既有金鸡关隧道拆除改建高深路堑技术_郑雨辰.pdf

DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.202211040开放科学（资源服务）标识码（OSID）既有金鸡关隧道拆除改建高深路堑技术郑雨辰（四川省第四建筑有限公司，成都610001）摘要：依托川藏公路既有金鸡关隧道整体挖除、在新建道路两侧形成 100 m 深度高边坡工程。对爆破拆除和机械拆除两种方案进行比选，在确保安全、不影响工期的前提下，采用机械拆除方案。通过制定科学合理的拆除方案，对隧道周边土石方开挖、拱顶土石方开挖、拱顶及拱墙混凝土拆除、仰拱回填和拆除、土石方回填等进行严格管控，最终顺利完成拆除，对类似工程具有一定参考价值。关键词：老旧隧道；机械拆除；分区开挖；高陡边坡；土石方回填中图分类号：U416.1+3文献标志码：B文章编号：1003 8825(2023)01 0212 04 0 引言随着经济快速发展和交通运输量日益增加，改建工程越来越多，将既有隧道拆除改建为公路路堑是一种经济简便的处理方式。既有隧道上方土体大量的开挖卸荷对衬砌结构会产生不利影响，严重时会开裂破坏1，如不采取有效的保护措施及合理的施工组织方式，可能会造成人员伤亡和财产损失。为保证既有隧道结构和路堑施工安全，开展隧道受力变形演变规律和安全分区研究，对指导现场施工组织和保证施工安全具有重要意义。1 工程概况川藏公路的起点金鸡关隧道，1993 年9 月动工兴建，1995 年 1 月竣工通车。现有成雅高速金鸡关互通及服务区项目（雨名快速通道）起于雨城区雅州大道与爱国路平交口，利用原路至金鸡关隧道口，将对金鸡关隧道进行整体挖除，于清泉寺隧道口上跨成雅高速公路，接 G318沪蓉线，止于名山区城西火烧桥，路线全长 5.876 km。金鸡关隧道为双洞单向四车道，雅安至成都方向左洞#1 隧道长 511.0 m，右洞#2 隧道长 500.0 m。#1、#2 为平行的直线隧道，轴线间距 40.0 m，单洞净宽 9.5 m，净高 5.0 m；原有金鸡关隧道拆除后，最终在新建道路两侧各形成 100.0 m 左右的高边坡深路堑，见图 1。图1金鸡关全貌 2 拆除方案的选择 2.1 爆破拆除浅孔爆破拆除钻孔预计 10 万余孔，数量过大，工期大幅延长。中深孔爆破拆除施工进度较快，工期短，可借助周边围岩爆破时炸药的爆炸能量，完成破碎拆除，但隧道出口端距京昆高速较近，车流量大，爆破拆除安全风险较大。2.2 机械拆除隧道采用钢筋网锚喷支护形式，初支无钢拱架，二衬混凝土有钢筋的段落长度较短。采用机械破除，混凝土易于破碎，安全可靠，但工期较长。鉴于总体拆除原则，机械拆除安全可靠，且拆除工期不影响项目总工期，经专家论证，金鸡关隧道采取机械拆除处理方式。3 拆除施工 3.1 施工顺序拆除施工顺序为：钢纤维混凝土路面、边沟拆除拱顶覆盖层剥离拱顶拆除拱墙拆除仰拱回填及仰拱拆除物处理回填土石方。金鸡关#1、#2 隧道及改建全貌示意，见图 2。收稿日期：2022 12 07作者简介：郑雨辰（1990），男，四川德阳人。工程师，主要从事土木工程施工技术管理工作。E-mail：。路基工程 212 Subgrade Engineering2023 年第 1 期（总第 226 期）#1隧道#2隧道（a）待拆#1、#2隧道（b）拆除改建高深路堑全貌图2金鸡关隧道 3.2 钢纤维混凝土路面、边沟拆除首先确定破除边沟、旧路面的位置、宽度、深度，用机械分段破碎钢纤维混凝土；钢纤维混凝土结构全部破除后，破除沥青混凝土路面及边沟，及时清运至弃土场。3.3 拱顶覆盖层剥离 3.3.1 拱顶土石方预留根据设计意见，路堑挖方距隧道顶15 m 时，处于安全状态。为确保施工设备安全跨越，在隧道成都端往雅安端预留 40 m 暂不予挖除，距隧道顶约 25 m 高，横向全断面宽度，等隧道顶土石方剥离至此段落位置时，再逐层剥离。3.3.2 隧道周边土石方开挖当路堑挖方高度距隧道顶约 15 m 高时，对#1、#2 隧道测量放样，测出拱墙边线，洒灰、插旗标示隧道位置、范围。