基本介紹
- 中文名：刷坡
- 外文名：Brush slope
- 內容：指利用人工或機械對道路
- 意義：利於對邊坡的綠化等處理
- 性質：修平整到設計坡度
簡介,高鐵隧道零刷坡安全進洞施工技術,測量施樣,洞口防排水系統施工,洞口邊仰坡開挖及防護,導向牆超前管棚支護,洞口段暗洞施工,二襯和洞門施工,綠色洞口修建技術,隧道免刷坡綠色洞口施工方法,施工控制要點,震後偏壓坡積體免刷坡進洞施工力學效應分析,計算模型,計算參數,施工過程模擬,計算結果分析,
簡介
簡單地說就是指斜面挖平或找平，把坡度弄到設計坡度，跟鉤機挖溝差不多，然後人工修坡，修平整到設計坡度。
高鐵隧道零刷坡安全進洞施工技術
如何最大程度地保護環境，便於洞口施工和洞身開挖工序轉換、有效縮短進洞時間和保證隧道施工安全成為十分關鍵的問題。
進洞施工技術：
淺埋偏壓隧道進洞技術以新奧法原理為依據，以“管超前、嚴注漿、弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”為原則，科學安排，精心組織，注重細節，確保隧道安全進洞。 進洞施工工藝流程：測量放樣→洞口防排水系統施工→洞口邊仰坡開挖→導向牆施工→超前支護→洞身開挖。
測量施樣
根據隧道洞門結構形式、洞口的地形標高和自然坡度，詳細計算出洞口邊仰坡最小開挖邊線的坐標和各樁中心坐標。利用隧道控制導線與以上計算坐標的相對關係，使用全站儀在地面上確定出邊仰坡最小刷坡輪廓線。
洞口防排水系統施工
為防止地表水對邊仰坡及洞門結構的沖刷，保持結構物的穩定性，洞口邊仰坡開挖前，首先完成洞口截排水系統，天溝設在開挖線 5m 以外，先施作水泥砂漿加固的臨時土溝，待開挖進洞、地表沉降穩定後再模築C25 混凝土永久水溝。洞口排水系統應與路基和既有排水系統順接，保證排水順暢。
洞口邊仰坡開挖及防護
洞口邊仰坡開挖採取自上而下、逐段、分台階開挖及支護、邊挖邊護的施工方法，並加強對坡面監測，以確保洞口邊仰坡的穩定。土質地段採用挖掘機開挖，人工整修；風化嚴重堅石和軟石地段採用鬆動爆破開挖，堅石地段採用控制爆破開挖，人工用風鎬整修。臨時邊坡採用錨噴網防護，開挖一級防護一級，永久邊坡採用骨架防護、噴錨網防護或錨桿框架梁防護。
導向牆超前管棚支護
導向牆、大管棚施工完成併到達設計強度後，進行洞內上台階的開挖支護。待上台階開挖支護完成 3~5m 後，中、下台階施工前，只進行導向牆接長施工。導向牆左、右側接長不能同時施工，應先施工一側，待混凝土強度達到要求，再施工另一側，防止導向牆下沉，導向牆兩側需接長至仰拱位置。
洞口段暗洞施工
隧道洞口處的暗洞開挖根據不同圍岩選擇合適的進洞方案，進洞後，及時施作洞口段 12m 範圍內的仰拱，充分發揮初支的承載能力，保證洞口安全穩定。Ⅴ級圍岩地下水不發育的有一定自穩能力的全、強風化層及土層地段採用弧形導坑預留核心土三台階七步開挖法，人工配合挖掘機開挖進洞方案；石質Ⅳ、Ⅴ級圍岩軟質岩採用擴大拱腳台階法，弱爆破開挖進洞方案；石質Ⅳ級硬質圍岩採用台階法，弱爆破開挖進洞方案。
二襯和洞門施工
