《隧道工程论文》doc版

l1洞门的作用［1］隧道洞门的作用体现在以下几个方面：（1）隧道洞门可以减少洞口土石方开挖量。洞口段范围内的路堑是根据地质条件以一定坡率开挖的，当隧道埋至较深时，开挖量较大，设置隧道洞门可以起到挡土墙的作用，减少土石方开挖量。（2）稳定边坡、仰坡。修建洞门可以减小引线路堑的边坡高度，缩小正面仰坡的坡面长度，使边坡及仰坡得以稳定。（3）引离地表水流。地表水流往往汇集在洞口，如不排除，将会侵害路线，妨碍行车安全。修建洞门可以把水流引入侧沟排走，确保运营安全。（4）装饰洞口。洞口时隧道唯一外露部分，是隧道的正面外观。修建洞门可以起到装饰作用，特别在城市附近、风景区及旅游区内的隧道更应配合当地的环境，给予艺术处理，进行美化。l2隧道洞门设计形式［2］根据隧道洞口所处的地形、地质条件，洞门形式也有所不同，主要有如下几种：2.1洞口环框当洞口石质坚硬稳定（I-II级围岩），且地形陡峻无排水要求时，可仅修建洞口环框，以起到加固洞口和减少洞口雨后滴水的作用。20 2.2端墙式（一字式）洞门端墙式（一字式）洞门是最常见的洞门。它适用于地形开阔、石质较为稳定（II-III级围岩）的地区，由端墙和洞门顶排水沟组成。端墙的作用是抵抗山体纵向推力及支持洞口正面上的仰坡，保持其稳定。洞门顶排水沟用来将仰坡流下来的地表水汇集后排走。2.3翼墙式（八字式）洞门当洞口地质较差（IV级及以上围岩），山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门的单侧或双侧设置翼墙。翼墙在正面起到抵抗山体纵向推力，增加洞门的抗滑及抗倾覆能力的作用。两侧面保护路堑边坡，起挡土墙作用。翼墙顶面与仰坡的延长面相一致，其上设置水沟，将洞门顶水沟汇集的地表水引至路堑侧沟内排走。2.4柱式洞门当地形较陡（IV20 级围岩），仰坡有下滑的可能性，又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增加端墙的稳定性。柱式洞门比较美观，适用于城市附近、风景区或长大隧道的洞口。2.5台阶式洞门当洞门位于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为了提高靠山侧仰坡起坡点，减少仰坡高度，将端墙顶部改为逐级升高的台阶形式，以适应地形的特点，减少洞门圬工及仰坡开挖数量，也能起到一定的美化作用。2.6斜交式洞门当隧道洞口线路与地面等高线斜交时，为了缩短隧道长度，减少挖方数量，可采用平行于等高线与线路呈斜交的洞口（洞门与线路中线的交角不应小于45°）。一般斜交式洞门与衬砌斜口段应整体灌注。由于斜交式洞口及衬砌斜口段的受力复杂，施工也不方便，所以只有在十分必要时才采用它。20 2.7喇叭口式洞门高速铁路隧道，为减缓高速列车的空气动力学效应，对单线隧道，一般设喇叭口洞口缓冲段，同时兼作隧道洞门2.8明洞式洞门当基岩完整，坡面较陡，地面水不大，采用重力式内墙开挖量较大时，可采用钢筋混凝土锚杆式内墙。外墙只承受由盖板传来的垂直压力，厚度较薄，要求地基承载力较小。当地形狭窄，山坡较陡，基岩埋至较深而上部地基稳定性较差时，为了使基础置于基岩上且减小基础工程，可采用钢架式外墙。l3施工方法隧道洞口段工程包括洞口土石方施工，边仰坡施工，明洞及明暗交接处的施工，洞门施工等，具体施工方法分述如下。3.1洞口土石方的施工［3］施工准备工作完成后，即首先进行洞口土石方的施工。洞门砌筑及边仰坡开挖严格按设计坡度施工。1）按照图纸的要求，准确测量放样，开挖线整体拉通，在洞口施工的线位上进行边坡、仰坡自上而下的开挖，严禁采用大爆破，采用零仰坡进洞，尽量减少原地貌的扰动。20 2）边仰坡开挖前清除边坡、仰坡上可能滑落的表土、灌木及山坡危石，应结合施工和运营阶段的隧道安全和环境保护等因素确定。3）洞口端墙处的土石方，结合地层稳定程度、洞门施工季节和隧道施工方法等进行开挖。明洞地段考虑上述条件，确定全段开挖或分段开挖。