大跨隧道洞口浅埋段工法转换
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地铁浅埋大跨暗挖隧道进洞方案1.工程概况某站至某大街站区间设计起讫里程为DK14+281.175~DK15+198.250,全长917.075m,沿十一纬路呈东西向布置。
十一纬路是城市交通主干道,有七条单行道加一条反向公交车道,道路交通非常拥堵;道路两侧高层建筑密布,建筑物距离隧道较近;区间地下管网密集,包括排污、降水、给水、电信、电力、煤气、光缆等管网,排污、降水管线在开挖断面之上,施工中应加强支护,减小地面沉降对管线影响;依据勘察报告提供资料,本区间隧道通过围岩均为Ⅰ级,区间穿越地层主要为砾砂、圆砾层,且全部在承压水中,容易发生塌方。
区间结构为马蹄形断面,纵向线路自西向东呈向下单面坡,最大纵坡2.5%,区间在某大街站站前设置渡线、停车线及联络线。
线路隧道断面由单线单洞、双线单洞等断面组成。
区间设2个施工竖井,竖井通过联络通道与区间左右线相接。
1#竖井中心里程为DK14+296.000,与某站在同一施工场地内;2#竖井中心里程为DK14+907.600,施工场地设在南二经街。
2.施工方案竖井施工至马头门拱顶标高时,预留马头门洞口,竖井格栅仍环向封闭,沿马头门拱部设加强环筋,马头门两侧各增设四根竖向连接筋。
并施做马头门拱部大管棚及超前小导管注浆预加固。
竖井施工至马头门拱脚后,凿除马头门拱部竖井壁格栅和砼,支立马头门拱部隧道格栅,将格栅钢筋与被割断的竖井格栅焊接成一体,共同受力,拱脚设锁脚小导管及临时钢管横撑,喷射马头门拱部砼。
马头门拱部施工2-3米时,封闭掌子面,继续向下施做竖井至设计标高,封闭竖井底板,再破除马头门下部竖井壁水平格栅,支立马头门边墙和底部格栅,喷射砼,转入横通道施工。
同样,横通道施工至正线马头门时,预留马头门洞口及大管棚、超前小导管孔洞,加强马头门两侧格栅的连接,待横通道施工完毕后,再破马头门进入正线施工。
现就竖井马头门施工作详细介绍:2.1马头门施工步骤a、竖井开挖支护至横通道上台阶面。
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.S1.019大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析董仕奎,潘登,刘英杰(山东东方路桥建设有限公司,山东临沂276000)摘要:本文通过研究隧道工程相关文献和案例,对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析,提出了在施工时需要考虑的技术保证条件,以及制定合理的施工计划、施工原则等一系列相关措施。
文章结合临临高速公路建设中的隧道工程项目,选取了合适的施工方法,结果对提高隧道工程施工效率和质量提供了有力支持,并减少了隧道施工对周围环境的不利影响。
关键词:隧道工程;大断面;浅埋施工;施工方案中图分类号:U455.4 文献标识码:A 文章编号:1673-6478(2023)S1-0067-050引言在当前,国家高速公路网的建设四通八达,众多的工程项目在线路规划中由于需要考虑生态环保、合理距离等因素,有些项目不得不以架桥、开隧的型式进行线路的连接。
其中,在隧道工程的建设过程中,大断面及浅埋隧道洞口施工技术作为其中关键的一环,对于确保隧道的稳定性、施工效率和安全性至关重要。
本文旨在对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析,包括施工前的技术保证条件及具体施工方案。
通过选择使用合理施工方法、充分考虑地下结构和施工过程中的安全管理,可以有效地解决大断面隧道洞口施工中的难题,确保工程质量和安全性。
1项目概况车场隧道是临临高速公路建设项目中的其中一个隧道工程,该隧道项目地位于沂源县车场村东800m处,为双向六车道分离式中隧道。
采用“新奥法”设计原理,项目以锚喷混凝土作为初期支护,以模筑防水混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构。
具体工程量如表1所示。
