连拱隧道施工技术（精选十篇）
连拱隧道施工技术 篇1
思小线1～2合同段的曼歇2号隧道属于低山地形地貌,且位于自然森林保护区,森林植被茂盛,最大埋深34.61 m。出露地层为褐红色含碎石亚黏土,可塑～硬塑状,厚2.5 m～6.8 m。下伏基岩为白垩系紫红色、褐红色、灰黄色泥岩夹泥质粉砂岩。围岩节理裂隙发育,岩层破碎,隧道围岩位于强风化岩层中,裂隙发育,裂隙间距5 cm～30 cm,其轴心角50°～65°,多张开且由少量黏性土充填。围岩开挖时易产生坍塌,隧道进出口端,表层有5 m～7 m厚的残坡积层及亚黏土覆盖,斜坡稳定性差。隧道设计为整浇曲中墙的整体式双跨连拱结构,单跨净宽为11.0 m,净高为7 m的中墙为整浇曲墙,边墙为曲墙的单心圆结构。隧道净宽为23.8 m。
2施工工艺
2.1 中导洞施工
该隧道位于自然森林保护区,森林植被茂盛,施工对环保要求很高,所以洞口采用“绿色进洞”方案,即不刷边仰坡,直接进洞的施工方法。具体操作为进洞时在相应里程处的拱顶开挖标高与原地面线相切处采用人工风镐开挖上部弧形导坑,然后连续架立两榀Ⅰ20a工字钢支架。挂网喷C25初支喷射混凝土(采用挂板喷)。喷射混凝土施工完毕后,打长6 m的ϕ42×4注浆小导管超前支护。小导管沿初支钢架环向布置,间距为30 cm,倾角为5°～7°。施工遵循“短进尺,少扰动,早喷锚,勤量测”的原则。中导洞上部弧形导坑开挖时,每循环进尺控制在0.6 m,并及时施工初期支护,采用正台阶施工方法。中导洞全部贯通后,施作中隔墙混凝土。
2.2 中隔墙施工
连拱隧道的特点就在于两侧共用一中墙,中隔墙部位受力十分复杂,因而中隔墙的施工是双连拱隧道的关键和难点。
中导洞贯通后,中隔墙施工前必须清理基底,把爆破开挖时残留的虚碴,破碎层清理干净。为增强中墙稳定性,基底加设长3 m的ϕ42×4小导管并注浆,注浆完毕后,用高压风、高压水清理基底泥浆及破碎岩石至基底硬岩,然后使用C25混凝土找平基底至设计基底标高。
2.3 中隔墙顶部防排水
连拱隧道因其结构特点主要以先墙后拱法设计施工,中隔墙顶与拱部衬砌之间形成施工缝,成为防水的最薄弱地带,此处漏水是连拱隧道最常见的质量通病之一。因此中隔墙顶部防排水是连拱隧道施工的重点。
该隧道的防排水施工采用排与堵相结合的方法,在中隔墙顶部如图1所示位置铺设纵向ϕ116波纹管,要求按线路设计纵坡铺设平顺,每间隔25 m与中隔墙内预埋横向引水管相通,引入隧道内路面两侧排水沟内,正洞防水层与初支面之间每隔1 m设置1道ϕ50弹簧管环向布置,弹簧管两端接入中隔墙顶部及二衬边墙纵向排水管内。中隔墙顶部排水管布置见图1。
在施工过程中,为了避免二衬混凝土在浇筑时进入排水系统造成堵塞,防水层铺设时留一定的预留量,浇筑二衬混凝土之前用砂浆封盖防水板底角。对于防水板,接头是防水的薄弱环节,且又是在工作面进行粘结,稍有不慎就会在接头处出现渗漏水,所以粘结时必须注意,搭接要平顺牢固,不得有气泡和漏胶现象,确保无破无漏,方能起到防水效果。
2.4 正洞开挖
2.4.1 施工工序
正洞施工设计为三导洞法施工,施工方案示意图见图2。
在施工中,根据开挖中导洞时所揭示的地质及超前地质预报情况,施工方案做了相应的调整:
1)中导洞初支采用直墙式支护。相对于设计中的初期支护方式,采用直墙式支护有两个优点:a.下导采用直墙式支护,施工操作方便;b.中隔墙施工空间相对较大,原设计的中导洞弧形支护,空间狭小。
2)正洞开挖工序中省略了左右侧导洞的施工,这样不仅减少了两个侧导洞施工工序,又避免了侧导洞初期支护的材料浪费,而且减少了拆除侧导初支的工作量。既节约了成本又提高了施工进度。这一措施在施工过程中证明是正确可行的。
调整后施工工序见图3。
图3中希腊字母表示开挖顺序,阿拉伯数字表示衬砌支护顺序。施工步骤:1)开挖中导洞、施作中导洞初期支护-Ⅰ,①,中导贯通后浇筑中墙混凝土-②;为平衡右侧隧道拱圈的推力,要求在右拱开挖前完成中墙顶部的防水层,回填满中墙顶空间,并在中墙左侧用浆砌片石或木支撑反压,支顶完成后,弧形开挖右拱部,施作右拱部初期支护-Ⅱa右,③右。2)开挖上半段面、开挖下半段面仰拱及浇筑右侧衬砌-Ⅱb,Ⅲ右,④右,⑤右,⑥右;弧形开挖左拱部,施作左导坑初期支护-Ⅱa左,③左。3)开挖上半断面、开挖下半断面、施作初期支护、仰拱及浇筑左侧衬砌-Ⅱb左,Ⅲ左,④左,⑤左,⑥左。上下行线应交错开挖,交错长度不得小于50 m。4)根据现场施工情况施作仰拱回填-⑦,路面及水沟等工作。中导洞顶部空洞部分,底层用浆砌片石回填,顶部用C25模喷混凝土回填。
2.4.2 洞身开挖
该隧道位于构造剥蚀低山地形地貌区,隧道穿越强风化岩层,围岩节理裂隙发育,岩层较破碎,稳定性差。正洞施工采用与中导洞相同的正台阶法施工。上下行线开挖错开距离50 m为宜,以保证施工安全。
3监控量测
监控量测是隧道设计及施工的重要组成部分,是隧道施工管理中不可缺少的重要环节。该隧道穿越地层主要为泥岩、泥质粉砂岩,围岩变化频繁,极易造成围岩失稳而产生病害或坍塌。因此隧道开挖后在应力重分布和应力释放的过程中,围岩呈现出各种状态,如位移、性质变化等,特别是连拱隧道跨度大,围岩自稳成拱能力差,施工中建立严密的监控量测是确保施工安全的重要手段,同时也是修正和调整支护参数、指导施工的信息来源。其主要量测项目有:地表下沉、拱顶下沉、围岩收敛等。
4施工体会
1)连拱隧道施工,由于受力结构复杂,采用分部开挖和支护技术,初期支护体系能很好地形成完整的受力稳定结构,确保施工安全。2)施工中一定要坚持“短进尺、快循环、勤量测、紧衬砌”原则,特别是围岩量测显得更为重要。3)在中隔墙完成后,上下行线正洞掘进、支护一定要错开一定距离,不得齐头并进。且上行线正洞掘进不得超过或平行于下行线正洞衬砌,即一侧二衬超前于另一侧正洞掘进,否则将会出现隧道坍塌的严重后果。4)中隔墙防水是连拱隧道施工的重要环节,往往是引起渗漏水质量通病的重点。
摘要：对连拱隧道进行了介绍,结合具体工程实例,从中导洞施工、中隔墙施工、中隔墙顶部防排水、正洞开挖等方面对连拱隧道的施工工艺进行了介绍,强调了隧道监控量测的重要性,从而完善连拱隧道施工技术,积累连拱隧道施工工艺。
连拱隧道施工技术 篇2
小半径曲线偏压连拱隧道假拟洞门法施工技术
结合小平羌沟隧道地质环境和工程地质条件,通过分析和评价影响隧道的工程地质条件,提出了工程措施和建议,从而为隧道设计和施工积累了相关经验.
