开挖,浅论隧道渡槽明暗结合施工技术革新

摘要：本文旨在特殊设计前提下，针对现场地理环境及地质条件，探讨一种能较好地兼顾隧道施工对经济、安全、快速、环保要求的施工策略教学论文。
关键词：明洞；渡槽；明暗结合；护拱；台阶法

一、工程概述

太焦与侯月铁路连接线－嘉南铁路位于山西省高平县城西南部，属晋城、高平、沁水三市交界处，穿越沁河水系和丹河水系分水岭武神山。武神山隧道起讫里程为：DK46+686～DK55+630，单线全长8944m，设计斜井3座。隧道通过苗沟浅埋VI级围岩（DK47+700～DK47+854）段为明洞衬砌，位于直线上，长154m。苗沟浅埋段地表大部分为麦地，地势较为平缓，该段洞身穿越地层为粘质黄土，下伏卵石土，线路DK47+765有一条宽约5m的水泥路跨明洞洞身，公路右侧为隧道所要穿越的苗沟沟谷，沟谷地表常年流水，水量较大；在DK47+730线路中线两侧有民房需要拆迁。该段地表最大高程距离隧道拱顶

4.1m，主沟沟床距离隧道开挖拱顶仅0.8m。

二、设计施工案例

该段设计以明洞形式通过苗沟沟谷，明洞衬砌施工完毕后进行回填。为排泄原沟床地表水，在明洞顶（DK47+749.5）设梯形断面渡槽引排地表水。

1、首先拦截渡槽上游沟床内明水，由水泵抽排至渡槽下游。

2、按设计坡度开挖明洞及明洞渡槽断面，沿明洞纵向间隔7～10m设积水井一处，井内积水由水泵抽排至渡槽下游。明洞及隔墙施作做完成后分段回填，并做好排水系统。

3、明洞地表开挖宽度最大达到44m；挖方量约54400m3。

4、施作明洞衬砌后，明洞拱脚以下采用M

7.5浆砌片石回填,然后施作粘土隔水层后其上部分回填弃渣，地表覆土予以复耕。

三、实施案例综述

根据该段现场地质条件，充分考虑工期、安全及减少征地拆迁和工程量的因素，决定采取明暗结合的施工策略教学论文。
1、将隧道高度分为二部分，以开挖隧底以上6m高度为界（最大开挖宽度24m）。其上部明挖部分采取路基拉槽方式，沿隧道中线按一定边坡坡比及明洞结构尺寸放样，然后将地表覆盖的多余土石方挖掉，保证明洞衬砌外轮廓两侧拱脚处加宽尺寸。
2、上部土方明挖完成后，按初支结构尺寸架立钢拱架、连接筋和钢筋网，然后浇筑模筑混凝土，形成一个扩大拱脚的钢筋混凝土刚性拱圈，在刚性拱圈的保护下，采用台阶法进行中、下导暗洞的开挖施工。
3、初期支护完成后，及时施作洞身二次衬砌，并在上部护拱外施作粘土隔水层后回填弃渣，地表覆土予以复耕。

四、明挖施工策略教学论新

(一)渡槽部分

1、首先在沟谷上游开挖积水井，拦截沟谷河床内明水，由水泵抽排至渡槽下游，然后在积水井下游一定距离沿沟床内横向采用沙袋、黏土码砌一道临时截水围堰，在码砌过程中根据河床内水的流量在围堰两侧预埋一定数量的PVC泄水软管，长度以跨过隧道明洞开挖施工段落为准。
2、停掉上游水泵，由临时围堰拦截上游明水，富于水量通过泄水管自然跨越洞身施工段排放于河床下游，解决了施工期间抽水设备投入大及用电量大的理由，起到一劳永逸的效果。
3、在沟床底无水状态下铺砌该段浆砌片石渡槽，其中跨越隧中30m范围内的钢筋砼渡槽底板暂不施作，为明挖放坡作预留量。明洞施工时可由围堰一侧泄水管导流，另一侧开挖施工的顺序依次进行，避开了因泄水管底部悬空需要进行悬吊保护的麻烦。
4、明洞开挖时按略大于明洞衬砌外轮廓保留上导弧形土胎膜，相比传统的开挖策略教学论文大大减少了明挖土方量和底模工作量。
5、明挖完成后及时施作上部护拱结构并回填，然后按设计施工上部剩余渡槽结构部分，以防止沟床水的滲漏对暗挖部分产生不良影响。

