双连拱隧道施工工艺介绍
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双连拱道施工工艺双连拱道施工工艺一、设计概况及特点双连拱隧道是在通过山势不高,纵向长度较短,横坡较陡,下行线,公路上,下行线在此分不开的情况下,设置双跨连拱隧道,其单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中隔墙也为曲墙,单跨净宽10.8—11.0M,净高7.8M—8.0M,开挖断面为9.9 M—10.0M,上下行线通过厚3M的钢筋砼中隔墙相连,初支采用工字钢(正洞)和钢花拱锚杆,挂网锚,喷砼与单跨隧道基本相同,二衬采用钢筋砼结构,联拱隧道由于通过地段的地质条件特殊性,决定了其设计和施工具有以下特点:1、埋深浅长度短:因连拱隧道通过的地段一般山势较低,其最大埋深在50—80M左右,纵向长度在500M以下,在长度较大,山势较高一般不采用连拱隧道,而采用上下行线分开的单拱隧道。
2、偏压:连拱隧道通过地段地势较陡,上下行线两侧埋深不同。
整条隧道也就不同程度的存在偏压,特别是洞口偏压严重,这给隧道口施工带来很大困难。
3、由于埋深浅,双拱隧道一般地质条件复杂,围岩软弱破碎,节理发育差。
隧道内的水,受地表水影响较大。
雨季施工困难,给隧道施工的安全增加了难度。
4、跨度大:与铁路隧道相比,单跨公路隧道本身跨度就较大(12.8M),两个单拱隧道连在一起,其跨度是单供隧道的2倍达26.4M。
相当铁路隧道车站的跨度,而且结构复杂,施工非常困难。
5、施工工序复杂,工序间相互影响大双拱隧道的设计特点:偏压、跨度大。
决定其施工必须分多个步骤进行。
各个工序相互影响很大,就要求双连拱隧道的施工必须要有科学合理的施工组织设计。
要理清各个工序的先后顺序及相联关系,在施工过程中尽量减小各施工工序之间的相互影响并根据施工中的实际情况灵活的调整,工序安排保证安全、优质建好双连拱隧道。
二、施工工艺1、开挖施工因连拱隧道具有埋深浅,跨度大,地质条件复杂、围岩风化破碎,受雨季地表水影响大的特点,开挖必须遵守“短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的原则。
按设计要求严格进行监控量测。
双连拱隧道开挖及初期支护施工工艺1工程概况大岭隧道位于陕西省安康市流水镇,是包茂高速公路陕西境安康至紫阳段AME5合同段的浅埋双连拱隧道,全长156m。
隧道结构按新奥法原理进行设计,采用复合衬砌,以锚杆、挂网、湿喷混凝土等为初期支护,并辅以大管棚、注浆小导管等支护措施。
2设计概况及特点双连拱隧道是在高速公路通过的山势不高、纵向长度较短、公路上下行线在此分离不开的地段设置的双跨连拱隧道,其单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中墙为直墙,单跨净宽10.25m,净高5.0m,上下行线隧道通过钢筋砼中隔墙相连,初期支护根据地质情况分别采用工字钢,Φ22早强锚杆、挂网、喷砼与单跨隧道基本相同。
3施工工艺3.1 开挖施工因双连拱隧道具有埋深浅、跨度大、地质条件复杂、围岩风化破碎、受雨季地表水影响大的特点,开挖施工必须遵循“短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的原则。
根据围岩情况的不同,本隧道开挖施工采用导洞法。
3.1.1 导洞施工法导洞施工法就是首先在连接上下行线隧道的中隔墙处贯通一条小断面导洞,并施工中隔墙砼,在上下行隧道两侧分别开挖一条侧导洞,在中墙砼与边墙砼施工完后再开挖上下行线正洞的施工方法。
导洞开挖法施工顺序说明。
(1)先行中心导洞上部开挖、临时支撑。
(2)先行中心导洞下部开挖、临时支撑。
(3)模筑钢筋混凝土中隔墙。
(4)后行双侧壁导洞开挖、初期支护、临时支撑。
(5)先行单洞环形开挖中心预留核心土、初期支护。
(6)先行单洞中心核心土部分开挖。
(7)先行单洞中间底部开挖。
(8)后行单洞环形开挖中心预留核心土、初期支护。
(9)后行单洞中心核心土部分开挖。
(10)后行单洞中间底部开挖。
根据隧道进出口地形条件及施工场地的实际情况,中导洞开挖从隧道一端开始施工,在另一端贯通。
根据地质条件,中导洞开挖采用全断面施工方法,均采用光面爆破技术,初期支护紧跟开挖面,不允许围岩暴露时间太长,杜绝坍方,因为中导洞即使有小面积的坍方也会给正洞开挖带来很大的影响。
双连拱隧道施工方案一、工程概况(一)隧道概况南安Ⅰ号隧道位于安徽省东至县马坑乡南安村,起讫桩号为K71+760.00~K71+956.00,全长196m,为整体式连拱隧道,曲线短隧道。
单洞建筑限界净宽10.25m,净高5m,进出口设计标高分别为94.878m和98.404m,隧道最大埋深50.4m。
隧道平面线型为直线接圆曲线,曲线半径为R=2700m(左偏),曲线处不设超高,路面横坡为2%。