為保證洞口穩定，應及時將洞口圍岩鎖定，待洞內仰拱施工24m後，清理好初期支護基面，根據監控量測分析，待圍岩和初期支護變形基本穩定後，進行洞口的第一環暗洞二襯施工，即鋪設縱、環向透水盲管、防水板+土工布，利用襯砌模板台車一次性模築拱牆襯砌，並於拱頂預埋PVC注漿管。洞口工程則在保證洞內能連續施工和洞口場地滿足的情況下，進行明洞、洞門、洞口擋土牆、端牆、翼牆等的施工。洞口工程的基礎必須置於穩定地基上，否則應進行地基加固。
綠色洞口修建技術
隨著山區高速公路的大量修建 ， 隧道所遇地形地貌越來越複雜 ， 交通不便、洞口施工場地不足等問題日益凸顯 ， 因此安全進洞是實現整座隧道順利完工的基本保障。傳統方法是洞口邊仰坡開挖、防護，達到條件後進洞施工，大規模的開挖不但對洞口環境破壞嚴重，也會破壞山體原有的平衡狀態，極易產生坍塌、順層滑動等現象，不能實現真正的“早進晚出”。針對高邊坡、圍岩差、斜交角度小的大斷面隧道，在進洞方案上如何提高工程的技術經濟性，確保質量安全，保護環境，充分發揮圍岩的自穩能力，可借鑑的經驗較少。
隧道免刷坡綠色洞口施工方法
對隧道基礎及偏壓牆基礎進行垂直梅花型小導管注漿加固處理，使其承載力滿足要求；然後施作混凝土偏壓牆基礎及洞身基礎，並預埋工字鋼拱架及施作偏壓牆，將所有拱架緊靠山體並噴射混凝土封閉，及時進行仰拱充填、鋼筋混凝土護拱、二次襯砌混凝土施工；完成後，分三台階開挖，達到3~4m施做仰拱及填充， 6~8m施做二次襯砌，使其快速封閉成環，直至進入暗洞15m後方可正常掘進。
施工控制要點
(1 ) 對隧道洞口段縱橫斷面進行測量， 斷面間距為 1~1.5m ，地形突變位置加設橫斷面，確定明洞裡程、半明半暗裡程和暗洞裡程後立即進行洞口段地面清表工作，檢測地基承載力。
(2)在明洞、半明半暗及偏壓牆範圍內採用壁厚 3.5mm 的T42mm熱軋無縫鋼管注漿加固地基，小導管長1.5 m ，間距100cm×100cm，梅花型布置。小導管採用風動鑿岩機打入砂礫基層1.0m ，外露0.5m ，管壁布設直徑 8mm的注漿孔，注漿孔間距為 20cm×20cm，按梅花型布置；注漿材料選用水泥漿，注漿壓力0.5~1.0MPa。
（3）將所有預埋鋼拱架連線起來緊靠山體，每榀鋼拱架弧長均不同，需超前測量、計算、加工和標識，靠近山體 一側鋼拱架需嵌入山體50cm以上，並用42mm自進式鎖腳錨管將其鎖住，鎖腳管長度為4m。鋼架採用雙層 25縱向連線筋連線，間距50cm；掛雙層 8鋼筋網片 格線間距20cm × 20cm，噴射厚度為30cm的C25混凝土；於此同時，平行流水施作偏壓牆，以達到鋼拱架受力均衡。
（4）根據洞口各里程位置現場情況，靠近山體一側6~8榀鋼拱架基礎必須落到滿足設計承載力要求的原狀土中，並確保靠近山體的 C25噴混凝土厚度不小於80cm，同時施作徑向錨桿及鎖腳錨管。
（5）仰拱及填充混凝土施工完成後，在等待強度期間，當偏壓牆施工高度達到隧道起拱線時，立即施做護拱混凝土。護拱採用厚度80cm的C25鋼筋混凝土，主筋採用T25鋼筋，雙層布設，層間距65cm，排距20cm。
