公路工程施工技术 第七章

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1、1 1 7 1公路隧道结构构造7 2公路隧道施工准备和施工测量7 3隧道施工方法 第7章隧道工程施工 2 2 7 1公路隧道结构构造 公路隧道结构构造由主体构造物和附属构造物两大部分组成 主体构造物是为了保持岩体的稳定和保证行车安全而修建的永久性人工建筑物 通常指洞身衬砌和洞口构造物 洞身衬砌的平纵线形与横断面形状通过道路隧道的几何设计确定 衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定 洞门的构造型式由多方面的因素决定 附属构造物是指主体构造物以外的其它建筑物 是为了运营管理 维修养护 给水排水 供蓄发电 通风 照明 通讯 安全等而修建的构造物 3 3 7 1 1洞身衬砌公路隧道的衬砌结构形式 主要

2、是根据隧道所处的地形地质条件 再结合其结构受力的合理性 施工方法和施工技术水平等因素来确定的 常见的衬砌类型主要有以下几种 1 直墙式衬砌2 曲墙式衬砌3 喷混凝土衬砌 喷锚衬砌及复合式衬砌4 偏压衬砌 7 1公路隧道结构构造 4 4 7 1 2洞门1 洞门类型 1 端墙式洞门 2 翼墙式洞门 3 环框式洞门 4 遮光棚式洞门上述基本型式外 还有一些变化型式 如端墙式用于傍山隧道时 端墙可为台阶式 根据需要还可以用柱式 直立式等 又如翼墙式的翼墙开度可随地形变化 也可因地制宜设置一侧翼墙等 7 1公路隧道结构构造 5 5 2 洞门构造洞门仰坡坡脚至洞门墙背应有不小于1 5m的水平距离 以防仰坡

3、土石掉落到路面上 危及行车安全 洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度不应小于1 0m 以免落石破坏拱圈 洞门墙顶应高出仰坡脚0 5m以上 以防水流溢出墙顶 也可防止掉落土石弹出 洞门墙应根据情况设置伸缩缝 沉降缝和泄水孔 以防止洞门变形 洞门墙的厚度可按计算或结合其它工程类比确定 但墙身厚度不得小于0 5m 洞门墙的基础必须置于稳固地基上 一般地 基底埋入土质地基的深度不应小于1m 嵌入岩石地基深度不应小于0 5m 7 1公路隧道结构构造 6 6 7 1 3明洞当隧道埋深较浅 上覆岩 土 体较薄 难以采用暗挖法时 则应采用明挖法来开挖隧道 用这种明挖法修筑的隧道结构 通常称作明洞

4、1 明洞的结构形式明洞的结构形式应根据地形 地质 经济 运营安全及施工难易等条件进行选择 采用最多的是拱形明洞和棚式明洞 1 拱形明洞隧道进出口两端的接长明洞或在路堑边坡不稳定地段修建的独立明洞等 多采用拱形明洞的形式 2 棚式明洞当山坡坍方 落石数量较少 山体侧压力不大 或因受地质 地形条件的限制 难以修建拱形明洞时 可采用棚式明洞 7 1公路隧道结构构造 7 7 2 明洞施工注意事项 1 明洞基础明洞基础应置于稳固的地基上 当基岩埋深较浅时 基础可设置于基岩上 当基础位于软弱地基上时 基础可采用仰拱 整体式钢筋混凝土底板等结构 外墙基础的趾部 应有一定的嵌入深度 并设在冻结线以下0 25m

5、 而且需要有一定的护基宽度 2 明洞填土 7 1公路隧道结构构造 8 8 7 1 4竖井与斜井一般隧道开挖是从两洞口或从其中一个方向洞口进行 但在长大隧道因工期限制 经济 施工 地形 环境等条件 有必要分成几个工程区段进行施工 多数情况下要设工作坑道 工作坑道按坡度区分为横洞 斜井 竖井和平行导坑 选择哪种形式 决定于地形 地质 工期 运输能力 设置地点的当地条件 7 1公路隧道结构构造 9 9 7 1 5隧道的防排水设施在公路隧道中 防排水是保持正常运营的极为重要的因素之一 隧道的永久性防排水 是用防排水工程措施实现的 可概括为用 截 堵 排 综合治理的办法 1 截 是切断涌向隧道的水流 即