作 者：付波 FU Bo 作者单位：中铁五局集团第四工程有限公司,广东,韶关,512031刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：36(11)分类号：U452.11关键词：隧道 工程地质条件 工程措施 建议
连拱隧道底部岩溶处理方法 篇3
【关键词】底部岩溶处理；拱梁结构；连拱隧道；底部溶洞
一、前言
我们国家具有非常广泛的岩溶分布。现在我们国家在公路以及铁路等方面的道路工程得到了愈来愈快的前进。道路建设工程经常需要在岩溶地带进行隧道的工程作业。根据相关部门的统计分析结果，我们国家在西部现在已经修筑完成的隧道处于石灰岩溶地带的多大一半以上。除此之外，考虑到实际工程中的连拱隧道具有比较小的占地区域、比较方便进行展线作业等多方面的好处，使得其在隧道作业成为普遍使用的一种结构。在连拱隧道底部岩溶处理工程作业的过程中，经常会因为岩溶没有较好的地质情况，而给已有隧道的挖掘和使用带来了非常巨大的不利因素。针对于现有的隧道穿越溶洞方面的工程作业，如果溶洞地处隧道顶端抑或旁边的类型较为容易进行有效的处理；而对于溶洞地处隧道下方位置的情况，就需要仔细应对。现阶段，我们国家对于隧道穿越溶洞情况的处理大多是借助于已有工程的经验开展应对措施，尚且没有非常有效的连拱隧道底部岩溶处理办法，也未见形成科学有效的理论分析办法。关于隧底岩溶地基在经过必要的处理之后是不是具有可靠的安全性能没有有效的论证办法。下面将针对这些问题开展研究和分析。希望可以给同行提供参考。
二、连拱隧道底部岩溶处理的原则
考虑到我们国家现在较多的岩溶隧道工程作业的过程中以及实际的使用过程中显现出来的多种问题，我们研究了相关的岩溶处理资料。通常来说，对于岩溶的处理通常按照以疏为作为主要处理办法，堵排相互配合的方式，结合实际的情况采取相应的措施等基本规则。将疏导的办法作为主要的处理方案，也就是尽可能的不影响岩溶水的流动路径及其渗流方向等，尽可能的维持地下水的自然状态。从而可以非常有效的减少人工的因素导致的地下水流失。确保工程作业的质量和安全，同时要做到保护周围的环境，符合环保工程作业的相关要求。将堵排的处理办法相互结合使用，也就是考虑据隧道里面水流量的实际情况及其含有的泥砂多少情况，同时结合对于隧道正常使用的影响，把堵水以及排水的处理办法配合使用，从而可以有助于连拱隧道底部岩溶的科学有效解决。
三、连拱隧道底部岩溶处理方法
对于连拱隧道底部岩溶处理办法有非常多的选择，我们可以依据实际的工程作业情况选用合理有效的方法。
第一种方法是换填封堵的处理方法。这种方法通常应用于溶洞规模已经明确，而且溶洞不算很大的情况。我们可以把承载力不是很高的岩溶充填物进行去除，同时借助于混凝土等工程填料进行回填和封闭。这种处理办法具有工程作业简单有效，而且投入资金少，可以确保有效的处理效果。然而，在隧道溶洞比较大的情况，或者溶洞的深度没有明确的数据显示，这种连拱隧道底部岩溶处理办法就会具有不符合实际情况的特点，不宜采用。
第二種方法是注浆加固的处理方法。这种处理方法通常考虑到隧道下端的岩溶充填物具有不一样的性质，我们可以借助于压密、劈裂或者高压注浆等符合实际情况的方式实施岩溶充填工程作业，从而改善其承载性能。然而，这种处理方法的缺点是注浆过程需要较高的技术要求，必须要确保注浆的效果良好。否则，隧道使用过程中的安全性没有办法得到确保。
第三种是桩基处理的方法。这种处理方法通常需要借助于桩基础进行承担顶端围岩和衬砌结构的负载。我们需要结合实际岩溶的充填物选择对应的桩基础。这种处理办法如果在隧道里开展作业，则允许设备进行作业的区域较为有限，而且工程作业的难度较大，工程作业时间较为持久，需要投入较多资金，不能确保连拱隧道底部岩溶处理的质量可靠。
第四种是复合地基处理的方法。复合地基处理通常是由两种具有不一样刚度的材料构成，需要一起承担顶端的负荷。我们通常使用的都属于复合地基。它属于桩基础连同其它地基构成的地基类型。考虑到复合形式在实际工程作业的难度与桩基础一致，也会在隧道使用过程中较为不便。
四、连拱隧道底部岩溶处理的关键点
第一是连拱隧道底部岩溶处理作业无疑是一件非常复杂的工程，我们需要在进行作业的时候考虑到实际的情况，多种方式相结合进行连拱隧道底部岩溶处理。处理的过程中不仅需要关注工程作业周围的自然保护和周围居民的影响情况，而且需要保证连拱隧道底部岩溶处理作业的安全。第二是我们应该进行准确地质勘测，通过预报的方法对溶洞进行必要的处理是至关紧要的。现阶段，我们可以借助于地质素描等多种方法进行掌子面首段及其附近区域岩溶的发育情况进行科学有效的预测。第二是我们在进行连拱隧道底部岩溶处理作业的时候应该尽可能的不再雨季或者暴雨进行工程作业。如果隧道埋深比较浅的情况，溶洞内部产生的涌水多少会受到气候因素的影响。如果地表面发生持续性暴雨若干小时之后，溶洞内部的水量会发生较大的增长；假若隧道埋深的时候，溶洞内部的水量也有可能同地表水产生某种联系。第三是我们在进行溶洞封堵作业的时候，务必要对溶洞的水量等多种参量进行科学的检测，同时进行必要的研究，从而可以确定出科学有效的注浆作业方法及其设备等。对于隧道附近区域地段的溶洞实施封堵作业之后，我们需要采取一定的措施避免溶洞水向着纵向发生位移，进而给非溶洞地带来说不必要的伤害。对于这种情况，我们需要设置足够厚度的隔水装置。
五、结语
总的来说，我们应该不断的将连拱隧道底部岩溶处理方法进行科学合理的改善。在对多种连拱隧道底部岩溶处理方法进行比较的前提下，多方面考虑实际情况，从而制定科学合理的拱梁结构的施工作业办法。同时需要针对制定的方案，进行必要的计算分析，保证荷载的有效性，并同时需要对其安全方面开展论证研究。
参考文献
[1]王亚琼，谢永利.连拱隧道在我国的发展与研究[J].公路，2015（06）
连拱隧道施工技术探讨 篇4
连拱隧道在国内外并不少见, 长期以来我国的隧道建设者们在隧道建设史上留下了一座又一座丰碑, 为我国设计和施工连拱隧道提供了宝贵的经验。