隧道线路纵坡为+1.78%,由安庆端向景德镇端上坡。
隧道洞内结构概况详见表3-1《南安Ⅰ号隧道工程概况表》。
南安Ⅰ号隧道工程概况表表3-1隧道形式里程桩号长度(m)围岩级别及长度(m)明洞ⅤIV III整体式连拱隧道 K71+760~K71+956 196 20 29 121 26所占比例(%) 10.2 14.8 61.7 13.3衬砌内轮廓设计衬砌结构类型Ⅴ级加强Ⅳ级加强Ⅲ级明洞一般内轮廓形式:单心圆内轮廓半径:5.45m净高:7.14m净宽:10.61m 初期支护主洞:Ф50超前注浆小导管;Ф25中空注浆锚杆;Ф8钢筋网;I20工字钢拱架;喷C25早强砼25cm中导坑:Ф50超前注浆小导管;Ф22早强砂浆锚杆;Ф8钢筋网;I16工字钢拱架;喷C25早强砼20cm侧导坑:Ф22早强砂浆锚杆;Ф8钢筋网;I16工字钢拱架;喷C25早强砼20cm主洞:Ф42超前注浆小导管;Ф25中空注浆锚杆;Ф8钢筋网;I16工字钢拱架;喷C25早强砼22cm中导坑:Ф22超前砂浆锚杆;Ф22早强砂浆锚杆;Ф8钢筋网;I14工字钢拱架;喷C25早强砼16cm主洞:Ф22早强砂浆锚杆;Ф6钢筋网;喷C25早强砼15cm中导坑:Ф22早强砂浆锚杆;Ф6钢筋网;I喷C25早强砼10cm二次衬砌C25钢筋砼50cm厚(设仰拱)C25钢筋砼50cm厚(设仰拱)C25钢筋砼50cm厚C25钢筋砼70cm厚(设仰拱)(二)地形、地貌隧址区地貌单元属构造剥蚀低山丘陵,隧道穿越段地面标高在80~153m之间,地形最大切割深度约70m,地形上表现为山顶坡度较缓,山坡较陡,地形坡度20~35°,山体植被发育,水土保持较好,多生长灌木、竹林。
施工工艺(一)工艺原理双连拱隧道施工以新奥法的基本原理为依据,以“短开挖、快封闭、强支护、勤量测”为指导。
首先开挖中导洞并灌注中墙混凝土,然后开挖右洞,贯通后再进行左洞施工。
两洞在开挖中可根据不同的地质条件分成若干单元,分步开挖及时施作工字钢支撑、锚喷混凝土等初期支护,与围岩共同组成承荷系统,协同变形一承荷,充分利用围岩自承能力。
建立监控量测体系,实施信息化管理,根据反馈信息及时指导施工,确保安全、稳定。
(二)工艺流程(三)施工方法1、开挖及支护步骤II类围岩采用中导坑加侧壁导坑法开挖,先墙后拱法衬砌。
开挖以中导坑超前并灌注中墙混凝土,然后侧壁导坑推进,衬砌边墙混凝土,上半断面开挖采用环形留核心土的方法,最后施作拱部二次衬砌,具体步骤见图。
III类围岩中导开挖并灌注中墙混凝土,正洞上下台阶法开挖(上下台阶相距不小于10m),全断面二次衬砌,具体步骤见图。
W、V类围岩中导先行,正洞全断面开挖、全断面衬砌,具体步骤见图。
2、开挖及运输方法开挖I类围岩主要以风镐为主,人工装碴,1t四轮翻斗车运碴,开挖ni、W、V类围岩用简易钻孔台车人工操纵7655型凿岩机钻孔爆破,ZL40B装载机配合8t自卸汽车运碴。
简易钻孔台车是自行研制的能供20人同时钻孔的工作平台,钻架的高度、宽度可根据开挖面的不同加以调整,它固定于东风车底盘上,进出方便,不必拆卸,操作安全可靠。
3、控制爆破及中墙防护在双连拱隧道正洞开挖过程中,因中墙混凝土已灌注,开挖时必须考虑爆破振动和飞石对中墙混凝土的影响,中墙混凝土厚度只有1.4m,且初期支护的工字钢支点已作用于中墙顶面,所以在施工中必须有严格保护措施,不得有任何影响和扰动。
办法是,111类围岩上下断面开挖,采用火雷管分段分区爆破,以减小爆破振动的叠加,把振动降低到最小程度。
具体见图。
W、V类围岩采用全断面光面爆破,但在靠中墙一侧预留1.0m保护层进行二次切割预裂爆破,具体爆破设计见图。
连拱隧道施工工艺双连拱隧道是在通过山势不高,纵向长度较短,横坡较陡,下行线,公路上,下行线在此分不开的情况下,设置双跨连拱隧道,其单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中隔墙也为曲墙,初支采用工字钢(正洞)和钢花拱锚杆,挂网锚,喷混凝土与单跨隧道基本相同,二衬采用钢筋混凝土结构。
施工工艺因连拱隧道具有埋深浅,跨度大,地质条件复杂,围岩风化破碎,受雨季地表水影响大的特点,开挖必须遵守“短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的原则。
按设计要求严格进行监控量测。
并把量测结果反溃到施工中。
目前,双连拱的施工,主要有中导洞和三导洞2种施工方法。
1、中导洞施工方法根据隧道进出口地形条件及施工场地的实际情况,中导洞开挖可以从隧道两端同时施工,在隧道中间贯通,也可以从隧道一端开挖,在另一端贯通,根据地质条件中导开挖分全断面和短台阶两种施工方法,在围岩较好的Ⅳ类围岩可采用全断面开挖中导,加快施工进度在围岩破碎,节理发育及在洞口地段采用短台阶也可保证安全。
无论采用哪种方法,皆采用光面爆破技术尽量减少中导洞对两侧正洞围岩的扰动,每一循环进尺要控制在1m以下,围岩好的情况下也不能超过1.5m。