收稿日期:2023-05-17作者简介:董仕奎,男,中级工程师,从事高速公路工程建设相关工作.表1 车场隧道主要材料工程数量表材料名称单位数量钢筋HPB300 kg 1 079 528.2HRB400 kg 5 854 793.6 工字钢kg 4 514 773.3混凝土C40 m3 3 995.9C35 m339 214.3C30 m37 720.8C25 m334 627.3C20 m311 217.4C15 m335 451.3 土工布m2122 458.1 防水板m289 097.42技术保证措施分析2.1 超前地质预报技术的应用为保障施工的顺利进行和安全性,车场隧道的大断面及浅埋隧道洞口施工主要采用了超前地质预报技术。
隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法是一种常用于隧道洞口附近地质条件复杂的工程中的施工工法。
本文将对该工法的前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行详细介绍。
一、前言隧道洞口附近地质条件复杂,常常存在地质脆弱带,施工难度大,容易引发地面下沉、渗水等问题。
隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法是一种以明挖工法为主,暗工法为辅的综合施工方法。
通过采取一系列技术措施,提高施工效率、保证施工品质、确保施工安全。
二、工法特点1. 由于采用明挖工法为主,施工进度快,可以有效降低隧道洞口周围地基沉降的风险。
2. 暗挖段的施工用于处理地质脆弱带等复杂地质条件,保证施工的稳定性和安全性。
3. 通过反压回填的方式,提供了较好的地基承载能力,减少地基沉降和隧道结构的变形风险。
三、适应范围适用于隧道洞口附近地质条件复杂的工程,如地下水位较高、地质结构脆弱等情况下的隧道工程。
四、工艺原理该工法主要通过反压回填、明挖暗做等技术措施来提高施工效率和保证施工质量。
明挖工法主要用于开挖混凝土箱涵,暗挖工法主要用于处理地质脆弱带等复杂地质条件。
反压回填可通过回填土的压实,提供地基的承载能力。
五、施工工艺1. 开挖明挖段:采用剥离法开挖混凝土箱涵,保证施工的安全和质量。
2. 暗挖段施工:采用盾构机等专用设备进行暗挖,保证施工的稳定性和安全性。
3. 反压回填:通过回填土的压实和加固,提供地基的承载能力。
六、劳动组织合理组织施工人员,按照施工计划进行协调和安排,确保施工进度和质量。
七、机具设备1. 明挖段:剥离机、倒运车、振动压实机等。
2. 暗挖段:盾构机、推进站、导向系统等。
八、质量控制1. 对明挖段的混凝土箱涵进行严格的质量检查,确保开挖和施工质量。
2. 对暗挖段的质量进行监控,确保施工的稳定性和安全性。
九、安全措施1. 加强安全教育和培训,提高施工人员的安全意识。
大跨隧道洞口浅埋段工法转换的探索研究摘要:本文以马鞍山、井沟岭两座三车道大跨隧道洞口浅埋段的施工为工程背景,系统地阐述了在超前大管棚预支护下,采用双侧壁导坑法进洞,因相关条件而转换为单侧壁、台阶法等施工的过程。
分析比较双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、台阶法优缺点,总结灵活采用台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法成功穿越洞口超浅埋段的成功经验。
结果表明:工程造价略有节省,隧道的施工进度则有较大的提高。
关键词:大跨隧道;浅埋段;超前支护;施工工法;转换;一、工程概况马鞍山、井沟岭两座隧道是青兰高速邯涉段的控制性工程,其中马鞍山隧道全长超过4300m,井沟岭隧道全长超过3000m,均为标准分离式三车道隧道。
隧道建筑限界宽度14m,高度为5m,洞口段(v 级加强)开挖宽度16.81m,开挖高度11.75m。
隧址区地震动反应谱特征周期为0. 35~0. 40s,地震动峰值加速度为0. 10~0. 15g,对应抗震设防烈度为ⅶ度。
二、工程地质条件马鞍山隧道出口段上部为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成,下部为强风化页岩,洞口围岩稳定性较差,埋设较浅,属于软弱围岩大跨隧道浅埋段。
井沟岭隧道进口洞口段为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成,亚粘土呈硬塑性~坚硬状,碎石成分为石灰岩,含量60~70%,土质不均,上部具湿陷性。
洞口围岩稳定性差,埋设浅,属于典型的软弱围岩大跨隧道浅埋段。