连拱隧道具有浅埋、偏压、围岩条件复杂、大断面、大跨度、低扁平率的特点。连拱隧道与单洞隧道的最大区别在于设置中墙结构, 这也是连拱隧道成功与否的关键所在。中墙在施工中既要作上、下行隧道初期支护的共同受力点, 同时也是上、下行二次衬砌的共同连接处, 因此, 目前的施工方法基本上是设置中导洞并超前开挖, 然后先期浇筑中墙结构, 以便于后期的支护结构有支撑点, 并承受部分围岩荷载。一般当中导洞和中墙混凝土施工结束后, 对于正洞的开挖则借鉴大跨度隧道的开挖施工方法, 不同的是施工爆破时需严格控制爆破参数, 以减少对中墙以及己建支护和衬砌的影响。
对于连拱隧道问题, 国内外进行了多方面的探讨, 但相比目前, 以往的研究类型相对繁多, 研究得还不够充分和深入, 我国连拱隧道主要采用三导洞施工法, 中隔墙在中导洞中的位置有居中和偏于一侧两种;此外在高速公路隧道修建中还有分片式施工方法和城市铁路特殊中导洞施工方法等其他施工方法。
2 连拱隧道常用开挖方法
对复杂地质条件下的连拱隧道, 选择恰当的施工方法是隧道成功修建的关键。目前国内较多采用的开挖方法一般为一下几种:
(1) 三导洞先墙后拱法。
双连拱隧道以三导洞先墙后拱法较多, 主要工序是:中隔墙导洞开挖、衬砌→中隔墙浇注→防水板铺设→1一侧导洞开挖、支护、扣拱→另一侧导洞开挖、支护、衬砌→ 2一侧隧道台阶开挖、支护、衬砌→另一侧隧道台阶开挖、支护、衬砌。按此步骤, 施工工序最多达到23～25步, 其施工程序见图1。
三导洞先墙后拱法是按照双连拱隧道结构受力特点多步骤施工, 施工安全性好, 适用于复杂破碎地层, 但施工工序较多, 施工期长。
(2) 单导洞法。
在地质条件一般时, 可采用单导洞法。单导洞法施工程序是在先开挖中导洞, 在中隔墙浇筑后, 主隧道左右主洞分别采用台阶法开挖, 衬砌支护为先拱后墙施工, 其施工程序见图2。
(3) 无导洞施工法。
在岩体整体性良好、强度较高的底层, 可以采用无导洞加岩墙法。我国广东莲花山双连拱隧道则采用比较特殊的施工程序:先按全断面开挖法开挖主洞, 并预留岩体中隔墙 (岩体厚度约为混凝土中隔墙的三倍) , 主洞初期支护后, 按跳槽式开挖中隔岩体, 间隔地作混凝土中隔墙衬砌, 其施工程序见图3与4。
①—全断面开挖;②—喷锚支护;③—采用锚杆支护中墙顶部; ( ④—中墙部位开挖;⑤—中墙衬砌;⑥—中墙上部开挖;注 ⑦—边墙及拱圈衬砌。:④及⑥可以同时开挖)
从以上三种施工程序可以看到, 三导洞先墙后拱法的施工特点是按照连拱隧道结构受力的特点多步骤施工, 施工安全性好, 适用于复杂破碎地层, 但由于步骤过多, 施工工期长 (约为后两种程序的两倍以上的工期) , 故常常工期难以满足。而对于岩层较好的地层, 采后两种施工程序比较好。
3 总结
本文在分析连拱隧道的发展状况以及连拱隧道特点的基础上, 总结了目前国内较流行的隧道开挖方法以及其适合范围。
参考文献
[1]冯卫星, 张映明.双跨连拱告诉公路隧道施工方案研究[J].石家庄铁道学院学报, 1998, 11 (2) :58-62.
[2]龚小陶.坞石隧道及富溪双连拱隧道稳定性有限元分析研究[D].中国地质大学 (北京) , 2005.
高速公路连拱隧道建设的应用与发展 篇5
高速公路连拱隧道建设的应用与发展
从高速公路连拱隧道的现场施工监测、支护荷载、岩土工程反分析的应用、室内试验方法的作用、数值模拟方法等5个方面介绍了高速公路连拱隧道的研究进展,指出了连拱隧道设计与施工存在的.问题:连拱隧道支护强度不均匀,连拱隧道施工方法有待优化、围岩稳定性与动态施工控制有待加强,设计理论和方法不尽成熟,施工工艺繁琐、难度大,并给出了相应的解决办法.
作 者：吴祥松 李海蕾 金玉 WU Xiang-song LI Hai-lei JIN Yu 作者单位：吴祥松,金玉,WU Xiang-song,JIN Yu(嘉兴学院建筑工程学院,浙江嘉兴,314001)李海蕾,LI Hai-lei(安徽两淮地质基础工程公司,安徽合肥,230000)
刊 名：嘉兴学院学报 英文刊名：JOURNAL OF JIAXING UNIVERSITY 年，卷(期)： 21(3) 分类号：U459.2 关键词：连拱隧道 现场施工监测 支护荷载 反分析 模型试验 数值试验连拱隧道偏压段的施工 篇6
商 (州) 漫 (川关) 高速公路是西部大开发省际公路通道银 (川) 武 (汉) 线陕西境内的一条重点公路, 我单位承建了A1合同项目段的N7标段, 其中隧道工程有:小净距隧道3座, 连拱隧道1座。针对赵沟连拱隧道进口段的不良地质与偏压地形情况, 本文就该隧道的施工方法、步骤和措施进行探讨。
1 工程概况
赵沟连拱隧道位于商州市杨峪河后坪村对岸的突出山梁后缘, 进口位于山梁北侧, 出口位于南侧, 隧道穿越安武河河道右岸一山体, 为曲线连拱隧道, 设计里程桩号为K 103+245～K 103+410, 长度为165 m, 进口设计高程1 094.77 m, 出口设计高程1 089.28 m, 底板最大埋深约54 m。隧道建筑限界净宽21 m[2× (0.75 m检修道+0.5 m左侧侧向余宽+2×3.75 m行车道+0.75 m右侧侧向余宽+0.75 m检修道) ], 净空限界高度5.0 m。从设计上分析, 为利于结构受力、便于施工以及模板台车的制作和利用, 衬砌断面内轮廓采用单心圆方案。采用3层复合式曲墙中隔墙, 中央分隔带宽度为4.7 m。
该隧道的进口段山坡坡度约40°～50°, 设计线路与坡面走向夹角约30°。地质情况为:进口段K 103+245～K 103+286表层覆盖坡积碎石土, 呈松散状, 土质不均, 结构杂乱;下伏岩性为石英片岩, 岩体较破碎, 强风化水平厚度在10.0～14.0 m, 裂隙较发育, 围岩稳定性差, 施工时易产生坍塌, 侧壁易出现小坍塌, 如逢雨季, 局部地表水易沿裂隙下渗, 洞室会出现渗水现象, 并会出现地表下沉或坍至地表, 施工时应采取防护措施。从隧道正面观察, 山坡地形较斜, 由此判断此段地质存在偏压现象, 这给施工进洞带来了一定困难。根据现场情况, 结合设计方案, 经过合理安排工序, 精心组织施工, 安全地通过了该段落。
2 进口不良地段的施工过程