支护要紧跟开挖面,不允许围岩暴露时间太长,杜绝塌方,中导洞即使有小面积塌方,也会给正洞开挖带来很大影响。
中隔墙混凝土的施工顺序刚好和中导开挖顺序相反,根据现场情况,可采用从隧道中间向两端施工的顺序。
为减轻相互影响,上下线正洞开挖一般错开40m左右,单跨正洞采用先拱后墙法分台阶施工。
拱部开挖高度3.5~4m比较合适,爆破技术要尽量减少对中隔墙的影响,决不允许将中导洞作为临空面进行爆破设计,下部开挖要先在边墙处开槽,将拱部初期支护接下来后,在开挖中间部分注意不能进尺太长,最多开挖出两榀拱架距离的长度并尽快施工初期支护;封闭围岩,防止因拱部支护长时间悬空而造成塌方。
2、三导洞施工方法三导洞施工方法除在中隔墙处开挖一导洞外,在上下行线两侧分别开挖一条侧导洞在中墙混凝土与边墙混凝土施工完后再开挖上,下行线正洞施工步骤如下。
双连拱隧道施工技术引言隧道是一种人工地下通道,可以用于交通运输、水利工程、矿井等领域。
隧道施工技术一直是工程建设领域的重要研究内容之一。
双连拱隧道是一种常见的隧道结构形式,本文将介绍双连拱隧道施工技术的基本原理、施工方法和实施过程。
双连拱隧道的基本原理双连拱隧道是一种由两个弧形拱构成的结构形式。
其基本原理是通过设置两个拱顶,以增加隧道的稳定性和承载能力。
拱顶主要承受隧道地表和车辆荷载的压力,通过拱脚将这些压力传递到地基上,从而保证隧道的安全运行。
双连拱隧道的施工方法地下开挖方法地下开挖是双连拱隧道施工的关键步骤之一。
一般采用的地下开挖方法有爆破法、隧道掘进机法和手开法等。
其中,爆破法是传统的开挖方法,需要先进行爆破设计,然后使用爆破装置将硐室内的岩石炸碎。
隧道掘进机法是一种高效、安全的方法,可以保证快速完成开挖工作。
手开法适用于小型工程,施工人员需要使用手工工具逐步开挖隧道。
支护与衬砌方法在进行地下开挖时,需要采取支护措施来保持隧道的稳定性。
双连拱隧道的支护方法包括喷射混凝土衬砌、钢筋混凝土拱洞支撑、锚喷等。
喷射混凝土衬砌是一种常用的支护方法,可以在地下开挖时迅速喷射混凝土来固定土壤和岩石。
钢筋混凝土拱洞支撑适用于较大跨度的隧道,可以提供更好的承载能力和稳定性。
锚喷以钢筋混凝土锚杆为主要支撑形式,通过在隧道边坡和拱顶设置锚杆来增加隧道的抗滑稳定性。
排水与通风方法在隧道施工过程中,需要进行排水与通风来保证工作面的安全与稳定。
排水方法包括地下水的抽排和排水沟的设置等。
通风方法包括自然通风和机械通风两种。
自然通风是通过设置入口和出口来实现气流循环,机械通风则通过风机等设备来实现更大范围的通风效果。
双连拱隧道施工实施过程双连拱隧道的施工实施过程主要包括以下几个阶段:1.预期规划:确定隧道的设计参数、施工方法、施工时间和投资预算等。
2.启动准备:组织施工队伍,采购施工所需材料和设备。
3.地下开挖:按照设计要求进行地下开挖,采取相应的支护与衬砌方法。
公路双连拱隧道施工技术0 引言双连拱隧道由于缩短了隧道线距,有效地节省了投资,在当今隧道施工中应用越来越广泛,但其施工技术与分段隧道相比,工序更加复杂、易受围岩扰动,施工难度大,如何控制围岩变形、确保施工质量是当前双连拱隧道施工的难点。
1 双连拱隧道的优点(1)与其他隧道结构相比,双连拱隧道避免了洞内桥隧或路隧分幅问题,简化了接线,提高了公路、桥梁、隧道的线形通畅度,使高速公路的线形更加规范。
(2)双连拱隧道能够满足上下行车分离的要求,在平面线路和洞内位置上都可以自由选择,同时双连拱隧道能够更好地适应地形,提高空间利用率,在受地形限制的地区采用这种隧道形式,可以有效减少占用空间。
(3)采用连拱隧道形式,可以减少洞口边坡的挖掘,对保护自然环境,减少环境破坏具有一定的实用价值,还可以减少拆迁,有效地降低工程造价,提高工程的经济效益。
2 工程概况某省高速公路隧道工程全长5.4km,其中双连拱隧道长176m,洞宽21.7m,全断面面积236.4m2,隧道施工中,根据连拱隧道的工程特点,再结合本工程的实际情况,本文对双连拱隧道施工技术展开分析。
3 双连拱隧道施工技术3.1 施工流程本工程的施工流程为:首先进行地质勘查,准备施工场地和机械设备,开挖中导洞并进行支护,随后进行中隔墙施工,开挖左右两侧导洞并支护,导洞施工完成后,开挖主洞并支护,最后进行防排水施工以及二次衬砌浇筑。
3.2 施工准备(1)本工程隧道施工前要结合工程所在地的实际情况,把握地质条件,制定合理可行的施工方案,如有需要,可以对施工现场进行帷幕注浆加固。
(2)施工场地处理后,应将施工用的机械设备准备齐全并进行详细检查,确保机械设备处于良好的工作状态,以免在施工中发生设备故障而影响工程进度。
(3)在本工程施工现场合理布置工程观察点,密切观察本工程隧道洞口表面是否有沉降现象,对隧道进行检查,如有异常需及时报告处理,视情况严重程度,决定是否暂缓施工。
