隧道施工的影响因素及监理控制要点

本文介绍了隧道施工的影响因素及监理控制要点相关内容,感兴趣的朋友可以参考。

【摘要】本文结合二广高速公路分水岭至南阳段的分水岭隧道工程实践,简要介绍隧道施工的影响因素及监理控制要点。

【关键词】隧道;施工;影响因素;监理要点

一、隧道建筑物

(1)隧道组成。隧道作为建筑物是主体建筑和附属建筑组成。隧道的主体建筑物是由洞身结构和洞口结构组成。洞身结构应能承受住围岩压力,防止围岩风化、崩塌以及洞内防水防潮、装饰洞体的作用;洞门结构主要起稳定洞口边坡、仰坡、防止洞口坍方落石、美化洞口的作用。洞身结构有锚喷支护、混凝土衬砌、浆砌石块衬砌、复合衬砌等四种主要类型,目前公路隧道使用最多的是复合衬砌;洞门结构通常靠喷锚加固、浆砌石块或现浇混凝土支挡护面来实现洞门的作用。隧道的附属建筑物包括竖斜井、平行导洞、横向连系洞以及各种洞室。附属建筑物通常要根据隧道通风、照明、防水排水、安全灭灾的需要有选择的修建,其结构一般与洞身结构类型相同。(2)隧道建筑要求。隧道是线状建筑,从使用目的和施工难易考虑,其平面形状多采用直线;为避开不良地形、地质,考虑通风、逃生等附属建筑位置,可采用较大半径曲线隧道。在纵断面上,它可为一字坡或人字坡形,其坡度视隧道长度、施工中排水、运营要求等采用合适的值,最小坡度应采用不障碍涌水自流的排出坡度。隧道横断面是指由衬砌内表面所决定的净空断面,它包括建筑限界、安装附属设备以及考虑施工误差和变形所必需的充裕空间。隧道横断面应采用能有效地抵抗围岩压力的衬砌形状,同时也要充分考虑便于施工,因此多为曲率无急剧变化,曲线平顺连接。(3)隧道衬砌。隧道衬砌结构,习惯上认为由拱部、边墙及仰拱组成。墙顶以上的向上拱起的弧型构造称为拱部,主要支撑洞室上面荷载;墙底以下的向下拱的弧型构造称为仰拱,主要承受地层向上的压力;边墙介于两者之间,主要抵抗水平方面的围岩压力。拱墙组成闭合的结构称为衬砌环,它能有效的抵抗围岩压力和限制围岩变形,改善衬砌的内力分布。因此对于围岩条件较差的隧道段施工,“早成环”是一个重要原则。

二、隧道围岩地质

(1)隧道围岩分类。依据各种各样地质条件,按照围岩稳定性分为若干类别,以便于从千差万别的地质现象中找出其内在联系和规律,从而为隧道设计、施工提供了依据。由于缺少定量的统计资料,围岩的分类采了以“遇水降级”的方法反映地下水对围岩稳定的影响,通常根据围岩的性质、地下水的性质、大小、流通条件、浸润情况和危害等,一般都按降1级考虑;只是在软质岩、水理性质较差的、极度破碎的、地下水又经常存在的情况下可降2级。(2)围岩对隧道稳定性的影响。在影响隧道围岩稳定性的诸因素中,认为地质构造影响、岩体的节理化或破碎程度、岩石的物理力学性质是主要因素。

三、喷锚和衬砌支护监理事项

(1)隧道衬砌支护理论。承受的围岩压力不同。衬砌支护理论是建立在“松散压力”的基础上,认为洞室的围岩压力主要是由于围岩局部坍塌所致,而围岩的稳定主要靠坍塌致使洞室形状改变后自行稳定。锚喷支护理论则认为只要采取的支护措施得当,保护围岩的自承能力,围岩不会失稳,作用在支护上的压力不是松散压力,而是由于防止围岩变形而形成的形变压力。(2)围岩与支护之间作用。围岩与支护相互关系不同。衬砌支护把围岩与支护分开考虑,围岩视作荷载,支护看成承载结构,二者之间形成“荷载—结构”体系,认为支护结构物对于控制围岩变形、松动和坍塌几乎无能为力。喷锚支护把围岩与支护视作不可分割的统一体,二者组成“围岩—支护”体系而共同抵抗地层压力,支护结构不仅能承受围岩荷载,同时维持或促进围岩的稳定,与围岩共同形成承载圈。(3)围岩对支护产生的荷载。支护作用不同。衬砌支护只是为承受由围岩所产生的荷载而存在,目的是防止围岩崩塌所带来的对隧道运行的不利影响,作用是被动的。锚喷支护则是以维持围岩稳定为目的,基于及时稳定加固围岩,从而使围岩作为承载的主体,作用是主动积极的。(4)支护施工工艺。支护工艺不同。锚喷支护完全革除了用模注混凝土砌块来支撑洞周围岩,采取直接在岩面喷衬混凝土和岩体中锚入锚杆的施工工艺,可快速、多次的在围岩松动之前及时地加固围岩,具有衬砌支护所没有的工作特性。