三、进洞方案大跨浅埋软弱围岩隧道施工,安全进洞犹为重要,稍有不慎可能会造成塌方、冒顶等灾害。
此段施工时迫近冬季寒冷天气,如11月份不能顺利进洞,面临着冬季被迫停工的局面。
根据洞口土石方开挖所暴露出的围岩情况,均采用双侧壁导坑法进洞。
1、超前支护超前支护采用40mφ108大管棚。
热轧无缝钢管外径108mm,内径8mm,采用15cm丝扣连接,管内设钢筋笼。
注浆采用水泥浆+水玻璃双液浆,二者体积之比为1:0.05,水泥浆水灰比1:1,水玻璃浓度:35be,模数为2.4,注浆压力为初压0.5~1mpa,终压为2.0mpa。
大跨径浅埋隧道长管棚施工工法中交一局总承包公司李建军1 前言在隧道新奥法施工中,大跨径、浅埋段的超前支护和初期支护是施工安全的关键工序,支护的技术手段比较多,如初喷、锚杆、拱架、超前小导管等,但支护效果与适用范围却有很大差别。
长管棚是由钢管和钢拱架组成。
它是利用钢拱架沿着上部开挖轮廓线以较小的外插角向开挖面前方打人长度10~45m钢管构成的管棚,从而形成对开挖面前方围岩的顶支护。
设置长大管棚的超前支护能够使围岩体和支护系统形成统一的承载结构体系,它也是对初期支护的加强和提前延伸。
另外在浅埋段拱顶上部根据围岩情况同时增设地表及帷幕注浆也有效的解决了浅埋段围岩薄弱,不能形成连续承载体的矛盾。
本文结合长大管棚的特点,对其施工方法、原理、使用效果进行了分析,总结形成本工法。
2 工法特点其工法的主要特点是通过地表注浆对长管棚施工区域进行加固,通过长管棚置入对隧道开挖掘进施工区域进行加固。
本工法主要针对Φ108长管棚的施工进行工法总结,地表注浆因为不具备代表性只做简单介绍。
2.1 地表注浆施工特点竖向范围为开挖轮廓拱顶以上5米至拱底以下2米,隧道开挖轮廓内不注浆;横向范围为开挖轮廓以外6米。
先行地表钻孔,钻孔孔径为62mm,之后在钻孔内插入Φ50的钢管,钢管下半段设置注浆孔,通过钢管向围岩注浆。
注浆浆液的配置为:水灰比1:1.08,同时掺加3%水玻璃(模数=3,波美度Be=35)作为速凝剂。
注浆时可根据实际情况掺加氢氧化钙(速凝剂)或磷酸氢二鈉(缓凝剂),注浆压力0.5~1.0MPa。
上述配合比及注浆压力要根据地质围岩的不同通过实验进行调整确定。
单管注浆量计算公式为:Q=π×r2×L+π×R2×L×η×α×β式中:r -钢管半径,L -钢管长度,R -浆液扩散半径,取0.5m;η-地层孔隙率,风化片岩、千枚岩经测试η为6%;α-浆液充填率,取0.9;β-浆液损耗系数,取1.15。
解析超浅埋大跨度暗挖隧道施工方法随着隧道施工的不断发展,下穿既有建筑物和线路的隧道越来越多,施工难度越来越大,施工方法的选择显得尤为重要。
深圳市红棉路市政隧道下穿机荷高速公路段就是上述复杂隧道工程中的典型。
该隧道开挖断面大、埋深浅、围岩十分软弱。
本文在对隧道施工方法进行研究选择。
虽然构筑物类型、变形和受力模式存在差异,但都面临相似的问题,即隧道施工方法的选取、施工对地层、构筑物保护等系列问题,各种下穿类型的隧道技术研究成果可以为彼此提供借鉴。
在隧道下穿既有高速公路施工方面,许亚军[2]分析了洛阳新区东干渠下穿洛界高速公路段采用CRD分部开挖法的施工安全性。
张鹏,谭忠盛[2-3] 采用数值计算方法对闺乡隧道下穿施工工法进行了优化,并提出根据路面平整度和行车舒适性两个角度确定下穿隧道地表沉降的控制基准。
此外,王志[4]、马占荣[5]、王成[6]等都对下穿高速公路隧道的施工方法和沉降控制技术进行了总结,为下穿高速公路的工程施工提供了宝贵经验。
2.工程概况红棉路求水山隧道下穿机荷高速段,是目前国内下穿高速公路最长的隧道,为双向六车道大断面隧道,其中,左线长163m,右线长177m,隧道中线与高速公路约45°~58°夹角斜交,中心线间距约为43.5m(如图1-1所示),隧道下穿段的开挖跨度约16.0m,高度为11.7m,开挖断面总面积约163.4m2,埋深6m~8m,覆跨比(H/D) 0.43,为大断面超浅埋隧道,隧道采用大管棚和小导管注浆进行超前支护。
地质及水文情况,隧道穿越地层,围岩主要为人工素填土、第四系冲洪积淤泥质土、粉质黏土、粗砂及残积黏土、强风化泥质砂岩、松散或松软结构,地下水呈小股流水或可出现股状流水,并有少量渗水,围岩开挖后无自稳能力。