4）松软地层开挖边坡、仰坡时，随挖随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。5）进洞前必须完成应开挖的土石方。废弃的土石方，应堆放在指定地点，边坡、仰坡上方不得堆置弃土废石方。6）进出口截水沟由人工开挖并施工。截水沟施工完成后，人工配合机械开挖洞口，以尽量减少破坏原有植被和岩体为原则，按设计坡度一次性整修到位，围岩破碎的部位及时上报，通过与业主、设计院、监理处沟通，变更加强支护系数。7）洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层采用小爆破进行松动，运输采用自卸车，挖方岩土体满足设计及规范要求时可用于路基填筑。洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。3.2洞口边仰坡施工［4］在进行临建施工和场地施工的同时，将洞顶截水天沟及明洞两侧排水沟开挖成型，将仰坡面整修圆顺，洞口开挖自上而下按设计坡比开挖，施工过程中尽量避免扰动土体，以防围岩风化，雨水渗入导致坍塌或滑坡，为保证边坡稳定，在开挖前首先施作好洞顶天沟及仰坡防护。仰坡防护按设计（间距1m×1m，梅花形布置）先打设Ф22砂浆锚杆或Ф42注浆小导管，铺设20×20cmф8钢筋网，喷射10cm厚C20混凝土。在不改变设计数量的前提下，在拱圈以上1m范围内适当加密锚杆的间距，1m以外适当减稀，以增强洞门仰坡的稳定性。边坡防护按设计（L=4m，间距1m×1m，梅花形布置）打设Ф22砂浆锚杆，铺设20×20cmФ8钢筋网，喷射10cm厚C20混凝土，并结合零仰坡设计方案。为便于管棚钻机安装和打孔，明洞及洞口开挖分台阶进行，第一次开挖至明洞顶，开挖后及时进行边坡防护，第二次开挖至洞顶下2m20 标高进行管棚施工，第三次完成剩余部分开挖。3.3明洞及明暗交接处的施工［5］明暗交接处的施工是隧道施工的重点，必须高度重视，根据全路段各隧道的具体情况拟定如下施工方法及步骤。3.3.1明洞采用明挖法，用挖掘机配合自卸汽车装运渣。3.3.2明洞开挖至露出暗洞拱部后，停止明洞开挖。3.3.3管棚施作完后，才进行暗洞开挖。3.3.4最后进行明暗交接处的整体二次衬砌及明洞防水结构、洞顶回填土夯实的施工。按设计要求作好明暗交界处的防水细部施工。明洞段顶部回填土石方要对称分层夯实，回填至拱顶后分层满铺填筑，洞顶回填面层要严格按要求分层夯实，以防渗水。3.3.5暗洞开挖时必须严格按设计进行管棚与超前锚杆施工，在预支护的保护下采用弱爆破、短开挖、强支护的方法施工，严防坍塌冒顶。3.3.6洞门基础开挖到设计标高后，首先做好防排水工作，清除基底松渣，及时施作洞门混凝土和明洞混凝土，洞门端墙与明洞相邻拱架同时浇注，洞门拱墙浇捣混凝土前注意安放连接钢筋，洞头顶部混凝土放在拱墙混凝土完成后进行。洞门装饰和隧道名碑在混凝土完工后进行。施工中应按规范要求做好泄水孔。在导坑开挖50m后开始进行明洞混凝土浇筑。明洞混凝土首先浇筑10m，以充分利用明洞场地，浇筑前，做好定型挡头板、外模、骨架，将按设计尺寸加工的钢筋绑扎在施工部位，同时，采用全断面液压衬砌台车立模。混凝土入仓采用泵送形式，采用插入式振动棒振动密实。明洞浇筑实测项目表2-1［6］20 项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1△混凝土强度（MPa）在合格标准内按规范检查2△混凝土厚度（mm）不小于设计尺量或地质雷达：每20m检查一个断面，每个断面至拱顶每3m检查一个点3△混凝土平整度（mm）202m直尺：每10m每侧检查2处明洞防水层实测项目表2-2项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1搭接长度（mm）≥100尺量：每环侧3处2卷材向隧道延伸长度（mm）≥500尺量：检查5处3卷材于基底的横向长度（mm）≥500尺量：检查5处4沥青防水层每层厚度（mm）2尺量：检查10点明洞回填实测项目20 