四、岩层走向对隧道施工的影响

(1)倾斜岩层对隧道施工的影响。倾斜岩层可能是单斜岩层,也可能是褶曲的一翼。倾斜岩层对隧道施工的影响,与倾斜角度相关。(2)褶曲对隧道施工的影响。褶曲有背斜和向斜两种,背斜的产状呈正拱形,其裂隙特征是上部受拉,形成张口上大下小;向斜的产状呈倒拱形,其裂隙特征是上部受压、下部受拉,张口上小下大。(3)断层岩层对隧道施工的影响。断层岩层对隧道施工的影响程度,主要决定于断裂破碎带的宽度及破碎带胶结情况

五、地下水作用及对隧道施工造成的危害

(1)地下水类型。地下水基本类型分为上层滞水、潜水、承压水三大类;根据含水层的空隙性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水三个亚类。其中尤以裂隙水和岩溶水可能造成的危害较大。(2)按隧道涌水状态分为干燥、渗水、线流,帘幕式涌水、股状涌水。(3)围岩坍方的型式分为整体不稳定围岩坍方,局部不稳定围岩坍方,局部不稳定块体坍方又分为坠落型、滑动型、倾斜型。

六、隧道施工监理要点

(1)开工审批。当所有隧道施工准备工作就绪,报检手续齐备,承包人提出隧道开工申请报告,经监理工程师批准并下达开工令后,方可进行隧道施工。监理工程师在审批开工申请报告时,要特别注意隧道施工应持续不间断的进行,如出现施工间断现象,在做出审慎判断后,再决定是否批准开工。(2)隧道洞口工程。隧道洞口工程一般包括洞外土石方开挖、边仰坡护砌、截水沟修砌、明洞及洞门修筑等工程。洞口工程施工除要给洞内施工创造条件外,还要稳固因隧道施工可能引起坡面出现换稳现象。(3)隧道掘进。隧道掘进包括隧道内的施工测量放线、洞身开挖、弃碴运输等工序。隧道掘进质量会直接关系到隧道整体线型质量、结构受力状态、以及工程数量的增加。隧道开挖质量监理要点有:审查承包人的爆破方案;查询承包人确保钻眼质量的措施;检查爆破的安全措施;爆破效果检查。(4)隧道支护。在隧道开挖中,为使围岩稳定,应立即通过支护向围岩施加支护反力,以限制洞壁出现过量的位移,从而得到稳定的合乎使用要求的隧道断面。支护施工中,监理人员应恰当地判断支护状态,对于异常现象应研究对策,并采取支护加强措施。(5)隧道衬砌。隧道衬砌目的在于:当洞室围岩变形不收敛时,施设衬砌能给于围岩稳定所必要的约束力;当地质条件不均匀,支护效果离散,施设衬砌可以增加隧道构造的安全;考虑到隧道在使用年限期间,为了保证支护充分发挥作用,防止围岩受力恶化,施设衬砌能提高其耐久性是至关重要的。隧道衬砌大都采用现浇混凝土,所以在隧道衬砌施工过程中,必须做好混凝土材料进场、配合比设计、浇筑、养护等工序的全面质量控制。(6)隧道洞内防排水。隧道防排水应采取“堵、排、防结合,因地制宜,结合治理”的原则,以达到衬砌不漏水、隧底不涌水,路面不积水的效果,从而保证隧道结构和设备正常使用,地下水环境也受到保护的要求。地层注浆堵水可起到封堵裂隙、隔离水源、堵塞水点,以减少洞内涌水量,防止地下水大量泄漏,同时也能改善围岩条件,为后续的开挖、衬砌创造好的实施环境;通过一次支护和二次衬砌背后的排水系统,将进入隧道开挖范围内的地下水引排到隧底的排水沟中,进而排出隧道,可以改善隧道结构受力状态,减少地下水对结构材料的溶蚀;采用防水卷材或涂料设置衬砌防水层,采用止水带等处理衬切的施工缝、沉降缝、伸缩缝,采用防水混凝土实做衬砌,都是为防止地下水渗入隧道净空内,以获得良好的使用条件。

参考文献

[1]《公路桥梁隧道工程施工组织》

[2]《进度控制及施工管理及强制性条文实务全书》

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