本合同段岳山隧道为新建双联拱隧道,全长1052m,隧道分为两段,第一段为K29+028~K29+410,长382m;第二段为K29+470~K30+140,长670m。
两段隧道中间夹有60m的路堑。
1.施工方案安排两个专业施工队,分两个作业面平行施工。
第一段从进口向出口方向掘进,第二段从出口向进口方向掘进,两段隧道均为顺坡施工,施工排水较为便利。
施工中,遵循“弱爆破、短进尺、多循环、勤量测、强支护、快衬砌”的原则。
采用“三导洞法”施工,主要工序为:①中导洞开挖、支护→②中隔墙浇筑→③侧导洞开挖、支护→④隧道衬砌施工。
施工时,中导洞先行,在中导洞贯通后,由里向外浇筑中隔墙,待中隔墙完成施工后,再根据围岩情况采用不同的方法前后措开30~50m的距离开挖左右两导洞,以策安全。
洞内出碴及运输采用无轨运输。
隧道衬砌采用整体式钢模板衬砌台车全断面法施工,混凝土在拌和站集中搅拌,搅拌运输车运料,混凝土输送泵泵送入模,插入式振捣棒和附着式振捣器联合捣固,确保衬砌内实外光。
洞内采用独头压入式通风。
2.施工方法(1)洞口段工程洞口段施工前要先完成必要的排水设施。
采用挖掘机自上而下分层开挖,遇石质地层采用松动爆破,挖掘机、装载机装车,自卸汽车运输。
边坡按照设计要求一次整修到位,石质边、仰坡采用预裂爆破法开挖,土质边、仰坡坡面由人工配合修整,严格控制边坡超挖,并适时进行边坡防护,以策安全。
洞口拉槽至设计标高后,采用推土机平整洞口场地,压路机压实,必要时进行硬化处理。
隧道进洞施工正常后,按照设计要求并结合地形地质及条件,尽早安排洞门施工。
(2)洞身开挖1)开挖方法为满足出碴进料等作业要求,中导洞开挖宽度为5m,高度为6.5m。
开挖前根据围岩情况,对拱部采用超前小导管或起前锚杆进行预加固后,采用全断面法开挖(围岩风化强烈地段可采用台阶法开挖)。
除Ⅱ类围岩可采用风镐开挖外。
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩均采用三臂电脑凿岩台车钻孔,光面爆破法开挖。
第23卷 第2期重 庆 交 通 学 院 学 报2004年4月Vo1123No12JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Apr.,2004双连拱隧道施工方法唐 亮Ξ(重庆交通学院育才工程咨询监理有限公司,重庆400074)摘要:结合广西柳州市南二环路桐油山隧道、银仔山1#隧道、银仔山2#隧道双连拱隧道群施工中采取的施工技术方法,对双连拱隧道施工方法进行了较为全面的分析、比较和总结,对不同施工方法的采用提出了建议.关 键 词:双连拱隧道;施工技术;施工方法中图分类号:U45514 文献标识码:B 文章编号:10012716X(2004)022******* 随着高速公路和城市道路建设的发展,双连拱隧道以其节省征地拆迁,具有接线难度小、占地宽度少、利于环保的特点,在500m以下的特定地形地质条件下的短隧道设计中已普遍采用.广西柳州市南二环城市主干道Ι级道路K2+ 180—K3+810共1167km路段上共设计有桐油山隧道、银仔山1#隧道、银仔山2#隧道3座双连拱隧道.这3座隧道长度分别为455m、255m、205m,双跨净宽2616m,净高712m;隧道处在喀斯特岩溶地区,其中Ι、Ⅱ类围岩180m、Ⅲ类围岩155m、Ⅳ类围岩230m、Ⅴ类围岩350m,隧道群穿越主要不良地质有: 180m浅埋人工杂填土地层(埋深10m)、50m塌落堆积体、4Om粘土充填的大溶槽,围岩溶洞、溶隙十分发育.国内单洞隧道施工技术已十分成熟,而双连拱隧道这种隧道结构形式,其受力结构复杂,可供借鉴的施工经验还不多,其施工技术尚在探讨和摸索之中.在柳州市南二环路双连拱隧道群施工中,针对不同围岩情况,分别采取了相应的施工方法,并在实际施工中取得成功.1 施工方法双连拱隧道施工方法归纳起来可分为以下4种:①三导洞分步施工法;②中导洞施工法;③单洞施工法;④双洞全断面平行施工法.111三导洞分步施工法三导洞分步施工法其工序流程为:①中导洞开挖及支护;②中墙衬砌;③左导洞开挖及支护;④左侧边墙衬砌;⑤右导洞开挖及支护;⑥右侧边墙衬砌;⑦左洞上半断面开挖及支护;⑧左洞拱部衬砌;⑨右洞上半断面开挖及支护;⑩右洞拱部衬砌;λϖ左洞下半断面开挖及仰拱衬砌;λω右洞下半断面开挖及仰拱衬砌.三导洞分步施工法施工工序如图1示.这种施工方法的优点是:1)采用三导洞分步施工,确实安全可靠,特别是很好地处理了左右拱部施工由不对称性到左右洞拱部均施工完毕后的对称结构体系转换,确保了结构在施工过程中的安全;2)对于地质情况很差、埋深较浅的软弱围岩(Ⅰ类、Ⅱ类),如桐油山隧道180m浅埋人工杂填土地层中,采用了这种方法.