2.1 大管棚施工
为了安全地开挖进洞, 设计采用了大管棚的超前注浆支护。洞口段设置纵向2 m长的C 25套拱, 厚50 cm, 套拱内预埋Φ 108 mm导向钢管, 打设Φ 89 mm、长20 m的钢管管棚, 管身钻Φ 10 mm的注浆孔, 间距15 cm, 呈梅花形布置。环向间距40 cm, 外插角度为1°～2°。但由于隧道进口段路线与山体等高线斜交, 隧道左侧露拱段较长, 根据设计的大管棚打里程桩号并进行实际测量后, 嵌入围岩长度只有4 m, 达不到管棚的支护目的及效果。经业主、设计以及我单位在现场会勘, 决定将左侧主洞的大管棚延长10 m。但在后来的施工中, 由于该段的覆盖层非常松散, 钻孔时卡钻严重, 我们采取一种灵活的工艺完成了管棚的埋入。将原设计的Φ 108 mm导向钢管改为Φ 130 mm导向钢管, 将Φ 89 mm的钢管管棚改为Φ 108 mm钢管管棚。在施工方法上也进行了调整, 将整体施工改为分段施工, 即自进式管棚施工, 将Φ 108 mm钢管的长度改为每节1 m, 两侧加工成螺旋杆, 丝扣厚度为3 mm;在施工过程中管棚随着钻孔机一起跟进, 防止了塌孔, 也加快了施工进度;两节钢管之间用丝扣连接, 管身之间不加工注浆孔, 只在管头预留注浆孔, 注浆时浆液从管头反向流入山体进行加固 (山体为坡积物, 较松散) , 这样对山体的整体加固及洞身开挖也有所保障。
2.2 偏压段的施工工序安排
(1) 开工后, 根据该隧道的地形等情况, 我们从出口向进口方向施作隧道的中导洞。当施工到进口段附近时, 由于进口段地质松散且存在偏压, 施工时出现了坍塌情况。经情况上报并组织专业人员现场会勘, 决定在进口段中导洞从塌方段至明暗洞范围段 (K 103+264～K 103+278) , 横向为中导洞开挖线右3 m、左2 m地质松散段落进行适当的小导管注浆, 导管采用Φ 50 mm钢管, 间距为1.5 m×1.5 m, 管长根据实际地形至开挖轮廓线, 进行地表加固 (见图1) , 水泥浆比例为1∶1, 注浆压力为1～1.5 MPa。
(2) 当地表固结后, 将中导洞开挖至隧道明暗交界位置, 并及时施作中隔墙。对于左线暗洞露拱的情况, 按设计在露拱的一侧采用护拱的施工方式, 结合大管棚施作。护拱采用与大管棚套拱相同的C 25模筑混凝土, 护拱里面采用I20a的工字钢, 间距为1 m, 设纵向连接钢筋。中导洞上方地表挖开段落用C 15素混凝土回填, 以防止地表水下渗。
(3) 施作完护拱后, 采用C 15片石混凝土在护拱一侧进行反压回填 (见图2) , 以抵抗开挖主洞时临空面增大、倾斜山体对隧道产生的偏压。反压部分拱顶厚度约1.5 m, 坡度为10 %, 侧面坡度为1∶0.5。反压体的基底采用Φ 50 mm注浆小导管与坚固的地层连接, 以加强反压体的抗滑性与抗倾覆性。
当以上各工序施作完毕, 方可进行主洞洞身的开挖。
2.3 洞身开挖
为了尽量减少对该不良地质段落的扰动, 以利于隧道结构的受力, 先从覆盖较薄的一侧 (即露拱一侧) 开挖进洞。开挖方式采用挖机掘进, 小导管超前支护, 以“短进尺、早支护、勤量测、早成环、保留核心土”的原则, 细致地安排施工。
2.4 地表的监控量测
监控量测是隧道开挖过程中的一项重要内容。该隧道按新奥法设计和施工, 由于进口段围岩松散、地质较差, 地表量测就成为该段量测内容的关键部分。在施工中, 我们加强了量测, 加密了测点, 测点布置及量测仪器严格按规范和设计文件要求执行, 同时根据实际情况加密量测。将每次的量测资料及时绘制成地表下沉位移 (u) -时间 (t) 关系曲线和地表下沉位移 (u) -距开挖面距离 (l) 关系曲线, 并进行分析、提交总工程师审阅, 出现问题时立即研究对策, 果断进行处理。
2.5 施工措施与注意事项
(1) 考虑时间效应对不良地段开挖的影响, 及时组织人员, 配备足够的设备和材料, 合理统筹安排, 加紧对偏压段的地表加固处理, 并及时做好施工记录, 使整个施工过程条理清晰、有序。
(2) 施工时, 一定要首先做好隧道洞口段的防排水设施, 尽量减少地表水的下渗, 以降低水对隧道的危害。
(3) 加强对进口不良地段的监控量测, 真实反映地表随开挖的变形情况, 并及时反馈信息, 为安全施工创造条件。
(4) 先将进口段护拱、反压回填做好后再进行主洞开挖, 并从覆盖层较薄的一侧先行开挖, 两主洞开挖掌子面保留一定的距离。开挖应遵循“短进尺、勤支护、保留核心土”等原则, 以保证不良地段施工的顺利进行。
3 结语
该隧道进口段的地质松散、地形偏压, 我们在施工中经过认真分析设计图纸, 精心组织协调工序, 对偏压地段先行的中导洞地表松散地质段进行注浆加固, 主洞采用一段护拱, 并用C 15片石混凝土反压回填, 依工序精心组织施工, 安全地通过了该段落。与同条件下隧道通常的施工方法相比, 加快了施工进度, 节省了投资, 而且安全可靠, 为隧道的后期安全运营打下良好的基础。
摘要：结合工程实例, 针对高速公路连拱隧道进口段不良地质与偏压地形的问题, 论述了不良段落开挖与加固、洞身开挖等的施工方法和技术措施。
富溪连拱隧道洞口段堆积体施工技术 篇7
汤(汤口)至屯(屯溪)段高速公路富溪隧道位于黄山市徽州区富溪乡黄柏山村境内,起讫里程为K205+713.00～K206+362.00,全长649 m,为直线连拱隧道,开挖跨度较大(23.86 m);隧址区属于构造侵蚀中山区,隧道轴线海拔高程介于270.0 m～399.0 m之间,相对高差129.0 m,隧道进口段地质极为复杂,分布第四系滑坡堆积层(Q
2 边仰坡施工方法
根据隧道设计文件和现场实际情况,以及为确保隧道进洞施工安全,对该隧道边仰坡采用不刷坡进行防护,减少对堆积体的破坏,边仰坡上半部(50 m高)采用SNS柔性防护系统(GPS2型主动防护网和RX-025型被动防护网)防护,边仰坡下半部采用ϕ32和ϕ25自进式中空注浆锚杆对堆积体进行固结,并用ϕ22和ϕ8双层钢筋网与锚杆连接,作为骨架网,最后喷射10 cm厚混凝土形成整体支护结构。
2.1 边仰坡上半部施工要点
