双连拱地铁隧道（精选8篇）
双连拱地铁隧道 篇1
1 工程概况
广州地铁三号线支线石-体区间由石牌桥经天河体育中心至一、三号线体育西换乘站。出石牌桥站约25 m进入设计人防密闭隔断门段F型断面即双连拱隧道, 如图1所示。隧道上方为天河路, 路面封闭交通作为广州二建石牌桥站项目部料场。
此段地质情况:左线, 隧道顶部为可塑状残积土, 中部是强、中风化岩石, 底部是中、微风化岩石;右线, 隧道顶部为可塑状残积土, 中部是全、强风化岩石, 底部是强、中风化岩石。开挖得到的实际地质情况基本符合勘探地质描述。
F型隧道拱顶距地面约7.8 m, 为浅埋隧道设计采用CRD工法 (中隔墙临时仰拱法) 开挖, CRD工法是目前广泛应用于城市地下轨道交通大断面隧道开挖的施工工法, 对大断面隧道分四步开挖, 架设型钢中隔壁以及临时仰拱, 使每步开挖形成独立的小隧洞, 在围岩条件好的情况下可以采用CD (中隔墙法) , 不架设临时仰拱。
2 方案提出
一般来说双连拱隧道中导洞开挖是独立进行, 在隧道开挖时先行施工中导洞, 待中隔墙达到设计强度后, 再采用设计工法进行隧道正线的开挖。本工程双连拱隧道是为施作人防密闭隔断门, 里程短, 且两条隧道距离很近, 均由常规断面隧道突变大断面隧道, 没有中导洞施工作业面, 无法按照设计施工中导洞, 采用CRD工法开挖正线隧道。
必须选择合适的开挖方法才能安全有效开挖双连拱隧道, 工程部提出2种方案: (1) 左线逐步偏离正线方向最终进入中导洞, 待中导洞施工完成后, 再逐榀破除支护, 使左线按照设计方向支护; (2) 左线正常施工, 在快进入双连拱隧道时采用临时支护, 两次托换, 开挖中导洞。一方案安全系数高, 但造价高, 本工程又是总价承包合同, 不予索赔;二方案有安全风险, 但可以充分利用现有工程以及项目部现存的废旧型钢拱架, 造价低, 速度快。最终选择二方案施工, 采用此方案因为临时支护施工使得左线不再具备CRD工法的施工条件。
3 中导洞施工
3.1 临时支护方案
根据设计在支YDK6+300与支ZDK6+300及支YDK6+308.4与支ZDK6+308.4处有接头墙初支350 mm, 二衬450 mm, 共计800 mm厚。即中导洞其实际里程为K6+299.2～K6+309.2共计10 m。
在左线开挖至支ZDK6+312.1处时对掌子面采取格栅封闭后进入宽5 m、高6 m的临时支护区段, 同时向前继续用临时支护开挖至支ZDK6+306左右。右线滞后约5～8 m施工, 至支YDK6+312处, 如中导洞未完工则暂停开挖。在支ZDK6+309.8处为左转开挖断面宽3 m、净空4.3 m高的临时横通道进尺为4 m, 以此横通道为基础开挖中导洞, 如图2所示。
支ZDK6+312.1至支ZDK6+306处临时支护及临时横通道采用直墙型隧道I20钢拱架作拱部支护, 如图3所示。I16竖向支撑, 每榀间距50 cm, φ22 mm钢筋作为连接筋纵向连接;φ100 mm钢管作为底部横撑, 25 cm厚C20喷射混凝土。全部封闭后, 采用双I16工字钢作横梁对横通道开口处进行托换, 横梁两端采用双I16工字钢作为立柱支撑。
正洞临时支护托换完成后进行临时横通道施工, 临时横通道全部封闭后, 再进行托换, 托换完成后开始中导洞的开挖。待中导洞开挖至K6+299.2后反向从支ZDK6+306.7处至支ZDK6+309.2处托换临时横通道, 开挖支护断面形式同中导洞, 靠近正线临时支护横通道出口处不封闭, 格栅座于横通道托换梁上。
3.2 临时支护验算
按照《铁路隧道设计规范》浅埋隧道荷载的计算方法[1,2,3]。经计算临时支护顶拱手最大压力为162 MPa<210 MPa。临时横通道跨度为3 m, 临时拱架也可以满足支护要求。
3.3 临时支护施工
正线到达临时支护设计里程后, 进入临时支护施工阶段, 严格测量, 确保不侵入中导洞的范围内。临时支护分为两个台阶, 上台阶高3 m, 下台阶高3 m, 分台阶施工, 上台阶在拱部120°范围内, 设置φ42 mm的注浆超前导管, 做好全断面连接筋焊接及喷射混凝土, 及时封闭, 防止立柱立面失稳。
施工过程中发现拱脚处位移急速变大, 最大达到2 cm/d, 现场确定迅速在拱脚处加设一道φ100 mm钢管横撑, 适当施加预应力, 有效控制了变形。
3.4 中导洞施工