该方法缺点是:1)由于施工工序多,对围岩和已建结构存在多次扰动,不同部位衬砌间隔时间长,使得施工缝更加明显化;2)拱墙衬砌分步施工,防水系统施工质量难以保证,特别是中墙顶处易出现渗漏水现象;3)从经济上考虑,由于多导洞开挖和支护,加大了成本,隧道造价高;4)多导洞施工工序多,耗时长,施工断面小,不利于大型机械作业.112中导洞施工法对于Ⅲ类或Ⅲ类以上围岩,可以考虑不设两侧导洞,而是中导洞中墙施工后,直接进行左、右正洞Ξ收稿日期:2003206210;修订日期:2003210216作者简介:唐 亮(1969-),男,重庆市人,工程师,从事高速公路隧道、桥梁及道路的监理咨询工作及材料力学的教学工作.图1 三导洞分步施工法施工工序的开挖,开挖方法可采取全断面法、正台阶法等.银仔山1#隧道进口端80m为Ⅲ类围岩地段,采用了中导洞施工法.中导洞施工法的施工工序流程为:①中导洞开挖及支护;②中隔墙浇筑;③左洞开挖及初期支护;④左洞二次衬砌;⑤右洞开挖及初期支护;⑥右洞二次衬砌.相对于三导洞分步施工法,采用中导洞施工法减少了两个边导洞的施工,拱墙采取整体一次衬砌,具有工序较简单、机械化程度较高、临时初期支护工作量小、施工进度较快,节约成本的特点;而且中导洞先施工,起到了超前探明隧道地质情况的作用,为左右正洞施工创造了条件.中导洞施工法施工工序如图2示.113单洞施工法单洞施工法的工序流程为:①左(或右)洞开挖、初期支护及中墙浇筑;②左(或右)洞二次衬砌施工;③右(或左)洞开挖及初期支护;④右(或左)洞二次衬砌.单洞施工法的特点是:1)减少了工序,降低了对围岩的扰动,缩短了图2 中导洞施工法施工工序全断面结构建成时间;2)采取了单洞防水系统,保证防、排水施工质量;3)减少了导坑开挖支护,降低了工程造价;4)工程进度快,工期较短.单洞施工法施工工序如图3示.由于单个隧道施工技术已很成熟,根据围岩情况可采用全断面法、正台阶法和其他分步施工方法23 重庆交通学院学报 第23卷图3 单洞施工法施工工序(如CRD法、眼镜法等),因此单洞施工法适用范围比较大.施工中左、右洞按单洞前后应错开施工.采用单洞施工法要注意的是:1)对于先施工的单洞,中墙部分也一并开挖支护和衬砌,中墙顶部围岩应根据具体情况加强支护;2)中墙顶部采用锚杆与围岩连接,给先施工的洞室提供支持力,保持结构平衡;3)后施工的单洞则应特别注意不对称受力的影响.后开挖的单洞,最好采用上、下台阶分步开挖,尤其要严格控制下台阶的开挖长度,下台阶开挖后要及时作二次衬砌,最大限度地缩短不对称结构,确保结构在时间和空间上的安全性.原则上,后开挖的洞要在先开挖的洞施工完主体结构后才能进行,尤其是要在仰拱施工后,使之形成闭合受力结构后施工;后开挖的洞,在开挖靠中墙部分的围岩时,可以通过控制爆破,减少对中墙的破坏.下台阶开挖时可采取先施工远离中墙一侧围岩,增加靠中墙一侧围岩的爆破临空面.114双洞平行施工法双洞平行施工法工序流程为:①左、右洞开挖及初期支护;②中墙开挖及中墙衬砌;③中墙顶部开挖及支护;④左、右洞衬砌.双洞平行施工法施工工序如图4示.图4 双洞平行施工法工序 双洞平行施工法的特点是:保留中墙岩柱,左、右正洞同步掘进.这种方法适用于Ⅳ类或Ⅴ类以上围岩的硬岩隧道.双洞平行施工法开挖左右洞时,要特别注意中隔墙岩柱的稳定,使之能平衡左右洞围岩传递来的应力.开挖中隔墙岩柱采取跳槽式开挖,如图5示,开挖长度控制在4-5m左右,开挖前采用长锚杆加固中隔墙顶部围岩,开挖后要立即施工中墙衬砌和及时施工左右洞二次衬砌.2 施工中特殊问题的处理2.1控制爆破,减小围岩扰动在柳州市南二环路隧道群施工过程中,根据其施工方法,开挖要分部进行,围岩将多次受到扰动,爆破距已施作的中墙砼很近,因此,实施好控制爆破,减小对围岩的扰动及对中墙砼的震动就显得尤为重要.在开挖爆破设计中制订以下几项原则:1)开挖中严格遵循“弱爆破、短进尺、强支护”的施工原则,Ⅲ类围岩进尺控制在018—115m,以减小每次爆破的炸药总用量,爆破一般采用光面爆破;2)尽量减小周边眼的间距,根据围岩情况的不同,一般控制在30-40cm,周边眼采用小直径药卷间隔装药技术,以控制开挖成型,减小爆破对围岩的扰动;3)每次爆破后利用断面仪对开挖面进行检查记录,并结合监控量测的信息反馈及时调整爆破参数.212中墙水平推力的平衡根据连拱隧道的结构特点,在中墙砼施作完成之后,将进行侧导洞和正洞的开挖支护.由于左右两33第2期 唐 亮:双连拱隧道施工方法 图5 中隔墙岩柱跳槽开挖示意洞的不对称施工,以及爆破的震动,分部施工的反复扰动,通过侧导洞和正洞的初期支护将压力传递到中墙造成中墙受力的不平衡.当中墙不能抵抗这种单侧的推力而发生较大位移时,将会引起拱部的支护开裂失稳,造成严重后果.