表2-3项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1回填厚度（mm）≤300尺量：回填一层检查一次，每次每侧检查5点2两侧回填高差（mm）≤500水准仪：每层侧5次3坡度不大于设计尺量：检查3处4△回填压实质量符合设计要求层厚及碾压遍数l4洞门施工工序4.1施工准备4.1.1材料准备本洞门施工使用的主要材料有料P.42.5水泥、粗砂、5~31.5mm碎石、碎石、Ⅱ级粉煤灰、高效减水剂、Φ20带肋钢筋、Φ16带肋钢筋、φ8圆钢、塑料排水盲沟、φ50塑料透水盲管、Φ100PVC管及无纺布等。4.1.2施工准备先采用挖掘机及人工风镐开挖路隧过渡段、洞门端墙及挡翼墙基础；开挖完后，报请监理、设计进行现场勘察后，经核对，与设计图纸无误（达到规范要求）后，再浇注混凝土。将衬砌与端墙的连接钢筋补充完整，并使钢筋垂直于衬砌切线。20 4.2施工工艺［7］4.2.1施工工艺流程总体施工顺序如下：明洞衬砌混凝土浇注→端墙及挡墙基础浇注→洞门端墙第一次及挡墙墙身浇注→端墙第二次浇注（完成）→帽石浇注4.2.2模板制作安装及加固（1）本隧洞门墙模板均采用竹胶板制造，模板厚度不得小于15mm;确保木模板应具有足够的强度、钢度和稳定性。（2）模板及支架安装必须稳固牢靠，接缝应严密不漏浆。（3）端墙及挡墙模板网格采用细木条留出，即间距122cm×61cm,并保证模板接缝位于细木条处,细木条内宽1cm,外宽2cm,厚1cm,采取刨光处理。洞门网格形象示意图如下(注意端墙与挡墙网格在同一高度)（4）模板加固采用搭设φ50钢管满堂脚手架，在结构物外50㎝处搭设共设3排，排间距为0.9m,横杆间距0.6m,每隔两排立杆安装通长剪刀撑,在最外层设置450斜撑以确保整体脚手架稳定,为确保不影响洞内施工脚手架搭设时预留宽5m×高4m行车道。模板内侧设置拉杆稳定钢模板，拉杆采用Ф16光圆钢筋制作，间距1.2m×0.6m，拉杆与边仰坡锚杆焊接连接。为增强洞门墙整体刚度在模板背后采用φ50钢管做背带，横向背带间距0.6m，竖向背带间距1.2m，钢管与模板之间用U型卡连接固定。4.2.3钢筋施工（1）进口端墙采用C35钢筋混凝土，混凝土厚200cm。主筋净保护层为5.5cm。（2）钢筋布置：端墙设置双层钢筋网，网格采用Φ16钢筋，网格尺寸33.3×33.3cm；层间距162.6cm，层间采用φ8光圆钢筋连接，梅花型布置，钢筋末端设置半圆弯钩；主筋与连接钢筋之间采用22#铅丝绑扎或点焊焊接；主筋与主筋之间采用单面焊缝搭接焊，搭接长度为10d。端墙钢筋采用Φ22砂浆锚杆定位，锚杆每4m2设置一根，每根长4.5m。（3）钢筋安设20 主筋安设：先安设衬砌外缘双层Φ16主筋，底部的与基础混凝土预埋的钢筋焊接相连，并保证主筋间的焊接接头错开距离在77cm以上，衬砌面上与衬砌预埋的接茬筋相连，待主筋架空并固定后，再将连接筋安设至设计数量。注意浇筑时预留的钢筋长度要满足设计及规范要求。4.2.4混凝土浇注洞门端墙和挡翼墙分开浇筑，分层浇注每次高度不小于5m，将施工缝设置在模板缝处，立模中应控制好两侧模板高度，确保施工缝在同一高度内。混凝土拌制采用机械集中拌制，搅拌运输车运送，混凝土输送泵输送入模，入模的自由倾落高度应保证其不发生离析，一般不应超过2m，浇筑的速度应适当控制，并随时观察模板稳定情况，浇注前，模板内的积水和杂物应清理干净。挡翼墙及端墙分层位置处设置双排接茬钢筋。接茬钢筋参数为：Φ16mm带肋钢筋，长96cm，埋入端墙、挡墙的长度分别为60cm，沿挡墙竖向设两排，保护层厚度均为20cm，竖向间距60cm。4.3施工技术要求［8］4.3.1洞门端墙两侧的混凝土浇注及墙背后回填应对称进行，不得对拱、墙衬砌产生偏压。4.3.2隧道洞门端墙和挡、翼墙的预埋件和预留孔洞的数量应符合设计要求，预留孔中心线位置允许偏差为10mm，预埋件中心线位置允许偏差为3mm。