图1-1 隧道下穿机荷高速段平面布置图3.工程特点隧道断面跨度大、埋深浅、穿越地质多为富水软弱围岩,跨越长度长,施工过程受高速公路强动载影响,开挖极易坍塌,隧道容易变形,施工风险极高,属于国内施工难度罕见的隧道。
隧道浅埋偏压段施工处理方案隧道左洞出口浅埋偏压段施工处理方案隧道浅埋偏压,采取加强施工辅助措施,以确保工程安全。
一、浅埋偏压情况勘察进出、口端覆盖层埋深较浅,并且岩体空隙裂隙水发育,下雨时容易形成洞内拱部淋雨状,极易产生冒顶坍塌现象,隧道出口端山坡自然坡度较陡,洞身段围岩级别低,易产生滑坡或崩塌现象。
整个隧道全长范围勘察分析,山体坡度向线路右侧倾斜,左侧偏压。
洞口浅埋段处理方案1、对山体表面植被清理,进出口地段纵向25米,横向左洞拱脚至右洞拱脚范围内,进行山体注浆加固,采用ф89钢管压浆,管身按梅花状布眼。
间距1米,按梅花形布置。
注浆压力2.0~2.5mpa,钢管端部插入初期支护范围,隧道开挖施工时与钢支撑施焊连结。
确保洞内施工安全,施工中,短进尺,强支护。
2、同时洞内施工加强辅助措施,在原设计的基础上采用双层超前小导管加强,钢支撑间距调整至50cm。
3、偏压对洞身影响由于隧道洞身受到承载力相差较大,特别是左洞室,整个洞室受力不对称,支护结构承受显著不对称的围岩压力,将造成支护结构开裂,整个隧道净空断面变形。
4、偏压对中隔墙的影响中隔墙浇筑后,由于整个山体全部作用于隧道左洞室,且围岩较差,那么整个山重荷载作用在支体上,即中隔墙上。
左侧剪应力相对较大,中隔墙受力不平衡,中隔墙会失稳,将导致中隔墙开裂,或中隔墙倾陷。
中隔墙在连拱隧道施工中起到关键作用,一旦中隔墙出现问题,整个隧道将受到致命的影响,而且中隔墙质量问题是无法弥补的。
因此偏压处理是一个关键,将关系到整个隧道质量能否达标的关键。
采取措施a、长管棚超前支护通过管棚花管扩散注浆可以改变岩体结构,使破碎岩体固结,钢管注浆,可以提高管棚抗剪切能力,整个管棚通过洞口承重墙来减轻山体对围岩的压力,从而改变偏压造成不利影响。
b、隧道的开挖方式三车道双连拱隧道,跨度大,埋深浅,洞身受压不平横,围岩级别低,所以采取三导坑开挖法,先开挖中导坑,再开挖侧导坑,在中隔墙施工结束后,由于隧道左洞偏压,所以及时对隧道中隔墙右侧进行架设水平支撑,防止左侧偏压对中隔墙产生向右的推力,导致中隔墙倒塌。
特大跨超浅埋隧道施工技术1 工程概况轻轨较新线是重庆市轻轨规划中的主要组成部分,是国家确定的西部开发的十大基础设施项目之一。
由中铁十一局五处承建的轻轨大坪车站隧道位于重庆大坪。
大坪车站隧道起讫里程为DK7 + 658. 20 ~ DK7 + 739. 5 , 全长为81. 3m , 纵坡为3 ‰,为超浅埋地段Ⅲ 类围岩。
衬砌断面采用大拱脚薄边墙隧道结构,边墙底部开挖宽为21. 88m , 隧道开挖高度为17. 86m 。
地表有7~9 层砖混结构的民用住宅楼,要求爆破震速小于2cm/ s , 隧道质量达到不渗不漏、Ⅰ 级防水标准。
112 地质概述DK + 658. 2~DK7 + 739. 5 段洞顶岩体厚4~ 15m , 成洞条件较差,围岩为泥岩夹砂岩, 风化带泥岩的自然抗压强度为8. 6MPa , 岩石饱和强度为5. 4MPa ; 微风化带泥岩的自然抗压强度为14. 4MPa , 饱和强度为9. 9MPa ; 砂岩的岩石饱和抗压强度为28. 3MPa , 岩体完整性系数为0. 83 ; 隧道涌水量为159m3/ d 。
2 施工方案确定由于该隧道为超浅埋隧道,围岩自身承载能力差,呈松散状态;地表有较为密集的7~9 层砖混结构的民用住宅楼; 以及该隧道具有跨度大、泥岩风化严重、砂岩节理发育,受构造影响,岩层裂隙水发育;地表外荷载和围岩压力主要集中在隧道拱部。
为避免隧道拱部垂直压力过大,造成隧道拱部下沉过多,危及地表建筑物的安全,在施工中采用以控制隧道拱部下沉变形为主的开挖方式,参考目前国内外类似大跨地下工程实例及以往的施工经验,针对重庆轻轨大坪车站隧道超浅埋围岩特点和确保地表建筑物的安全,采用上半断面双侧壁导坑正台阶法下半断面分部台阶法施工,能最大限度地减少对围岩的扰动,减少地面沉降,有效地控制围岩变形和保护围岩的天然承载力。
3 施工方法与施工工艺311 施工工艺流程( 见图1)(1) 先沿隧道拱圈外侧施作大管棚,在大管棚预支护和小导管注浆条件下,展开上半断面左右两侧壁导坑的掘进,为尽量减少对围岩的扰动,右侧壁导坑滞后左侧壁导坑15~20m 。
