隧道施工方案優(yōu)化分析
時間:2022-04-18 10:37:36
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摘要:廈門至成都高速公路(廈門段)A6合同段東孚隧道工程是典型的明挖暗埋法隧道工程,在施工過程中對施工方案進(jìn)行了優(yōu)化。通過多種施工方法相結(jié)合的方式,較好的控制了質(zhì)量、進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)指標(biāo),在各種不利因素的影響下最終達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)順利完成城市下穿隧道的施工。
關(guān)鍵詞:明挖暗埋;隧道施工;雙孔拱形
1引言
隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的日益完善,城市之間的交通更加的便捷,高速公路越來越多的穿越城市,為節(jié)約土地、減少對周邊環(huán)境的影響,地下隧道成為高速公路穿越城市的優(yōu)選方案,為確保優(yōu)質(zhì)、高效的完成地下穿越工程,明挖暗埋法也越來越多的應(yīng)用到城市隧道工程當(dāng)中。在城區(qū)內(nèi)施工為保證城市各系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),對文明施工及工期的要求越來越嚴(yán)格。
2工程概況
東孚隧道為明挖隧道,下穿廈門市海滄區(qū)東孚工業(yè)區(qū),全線采用雙向8車道高速公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)行車速度為100km/h,基坑開挖深度為9.6~19m,開挖寬度為43.5m,隧道基坑兩側(cè)分布有廠房。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為圍護(hù)樁+錨索+鋼圍囹體系,在圍護(hù)樁間采用三軸攪拌樁全斷面止水。主體結(jié)構(gòu)施工完經(jīng)回填后上方建有“五進(jìn)十三出”收費(fèi)站一座、興東路跨線橋一座。隧道全長1000m,其中,下穿廈深鐵路段340m已先行施工完成,剩余660m隧道結(jié)構(gòu)形式分為3種,分別為:U型槽敞開段195m、明挖拱形隧道(聯(lián)拱式125m和分離式110m)235m、明挖雙孔矩形隧道230m。東孚隧道是該合同段控制性工程,隧道主體原施工方案為利用四臺液壓襯砌臺車(其中拱形2臺,矩形2臺)進(jìn)行施工。截止2013年6月,因征遷滯后各段進(jìn)度參差不齊,進(jìn)度快的段落已完成底板及側(cè)墻施工,進(jìn)度慢的土方還未開挖,現(xiàn)場無法提供連續(xù)的工作面,不具備臺車施工的必要條件,原施工方案無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo),因此必須進(jìn)行方案優(yōu)化。
3主體結(jié)構(gòu)施工方案
3.1雙孔矩形隧道主體施工方案優(yōu)化
東孚隧道工程雙孔矩形隧道長度230m(K15+630~K15+860),按照原隧道主體施工方法為2臺矩形襯砌臺車(含外模)同步作業(yè),現(xiàn)場實(shí)際情況為矩形隧道K15+815~K15+822處自來水管道(DN800mm球墨鑄鐵)及高壓電纜(110kV))遷改滯后,工作面無法連續(xù)。襯砌臺車只有在工作面足以滿足循環(huán)流水作業(yè)才能發(fā)揮其優(yōu)勢,在原方案無法滿足實(shí)際需要的情況下,經(jīng)過多次論證后決定采用滿堂支架作為模板支撐體系進(jìn)行矩形隧道主體施工,見圖1。碗扣支架上安置弧形方鋼,方鋼弧度按照設(shè)計(jì)弧度進(jìn)行加工,弧形方鋼之上安置15cm×15cm方木,內(nèi)外模均為竹膠板,以此體系代替襯砌臺車;跟矩形臺車方案相比,滿堂支架方案在工作面不連續(xù)的工況下有諸多優(yōu)勢。兩方案優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。圖1滿堂支架表1滿堂支架與臺車方案對比表總體考量矩形臺車方案經(jīng)濟(jì)性較差,也無法滿足進(jìn)度需求;按照滿堂支架方案進(jìn)行施工后,可三個工作面同時進(jìn)行施工,一個循環(huán)最長澆筑25m,最短澆筑10m,工作面出來之后可以及時封頂,避免了工作面閑置,提高了工作效率[1]。