(二)其余部分

1、上部明挖时，以原公路为界，分二次按结构要求尺寸测量放样，对地表土方拉槽开挖至明暗交界标高。
2、考虑机械施工高差的理由，在公路左侧的线路征地界内，可先期向下拉槽开挖一条施工便道（里程DK47+845），标高以到达隧道轨面标高为准，提前观察该段暗挖部分的围岩地质情况。该临时便道即作为施作该段明洞开挖土方的运输通道，待该段明洞衬砌施作完成后及时回填至原地表，将原公路改道至此绕行，随后再对剩余明洞部分进行开挖，依次施工完成后覆土回填，恢复原公路路面通行。
3、对开挖后的边坡视其稳定情况，采取锚喷网临时支护，支护参数：锚杆采用Φ22螺纹钢，L=1.5m，间距1.5×1.5m梅花型布设，φ8钢筋网格间距20cm×20cm，C20喷射砼10cm。
4、在开挖基底面按明洞衬砌外轮廓加大15cm放样并架立拱部钢架，拱架采用Ⅰ20工字钢架，螺栓联接，拱架间距100cm；纵向连接筋采用Φ22螺纹钢，环向间距80cm，φ8钢筋网片上下双层布设，网格尺寸20cm×20cm，使其形成一个比隧道衬砌外轮廓稍大的胎模，拱架底脚要深入开挖基底不小于25cm。
5、架立拱架数榀后以钢拱架胎膜内侧挂板为始，在钢架上沿环向以适当间距焊接Φ22螺纹钢筋，作为钢架外侧立模厚度的依据同时兼作固定、拉扯外模的加强筋。拱脚加宽150cm，厚度80cm。钢架内侧立模采用砼楔块，以保证钢架混凝土保护层不小于6cm。
6、浇筑混凝土，使其形成一个60cm厚，带扩大拱脚基础的钢筋混凝土上弧导刚性拱圈，待拱圈混凝土达到强度后，在混凝土拱圈的保护下进行下部洞身的开挖。

五、暗挖施工要点

1、中导两侧马口，左右必须相互交替开挖，错开不小于2～3m；下导滞后中导开挖，形成一个3～4m的台阶长度，再交叉施工。

2、开挖后及时接长钢架，紧贴钢架两侧按下倾角30°打设锁脚锚杆并焊接牢固。

3、隧道边墙部位应预留30㎝人工开挖，其余部位采用挖掘机开挖，每循环开挖进尺根据护拱内钢架间距确定，最多不得超过2榀钢架。
4、渡槽部分待洞内掌子面到达后，采用三台阶预留核心土法，先开挖上弧导坑，掘进3～5m后，按顺序挖除核心土，形成上台阶，然后再依次按中、下导步骤进行。
5、仰拱分段开挖，一次开挖长度制约小学语文教学论文在5m以内，开挖后及时施做仰拱及填充混凝土，以达到初期支护封闭成环的效果。
6、仰拱混凝土施工采用简易移动栈桥，可以使仰拱紧跟洞身开挖进行，有利于初期支护结构的稳定和洞内施工条件的改善。
7、衬砌混凝土施工采用12m全断面钢模液压台车，混凝土罐车运输，泵送混凝土整体浇筑，减少施工缝，提高明洞衬砌混凝土自身防水能力。

六、施工注意事项

1、开挖明洞衬砌上导土体时，两侧扩大拱脚距衬砌外轮廓线至少150cm，两侧边坡按围岩情况适当放坡，以保证拉槽部分边坡土体的稳定；开挖（渡槽）上弧导明洞衬砌外轮廓胎膜土体时，先由挖掘机大致开挖到比设计轮廓大30㎝时，然后由人工风镐开挖，避开超挖。
2、上弧导钢架安装时，两侧拱脚至少伸入扩大拱脚基础25cm以下，用虚土掩埋至基面，避开施作护拱混凝土时将钢架接头包裹，造成中导钢架连接板不能与之顺利连接。
3、台阶法施工中下导时，在满足作业空间和台阶稳定的前提下，尽量缩短台阶长度。中、下导马口两侧交错开挖，严禁对挖，钢架随挖随支，底脚必须落在稳固基础上。
4、严格制约小学语文教学论文开挖进尺，中、阶应错开开挖，严禁对开，开挖后立即初喷3～5㎝混凝土封闭开挖面，及时立架、打设锚杆、布设连接筋及双层钢筋网片复喷至设计厚度，钢拱架背后不得留有空洞。
5、钢架接头部位是初期支护受力的薄弱环节，螺栓连接必须牢固可靠，施工过程中可增设底部槽钢垫板等提高初支钢架拱脚承载力，保证喷锚、网片，钢架联成一体。
6、随掌子面的跟进，在开挖面底一侧设置临时积水坑，防止积水浸泡拱脚，分级汇至下导后由水泵及时抽排至地表。

7、仰拱紧跟阶，及时封闭成环，二次衬砌等后续工作及时跟进。

8、技术人员跟班作业，杜绝违规操作现象，加强监控量测工作，确保结构稳定和施工安全。

七、一些感受

1、采用明暗结合施工策略教学论文相对明挖减小了明洞地表放坡开挖宽度，经济环保，同时解决了明洞（挂板）混凝土施工难、回填工程量大等一系列理由。

2、由于抬高了明洞开挖标高，减小了开挖宽度，有效的避让了民房，达到了双赢的效果。

3、按本策略教学论文施工少开挖土石方34989m3，减少浆砌片石回填9332m3，经济高效，安全可靠。

4、实现了明洞暗做，分段施工，有利于增开工作面，缓解工期压力。

5、台阶法开挖施工工艺成熟，在刚性拱圈保护下进行中下导的施工，既可保证安全、质量，又有效地提高施工进度和降低施工成本。

6、施工应避开当地雨季，准备充分的防排水措施。