根据测设位置范围，采用通道式纵挖法开挖隧道周边土石方，“分层纵挖法”自上而下分层进行，直至挖至隧道拱顶位置。开挖时按设计边坡线预留 30 cm，每挖深 24 m 时用挖掘机修刮边坡一次，确保边坡开挖一次成型1。为合理布置机械设备，隧道范围内与隧道周边土石方分层同步开挖，纵向方向间隔约 3050 m。隧道周边土石方开挖，见图 3。37.7029.749.4530.628.5815.00路面设计标高1110.75图3隧道周边土石方开挖（单位：m）3.3.3 隧道拱顶土石方开挖隧道周边土石方开挖至一定长度、宽度、高度时，对#1、#2 隧道补充测量放样，洒灰、插旗标示出隧道位置、范围。根据标示的位置范围，采用挖机在隧道拱墙边线两侧一定的安全距离从雅安端往成都端剥离拱顶土石方，随挖随装，直至拱顶完全剥离出来。运输车辆需停靠在隧道拱墙边线两侧一定的安全距离，行驶路线为：#1 隧道左侧可往磨房沟、关材沟弃土场方向，#1 隧道右侧往关材沟弃土场方向；#2 隧道左右侧车辆均往关材沟弃土场方向运输土石方。拱顶土石方剥离期间，严禁任何车辆、机械设备跨越隧道拱顶，预留段除外。隧道拱顶土石方开挖，见图 4。37.7029.749.4530.628.5815.00路面设计标高1110.75图4隧道拱顶土石方开挖（单位：m）3.4 拱顶混凝土拆除拱顶土石方开挖剥离完一定长度、宽度后，再次测量放样，用线灰、插旗标示隧道拱墙边线。采用 2 台破碎机破除拱顶混凝土，破碎机位于拱墙边线外一定的安全距离，对称破除，使拱顶混凝土落至隧道路面就地破碎。拱顶破除后，在隧道空腔边郑雨辰：既有金鸡关隧道拆除改建高深路堑技术 213 缘设置围挡、安全警戒线、标示标牌等安全设施。拱顶混凝土破除，见图 5。37.7029.749.4530.628.58路面设计标高1110.75图5拱顶混凝土破除（单位：m）3.5 拱墙混凝土拆除拱顶拆除后，在隧道拱墙边线两侧一定宽度范围分层开挖土石方，露出拱墙后，采用破碎机逐层逐段破除拱墙，直至原路面高程以上拱墙全部拆除。分层开挖土石方时，挖成宽度不小于 1 m 的台阶，台阶顶面做成向内的斜坡，保证回填质量。拱墙混凝土破除，见图 6。37.7029.749.4530.628.58路面设计标高原路面设计标高10.75图6拱墙混凝土破除（单位：m）3.6 仰拱及仰拱回填拆除当拱墙混凝土拆除一定长度后，及时跟进，拆除仰拱及仰拱回填，直至全部拆除完。3.7 土石方回填当仰拱及仰拱回填混凝土拆除一定长度后，及时进行土石方回填，采用分层填筑的方法，自卸车按布置的方格卸土，推土机捡平，压路机碾压。碾压前先检测土的含水量，确保填料含水量处于最佳状态。隧道空腔回填路基检测采用灌砂法2，当含水量超出最佳含水量的+2%3%时，采用翻晒或洒水进行调整。开始碾压时，先用小吨位光轮压路机对松铺土表面预压，然后再用大吨位压路机碾压，做到无偏压、无死角、碾压均匀。压实完成一层，按规范要求对路基填土进行系统检查，经检验合格并经监理工程师认可后，再填筑上一层土。保证压实度的主要措施：碾压采用合理的机械组合和压实遍数；施工时控制好填料的含水量，选择在最佳含水量范围及时碾压，使压实度效果更好；压实机械碾压不到的部位，采用小型冲击夯夯实和小型振动碾碾压，达到设计压实度；平整度是影响压实效果的原因之一，必须严格对压实度进行控制，防止压实度不均匀和路基积水；在保证达到设计压实度的同时，要保证压实度均匀性。4 监控量测 4.1 隧道内支护状况观察隧道上方路堑开挖后，应立即进行隧道内目测支护状况的观察和记录，必要时进行描述，直至隧道拱顶混凝土破除完为止。4.2 位移量测隧道上方路堑开挖后，应进行支护位移量测3-4，主要是周边位移量测、拱顶位移量测，直至隧道拱顶混凝土破除完为止。4.2.1 拱顶位移在隧道拱顶轴线处每 50 m 设 1 个带钩的测桩，吊挂钢卷尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用 6 mm 钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。