边仰坡上半部采用SNS柔性防护系统防护,其主要施工顺序为:施工准备→GPS2型锚杆施工→RX-025施工准备→安装主动防护网→安装被动防护网。
1)施工前先进行临时设施搭设,高位水池、压风站等的建造,同时进行植被的清除,清理堆积体表面浮土(20 cm)和孤石工作。在熟悉图纸和技术资料的过程中,组织人员进行岗前培训。截水天沟提前施工完毕。2)主动防护网(GPS2型)施工时先进行基础锚杆孔及上拉、侧拉、锚杆孔的施工,施工完后再分别进行锚杆安装、锚固灌浆、养护、防护网安装。防护网按自上而下的顺序进行安装。3)被动防护网(RX-025型)施工时先确定系统钢柱基础的位置,确定上拉锚杆及侧拉锚杆孔孔位后即可进行锚杆钻孔或混凝土浇筑工作,待以上工序完毕后进行锚杆的安装及锚固灌浆,养护24 h后,即可进行钢柱、上拉锚绳、下拉锚绳、支撑绳的安装;其后进行防护网的安装;防护网安装完成后,再进行格栅网的安装。
2.2 边仰坡下半部施工要点
边仰坡下半部采用ϕ32和ϕ25自进式中空注浆锚杆对堆积体进行注浆固结,并用ϕ22和ϕ8双层钢筋网与锚杆连接,作为骨架网,最后喷射10 cm厚混凝土形成整体支护结构。其主要施工顺序为:施工准备→搭设脚手架→初喷混凝土5 cm(YG40型钻机定位)→自进式锚杆施工→自进式锚杆注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土。
1)施工准备。
施工前先进行临时设施搭设,高位水池、压风钻等的建造,同时进行树木的砍伐,清理堆积体表面浮土(30 cm)和孤石工作。在熟悉图纸和技术资料的过程中,组织人员进行岗前培训。
2)搭设脚手架。
脚手架搭设高度约60 m,脚手架搭设采用ϕ50无缝钢管搭接;脚手架由竖向立杆、横向水平杆及斜向支撑杆组合而成,竖向立杆间距1.5 m×1.5 m,横向水平杆间距1.5 m×1.5 m,紧靠山体空间单元设斜向支撑杆,斜向支撑杆与临时药卷锚杆固定。
3)施钻锚杆。
根据设计要求和现场实际情况定出锚杆孔位,作出标记,使用YG40钻机施钻ϕ32和ϕ25自进式中空注浆锚杆,按梅花形相间布设,ϕ32自进式中空注浆锚杆长度为10 m,间距为2.5 m×2.5 m,ϕ25自进式中空注浆锚杆长度为6 m,间距为2.5 m×2.5 m。
施钻锚杆宜呈1°～2°的仰角施工,以免高压水进入山体造成人为的破坏;锚杆钻入山体不得小于设计的95%,每完成一根后,将垫板紧贴岩面安设,并将螺母拧紧。
4)锚杆注浆。
浆液采用1∶1的水泥浆;注浆前将杆体与孔壁空隙用锚固剂堵实,然后将按设计配比拌和好的浆液注入锚杆体,压力控制在2 MPa内,压力维持时间不小于10 min,当达到设计注浆量或孔口冒浓浆时停止注浆,迅速将止浆塞塞入锚杆口内,并将螺母再次紧固。
5)铺设钢筋网。
钢筋网采用双层钢筋网铺设,分别为ϕ22和ϕ8钢筋网,网格为20 cm×20 cm;钢筋网铺设前若有锈蚀需清除,钢筋网顺着岩面的起伏紧贴岩面铺设,与岩面间距不得大于3 cm,并与锚杆连接牢固,喷射混凝土时不得晃动。
6)喷射混凝土。
喷射时按下面顺序操作:喷射前用高压风将山体表面的杂物吹干净;喷射混凝土作业时按照分段、分片、由下而上的顺序进行, 嘴要正对受喷面(距离以0.6 m～1.2 m为宜),均匀缓慢按顺时针方向做螺旋形移动,一圈压半圈,循序渐进,对凹凸悬殊岩面按先下后上,先两头后中间顺序喷射,并应进行分层喷射,后一层应在前一层混凝土终凝后进行;喷射中若发现松动石块必须及时清除。
3 超前大管棚预支护施工要点
大管棚采用C25型钢混凝土、ϕ108×6 mm无缝钢管、钢筋笼(由ϕ42×4.5 mm无缝钢管和Φ22螺纹钢组成)、1∶1的水泥浆进行超前预支护,其主要施工顺序为:套拱构筑(预埋导向管)→搭设作业平台→定位安装钻机→钻孔→安装钢管→钢管内下钢筋笼→管内注浆。
4 上半断面环形开挖
主要施工要点为:在已安装的第一组钢支撑及第一排小管棚(小管棚为ϕ32自进式中空注浆锚杆,长5 m,间距为20 cm)之下沿开挖轮廓线自起拱线向上开挖80 cm宽的槽,进尺50 cm(钢架间距),挖好后立即沿开挖面铺设钢筋网,喷射混凝土封闭(含掌子面及核心土),喷5 cm厚,然后安装第一片钢支撑(预埋Ω型弹簧管排水),再进行二次喷射混凝土,直接将钢支撑覆盖,接着挖掉中间核心土(见图1),将掌子面挂网喷射5 cm厚混凝土封闭。这样便完成了一个上半断面掘进循环,当掘进至3.5 m时(搭接长度1.5 m),打入第二排ϕ32自进式中空注浆锚杆,并注浆固结。如此反复进行,直至完成堆积体段的上半断面掘进。在每次打入ϕ32自进式中空锚杆注浆前,为防止浆液从掌子面流出,掌子面必须二次加喷混凝土5 cm,以作为止浆墙,提高注浆效果。
5 下半断面边槽分部开挖
由于中导坑开挖跨度不大,下半断面开挖划分两部分,先开挖右侧Ⅰ部,滞后开挖左侧Ⅱ部,Ⅰ部与Ⅱ部之间留1∶0.5坡率,Ⅰ部超前Ⅱ部长度不宜过长,控制在5 m以内。开挖完成后,立即进行初期支护,初期支护采用系统锚杆、钢筋网、钢拱架及喷射混凝土进行支护,待Ⅱ部完成后便形成了一个相对封闭的支护系统,并对中隔墙衬砌创造了安全作业空间。
6 结语
隧道洞口段堆积体施工,关键在于对山体的固结和选择对山体开挖扰动小的开挖方法,采用SNS柔性防护系统防护和自进式中空锚杆注浆固结山体及超前大管棚预支护,施工方便、迅速,较好地固结了山体,保证了安全进洞,选用台阶分部预留核心土开挖方法减小了对围岩的扰动,保证了施工及以后运营的安全。
摘要：结合富溪连拱隧道洞口段堆积体施工实例,详细地介绍了该隧道边仰坡的施工方法,提出了超前大管棚预支护施工要点,阐述了隧道断面开挖的施工要点,指出了该方法施工简便、快速,可保证施工及以后运营的安全。
关键词：堆积体,连拱隧道,施工技术,洞口段
参考文献
[1]于书翰,杜谟远.隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]黄成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2004.