3.2明挖雙孔拱形斷面施工方案優(yōu)化
1)雙孔拱形分離式斷面東孚隧道工程雙孔拱形分離式隧道長度110m(K15+395~K15+505),為本工程施工一大難點(diǎn)。該段與先期施工穿越下深鐵路的隧道相連為分離式隧道,左右兩幅主體施工互不影響,襯砌臺車可以單獨(dú)進(jìn)行工作。原施工方案臺車包含鋼外模,因現(xiàn)場工作面狹窄且底板未貫通,現(xiàn)場無法提供吊裝場地。若按照原方案進(jìn)行施工,需臺車就位后方可進(jìn)行鋼筋綁扎,鋼筋綁扎完畢后才可進(jìn)行外模安裝,襯砌臺車?yán)寐实汀=?jīng)過多種方案比選和多次專家論證之后結(jié)合礦山法隧道施工理念提出外模采用長條木板代替外鋼模板并設(shè)計(jì)簡易鋼筋臺車(見圖2)用于鋼筋綁扎,使鋼筋先行施工。在臺車頂端利用碗扣支架頂托作為限位塊,可根據(jù)設(shè)計(jì)高程進(jìn)行調(diào)節(jié),保證鋼筋彎曲的弧度符合設(shè)計(jì)要求,每隔2m設(shè)置一環(huán)鋼筋骨架,鋼筋骨架連接采用焊接,鋼筋綁扎完畢后在鋼筋骨架的作用下可以保持原有形狀(見圖3);臺車底部設(shè)有行走及鎖止系統(tǒng),在綁扎鋼筋時可保證臺車位置固定,在鋼筋綁扎完畢后調(diào)節(jié)頂部頂托可使鋼筋臺車順利推出以便襯砌臺車進(jìn)入。簡易鋼筋臺車的引入可將鋼筋綁扎不以襯砌臺車就位為前提,節(jié)約了鋼筋綁扎所占用的時間。圖2簡易鋼筋臺車圖3鋼筋骨架2)雙孔拱形連拱式斷面東孚隧道雙孔拱形連拱式隧道長度125m(K15+505~K15+630),為本工程施工難點(diǎn),因按照原設(shè)計(jì)方案需要2臺襯砌臺車相互配合才能完成主體施工(見圖4)。現(xiàn)場情況是因左幅廠房拆遷滯后,左右幅土方工程及支護(hù)工程進(jìn)度不同步,使左幅施工進(jìn)度比右幅滯后1個月。若按照原方案施工,必須等到左右幅進(jìn)度相同時方可進(jìn)行隧道主體施工,這樣就會浪費(fèi)一個月的工期,對進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生不利影響。為確保施工不中斷確定了“先墻后拱”,的施工思路,在這種思想的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了中隔墻模板(見圖5)。利用中隔墻模板先施工中隔墻,左右兩幅便可分離開來單獨(dú)施工互不影響,再采用分離式隧道的施工方法,可以提前1個月完成施工。3)明挖雙孔拱形隧道施工方法的特點(diǎn)。1)連拱式隧道利用中隔墻先行法可使連拱隧道具備分離式隧道的特點(diǎn),可利用單臺車作業(yè),無需雙臺車共同作業(yè),提高臺車?yán)寐蔥2]。2)簡易鋼筋臺車可以使鋼筋提前2個循環(huán)施工完畢,節(jié)約鋼筋綁扎所占用的時間且保證鋼筋綁扎質(zhì)量。3)長條木模板與鋼外模相比具有經(jīng)濟(jì)、安全、適合工作面狹窄且不連續(xù)的工況等優(yōu)勢。在采用優(yōu)化方案后,施工效率明顯增加,在執(zhí)行相同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)情況下與原方案相比,共計(jì)節(jié)約工期190d,并且節(jié)約了成本,降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。
4結(jié)語
綜上所述,根據(jù)施工過程中的實(shí)際情況對施工方案進(jìn)行優(yōu)化,通過科學(xué)組織東孚隧道工程采用多種施工方法相結(jié)合的優(yōu)化施工方案且成功實(shí)踐,提供了一種在同一結(jié)構(gòu)物中采用多種施工方案的思想,確保了施工質(zhì)量、進(jìn)度及安全,為高速公路修建城市下穿隧道提供了成功的經(jīng)驗(yàn)和案例。
作者:田川江 裴宗文 單位:中交一公局廈門工程有限公司
參考文獻(xiàn):
【1】JTGF60—2009公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].
【2】全國高校建筑施工研究會.土木工程施工手冊[K].北京:中國建材工業(yè)出版社,2009.
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