为确保中墙的稳定,施工中采取了以下几项措施:1)合理组织施工工序,作好控制爆破及控制进尺,减小对围岩的扰动;2)在中墙砼施工前,对中墙基底承载力及基底是否存在溶隙和溶洞进行检查,对于基底承载力不足的地段采用扩大基础或基底加强锚杆进行加强,对存在溶隙和溶洞的地段采用基底加强锚杆、挂多层钢筋网并浇筑砼或采用工字钢、挂多层钢筋网浇筑砼纵向跨过,以确保中墙在工序施工而引起的受力转换中不会因基底承载力不足而沉降,从而导致支护失稳;3)在中墙砼施工完成后,及时将中墙顶部与围岩之间的空隙用砼回填顶紧,并用夯填土及C10砼对中墙侧边进行回填,在偏压严重的地段可采用工字钢或方木侧向支撑,确保中墙稳定;4)尽快施作正洞仰拱及正洞二次衬砌,使中墙与支护体系形成一个共同体承受荷载,加大其抵抗不平衡推力的能力.3 体会和建议1)从上述介绍的4种施工方法中可以看出,各种施工方法都是围绕着中墙施工来进行的,双连拱隧道施工的核心在于中墙的施工,中墙是整个隧道受力转换和受力平衡的支撑点,在结构设计中其刚度稳定应作控制,在施工中要认真处理好中墙的基底承载力和回填反压平衡,确保中墙稳定;2)在双连拱隧道施工中,中墙顶防排水处理是双连拱隧道防排水的关键,要严格按照“以排为主、防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,抓好工序质量控制,解决中墙顶漏渗水问题.通过施工实践表明,虽然可以通过各种措施对因中墙顶渗漏而引起的二次衬砌表面渗漏水进行治理,但如果双连拱隧道采取按两个单洞独立设置防排水系统将更加合理可靠,很好地解决中墙顶渗漏水问题;3)采取大断面施工是目前双连拱隧道施工的发展趋势,而双连拱隧道大多处在浅埋、偏压地质条件下,因此认真做好超前预支护对双连拱隧道施工十分重要,必要时采取预注浆等措施加固和改良地层,充分调动和利用围岩的自承作用,减少对围岩的扰动;4)在软弱围岩中双连拱隧道左、右正洞应错开施工,先施工的洞室要及时支护、衬砌和构建仰拱,形成封闭结构,后施工的洞室要在先施工洞室主体结构完成后进行,以确保隧道安全;5)在围岩稍好的情况下,双连拱隧道正洞施工采用下导超前的全断面法比较合适,如图6示.双跨图6 下导超前全断面施工工序43 重庆交通学院学报 第23卷连拱结构跨度大,开挖时采取多次爆破或大药量爆破加大了对围岩和已建结构的扰动和破坏,也不符合充分利用围岩自承作用的新奥法原理;而采取下导适度超前施工,既增加了全断面开挖的临空面,又减少了爆破用药量,大大减弱了爆破对围岩的破坏.4 结束语在双连拱隧道10多年的建设中,其施工方法也在不断完善,特别是近年来,使用了一些新颖的施工方法.笔者介绍的针对不同地质条件下建议采用的4种施工方法,希望能对双连拱隧道施工起到一定的参考作用.参考文献:[1] 交通部.公路隧道设计规范(J T J026-90)[S].北京:人民交通出版社,1990.[2] 交通部.公路隧道施工技术规范(J T J042-94)[S].北京:人民交通出版社,1995.[3] 唐 亮.柳州市南二环路桐油山隧道设计与施工[J ].广西交通科技,2002,(4):59262.Construction methods of twin 2arch tunnelsT ANG Liang(Chongqing Y ucai Engineering C onsultation &Supervision C ompany Ltd.,Chongqing Jiaotong University ,Chongqing 400074,China )Abstract :Based on the construction process of the building of twin 2arch tunnels of T ongy ou M ountain Tunnel ,Y inzi M ountain Tunnel 1and Y inzi M ountain Tunnel 2in S outh Second Ring R oad in city of Liouzhou in G uangxi Province ,practiced techniques in twin 2arch tunnels are thoroughly analyzed and summarized.Meanwhile ,several suggestions about the adoption of different construction methods for this special tunnel type are made.K ey w ords :twin 2arch tunnels ;construction techniques ;construction methods责任编辑:袁本奎(上接30页)[6] 张江涛,周志祥.横张预应力混凝土箱形梁的构造与工艺[A].中国公路学会桥梁与结构工程学会2001年桥梁学术讨论会论文集[C ].北京:人民交通出版社,2001.[7] 吕忠达.世纪长桥—杭州湾跨海大桥[A ].21世纪桥梁技术发展论坛论文集———纪念钱塘江大桥通车65周年[C].