双向六车道连拱隧道设计与施工建议 篇8
关键词：大跨度,连拱隧道,施工方法,中墙
0 引言
目前,双向六车道连拱隧道普遍存在支护结构的设计参数较保守,施工方法复杂,施工工序较多的特点,由于需要设置临时支护而使施工出现反复,这不仅严重影响了隧道施工进度,而且支护结构容易出现相对薄弱的部位,难以保证隧道围岩和支护结构的稳定并影响施工安全。因此,有必要针对大跨度连拱隧道的设计与施工进行系统的研究和分析。
本文针对吴家庄隧道设计参数与施工方法,结合宛坪高速标段其他隧道的施工条件,对双向六车道连拱隧道的设计与施工提出一些建议,对类似工程将有积极的参考价值。
1 施工方法
对于六车道连拱隧道,一般采用中导洞法和三导洞法施工。侧导洞法有利于初期的稳定,故对于围岩级别为Ⅳ级或Ⅳ级以上,岩体风化强,节理裂隙较发育,断裂构造较发育的围岩,建议采用三导洞法施工;对于Ⅳ级或Ⅳ级以下,岩体风化弱,节理裂隙不发育,无明显断裂构造的围岩,可以采用中导洞法施工。
先行洞的开挖会扰动后行洞部位的围岩,导致后行洞围岩受力复杂且初衬受力大于先行洞,故后行洞施工难度大于先行洞。所以开挖两侧主洞或导洞时,应先施工埋深浅、围岩条件差的一侧洞室,且两洞室应错开3倍洞径以上的距离,这样开挖后行洞时,先行洞相对部位的初衬受力基本稳定,围岩基本收敛,受到的扰动就小。当围岩较差时,应该采用留核心土上下台阶法施工,下台阶要求为长台阶,这样开挖下台阶时上台阶初衬受力基本稳定,上台阶受到的扰动就较小,有利于隧道的稳定。
2 中墙的施工与设计
从防水角度考虑,连拱隧道一般运用三层中墙,其中两外层为二衬。在施作二衬前,依靠内层中墙支撑隧道上部荷载,故内层中墙的稳定性在隧道施工过程中显得尤其重要,因此内层中墙的厚度不能做得太薄,建议内层中墙中部厚度在1.4 m～1.5 m,高度在7.0 m～7.5 m,结构采用钢筋混凝土。由于中墙两端存在端面效应,两端应力较集中,故中墙端部厚度要大于中部,建议端部宽度为3.0 m～4.0 m。
在施工过程中中墙受力反复,也受到较大偏心压力,为了防止中墙倾覆,中墙顶部和底部应该安装锚杆,锚杆需伸入中墙内。中墙顶部应为一弧形,且与上部围岩接触密实,这样中墙顶发生横向的变形时,上部围岩会产生抗力来避免中墙倾覆。中墙顶部和主洞钢拱架接触部位要垫钢板来防止中墙受到点荷载,否则中墙顶部混凝土会被压溃。施工时,中墙侧钢拱架落脚部位应尽量偏离中墙边缘,以免中墙边缘受荷面积小而被压溃,如图1所示。
施作中墙后,中墙顶部和围岩间会有一定空洞,如不处理,会导致围岩荷载无法传到中墙顶部,一般埋设注浆管注浆来填充顶部空洞。埋设注浆管间距不能太大,否则不能保证中墙顶部和围岩接触密实。建议注浆管间距为1 m。
3 导洞的施工
如果采用导洞法施工时,应晚点拆除导洞临时支护,尽量等到该断面初期支护喷混凝土达到一定强度后再拆除,尤其是中墙侧钢拱架,建议开挖上台阶20 d后再拆除中导洞临时支护和侧导洞临时支护,如图2所示。
4 主洞的施工与设计
主洞上台阶开挖为隧道开挖的关键工序,跨度大,危险性大,因而要慎重施工。在开挖先行洞时,中墙偏向先行主洞,为了平衡偏压,开挖先行洞前,应先回填后开挖洞侧中墙的下部,中墙上部用钢拱架横向水平支撑,如图3所示。
通过施工和量测知道,锚杆、喷混凝土和钢拱架具有不同作用。在整个断面中,中墙侧拱腰和拱脚部位是连拱隧道最薄弱环节,可以减小锚杆间距来加强该部位初衬支护;边墙部位是连拱隧道中受力较小部位,可以增加锚杆间距来减弱该部位初衬支护。Ⅴ级围岩初衬支护参数建议如下:Ⅰ25工字钢,间距0.5 m～1 m,锚杆长3.5 m～4.5 m,环向间距0.5 m～1 m,其中中墙侧环向间距为0.5 m,边墙侧环向间距1 m,喷混凝土厚度0.28 m～0.35 m,如图4所示;Ⅳ级围岩初衬支护参数建议如下:Ⅰ20工字钢,间距0.75 m～1 m,锚杆长3 m～4 m,环向间距0.5 m～1 m,其中中墙侧环向间距为0.75 m,边墙侧环向间距1 m,喷混凝土厚度0.25 m～0.3 m,如图5所示。
5 仰拱的施工
仰拱的施作有利于改善上部二衬受力,故隧道下台阶开挖及初期支护完成后,应及时进行仰拱的开挖及回填。Ⅲ级或Ⅲ级以下围岩可以不采用仰拱结构,Ⅳ级或Ⅳ级以上围岩的仰拱采用和上部二衬一样的厚度。
6 二衬的设计与施工
对于Ⅳ级或Ⅳ级以下浅埋隧道的二衬采用45 cm厚钢筋混凝土可满足受力要求,Ⅴ级大跨度浅埋隧道的二衬采用50 cm厚钢筋混凝土可满足受力要求。施工时,要保证全断面二衬达到设计厚度。建议采用全断面一次性施作二衬,对于浅埋大跨度连拱隧道,应及早施作二衬,对于深埋大跨度连拱隧道,要求围岩收敛趋于稳定时再施作二衬。衬砌混凝土灌注后,当强度达到设计强度70%以上,才可拆模,并进行养护。
参考文献
[1]JTG D70-2004,公路隧道设计规范[S].
[2]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].
[3]王军.连拱隧道施工过程的力学分析[D].上海:同济大学,2003.
[4]卢耀宗,杨文武.莲花山大跨度连拱隧道施工方法研究[J].中国公路学报,2002,21(5):679-683.
连拱隧道施工技术 篇9
隧道结构系统比较复杂, 质量的好坏主要取决于隧道结构各组成部分的质量, 因而质量检测的内容很多, 针对不同的检测内容, 本隧道施工采用的检测方法有:瞬态瑞雷波、声波探测法、地震映象法、地质雷达法。这些方法针对不同对象及测试内容, 发展及应用情况也各不相同。
1 检测方法的合理选用原则
1) 准确性原则。
在对浅埋大跨径连拱隧道施工中出现的各种病害选择检测方法时, 可以选择一种或几种检测方法和手段对其进行检测, 要求多种检测方法互相补充和校核;可根据不同病害的破损程度选择有损检测和无损检测相结合的立体检测手段;在选择检测方法和检测仪器时应确保其可靠和便于操作与分析, 并能准确反映隧道的损坏程度。
2) 效率性原则。
由于隧道检测一般是与隧道施工一起进行的, 进行病害检测时应尽量避免隧道开挖、爆破, 这就要求检测方法具有快速、准确的性能。
3) 经济性原则。
在选择病害的检测方法时还应遵循经济性原则, 应以最少的花费达到较好检测的目的和效果。
2 声波检测的工作原理
声波检测技术主要是通过发射声波到材料介质, 接收反射波的相关参数, 进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法, 在接收声波的主要参数中, 最常用的是波速参数, 即通过检测声波在材料中的传播速度来分析其力学性能的方法。其基本原理是利用波的行进速度与材料介质的软硬度即强度的密切关系, 而材料强度又同它的密实度、弹性模量以及泊松比有关, 以在无限大固体介质中传播的纵波波速为例, 公式为
式中:Vp为声波纵波的速度, m/s;E为弹性模量, MPa;ρ为介质材料密度, kg/cm3;μ为泊松比为, 无量纲量。
有了波速的计算公式, 通过在介质中不同位置设置传感器, 测量声波在一定距离L内传播的时间t, 利用速度、时间与位移的关系计算波速, 利用式中速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数, 如弹性模量、抗压强度、抗折强度等, 还可用来检测材料或结构内部的缺陷。