浅谈大断面黄土隧道洞口浅埋段穿越软弱地层施工方法西宁南绕城项目凤凰山2#隧道进口段穿过乡村公路并穿越富水地层,围岩自稳能力差,极易发生涌水突泥,再加上边仰坡开挖高度较大,隧道断面较大,容易发生滑坡坍塌现象,严重威胁到施工安全和周围老百姓安全。
通过对隧道开挖方案及加固措施的分析研究和根据现场监控量测数据的结果,对隧道穿越此类地质条件施工技术提供一些参考。
标签:大断面;浅埋段;软弱地层;施工技术1 工程概况国家高速北京至拉萨线西宁南绕城公路工程全长61.425公里,是青海省“十二五”重点建设项目之一。
项目的建成对于缓解西宁城区、新兴经济区域间东西交通不畅,加速平西一体化进程,促进“东部城市群”建设具有重要意义。
路线起点位于平安县曹家堡,与平西高速曹家堡机场立交对接,终点为扎麻隆,设互通与西横一级路衔接。
西宁南绕城公路总承包项目部第五分经理部起点位于凤凰山1#隧道,终点位于南川特大桥42#墩,线路起讫桩号为K26+835~K30+657.5,路线全长3.823Km。
凤凰山2#隧道位于西宁市城中区南酉山村,设计为分离式隧道。
左洞长845m,桩号为ZK28+190~ZK29+035,右洞长820m,起讫桩号为YK28+200~YK29+020。
凤凰山2#隧道进口段位于南酉山村主要乡村公路下方,边仰坡三侧都有居民。
洞顶覆盖层厚度为7~15m,根据施工图纸地质特征描述,隧址区的土体主要为风积黄土,主要分布于隧道进出口端坡面及山体表层(进口段厚度较大,结构松散,强度较低),隧道区钻孔未揭露地下水。
2 施工中出现的问题2.1原施工方案(1)两侧导洞超前导管注浆预支护;(2)双侧壁开挖两侧导洞并施做该处的初期支護和临时支护;(3)主洞超前管棚(导管)注浆预支护;(4)主洞上部环形开挖并施做该处的初期支护;(5)主洞核心土和仰拱部分开挖并施做仰拱初期支护(安装钢拱架、喷射混凝土);(6)浇筑仰拱,施做二次衬砌。
2.2存在的问题(1)在开挖隧道边仰坡、施做套拱过程中发现现场实际地质情况与施工图纸地质特征描述的情况出入很大。
大断面隧道不同开挖方式转换施工方案1.目的根据大断面黄土隧道采用CRD法及弧形导坑法施工的特点,确保潼洛川隧道(全长3817米)、高桥隧道进口(729米)和凤凰岭隧道进口(421)由Ⅴ级围岩开挖方式(CRD法)向Ⅳ级围岩开挖方式(弧形导坑法)转换,为其他隧道类似情况提供一些依据.2。
编制依据⑴《客运专线铁路隧道工程施工指南》(TZ214-2005)⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号⑶《潼洛川隧道施工图设计文件》、《高桥隧道施工图设计文件》、《凤凰岭隧道施工图设计文件》3.适用范围大断面黄土隧道由Ⅴ级围岩开挖方式(CRD法)向Ⅳ级围岩开挖方式(弧形导坑法)转换。
4。
施工方案根据隧道CRD法及弧形导坑法的施工特点(如图1、图2所示),遵循“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测"的原则,先在左侧上导坑开挖到Ⅴ级与Ⅳ级分界处,用喷射砼封闭掌子面,将水平支撑同样加到掌子面,收敛点也埋设到掌子面,通过收敛量测,左侧导坑稳定后,开挖右侧导坑,在开挖右侧导坑开挖过程中密切观察左导坑的变化,当右侧上导坑与左侧平起后(即同样到达Ⅴ级与Ⅳ级分界处),同样按左侧方式处理掌子面,在经过施工过程中的量测数据分析后,按表1管理变形等级判断可正常施工,然后进行工序转换的施工,详见工序转换施工工序图(图4)。
表1 变形等级管理说明:(1)U——实测位移值;U[0]——最大允许位移值(2)U[0]的取值目前在国内相应的规范、标准中没有明确的、确切的数据,经查询相关的文献资料及结合本工程实例,在变形初期,拱顶沉降项目,U[0]=10mm/d;水平净空收敛项目,U[0]=8mm/d;浅埋段地表沉降项目,U[0]=10mm/d;在变形稳定期,拱顶沉降项目,U [0]=1mm/d;水平净空收敛项目,U[0]=0.5mm/d;浅埋段地表沉降项目,U[0]=1mm/d(3)经本工程实例实测情况总结发现,变形基本集中在开挖之后的2~4天内,之后趋于稳定1。
超浅埋暗挖隧道小断面转入大断面初期支护体系垂直转换工法一、前言随着城市化进程的加快,可以预见,地铁在城市实现交通可持续发展战略中将发挥举足轻重的作用。
然而,城市地铁施工常面临各种复杂地质条件及周边环境因素的制约,尤其是地铁车站作为地铁网络及人口流动的枢纽,是地铁施工中技术和工期的关键性控制工程。