6、把可能流入隧道的地表水和地下水的通道截断 2 堵 是在隧道内设置防水层 使地下水不能涌入隧道 3 排 水是利用盲沟 泄水管 渡槽 中心排水沟或排水侧沟等 将水排出洞外 7 1公路隧道结构构造 10 10 7 1 6附属设施工程1 安全避让设施 避车洞2 设备洞 横通道及其它类洞室3 隧道洞门及洞身的装饰4 营运管理设施 7 1公路隧道结构构造 11 11 7 1 7隧道内的路面工程公路隧道内的路面常选用高等级路面 宜采用水泥混凝土路面 路面与墙部连接处应设置变形缝 路面相应的设置变形缝 公路隧道行车道路路面修补较为困难 因此要求施工时必须重视施工质量 隧道内路面施工时需要严格控制质量 高寒地区

7、隧道路面上易形成薄溜冰 为了行车安全 路面应具有足够的粗糙度 隧道通过软围岩交界处的衬砌中设有沉降缝 为了不因衬砌下沉而拉裂路面 当路面的横向伸缩缝 施工缝靠近衬砌的沉降缝时 应与衬砌沉降缝设在同一断面上 隧道洞内光线较暗 应尽可能提高路面亮度 如采用白水泥 白色碎石等材料 7 1公路隧道结构构造 12 12 在隧道施工前 应做好施工准备和施工测量放样工作 即应做好现场调查研究 核对设计文件和编制隧道施工组织设计等工作 公路隧道施工测量放样 应包括洞内施工控制测量 隧道贯通误差的定测及调整 辅助坑道测量及隧道工程竣工测量 7 2 1隧道施工现场调查事项1 隧道施工前的现场调查研究2 施工单位全

8、面熟悉和核对设计文件 1 现场核对设计文件会同设计单位现场核对设计文件 2 现场交接和核对测量桩志3 编制实施性施工组织设计 7 2公路隧道施工准备和施工测量 13 13 1 概述隧道施工通常由两端对向开挖 对较长隧道 为了缩短工期 改善工作条件 减少施工干扰 常需选择一些像横洞 竖井 斜井之类的辅助坑道 来增加工作面 横洞的布置 对于正交的横洞 为便于来往车辆运输 相交处要用适当半径的圆曲线连接 横洞与正洞相交处应该具有向外不小于3 的下坡 斜井的布置 一般要求斜井倾角不大于25 斜井与隧道中线的水平角不宜小于40 井底与隧道接头处 宜用平道连接 其长度多为15 25m 并设置竖曲线 竖井的

9、位置以设在隧道中心线一侧为宜 竖井中心与隧道中心之间的距离一般为15 20m 其间用通道连接 但竖井也有在隧道正上方直接连接的 7 2公路隧道施工准备和施工测量 14 14 公路隧道施工测量的主要任务 是要保证隧道相向开挖时 能够按规定的精度正确贯通 并使隧道在施工后衬砌部分和洞内建筑物不超过规定的界限 隧道施工测量首先要建立洞外平面和高程控制网 每一开挖洞口附近都应设立平面控制点及水准点 这样将各开挖面联系起来 作为开挖放样的依据 随着坑道的向前掘进 必须将洞口控制桩坐标 方向及洞口水准点的高程传递到洞内 再用导线测量的方法建立洞内的平面控制 用水准测量方法建立高程控制 根据洞内控制点的坐标

10、及高程 来指导开挖方向 并作为洞内衬砌及建筑物放样的数据 隧道贯通后 必须产生平面的及高程的贯通误差 此时需要进行中线调整 设有竖井的隧道还需专门进行竖井测量 在隧道所有的项目完成后 要做竣工测量 并在施工过程中和竣工后对隧道及有关建筑物进行沉陷和位移观测 7 2公路隧道施工准备和施工测量 15 15 2 洞外平面和高程控制测量 1 洞外平面控制测量1 中线法是在隧道洞顶地面上用直接定线的方法 将隧道的中线 每隔一定距离用控制桩精确地标定在地面上 作为隧道施工引测进洞的依据 2 导线法测量和经纬仪导线测量方法相同 但它的精度要求较高 所以测角和量边均用较精密的仪器和方法 导线布设也必须按照建筑

11、的要求来确定 3 三角测量法常采于当隧道较长 地形起伏多变 不便用导线法做洞外平面控制的情况下 7 2公路隧道施工准备和施工测量 16 16 2 洞外高程控制测量隧道高程控制测量的任务 是按照规定的精度 施测隧道洞口附近水准点的高程 根据两洞口点间的高差和距离 可以确定隧道底面的设计坡度 并按设计坡度控制隧道底面开挖的高程 3 路线引测进洞数据计算洞外平面和高程控制测量完成后 就要进一步把相向开挖洞口附近的路线中线点 用平面和高程控制网精确求得它们的坐标和高程 同时计算洞内待定点的设计坐标 按坐标反算的方法 可求出这些洞内待定点和洞外控制点之间的距离和夹角关系 根据这些数据 就可以用极坐标或其