3 瞬态瑞雷波检测工作原理
瑞雷波是一种沿介质自由表面传播的弹性波, 由英国科学家瑞雷 (Rayleigh, 1887) 发现并进行数学论证。随着面波探测在天然地震和工程勘察领域中的应用, 面波理论在原理、测量技术和数据处理方法上, 都得到很大的发展。了解面波原理是有效应用面波测深的基础。
瑞雷波是一种表面波, 在半无限体中, 它的能量主要集中于1/2波长范围内;在点源作用下, 瑞雷波 (R) 的能量占总能量2/3, 纵波 (P) 占7%, 横波 (SV) 占26%。表面波会随深度逐渐衰减, 质点是以椭圆形逆时针运动, 即水平运动滞后于竖向运动。
瑞雷波具有频散特性, 即在分层介质中, 不同的瑞雷波传播速度不同。
4 地震映象检测的工作原理
地震映象法即地震反射法中的共偏移距法, 它是通过人工激发震动波在地下介质传播过程中, 遇到不同介质的分界面时 (即波阻抗界面) , 产生一定能量的反射波并返回地面, 经置于地面的检波器接收后输入地震仪, 再通过地震仪进行信号放大, 采样后将波形数据记录于磁盘, 并通过计算机及人工分析对接收到的地震波时间、相位和振幅等信息进行分析处理、解释, 计算出各层介质的速度和埋深。根据反射法中的最佳偏移距技术, 选择合适的偏移距, 激发点与检波点的距离固定不变, 每激发一次, 记录一道, 沿测线不断移动激发点及检波点, 通过地震仪记录可获得一条最佳偏移距地震反射时间剖面, 以大屏幕密集显示成彩色时间剖面, 再现地下地层结构形态, 通过计算机对地震反射时间剖面进行数据处理解释, 可获得地层界面的深度。图1是地震映象法反射波模型。
5 地质雷达检测的工作原理
地质雷达的基本原理是向地下发送脉冲形式的高频电磁波, 电磁波在地下介质传播过程中, 当遇到存在电性差异的地下目标体, 如空洞、路面结构层分界面等时, 电磁波便发生反射, 返回到地面时由天线接收, 在对天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上, 根据接收到的雷达波形、强度和双程走时等参数推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态, 从而达到对地下隐蔽目标物的探测。路用地质雷达采用非接地性测量, 可作快速连续检测, 对检测对象无损害, 能比较直观地表现检测目标物, 因此路用地质雷达成为道路检测的重要工具。路用GPR主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。
发射机的主要作用是产生已知波形的射频, 该射频是一种典型的正弦型脉冲, 经分离器 (即收发开关, 仅对单基天线而言) 传输给天线, 再由天线将此电磁波定向辐射入介质。这种高频电磁脉冲离开天线后便成为发射信号, 发射信号经由空气到达介质表面时, 一部分信号会透射继续向下传播, 另一部分信号沿不同的方向反射。电磁波在介质内的传播过程中, 每遇到不同的结构层, 就会在层间界面发生透射和反射, 而且透射的雷达信号会越来越弱。介质内异常体可以根据其电磁特性如介电常数来区分, 当相邻材料的电磁特性不同时, 会在其界面影响射频信号的传播, 即发生透射和反射。
在射频发射过程中, 在发射机和天线之间由分离器联结, 短期发射后, 分离器切断发射机和天线的联结, 把接收机和天线联结起来。分离器的作用在于保护接收机的输入元件, 使其不被发射机的高能输出损坏。
接收机的任务在于捕捉到微弱的反射信号并对其进行放大, 然后将这些信号传递给信号处理机。信号的专门处理过程取决于GPR系统的应用程序, 但都会对接收信号数字化并存储在数字存储器上。反射信号经过放大并处理后即可获得所需信息, 终端设备的作用就是将这些信息显示出来。
地质雷达是一种快速、高效的无损检测工具, 可广泛应用于隧道检测。应用地质雷达可进行衬砌界面、衬砌厚度、注浆不密实以及脱空等评价, 为隧道施工质量的监控和预防性养护评价提供高效快速的检测手段。
6 结束语
综合来说, 瑞雷波勘探作为一种新兴技术, 适用于地表浅部空洞探测, 与其它物探方法相比, 具有施工简单、效率高、分辨率高、解释精度高以及成本低等优点。利用其频散特性、传播速度及与岩土物理力学的相关性, 瑞雷波勘探不仅是地表空洞探测中行之有效的方法, 而且随着研究工作的不断深入, 瑞雷波勘探在空洞探测中也会有广阔的应用前景。
参考文献
[1]胡庆安, 夏永旭, 土文正.双连拱隧道施工过程的三维数值模拟[J].长安大学学报:自然科学版, 2005, 25 (1) :45-50.
[2]谈杜勇.连拱隧道开挖过程的模型试验研究及其三维数值模拟[D].上海:同济大学, 2006.
[3]王文正.公路双连拱隧道开挖方法及施工过程数值模拟研究[D].西安:长安大学, 2003.
[4]彭定超, 袁勇, 章勇武.开挖施工方式对连拱隧道中墙影响的空间分析[J].现代隧道技术, 2002 (1) :47-53.
连拱隧道施工技术 篇10
长平高速公路是新建长治至安阳高速公路中山西省境内管段, 其中虹梯关隧道设计为双行四车道分离式单洞, 单洞全长13 km。出于运营通风考虑, 在隧道线路右侧设置四个通风斜井及两个地下风机房。
虹梯关隧道辅助通风巷道的地下风机房具有断面多、跨度大、结构复杂、洞室交叉多、群洞效应明显的特点。施工难度极大, 安全风险非常高。
地下风机房洞室群主要由排风道, 送风道, 运输通道, 避难通道, 检修通道, 风机房及配电工作室组成。其1号地下风机房和1号, 2号斜井及正洞左右线关系平面布置详图见图1。
在该布置结构中, 施工的重难点在四条风道与风机房的八个交叉口段落的四连拱隧道。由风机房算起, 向两侧风道展开, 四连拱隧道的设计结构型式分别为SC1-8型衬砌段, 长2 m, 结构断面为连拱型同一断面;SC1-9型衬砌段, 长6 m, 结构断面为连拱型喇叭口变截面断面;SC1-10型衬砌段, 长6 m, 结构断面为小净距型喇叭口变截面断面。
2 四条风道与风机房的八个交叉口段落的四连拱隧道设计情况
设计1号, 2号通风斜井由送排风道进入正洞需穿越1号地下风机房, 在风道与地下风机房相交处 (JC1-6交叉口) 为四连拱及小净距隧道 (SC1-8, SC1-9, SC1-10型衬砌断面) 。
设计SC1-10型衬砌段为小净距隧道, 长度2×6.0 m, 1号送排风道采用Ⅰ14型钢拱架、系统锚杆、锚喷网支护;2号送排风道采用打设系统锚杆、铺设钢筋网、喷射混凝土支护。
SC1-9型衬砌段设计为四连拱隧道, 长度2×6.0 m, 1号, 2号送风道间中隔墙宽度由4.475 m渐变为2.0 m;2号送排风道间中隔墙宽度由3.85 m渐变为2.0 m;1号送排风道间中隔墙宽度由5.25 m渐变为2.0 m。2号送排风道拱部采用Ⅰ14型钢拱架支护, 1号送排风道采用Ⅰ18型钢拱架支护, 风道间拱架拱脚全部支撑于中隔墙上。