广州地铁五号线区庄站是五号线与六号线换乘车站,所处地质为饱和含水的软土、软岩及“上软下硬”复合地层,且埋深浅、周围临近建筑物、构筑物较多,管线密集,开挖易引起的地层扰动及出现掌子面失稳和地面沉降等问题。
区庄站在施工期间,由于隧道断面形式大小不一,左右、上下邻近情况较多,交叉重叠,工序多,转换频繁,给施工带来了极大的困难。
根据以往施工经验,隧道与隧道处、隧道与竖井处、隧道与明挖结构处,是施工的重难点。
在隧道开挖初支垂直正交转换问题上,尤其是小断面隧道转入大断面隧道为施工中一大难点,因此我方使用了暗挖隧道支护体系垂直转换工法施工,保证了工程高质量、高效率完成,取得了良好的经济社会效益,为此,特总结形成本工法,可供以后暗挖隧道支护体系垂直转换作业借鉴与参考。
二、工法特点1、利用临时小导洞开挖技术,成功解决了小断面隧道转入大断面隧道垂直转换的难题。
2、辅助工法采用超前小导管法,通过超前小导管注浆,使地层得到固结改良,保证土方开挖时开挖面稳定,阻止过大沉降的发生。
3、通过监控量测数据下指导隧道的开挖、初期支护和二次衬砌施工全过程,及时并有效的控制了由于开挖引起的地层扰动对城市环境和设施的影响。
在施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈、控下沉”的原则,控制围岩的变形,改善围岩及支护结构的受力状态。
三、适用范围此工法适用于小断面垂直转换为大断面的暗挖隧道工程,且适用于在地质情况复杂、埋深较浅,对地面要求扰动范围及次数较少的暗挖结构。
四、施工工法(一)、工艺流程由五号线左线破除洞门→开挖初支2号站台横通道→临时小导洞施工→施工右线侧2号站台横通道初支→在小导洞内回撑3号扶梯通道方向格栅钢架→施工3号扶梯通道端头墙初支→转入施工3号扶梯通道上水平段初支→转换完成小断面隧道与大断面隧道初期支护垂直转换示意图临时小导洞断面示意图(二)、施工准备1、已编制好开挖方案,并对有关人员进行技术交底。
大跨隧道洞口浅埋段工法转换的探索研究摘要:本文以马鞍山、井沟岭两座三车道大跨隧道洞口浅埋段的施工为工程背景,系统地阐述了在超前大管棚预支护下,采用双侧壁导坑法进洞,因相关条件而转换为单侧壁、台阶法等施工的过程。
分析比较双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、台阶法优缺点,总结灵活采用台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法成功穿越洞口超浅埋段的成功经验。
结果表明:工程造价略有节省,隧道的施工进度则有较大的提高。
关键词:大跨隧道;浅埋段;超前支护;施工工法;转换;一、工程概况马鞍山、井沟岭两座隧道是青兰高速邯涉段的控制性工程,其中马鞍山隧道全长超过4300m,井沟岭隧道全长超过3000m,均为标准分离式三车道隧道。
隧道建筑限界宽度14m,高度为5m,洞口段(v级加强)开挖宽度16.81m,开挖高度11.75m。
隧址区地震动反应谱特征周期为0. 35~0. 40s,地震动峰值加速度为0. 10~0. 15g,对应抗震设防烈度为ⅶ度。
二、工程地质条件马鞍山隧道出口段上部为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成,下部为强风化页岩,洞口围岩稳定性较差,埋设较浅,属于软弱围岩大跨隧道浅埋段。
井沟岭隧道进口洞口段为第四系山前冲洪积亚粘土及碎石组成,亚粘土呈硬塑性~坚硬状,碎石成分为石灰岩,含量60~70%,土质不均,上部具湿陷性。
洞口围岩稳定性差,埋设浅,属于典型的软弱围岩大跨隧道浅埋段。
三、进洞方案大跨浅埋软弱围岩隧道施工,安全进洞犹为重要,稍有不慎可能会造成塌方、冒顶等灾害。
此段施工时迫近冬季寒冷天气,如11月份不能顺利进洞,面临着冬季被迫停工的局面。
根据洞口土石方开挖所暴露出的围岩情况,均采用双侧壁导坑法进洞。
1、超前支护超前支护采用40mφ108大管棚。
热轧无缝钢管外径108mm,内径8mm,采用15cm丝扣连接,管内设钢筋笼。
注浆采用水泥浆+水玻璃双液浆,二者体积之比为1:0.05,水泥浆水灰比1:1,水玻璃浓度:35be,模数为2.4,注浆压力为初压0.5~1mpa,终压为2.0mpa。
注浆完毕后再灌注m30的砂浆增强强度。