杭州:中国公路杂志社,2002.Discussion about solution to the key problems of application ofmodern nonmetallic structures in bridge engineeringSHI Y ing ,1 W ANG Jin ,2 LI Da 2hua3(1.School of Architecture &Civil Engineering ,Zhejiang University of T echnology ,Hangzhou 310014,China ;2.N orth China MunicipalEngineering Design and Research Institute.T ianjin 300074,China ;3.T ianjin Seism ological Bureau ,T ianjn 300201,China)Abstract :The evident advantages and application prospect of the m odern nonmetallic structures and the traditional new structure style are dis 2cussed base on the characteristics analysis of the nationality and high -tech in bridge engineering ,and the crucial requirements on the structures are met in aspects of high strength ,longspan ,corrosianrce ,sistance seismic ,stability fatigue ,intelligent control and s o on ,but the rest problems are deformation consistency of FRP composite with concrete and FRP tendon prestressing ,FRP tendon anchoring in the prestressed FRP con 2crete structures and s o on.K ey w ords :bridge ;m odern nonmetallic structures ;FRP concrete ;FRP composite materials ;deformation consistency ;prestress system责任编辑:袁本奎53第2期 唐 亮:双连拱隧道施工方法 。
一、设计概况及特点
双连拱隧道是在通过山势不高,纵向长度较短,横坡较陡,下行线,公路上,下行线在此分不开的情况下,设置双跨连拱隧道,其单跨断面为单心圆结构,边墙为曲墙,中隔墙也为曲墙,单跨净宽10.8—11.0M,净高7.8M—8.0M,开挖断面为9.9 M—10.0M,上下行线通过厚3M的钢筋砼中隔墙相连,初支采用工字钢(正洞和钢花拱锚杆,挂网锚,喷砼与单跨隧道基本相同,二衬采用钢筋砼结构,联拱隧道由于通过地段的地质条件特殊性,决定了其设计和施工具有以下特点:
1、埋深浅长度短:
因连拱隧道通过的地段一般山势较低,其最大埋深在50—80M左右,纵向长度在500M以下,在长度较大,山势较高一般不采用连拱隧道,而采用上下行线分开的单拱隧道。
2、偏压:
连拱隧道通过地段地势较陡,上下行线两侧埋深不同。
整条隧道也就不同程度的存在偏压,特别是洞口偏压严重,这给隧道口施工带来很大困难。
3、由于埋深浅,双拱隧道一般地质条件复杂,围岩软弱破碎,节理发育差。
隧道内的水,受地表水影响较大。
雨季施工困难,给隧道施工的安全增加了难度。
4、跨度大:
与铁路隧道相比,单跨公路隧道本身跨度就较大(12.8M,两个单拱隧道连在一起,其跨度是单供隧道的2倍达26.4M。
相当铁路隧道车站的跨度,而且结构复杂,施工非常困难。
5、施工工序复杂,工序间相互影响大
双拱隧道的设计特点:偏压、跨度大。
决定其施工必须分多个步骤进行。
各个工序相互影响很大,就要求双连拱隧道的施工必须要有科学合理的施工组织设计。
要理清各个工序的先后顺序及相联关系,在施工过程中尽量减小各施工工序之间的相互影响并根据施工中的实际情况灵活的调整,工序安排保证安全、优质建好双连拱隧道。
二、施工工艺
1、开挖施工
因连拱隧道具有埋深浅,跨度大,地质条件复杂、围岩风化破碎,受雨季地表水影响大的特点,开挖必须遵守“短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的原则。
按设计要求严格进行监控量测。
并把量测结果反溃到施工中,每天的水平收敛值0.1—
0.2mm/d,拱顶下沉值0.1 mm/d 以下一般基本稳定,如果大于此值加强每天的找顶工作。
目前,双连拱的施工,主要有中导洞和三导洞两种施工方法。