4.3.3混凝土及砂浆配合比应符合设计配合比要求。4.3.4端墙、挡墙和翼墙厚度不得小于设计厚度，坡面应符合设计要求。4.3.5隧道门的端、挡翼墙结构几何尺寸允许偏差及检验方法应符合表2。表2隧道门端墙和挡翼墙结构几何尺寸允许偏差和检验方法20 序号项目允许偏差（mm）检验方法1基础轴线偏差15测量，每边不少于2处2结构厚度-10钻孔检查或尺量，不少于2处3高程±10测量，不少于2处4表面平整度52m靠尺，不少于3处4.4安全质量措施［9］㈠安全措施1、所有特种作业施工人员，必须持证上岗，严禁非特殊工种从事特种作业。2、进入施工现场人员，必须戴好安全帽，并按规定佩戴劳动保护用品和安全带等安全用具。3、施工现场设安全标志，危险作业区要悬挂“危险”或者“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，夜间设红灯示警。4、规范用电管理：现场电工作业人员必须持证上岗，严禁无证操作；电工作业必须按规定使用劳动保护用品及绝缘工具，并定期检查，不合格产品严禁使用；配电线路采用架空或埋地，现场移动式电器一律采用橡皮绝缘电缆，加装触电保护器，通过道路必须穿管埋地敷设。5、洞门施工前，要做好统筹安排，尽量避免交叉作业。6、尽量保证夜间施工作业人员有足够的睡眠，避免夜间作业人员出现疲劳状态，避免发生不必要的质量、安全事故。7、加强施工照明，保证施工现场有足够的照明。20 8、作业区域车辆限速行使，并派专人指挥洞内交通。成洞地段车速不得大于10km/h，未成洞地段不得大于5km/h。9、洞门施工时，应搭设全封闭的脚手架作业平台。㈡质量措施1、严格执行“三检”制及定期检查与经常性检查相结合的检查制度。在施工过程中班组之间实行“三检”制度，即：自检、互检、交接检，隐蔽工程经监理工程师检查签证后方能隐蔽，进行下道工序施工。2、严把材料进场关，对水泥、砂石料及外加剂等均进行严格检测，检测合格后方可用于混凝土工程施工。3、严格执行混凝土操作细则，实行责任挂牌制，施工采用微机控制的自动计量混凝土搅拌设备，并设专门技术人员和质量检查人员负责技术指导和质量监督。4、严把混凝土的“配制、搅拌、运输、浇筑、养护”五关，确保混凝土工程质量，保证结构内实外美。5、混凝土强度达到100%强度时，方可拆模。拆模时应谨慎小心，选择适当部位撬动模板，以防损坏混凝土的边角棱面。l5小结由于隧道洞口段受力复杂，除了受有横向的垂直及水平荷载外，还受有纵向的推力，所以《铁路隧道设计规范》规定：单线铁路隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土加强衬砌，双线和多线隧道应适当加长［10］。洞门宜与洞身整体砌筑。综上所述，洞门的形式较多，选择洞门形式应根据洞口的地形、地质条件、隧道长度和所处的位置等确定，特别要注意洞口施工后地形改变的特点。20 参考文献［1］张明君.城市桥梁工程.北京：中国建筑工业出版社，1998.6［2］久久建筑网.http://www.99jianzhu.com/plus/freelist.php?lid=477《隧道工程》［3］道客巴巴.http://www.doc88.com/p-538478148483.html《隧道洞门典型施工》（中交一航局）［4］道客巴巴.http://www.doc88.com/p-370433311085.html《隧道洞门施工方案》［5］王毅才.《隧道工程》人民交通出版社［6］覃仁辉.《隧道工程》重庆大学出版社.2011.8.［7］李小青.《隧道工程技术》中国建筑工业出版社.2011.1［8］霍润科.《隧道与地下工程》.中国建筑工业出版社.2011.2［9］陈华鑫.《高等级公路桥隧工程质量监理手册》.人民交通出版社.2011.3［10］中国公路学会桥梁和结构工程学会.中国公路桥梁与工程学会论文集.北京：人民交通出版社，2000.1020