套拱采用2m长、80cm厚的c25混凝土拱。
套拱骨架为4榀间距0.5m的i20b钢架,钢架外侧焊接φ127的无缝钢管作为导向管,外插角1~2゜。
2、洞身支护系统锚杆为r25中空注浆锚杆,长4m,间距75cm×75 cm;i20b 工字钢拱架,间距50cm/榀;φ8钢筋网,网格尺寸20 cm×20 cm;喷射混凝土厚度26cm;二衬65cm c25钢筋混凝土。
3、临时支护喷射混凝土c2018cm;φ22砂浆锚杆,间距100cmx75cm,l=2m,φ6.5钢筋网,网格尺寸为20cmx20cm;i16工字钢拱架,间距50cm/榀。
四、洞口施工方法的转换采用双侧壁导坑法施工,开挖工作面狭小,开挖与支护不能平行作业,循环进尺频繁,初期支护与临时支护干扰较大,严重制约施工进度。
综合多种因素,从技术角度考虑,在确保安全、质量的前提下,先后对四个洞口的施工方法进行了优化。
1、马鞍山隧道出口左线工法的转换1.1、调整双侧壁正常施工顺序马鞍山隧道出口左线(进洞里程zk157+685)采用双侧壁导坑法进洞,左线i部完成开挖支护15m,iii部完成开挖支护28m,掌子面里程zk157+657。
虽然掌子面为v级围岩,但围岩风化强度随进深减弱,地下水不发育。
监控量测显示沉降量小,围岩稳定性较好,且有40m的超前管棚保护,因此对双侧壁导坑法进行调整:暂停ii部、iv部开挖与支护,先将i部施工至zk157+657,再进行v部开挖与支护,最后进行ii部、ⅳ部、ⅵ部的开挖支护。
减弱vi部临时支护,进一步增强v部的支护,可在确保安全的前提下加快施工进度(下图所示)。
v部增强以下两项支护:(1)、增加超前砂浆锚杆支护,其参数为:φ25、环向间距40cm,纵向排距2m,l=4.0m,搭接长度2.0m。
(2)、增加i20b钢架固定砂浆锚杆,其参数为:φ25长4m、环向间距1m、纵向间距0.5m的砂浆锚杆来固定v部拱部钢拱架。
采取的工程措施:加强监控量测,根据量测信息来确定中隔墙临时支护拆除的时间和数量;为确保安全,采用间隔拆除的方法,同时把预留的钢拱架采用φ22的钢筋重新连接成整体受力结构,v 部喷射砼达到设计强度再拆除其余临时钢拱架。
1.2、双侧壁导坑法转换三台阶法施工施工至zk157+657里程后,掌子面围岩情况明显变好,断面上部7~8m为灰质页岩,下部为灰岩,近水平层理,整体性较好。
监控量测结果表明,开挖支护后围岩变形较小,整体较为稳定,遂进一步调整双侧壁为三台阶法施工,取消临时支护(如下图)。
采用三台阶法的关键是控制拱顶水平岩层的稳定性。
对超前大管棚下与开挖轮廓线上的不稳定的三角体,采用超前小导管注浆来加固,使之与管棚支护形成整体受力,以利前方围岩稳定。
同时开挖爆破坚持多打眼、少装药、弱爆破,以降低对围岩的扰动。
初期支护的参数增强如下:(1)、钢拱架增设砂浆定位锚杆:φ25、@200cm、l=3米,每榀二环;(2)、增设超前小导管:φ42@40cm,纵向排距2m,l=3m,搭接长度1m;(3)、喷砼:厚度由26cm增为30cm。
施工工序调整如下:开挖ⅰ—支护1; 开挖ⅱ; 开挖ⅲ—支护3; 开挖ⅳ—支护4; 开挖ⅴ; 开挖ⅵ—支护6; 开挖ⅶ—支护7;施作仰拱ⅷ;铺设防水板ⅸ;二衬ⅹ。
在二、三台阶中增加ⅱ、ⅴ是为了对ⅲ、ⅳ、ⅵ、ⅶ开挖增加临空面,以减少对周边围岩的扰动,加强围岩的稳定性。
通过12m的施工验证,由双侧壁转换为三台阶法是成功的,围岩稳定,支护可行。
但钢拱架的连接钢板与水平基岩面不垂直,拱脚处理困难,受力效果较差,同时台阶高度较低,不利于机械施工,只能采用短台阶,工序较多,进度较为缓慢。
1.3、三台阶变更为台阶法施工施工至zk157+620里程,掌子面围岩为厚层页岩及灰岩,地下水不发育,围岩等级为iv级。
采用上下台阶法施工,将上台阶底部开挖到起拱线位置,同时适当增强超前支护与初期支护:(1)、格栅钢锁脚定位锚杆:每榀增加6根φ22、l=3.5米砂浆锚杆,对称布置;(2)、超前支护:φ25砂浆锚杆间距由40cm变更为30cm,纵向排距由3m变更为2m,l=4m,每环62根,保证开挖搭接长度1m。
台阶法施工爆破断面增大,岩体较坚硬,加之开挖面纵向离山顶危石越来越近,使爆破难度成倍增加。
故而加强对山顶危石进行专业化监控,进一步优化前期的爆破设计参数,采用多打眼、少装药,循环进尺严格控制在2m之内。
通过以上技术措施,顺利的通过了该洞口段的施工,安全、质量可控。
