浅谈贺家庄隧道下穿张三公路施工技术与方法
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作者: 王林
摘要：贺家庄隧道为郑西客专重点控制工程，原设计在DK241+740～DK241+800范围内下穿三门峡市张三公路。地质复杂，施工难度极大，采用超前大管棚及弧形导坑法施工。本文详细介绍了其施工工艺及施工过程中质量控制要点，为今后大断面黄土隧道下穿公路施工提供了经验。
关键词：下穿张三公路 施工 技术总结
1 工程概况
贺家庄隧道原设计在DK241+740～DK241+800范围内下穿三门峡市张三公路，该段围岩设计为Ⅴ级，Ⅴ级加强衬砌断面，全环设置Ⅰ25a型钢钢架，间距60cm，超前支护采用Φ50小导管。经现场实测，该公路与隧道中线夹角约34°，以深挖方形式穿越洞顶，DK241+754～DK241+784处，路面距隧顶厚度为12.5m，公路路面处宽度为7.65m，见图1，2。
2 施工方案
该公路是通往贺家庄隧道进出口、黄龙村隧道、富村隧道及黄龙村特大桥、张家湾1号、2号大桥的唯一通道，加之该处三门峡高速公路服务区正在扩建，所有运料的重型货车都必须从这里经过，行车比较密集，为确保公路运输及隧道施工安全，施工中对该处采用大管棚超前支护，弧形导坑预留核心土短台阶开挖。主要施工方案如下：
取消该段超前小导管，在拱部135°范围内采用φ159双层大管棚超前加强支护，每层管棚环向间距0.4m，层间距0.3m，管棚长40m，呈梅花型布置。
大管棚下方脱落土体部分采用喷砼回填，初期支护采用Ⅰ25a拱架，拱架间距为0.6m。
拱架纵向连接钢筋间距采用0.8m，锁脚锚管由原设计的每榀8根改为32根，其中上导12根，中导12根，下导8根，锚管每根长4m。
3 施工方法
3.1 大管棚施工
DK241+749～+789段大管棚采用Φ159mm钢管，管棚长40m，每环46根，环向间距40cm，管棚外插角3～5度。施工中未留管棚工作室，钻孔较钢管加长6m，孔口6m范围不留钢管，待掘进至管口里程DK241+749时再行注浆（此时大管棚已超出初期支护范围），见图2。
当隧道掘进至DK241+743里程后，喷射10cm厚C25混凝土封闭掌子面，钻机就位，按3～5度角成孔后将事先加工好带有注浆眼的钢管插入孔内，钢管节与节用丝扣联接。
按上述步骤将其余管棚施钻安插完毕，之后进行隧道开挖，开挖至管棚出露位置时用6mm厚钢板做止浆封，并预留排气孔。将水泥浆从钢管口压入，浆液通过钢管注浆眼压入孔壁的缝隙内，水泥浆从排气孔挤出，结束压浆。注浆压力0.5～1.0Mpa，浆液配合比为水泥：砂:减水剂:水=1:4.33:0.01:0.48。
3.2短台阶开挖
施工中采用短台阶法开挖，即先采用大管棚护顶，将隧道断面分为上中下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。采用该法施工时，在上、中、下各台阶形成一定的步距，而且同一台阶左右工作面形成相互错开后，即可在各工作面按每循环进尺进行平行流水作业。施工时每循环进尺0.5m，各台阶步距控制在3m，同一台阶左右工作面错开1m。
短台阶施工的主要工序如下：
（1）上导施工：拱顶在大管棚的保护下，人工风镐配合机械由上而下弧形开挖图中的①部并预留核心土，开挖后立即初喷4cm厚砼，封闭作业面；由于大管棚下放土体易脱落，施工时对脱落地段采用喷混凝土回填，然后架立钢架，钢架间距0.5m，安装钢筋网片及连接钢筋，钻设径向系统锚杆和锁脚锚管并将钢架和锁脚锚管焊接牢固后复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱。为控制沉降，拱脚除锁脚锚管加强外，需进行扩大施工，提高承载力。
（2）中下导施工：在上导承载拱作用下，进行中下导施工。中、下导按以下方式开挖：
首先开挖图中的②部，然后再开挖图中的③部，使同一台阶左右工作面错开一定的距离（一般控制在2榀钢架间距），而且必须等一侧初支完成并有一定的强度后方可进行另一侧开挖，严禁同一台阶侧墙对挖，使拱架悬空。最后再开挖图中的④部核心土。下导的开挖同中导的施工相同。
（3）仰拱施工：仰拱开挖长度每3m施作一次，距下台阶最大距离控制在10m，有条件时需紧跟。为减少仰拱填充混凝土施工缝，其初支分次闭合，仰拱衬砌和填充混凝土分次整体浇筑，长度控制在一幅栈桥长度范围之内即可。
为了解决出碴、进料运输与仰拱施工之间的干扰问题，保证仰拱施工质量，加快施工进度，在施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥，出碴运输车辆在栈桥上行驶，栈桥下进行仰拱以及仰拱填充施工。
4 质量保证措施
指挥部和施工队严格质量检查和抽查，各班组严格“自检、互检、专检”三检制，及时邀请现场监理工程师检查签证，不符合要求的不隐蔽。现场技术员实行24小时旁站监控，做好施工记录，保证实施过程具有可追溯性。
⑴开挖质量技术保证措施
施工中严格遵循“短开挖、快支护、勤量测、紧衬砌、早成环、紧衬砌”的原则。
开挖作业每循环进行放样，保证开挖断面符合设计要求，同时根据地质情况，必要时缩短开挖进尺，防止围岩失稳。同时按照设计要求及时施作永久性支护体系和临时支撑体系。
开挖后按照设计要求加强围岩变形量测监控，根据量测反馈数据及时调整开挖方案，防止隧道坍塌。
⑶仰拱质量技术保证措施
仰拱和衬砌施工前，对中线、高程、断面尺寸和净空大小进行仔细检查核对，必须准确无误符合设计要求后，灌注混凝土。
施工前仰拱部位的浮碴、积水必须清理干净，利用浮放模架灌注混凝土，确保混凝土振捣质量。
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