根据隧道进出口地形条件及施工场地的实际情况,中导洞开挖可以从隧道两端同时施工,在隧道中间贯通,也可以从隧道一端开挖,在另一端贯通,根据地质条件中导开挖分全断面和短台阶两种施工方法,在围岩较好的Ⅳ类围岩可采用全断面开挖中导,加快施工进度在围岩破碎,节理发育及在洞口地段采用短台阶也可保证安全。
无论采用哪种方法,皆采用光面爆破技术尽量减少中导洞对两侧正洞围岩的扰动,每一循环进尺要控制在1M以下,围岩好的情况下也不能超过1.5M。
支护要紧跟开挖面,不允许围岩暴露时间太长,杜绝坍方,中导洞即使有小面积坍方,也会给正洞开挖带来很大影响。
中隔墙砼的施工顺序刚好和中导开挖顺序相反,根据现场情况,可采用从隧道中间向两端施工的顺序。
如一座隧道只设一个拌和站。
一般采用远离拌和站的一端向靠近拌和站的一端的施工顺序,但在工期紧的情况下可采用从隧道中间到两端同时施工。
为减轻相互影响,上下线正洞开挖一般错开40M左右,单跨正洞采用先拱后墙法分台阶施工。
拱部开挖高度3.5M—4M比较合适,爆破技术要尽量减少对中隔墙的影响,决不允许将中导洞作为临空面进行爆破设计,下部开挖要先在边墙处开槽,将拱
部初期支护接下来后,在开挖中间部分注意不能进尺太长,最多开挖出两榀拱架距离的长度并尽快施工初期支护;
封闭围岩,防止因拱部支护长时间悬空而造成塌方。
2、三导洞施工方法:
三导洞施工方法除在中隔墙处开挖一导洞外,在上下行线两侧分别开挖一条侧导洞在中墙砼与边墙砼施工完后再开挖上,下行线正洞施工步骤如下:
侧导洞的开挖方法与中导洞相似,三导洞施工完后,再开挖上、下行线的正洞。
正洞开挖Ⅱ类围岩用台阶法施工,顺序与中导洞法不同,属与先墙后拱,不是先拱后墙,因在侧导洞开挖过程中,正洞边墙初期支护已施工爆破设计时,均要尽量减少爆破对中隔墙及侧墙的影响,不能因初期支护已全部完成而随意加大药量,加大进尺,造成的施工初期支护坍塌。
从以上两种施工方法,施工过程中看出:中导洞施工法具有工序简单,临时支护及拆除量小,工期短、成本低,但在地质条件复杂,围岩地段不利于安全施工,而三导洞施工具有正洞支护闭合早,施工安全的优点,但工序复杂,工期成本高,两种施工方法主要根据隧道实际地质情况灵活运用,在地质条件复杂,涌水量大及洞口浅,偏压、围岩软弱一般用三导洞法施工,而较好的地段采用中导洞施工。
三、几个特殊问题的处理措施:
1、连拱隧道Ⅱ类围岩一般采用ф108超前管棚支护,但如果管棚设计太长大于40M,且洞口位于曲线上,一次施工很难保证安装位置准确,也可以在洞内开挖洞室,分两次施工,因此水平钻机操作平台必须牢固、安全,相连两接头不允许在一个断面上。
终压1.5—2.0Mpa
2、初期支护要遵循“短进尺,早封闭”的原则,必须一炮一支,防止围岩爆露太长而引起的坍方,特别是正洞下部开挖,钢架接脚时要控制好进度(不能过长绝不能使拱部初期支护长距离或连续长时间悬空,钢架架立要控制在2小时以下(工艺安全、人身安全。
3、隧道内的超前支护,注浆锚杆,除加固围岩的同时,也一定起堵水的作用(要有这个认识。
所以说联拱隧道结构上的特点决定了其施工过程中必然会有不同于单拱隧道的特殊性问题,如何科学的处理好特殊问题,是安全、优质的施工好连拱施工过程中必须根据具体情况,科学、合理、灵活的选择处理方案。
4、中侧导洞断面的选择
中侧导洞为安全开挖正洞而首先贯通的辅助导洞,其断面大小;在设计上一般没有严格的要求,选择断面主要是考虑导洞开挖施工机械配备情况,在单口开挖长度大于100M时的情况下,一般采用装载机配汽车出渣,断面宽度最好在5.5M左右,在单口长度小于100M的情况下,4M宽就可以满足要求,中导洞的高度一般比中隔墙高出0.5M即可。
5、中隔墙的水平推力平衡
上、下正洞在中导洞施工结束后开始开挖上下行线的正洞太低不利于种隔墙施工,太高会造成中隔墙顶会填量大,且不利于安全,侧洞同样。
为减小开挖施工的相互影响,上下行线的开挖施工,不能齐头并进。
必须一前一后错开40M左右。
这样在上、下行线两个开挖面之间一侧正洞的初期支护已完。
而另一侧支护还未施工,该段中隔墙必须要受到一个向未开挖一侧的水平推力,为了中隔墙的施工安全,在中隔墙上要打临时支撑。
支撑可用方木或钢管纵向间距2米一排,必须支撑牢固,开挖另一侧时再拆除。
6、中隔墙防水
设计图中隔墙的排水方案顶部设一条ф80的纵向透水管,每隔几米用硬塑引管将水引至水沟中,中隔墙平铺防水板将水引至排水沟。
7、在开挖施工过程中及时做好洞内排水系统,严禁洞内积水、排水沟不能沿边墙设置,避免软化边墙基底围岩,使其强度降低造成隧道坍塌。
8、仰拱最好在二次衬砌之前施工,使支护体系尽早形成封闭系统,
9、由于联拱隧道跨度大、洞口一般偏压严重,洞口刷坡后极易造成山体松动下滑,进而失稳,从开挖到支护时间间隔不能太长,同时加强边仰坡的变形观测。
10、中导洞的开挖施工,对正洞来说(时最好的,最准确的超前地质预报,因而在开挖过程中要对围岩进行详细、准确的记录,指导正洞施工。
11、由于联拱隧道跨度大,即使在围岩好的情况下也要坚持短进尺、弱爆破、强支护、早闭合”的开挖施工原则,以减少或杜绝坍方。