纵观此隧道的各种工序的转换,其优点为:根据围岩条件优化了施工方法,取消临时支护,节约了部分投资,加强了初期支护,确保隧道安全,适当的提高了施工进度,为后续施工提供便利条件。
但工序的多次转换,对现场管理、技术水平、操作工人都有较高的要求。
2、马鞍山隧道出口右线工法的转换马鞍山隧道出口右线(进洞里程yk157+695)采用双侧壁导坑法通过洞口段40m后,掌子面围岩逐渐变好。
通过对监控量测成果、掌子面围岩的评价分析,同时吸取左线工法转换的经验,决定变双侧壁导坑法为小的单侧壁施工:i部继续向前施工,iii、v部同步施工,后续再施工其他部分。
此法的优点为:(1)、有利于洞口双侧壁导坑法的延续,便于工序的顺利转换;(2)、在确保安全的情况下,iii、v部同时施工,有利于机械化施工,提高施工效率。
确保进入冬季后,减弱冬季寒冷天气的影响,可进行洞内较大规模施工。
(3)、单侧壁小导坑超前的开挖,起到揭示前方围岩的作用,为后续施工提供依据,同时超前小导坑开挖之后,释放了部分围岩应力,减轻了后续大断面的应力分配。
此法的缺点为:iii、v部合并施工,断面面积较大,对于相对较弱围岩,一次较多方量爆破,不利隧道安全。
实际效果验证,小单侧壁施工方法可行,围岩支护结构稳定。
i号小导坑施工至yk157+610后,围岩为中层灰岩,节理发育不良,围岩稳定性较好,并且此时埋深较深。
据此调整小单侧壁为台阶法施工:暂停i部开挖,加快iii与v部开挖支护,待与i部平齐后,自然变小单侧壁为台阶法,取消临时支护,同时为确保施工安全,增强超前支护,加固临空围岩。
3、井沟岭隧道进口左线工法的转换井沟岭隧道进口左线与马鞍山隧道出口右线情况近似,因此整个隧道工序的转化与之一样,只是相似围岩长度不同,所走里程不一。
4、井沟岭隧道进口右线工法转换井沟岭隧道进口右线(进洞里程yk158+330)采用双侧壁导坑法完成洞口v级加强段ⅰ部40米,ⅲ部20米。
ⅰ部里程为k158+370,洞身围岩依次为:碎石土(10米)——强分化页岩(9米)——弱风化灰质页岩(21米),围岩风化强度逐渐减弱,地下水不发育。
掌子面为弱风化页岩,水平层理,层状结构,岩层稳定性相对较好。
监控量测成果显示围岩沉降、收敛变形量小,趋于稳定时变形量不超过1cm,遂决定由yk158+370里程,把双侧壁导坑法转变为单侧壁导坑法,工序转化采用渐变形式:首先进行ⅰ部施工,循环进尺75cm,每立一榀i20b拱架,横向依次向隧道中线扩移20cm,前进8m后,临时支护拱架逐渐扩移至隧道中线位置,此时停止横移,i部以此断面面积向前推进。
然后进行iii部施工,当iii部开挖至如下图所示位置,在a部留2米岩柱,以稳定围岩。
在台阶处按50cm/榀架设i16钢支撑。
以后采取单侧壁导坑法开挖,逐步将双侧壁导坑法转换为单侧壁导坑法。
(双侧壁转换单侧壁平面示意图)此法的优点为:(1)、双侧壁导坑比较平稳的转换为大单侧壁法施工,相对于断面突变,有利减轻应力的过度集中,利于初期支护的稳定。
(2)、在渐变段及洞口加强段预留15m的保护立柱,有利于洞口大跨浅埋支护的稳定,利于洞口段的安全,利于冬季施工。
(3)、i部、iii部贯通之后,利于机械施工,便于机械掉头与缩短运距。
此法缺点为:渐变段施工,工法较复杂,施工质量要求高,对施工管理水平是个考验,因此选择此法需慎之又慎。
采用此法通过洞口段施工,根据对现场支护结构变形观察、围岩评价等,施工方法调整后措施得当,支护参数满足支护稳定要求,方法可行。
至yk158+540里程,采用与小单侧壁相同的方法,转换单侧壁为台阶法。
五、结语上述的工法各有利弊,故而进洞方案及洞内工序的转换需慎重选择,经论证成功的方案还必须高质量的完成。
这其中必不可少的是对不同地段的围岩情况、支护情况进行分析,确保安全顺利地通过大跨隧道洞口段浅埋段。
在实施过程中要始终坚持及时准确地进行监控量测、掌子面地质围岩评价等相关工作,充分利用和有效控制围岩变形,确保施工安全,提高施工效率,对隧道后续施工产生积极的作用。
参考文献:[1]jtg d70-2004《公路隧道设计规范》;[2]jtj042-94《公路隧道施工技术规范》;[3]丁建隆,浅埋大跨度隧道的合理施工方法[j],中国铁道科学, 2005, 26(4);[4]任尚强,大跨度隧道洞口浅埋段工法探讨及应用,地下空间与工程学报,vo.l4,2008年10月作者简介:刘邦胜,男,1983年生,本科,助理工程师。