12、它方法指导进洞的开挖 并测设洞内待定点的点位 从而使隧道中线按设计位置在洞内延伸 7 2公路隧道施工准备和施工测量 17 17 2 隧道施工中的洞内施工测量 1 洞内平面控制测量主要包括以下测量内容 由衬砌计算决定 当山坡坡面有发生崩塌和落石可能时 往往需要接长洞身或修筑明洞 洞门的构造型式由多方面的因素决定 如岩体的稳定性 通风方式 照明状况 地形地貌以及环境条件等 1 洞内导线测量 是建立洞内平面控制的主要形式 根据地下导线的坐标 将隧道中线和洞内建筑物轴线放样到实地 并指示开挖方向 保证衬砌和放样正确 使贯通误差不超过规定的限值 2 洞内中线测设 是指设置在洞内的主要导线点绝大多数不在贯

13、通理论中线上 为了便于日常施工放样 在一定区段内 需根据主要导线点测设一定数量位于贯通理论中线上的中线点 作为施工放样的依据 测设中线点一般用直角坐标法和极坐标法 7 2公路隧道施工准备和施工测量 18 18 3 洞内开挖中线的测设 隧道开挖深入洞内以后 先建立指导开挖的临时中线 当开挖到一定深度后 即可建立洞内导线点 根据导线点再测设中线点 直线隧道导坑中线的延伸的方法主要有串线延伸法和曲线隧道导坑中线的延伸法 曲线隧道导坑中线的延伸方法主要有切线支距法 后延弦线偏距法 曲线串线法 全站仪坐标法等 用于曲线隧道导坑施工中 只有当地域狭窄 必须将曲线分段 缩小支距 减小偏角 才能使用这类方法

14、7 2公路隧道施工准备和施工测量 19 19 4 隧道施工腰线标定 就是给定隧道竖直的方向 即按设计给定隧道坡度 标定通常采用腰线法 如图7 14所示 将水准仪置于欲放样的地方 后视水准点的水准尺即得到仪器的视线高程 根据腰线点A B处的设计高程 可分别求出A B点与视线间的高差 然后在边墙上放出A B两点 两点之间的连线称为腰线 根据腰线 施工人员便可很容易地推求出其它各部位的高程及隧道的坡度 7 2公路隧道施工准备和施工测量 20 20 2 洞内水准测量洞内水准测量是将洞口水准点高程引测到洞内 建立一个与洞外统一的高程系统 作为隧道施工放样的依据 保证隧道在竖向上正确贯通 洞内水准测量是随

15、着隧道向前掘进 不断地向前建立新的水准点 在洞内每隔10m测设一个供临时放样及控制底面开挖高程的临时水准点 水准点的高程测定 按三 四等水准测量方法进行 由于洞内通视条件差 水准仪到水准尺的距离不宜大于50m 施测时尺面 望远镜的十字丝及水准器均需采用照明措施 水准路线一般与洞内导线测量路线相同 所有水准点均应经常检测 以检查是否受爆破震动而发生变化 7 2公路隧道施工准备和施工测量 21 21 3 隧道开挖断面及建筑物放样测量 1 隧道开挖断面测量 2 建筑物放样在断面尺寸满足设计要求后 可按里程将每隔5m或10m的断面列表 列出该断面的拱顶高程 边墙底高程以及衬砌断面的支距 以供放样时使用

16、 7 2公路隧道施工准备和施工测量 22 22 4 隧道竣工测量公路隧道竣工后 应在直线段每隔50m 曲线段每隔20m及需要加测断面处 测绘以路线中线为准的隧道实际净空 标出拱顶标高 高程 起拱线宽度 行车道路面水平宽度 1 隧道施工中变形的观测隧道施工过程中的变形观测 可在对洞内所布设三角点 导线点 中线点及水准点的复测工作中 可以及时观测到变形大小及方向 2 检测测标高程变形和水平位移方法1 检测测标高程变形 可采用水准测量的方法进行观测计算 2 检测测标水平位移可采用准直法和测角法进行观测 7 2公路隧道施工准备和施工测量 23 23 7 3 1概述1 隧道工程施工特点 1 整个工程埋设于地下 因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的 甚至是决定性的作用 2 隧道的施工速度比较慢 工期也比较长 往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程 3 地下施工环境较差 甚至在施工中还可能使之恶化 4 公路隧道大多穿越崇山峻岭 运输不便 供应困难 5 公路隧道埋设于地下 一旦建成就难以更改 所以 除了事先必须严密规划和设计外 施工中还要做到不留后患 7 3隧道施工方法 24