

1.2明洞施工进口明洞开挖完成后，就地绑扎明洞钢筋全断面浇筑明洞混凝土。

明洞内模采用拼装式衬砌台车，拱部外模采用钢拱中架和组合式钢模板。

由混凝土输送泵泵送混凝土入模，插入式振捣器振捣。

当明洞衬砌混凝土强度达到设计强度的70%时，按图纸要求做好拱背的防排水设施，然后进行回填。

拱部回填土应分层捣实，每层厚度不宜大于30cm，两侧回填的土面高差不得大于50cm，回填至拱顶齐平后，立即满铺分层向上填筑至设计标高，并做好洞顶粘土隔水层及截排水设施。

2钻爆施工2.1钻爆设计

（1）爆破器材的选择用35mm2岩石硝铵炸药，有水地段则选用35mm防水的乳化炸药。

周边眼则采用22的小药卷，并采用导爆索绑小药卷的空气间隔不连续装药结构。

隧道爆破采用塑料导爆管和毫秒雷管起爆系统。

（2）掏槽形式掏槽选用直眼掏槽，风动凿岩机钻孔时采用五梅花型中空孔掏槽，钻孔台车钻孔时采用大中空孔掏槽。

2.2钻爆作业钻爆作业必须按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。

如开挖条件出现变化需要变更设计时，应由主管技术人员或领工员确定。

钻眼前应绘出开挖断面中线，水平线和断面轮廓线，并根据爆破设计标出炮眼位置，经检查符合设计要求后才可钻眼。

钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查，并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后，才能装药起爆。

3初期支护3.1喷锚方式本隧道喷混凝土采用ALIVA285湿喷机，该机与AL305机械手组成喷锚支护作业机械线，ALIVA285可以干、湿喷两用。

在作业时，喷射混凝土采用ALIVA285湿喷机和遥控AL305机械手进行作业，洞外由混凝土搅拌机拌好，通过混凝土输送车向洞内送料，空压机供风。

潮喷与湿喷相结合，围岩较好地段一次喷射的量不大，采用潮喷混凝土技术。

潮喷对材料的品质、规格要求相对低一些，易操作，但粉尘大，混凝土的品质较湿喷低。

围岩破碎地段，要求一次喷射的量多，厚度大、混凝土的品质高、强度形成的快、支护效果好，宜采用湿喷混凝土技术。

两种喷射方式均由洞外拌合供料。

锚杆利用台车打眼，采用药卷式锚杆。

药卷式锚杆比砂浆锚杆易操作，而且锚固的质量能保证，强度提高快，使锚杆能及时受力而起作用。

3.2系统锚杆施工系统砂浆锚杆施工工艺流程为:

钻孔清孔注浆插入杆体。

钻孔采用YT27凿岩机;锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。

先用YT27凿岩机按设计要求钻凿锚杆孔眼，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后将湿润好的药包顶入孔内，后将加工好的杆体插入孔内，并将锚杆与钢筋网焊为整体。

待终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。

3.3钢筋网安设

（1）施作前，初喷3cm厚混凝土形成钢筋保护层。

（2）制作前进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。

3.4格栅钢架施工钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位系筋焊接。

格栅钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷混凝土填平。

钢架拱脚必须安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷混凝土喷填。

3.5喷射混凝土工艺

（1）潮喷混凝土工艺采用“潮喷”技术作业，以减少回弹，改善工作环境，同时采用ALIVA285潮喷可以节约速凝剂，降低造价。

其工艺流程见图1。

图1工艺流程图

（2）湿喷混凝土工艺湿喷方法具有粘结性能好、一次喷射厚度可达10cm，且回弹率小的优点，能够保证初期支护和施工支护的质量，充分发挥围岩的自承能力。

（下转第170页）861总第210期黑龙江交通科技第8期件的开发和使用，使得结构稳定理论有了长足进步。

2高墩稳定性分析理论21受压杆件稳定性的概念结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性，稍有扰动则变形迅速增大，最后使结构遭到破坏，稳定问题有两类，第一类叫做平衡分支问题，即达到临界荷载时，除结构原来的平衡状态理论上仍然可能外，出现第二个平衡状态。

第二类极值点平衡所得到的临界荷载，是诸如偏心受压杆件情况的结构破坏时的极限荷载，是结构是否仍具有承载能力的临界荷载，此荷载一旦形成将对结构形成致命的破坏。

22受压杆件稳定性的理论分析及求解方法

（1）两类稳定问题的压杆实例分析轴心受压杆件模拟的第一类稳定现象两端铰支的压杆在大小不同的轴心压力F作用下，该杆件结构所出现的一些情况，可以反映出类似受压结构物的一些性状。

偏心受压杆件模拟的第二类稳定现象工程中的结构实际上不可能处于理想的中心受压状态，因此实际上均属于第二类稳定问题能量法确定临界荷载前面以中心压杆为例介绍的求弹性屈曲临界荷载的静力法，当情况较复杂时可能会遇到微分方程具有变系数而不能积分的形式，或者边界条件比较复杂以致导出的稳定方程为高阶行列式，而不易展开或求解等势能驻值原理就是用能量形式表示的平衡条件，它可表述为:

对于弹性结构，在满足支承条件及位移连续条件的一切虚位移中，同时又满足平衡条件的位移（因而就是真实的位移）使结构的势能的驻值，也就是结构势能的一阶变分等于零非线性稳定分析的有限元计算随着计算机的发展，特别是有限元分析软件的发展使得第二类稳定分析也逐渐增多，它的具体做法就是进行结构的全过程分析即结构的极限承载力分析，其实质就是通过不断求解计入几何非线性和材料非线性的刚度方程，寻求其极限荷载的过程。

3不同结构形式和不同截面的高墩稳定性分析实体桥墩实质是由实体结构组成，又称为重力式桥墩。

这类桥墩的特点主要是依靠自身的重力（包括上部结构重力）来平衡外力保证桥墩的稳定，空心桥墩是墩身为空腔体的桥墩，是实体桥墩向轻型化发展的一中较好的结构形式，多为混凝土或钢筋混凝土结构，广泛应常见的空心高墩的断面形式有:

圆形空心墩、双圆孔空心墩、圆端形空心墩、圆端形带纵向肋板空心墩、矩形空心墩和双矩形空心墩等，空心桥墩的出现为高墩大跨径桥梁的出现奠定了基础用于较高的桥墩。

桩（柱）式桥墩是当桥梁采用桩基础时，可以在桩顶上加盖梁为墩帽，形成桩式桥墩，或者在其他类基础上设计成柱式在北方寒冷地区应注意横系梁的位置或采用横系梁下换土的方法，避免横系梁在土冻结时受到法向冻胀力的作用桥墩，另外，还有一种轻型桥墩钢筋混凝土和预应力混凝土杆式、板式结构轻型桥墩，主要应用于城市桥梁的建设，常采用的桥墩形式有V形墩、X形墩、Y形墩和倒T形薄壁墩等。

综上所述，最适合高墩大跨桥型的墩的形式特点也就出现了:

空心、薄壁、纵向具有适当的抗推刚度，横向具有足够的抗弯刚度的桥墩。

另外，箱型截面又具有足够的抗弯抗扭刚度，在横桥向抵抗风载及一些横向活载产生的不均匀荷载，保证了桥梁的面外稳定。

4小结因为本文分析的薄壁空心高墩的稳定问题，实质上可以类比为杆件结构在轴向受压时的屈曲稳定分析。

本章从不同的桥墩结构形式与截面形式入手，逐步引出适合大跨连续刚构桥的较优越高墩形式单（双）肢箱型高墩，最后通过四边简支板的屈曲分析问题导出了箱型空心墩的最大容许宽厚比，为后面单（双）肢箱型墩的局部稳定分析提供了依据。

参考文献:

1李存权结构稳定和稳定内力M北京:

人民交通出版社，2003.2徐君兰，顾安邦连续刚构桥主墩刚度合理性的探讨J公路交通科技，2005.3宁晓骏，李睿，杨昌正，等超高墩设计研究J公路交通技术，2008.4王钧利，贺拴海大跨径连续刚构桥高墩设计与稳定性J长安大学学报，2006.（上接第168页）4仰拱及隧底充填4.1仰拱围岩条件较差地段，在施工中，应仰拱先行，及早封闭，以利于衬砌结构的整体受力;仰拱浇注前，应清除松散材料、排除积水，浇注混凝土由仰拱中心向两侧对称进行。

仰拱与边墙衔接处应捣固密实;仰拱施工为能实现与掘进、衬砌平行作业，在仰拱工作面上搭设可移动式作业平台，工作平台上可以行驶运输车辆及机械。

4.2隧底充填在施作混凝土前，清除仰拱面的碎碴、粉尘，并冲洗干净，不得有积水。

仰拱混凝土达到设计强度70%后，方可浇注隧底填充混凝土。

5施工通风与防尘施工通风采用压入式通风方案（见图2），每洞口配备一台921型轴流风机及1200mm软通风管。

同时加强通风管理，防漏降阻，控制百米漏风率在1%以内，满足施工生产的环境需要。

风管安装在拱顶部中央或拱腰时，先用台车每隔5m打一锚杆眼，然后在吊挂锚杆上布设6钢筋并用紧线器张紧，作为风管的承重索，安设中注意保持锚杆的纵向一致和承重索的高度一致。

图2隧道通风示意图隧道施工过程中，对洞内出入的车辆安装废气净化装置，降低CO、NO2的浓度及其它有害气体的排放量，同时采用混凝土湿喷技术，降低洞内空气中粉尘含量。

6结语总之，隧道工程要在保证施工安全、工程质量的基础上，优化资源配置，采用计算机运用网络计划技术对工期实行动态管理，合理安排工序，紧紧抓住关键线路上的工序不放，正确处理各工序之间的矛盾，做到环环相扣，井然有序。

充分发挥企业综合优势，确保隧道工程的施工质量。

参考文献:

1徐锦栋大跨度隧道的施工监控研究J公路与汽运，2006，（5）2孙会良，郝建中浅谈沿黄公路大断面黄土隧道扩挖施工技术J科技情报开发与经济，2009，

（2）071