4.2.2 净空收敛净空收敛采用收敛计进行量测。隧道开挖后在隧道两侧边墙、拱腰水平方向埋设测杆或球头测桩，埋设深度 2030 mm，钻孔直径 4050 mm，用快硬水泥固定，测桩球头必须设保护罩。5 结语既有隧道进行拆除和扩建过程中，应提前对拆路基工程 214 Subgrade Engineering2023 年第 1 期（总第 226 期）除方案进行全面比选，拆除过程中对周边土石方、拱顶土石方开挖，拱顶、墙混凝土拆除、仰拱回填和拆除、土石方回填等制定安全可靠的技术方案5并严格实施，可以有效地控制施工过程中出现的不稳定状况。金鸡关隧道拆除结构稳定，得到广泛肯定并获得多项奖励，取得了良好的经济效益和社会效益，可为今后同类隧道施工提供一定经验。参考文献(References)：1 刘庆新,张爽,纪美术,等.西气东输二线东段隧道险情预警分析及处理方法 J.石油工程建设,2012,38（3）:63 66.DOI:10.3969/j.issn.1001-2206.2012.03.019.LIU Q X,ZHANG S,JI M S,et al.Tunnel danger prediction analysis andtreatment for east section of second west to east gas pipeline J.Petroleum Engineering Construction,2012,38（3）:63 66.DOI:10.3969/j.issn.1001-2206.2012.03.019.2 黄庆东.道路路基挖方施工探析 J.科技信息,2010（35）:102.DOI:10.3969/j.issn.1001-9960.2010.35.0762.3 邓须.浅埋地下工程施工的地面沉降控制技术 J.黑龙江科技信息,2009（12）:203.4 朱彦鹏,何江飞,李军.黄土公路隧道浅埋段管棚注浆支护机理及监测分析 J.建筑科学与工程学报,2011,28（1）:11 15.DOI:10.19815/j.jace.2011.01.003.ZHU Y P,HE J F,LI J.Support mechanism and monitoring analysis ofpipe roof grouting for loess highway tunnel in shallow-buried section J.Journal of Architecture and Civil Engineering,2011,28（1）:11 15.DOI:10.19815/j.jace.2011.01.003.5 中华人民共和国交通运输部.公路工程混凝土结构耐久性设计规范:JTG/T 33102019S.北京:人民交通出版社,2019.Ministry of Transport of the Peoples Republic of China.Code for durabilitydesign of concrete structures in highway engineering:JTG/T 3310 2019S.Beijing:China Communications Press,2019.TechnologyonDemolishingandRebuildingHighandDeepCuttingofExistingJinjiguanTunnelZHENG Yuchen（Sichuan No.4 Construction Co.,Ltd.,Chengdu 610001,China）Abstract:Relying on the integral demolishing of the existing Jinjiguan Tunnel of SichuanTibet Highway,awholeand a high slope 100 m deep will