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另外,还在开挖期内设置临时变形监测断面,通过监测结果拟定后期混凝土衬砌技术参数。
(3) 施工便桥采用I32b 工字钢搭设,长12 m,间距25 cm,隧洞上游平台搭设长度为3 m,下游平台搭设长度为4 m,中部暗河顶空腔区域5 m。为加强便桥支撑端的整体受力,使支点处受力状况由线状转化为面状,在两个桥台底板先行铺设钢板,钢板宽4 m,纵向长2.2 m,厚20 mm。同时,在桥底增设横梁,以加强便桥的整体连接和稳定性,横梁为I32b 工字钢,长5 m,间距1.5 m。便桥上部铺设厚2 cm的钢板,钢板上满铺枕木,再回填10 cm厚碎石垫层作为桥面。
对桥梁进行结构强度计算(按简支梁形式) 表明,工字钢主梁的抗弯、抗剪能力及整体挠度均满足规范要求,满足开挖期内机械设备安全运行要求(按最重为17 t 的出渣车考虑)。
3.4 永久衬砌处理方案
开挖期间的安全监测未发现两处桥台位移变形,暗河两侧围岩较为完整稳定,结合地质勘探结果,确定了永久衬砌处理方案,见图1。
(1)为了进一步加强暗河两侧桥台岩体的整体稳定性,防止衬砌混凝土荷载压迫致使岩体沿节理面滑动,在两个桥台底板布置系统锚杆(Φ22,L = 4.5 m) ,间排距为1.5 m×1.5 m。锚杆深入岩体4 m,外露部分采用L 型钢筋与衬砌底板内侧钢筋焊接相连。
(2) 跨暗河段衬砌断面作为整体箱梁断面,按简支梁结构设计,长度为15.6 m。该段配筋按双层筋布设(原设计为单层筋) ,隧洞环向主筋和纵向分布钢筋为Φ22@200,底板纵向钢筋(简支梁受力钢筋) 调整为Φ28@150,衬砌厚度50 cm。混凝土采用C35 抗硫酸盐混凝土、抗渗标号W8。该段混凝土浇筑时不得分段分期,一次浇筑成型。
(3) 完成永久衬砌前,对暗河内堆积的石渣(开挖时掉落) 进行清理,以保证恢复原暗河过水断面。
4 处理效果
自确定处理方案开始,于7 d 内完成对岸桥台开挖及隧洞周边围岩加固处理,5 d 内完成暗河顶部和两侧岩壁的加固处理,3 d 内完成便桥搭设。临时处理方案完成后,周边围岩结构稳定,无塌方和变形现象,有效保证了前方掌子面的开挖掘进施工,保障了建设工期。
临时便桥完成并恢复开挖后7 个月,在第二年的汛期来临前对该段进行永久衬砌。衬砌完成后经3 个月时间的观测,衬砌断面无变形沉降现象,混凝土外观无裂痕。
通过对暗河入、出口的流量及水质进行监测,与施工前对比,无异常现象,通过衬砌底板预留的观测孔观察也发现,汛期时暗河内过流正常,无涌水堵塞现象。
5 结论
实践证明,大公山输水隧洞跨越大型地下暗河的处理方案是成功的。在其施工过程中有以下几点体会。
(1) 隧洞穿越暗河施工时,必须展开细致的地质勘查,摸清暗河的流向、流量等基本情况,了解其水文地质条件。对隧洞与暗河的交叉区域,要进行准确的测量工作,以查清暗河形态以及暗河与隧洞的空间关系。
(2) 采取的“对岸桥台开挖及支护-暗河围岩加固处理-临时便桥搭设-前方掌子面正常掘进-完成永久衬砌”的工程处理措施是合理有效的,确保了隧洞施工和长期运行的安全,也降低了工期延误的风险。
(3) 在方案选定时,应考虑与周边环境因素相结合,减小施工影响,要避免形成二次破坏甚至多次破坏。比如本案例中,经对围岩作适当加固处理,利用了原有围岩整体性,没有对桥台岩体进行开挖重建,减小了工程投资,也节约了施工时间。