（6） 當仰拱、填充及護拱混凝土強度達到要求後開始掘進。採用三台階七步流水開挖法，首先進行有偏壓一側施工，循環進尺為1榀鋼架，台階長度控制在2m之內。
（7） 初期支護施工長度達到6~8m時，施作一板二次襯砌。襯砌採用C25鋼筋混凝土，襯砌厚度為50cm。主筋採用T22鋼筋，層間距為35cm，排距為15cm。
（8）在第一板襯砌混凝土達到強度後，撤出二次襯砌台車，恢復掌子面掘進。按三台階七步流水法施工，各台階長度控制在2m之內，循環進尺為一榀拱架（50cm，按設計及規範要求嚴格施作鎖腳錨管和徑向錨桿。施工長度達到 3~4m時（根據圍岩量測）施作仰拱並填充。
震後偏壓坡積體免刷坡進洞施工力學效應分析
在山區隧道修建中，進洞施工的安全至關重要。由於自然因素和人類活動，隧道洞口處地質條件與洞身段相比更差一些。傳統的刷坡進洞方法，工程量大，邊坡穩定性差，對環境影響較大，同時易引發邊坡失穩，產生落石、崩塌、滑坡等次生地質災害。有時即使採用其他輔助工法能夠成洞，隧道運營後也會出現山體滑坡、滲水、崩塌、襯砌裂縫和變形等問題，後期維修、養護費用大，這將極大地增加工程在全壽命期內的總成本。因此，採用新的進洞施工工法是非常有必要的。
施工力學效應分析：
採用 FLAC 3D 大型有限差分軟體建立山體及隧道模型，對隧道進洞施工過程力學效應進行數值模擬分析。
計算模型
考慮到隧道的影響範圍，計算模型左右各取60m，仰拱下取為60m，拱頂以上為覆土厚按照實際埋深考慮( 0～30m) ； 考慮到單元數量太多影響計算速度，縱向計算範圍取50m。圍岩土體的本構模型採用 Mo-hr-coulomb 理想彈塑性模型； 隧道拱部3m範圍內為超前管棚注漿加固區域，超前管棚用 Beam 單元單獨模擬。
計算參數
洞口段圍岩主要以碎石、砂卵石及花崗閃長岩為主，圍岩較為破碎按Ⅴ級圍岩考慮，注漿加固後按Ⅵ級圍岩 考慮，結合《鐵路隧道設計規範 》( TB10003—2005)。
施工過程模擬
根據隧道洞口圍岩地質條件，確定隧道的施工方案為： 先對右洞進口進行施工，然後對左洞進口進行施工。進洞施工過程數值模擬步驟為：（1）施做套拱；（2） 施做管棚注漿； （3）機械開挖進洞；（4）施做明洞。
計算結果分析
1 支護受力分析：
根據計算結果做出初期支護的主應力雲圖和進洞後初期支護拱頂主應力沿隧道縱向變化曲線。由於偏壓原因，左洞所受的剪下應力遠遠大於右洞，致使左洞最小主應力以拉應力為主，而右洞以壓應力為主，致使兩曲線 特徵明顯不同。
2 支護變形分析：
根據計算結果做出洞口段初期支護位移雲圖和初期支護位移沿隧道縱向變化曲線，由於左洞洞頂地表呈斜坡狀，在自然狀態下坡體具有剪下滑移的趨勢，導致左洞受到剪下應力作用，故使左側初期支護位移較大。
3 地表沉降分析：
根據計算結果做出地表位移雲圖，隨著埋深的逐漸增加，地表沉降逐漸變小，最大地表沉降出現於左洞上部覆土處，此處埋深為12m，最大地表沉降值為16mm，且沉降呈不對稱分布，由於受地形影響，左側沉降大於右側沉降。
4 仰坡穩定性分析：
仰坡穩定是進洞施工的重點，為確保進洞技術的可行性，必須針對進洞之後的仰坡穩定性進行評價。套用強度折減法，計算進洞之前及進洞之後的仰坡安全係數。