SC1-8型衬砌段设计同样为四连拱隧道, 长度2×2.0 m, 风道间中隔墙宽度均为2.0 m, 1号送排风道拱部采用Ⅰ18型钢拱架支护;2号送排风道拱部采用Ⅰ14型钢拱架支护, 拱架拱脚全部支撑于中隔墙上。
3 施工开挖顺序
开挖穿越SC1-8, SC1-9, SC1-10型衬砌段是该项工程施工的关键环节, 也是安全控制的重点, 为保证安全、平稳、快速通过, 拟采取以下方法施工:1) 首先由1号, 2号斜井侧按照排风通道断面进行1号, 2号排风道开挖支护至SC1-10断面, 然后进行SC1-10, SC1-9, SC1-8型三断面间变截面衬砌断面开挖支护;在SC1-8型衬砌断面开挖支护完成后, 由1号排风道进行挑顶施工地下风机房, 形成地下风机房拱部开挖支护断面后, 沿风机房中线向风机房两端进行地下风机房开挖及支护施工。2号排风道在SC1-8型衬砌断面开挖支护完成后, 按该断面尺寸穿越风机房, 进行对面SC1-8, SC1-9, SC1-10型三断面间变截面衬砌断面开挖支护;在SC1-10型衬砌断面施工完成后, 进入2号排风通道正常断面施工, 并与正洞左线尽早贯通。在地下风机房开挖及支护施工完成后, 也实现了1号, 2号斜井在风机房内连通的目标。1号, 2号斜井与正洞左线通过风机房实现连通, 将为风机房后续工作的安全施工创造有利条件。2) 风机房衬砌断面开挖支护完成后, 加紧进行运输通道开挖支护, 尽早实现运输通道贯通主线的目标, 以利于风机房施工安全及材料运输的便利。3) 运输通道与主线左洞贯通后, 浇筑1号, 2号排风道SC1-8, SC1-9, SC1-10型三断面间变截面二次衬砌, 然后中导洞法开挖支护1号, 2号送风道SC1-8, SC1-9, SC1-10型三断面间变截面衬砌断面, 施作二次衬砌。4) 1号, 2号排送风通道完成后, 进行避难通道、检修通道及配电室施工。
4 具体施工方法、工艺
设计SC1-10型衬砌段为小净距隧道, SC1-9型衬砌段为四连拱变截面隧道, 同时为方便施工, 施工时将按照相应排送风道开挖断面进行开挖, 待开挖完四连拱中导洞后进行SC1-8, SC1-9, SC1-10型衬砌段扩挖成型施工。
四连拱隧道段1号, 2号送排风道, 采取以下施工方法:
设计连拱隧道之间为整体式中隔墙, 施工时将1号, 2号送排风道间整体式中隔墙改为叠合式中隔墙, 即将1号, 2号排风道断面扩大, 并保证相邻风道在中隔墙处的设计衬砌厚度, 同时将1号, 2号排风道拱部钢拱架接长落底, 施作锚喷网支护, 相邻风道拱部钢拱架搭接支撑于1号, 2号排风道初期支护内钢拱架上, 拱脚设置连接钢板与之连接牢固。1号, 2号送风道仍按照设计施工方案中导洞法开挖支护。
因四连拱隧道受力复杂, 施工时在原设计基础上增设初期支护仰拱及衬砌仰拱, 封闭成环, 以保证洞身结构的安全、稳定。
调整后衬砌支护参数:
1) 初期支护内型钢拱架1号排风道由原设计Ⅰ18工字钢改为Ⅰ20b工字钢, 2号排风道由原设计Ⅰ14工字钢改为Ⅰ18工字钢, 纵向间距均由原设计1.0 m调整为0.6 m;喷射混凝土厚度1号排风道为26 cm, 2号排风道24 cm。
2) 原设计Ø22砂浆锚杆均改为D25中空注浆锚杆, 1号送排风道锚杆每根长度4.0 m, 2号送排风道锚杆每根长度3.5 m, 间距均为60 cm×100 cm。
3) 增设初期支护仰拱及衬砌仰拱, 仰拱内钢拱架1号排风道采用Ⅰ20b工字钢, 2号排风道采用Ⅰ18工字钢;衬砌仰拱厚度1号送排风道55 cm, 2号送排风道45 cm。
4) 将1号, 2号送排风道间中隔墙墙身加高, 基础加深, 初期支护内仰拱钢拱架支撑于中隔墙基础两端, 并在基础内预埋钢板与钢拱架焊接牢固。
5) 将1号, 2号排风道位于中隔墙一侧拱部钢拱架接长落底, 纵向间距60 cm, 喷射混凝土厚度1号排风道26 cm, 2号排风道24 cm。
6) 二次衬砌按照调整后断面施工, 内部净空尺寸符合设计要求, 衬砌钢筋在拱部、边墙和仰拱内全环布设, 钢筋直径、规格、间距均维持原设计。
7) 超前支护1号排风道采用Ø42 mm×4 mm无缝钢管, 每根长4.0 m, 环向间距35 cm, 纵向每1.2 m一排, 沿拱部环向布设;4号排风道采用Ø42 mm×4 mm无缝钢管, 每根长3.5 m, 环向间距35 cm, 纵向每1.2 m一排, 沿拱部环向布设。注浆采用水泥单液浆。
中导洞法施工工艺。中导洞法施工1号, 2号送风道SC1-8, SC1-9, SC1-10型衬砌段。具体施工方法及工艺如图2所示。
1) Ⅰ:开挖中导洞, 架立钢架, 打设系统锚杆, 铺设钢筋网, 喷射混凝土完成支护, 立模浇筑中隔墙混凝土;2) Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ:施加中隔墙横向临时支撑, 并将中隔墙顶部与围岩间空隙用混凝土回填密实, 然后进行2号送风道开挖, 架立钢架, 施作锚喷网支护;3) Ⅴ:开挖2号送风道仰拱, 架立钢架, 施作锚喷网支护;4) Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ, Ⅸ:1号送风道一侧开挖, 架立钢架, 周边锚喷网支护。
1号, 2号送风道开挖支护完成后, 破除中导洞临时支护及临时中隔墙和临时仰拱, 施作1号, 2号送风道二次衬砌。
中导洞设计采用直墙加半圆拱断面, 净宽6.6 m, 净高6.316 m, 初期支护采用Ⅰ14型钢拱架, 纵向间距为0.8 m, 采用Ø22钢筋连接, 连接钢筋环向间距为1.0 m;在拱部、边墙部位打设D25中空注浆锚杆, 每根长度3.0 m, 间距为100 cm×80 cm, 梅花形布置;拱架与岩面间铺设Ø8钢筋网, 网格尺寸为20 cm×20 cm, 20 cm厚C20喷射混凝土 (见图3) 。
因1号, 2号送风道开挖支护需前后错开施工, 由于左右两洞的不对称施工, 以及爆破的震动, 分步施工的反复扰动, 通过左右洞的初期支护将压力传递到中墙, 易造成中墙受力的不平衡。当中墙不能抵抗这种单侧推力而发生较大位移时, 将会引起拱部支护开裂失稳, 为确保中墙的稳定, 必须采取以下防范措施:
1) 合理组织施工工序, 作好控制爆破及控制进尺, 每循环进尺控制在0.8 m, 以减小对围岩的扰动。
2) 1号, 2号送风道开挖前, 在中墙混凝土浇筑完成并达到设计强度后, 及时将中墙顶部与围岩之间的空隙用混凝土回填密实, 并采用Ⅰ20工字钢对后开挖一侧施加中隔墙横向临时支撑, 以确保中隔墙稳定, 横向临时支撑上下共设四道, 间距92 cm, 纵向间距为1.0 m (见图4) 。
虹梯关隧道辅助通风巷道的地下风机房系统从2012年3月开始施工, 至2013年3月结束, 由于施工开挖顺序安排合理, 具体施工方法、工艺符合实际施工情况, 安全快速的完成了风道与风机房交叉地段复杂结构的施工, 从而实现了该工程整体安全高效、保证施工质量的完成施工任务。
摘要：介绍了虹梯关隧道辅助通风巷道的地下风机房系统施工情况, 具体阐述了风机房与风道交叉口连接段四连拱隧道的设计要点、施工开挖顺序以及施工方法, 保证了该工程安全高效的完工。
关键词：隧道,通风斜井,风机房,施工
参考文献