临时横通道施工结束, 托换完成后, 需要开挖中导洞上台阶, 临时横通道拱顶比中导洞拱顶低约2 m, 托换开口处比中导洞拱顶低约2.2 m, 比中导洞上台阶拱脚标高高约70 cm。人工开挖掏出一榀钢格栅位置, 预留连接钢筋后, 喷射混凝土封闭迅速开挖架设第二榀钢格栅。待施工面出来后, 用3 m长φ42 mm注浆锚管做土钉封闭临时横通道上部土体。中导洞及时封闭下台阶, 待开挖至设计里程后, 反向开挖临时横通道处, 破除土钉墙, 迅速封闭上台阶, 中导洞上台阶靠近左线拱脚与正线临时支护钢拱架拱脚错开布置在横梁上。及时封闭下台阶, 临时横通道处中导洞底板因为没有竖向钢格栅支撑, 打入3 m长φ42 mm注浆锚管按照50 cm间距菱形布置。
3.5 中隔墙施工
对中隔墙从K6+299.2至K6+309.2处进行绑轧钢筋、支模及预埋件焊接。完成后, 人员及小型设备从支ZDK6+309.2至支ZDK6+309.8预留的0.6 m通道中撤出, 同时做好挡头模板加固。浇注混凝土, 3 d后对预埋注浆管注浆, 充填混凝土孔隙。
4 正线隧道CRD改良工法施工
工程双连拱隧道里程只有10 m, 按照设计每步开挖间距5 m, 不能连续施工, 不符合城市地下工程施工“快封闭”的原则, 且左线因为临时支护施工, 已经不存在按照CRD工法施工的条件。因此有必要根据现场实际情况对CRD工法作一定的改进。
4.1 隧道左线开挖
左线已不存在按照CRD工法施工的条件, 按照城市地下工程“管超前、短开挖、弱扰动、快封闭、勤量测”的原则, 采取五步开挖的工法即: (1) 破除临时支护, 架设钢格栅, 设置超前小导管, 采用I16立柱竖直支撑钢格栅, 柱脚垫方木, 立柱用φ22 mm连接筋间距80 cm内外侧交错连接, 内侧加钢筋网喷射10 cm混凝土挡土; (2) 第一步支护3 m以后, 按照CD法封闭下台阶, 加长立柱使之支撑于格栅上; (3) 第二步封闭3 m后, 将右侧分为三步开挖, 即上中下3个台阶 (台阶如过高, 钢格栅架设会因为重量、高度带来诸多问题) , 上中台阶钢格栅各设置2根3 m长φ42 mm锁脚锚管, 同时右侧上中台阶施工可以先于第二步, 不必拘泥于工法的施工顺序而放慢进度, 及时成环封闭, 做好拱顶沉降及地表沉降量测, 施工过程中最大沉降为3 cm, 满足设计及规范要求。
4.2 隧道右线开挖
右线参照左线的开挖方法采取CD法加上中下台阶法综合施工的方法, 因为右线地质条件比左线稍差, 施工监测发现拱顶沉降过大, 最大达到7 cm, 通过断面放大和抬高等措施调整满足设计要求。
5 结论
“快封闭”在软土浅埋地下工程施工中最具重要性, 本工程违反了软土浅埋地下工程施工“弱扰动”的原则, 最终成功的积极因素就是快封闭, 组织充足的人力物力, 不拘泥于工法的限制, 抓住“快封闭”的原则, 突出一个快字;注重超前支护, 软土浅埋地下工程施工超前支护非常重要, 本工程的两次托换, CRD工法改良, 上台阶超前施工, 都与超前支护有莫大关系;监测和量测及时真实反馈了相关信息使技术人员及时作出调整, 确保工程的成功;相关人力物力准备要充足, 不可因为物资不足而停工。
F型双连拱隧道初支完成后, 没有出现安全质量事故, 采用临时支护方案开挖中导洞技术及CRD工法改良是成功的, 对软土浅埋隧道施工有一定的参考价值。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路隧道设计规范 (TB10003-2005) [S].北京.中国铁道出版社, 2001
[2]中华人民共和国铁道部.铁路隧道施工规范 (TB10003-2001) [S].北京.中国铁道出版社, 2002
[3]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2001
双连拱地铁隧道 篇2
一、绪论
双连拱公路隧道施工方法采用三导坑先墙后拱法,先进行中导坑,再进行左、右用隧道主洞的开挖,以中导坑为主攻方向,根据原设计贯通后,两侧导坑为辅助,由中导坑中部向两侧方向同时修筑中隔墙,这样施工法节约工期,占地面积少,缩短了周期,提高了经济效益。
二、中隔墙的施工工艺
连拱隧道施工工序:中导洞开挖并进行支护―--修筑中隔墙―-右侧辅助导洞开挖并进行支护―-右洞上半断面开挖并进行支护―-右洞下半断面开挖并修筑二次衬砌―-修筑石洞仰拱―-左侧辅助导洞开挖并支护―-左侧上半断开挖并支护―-左侧下半断面开挖并修筑二次衬砌-―修筑左洞仰拱。连拱隧道中隔墙施工工序:支模板―钢筋绑扎―混凝土浇筑
中隔墙与中导洞的施工顺序:首先是一次性全面浇筑钢筋混凝土,其次是浇筑时,必须留出正洞二次衬砌的厚度,有利于防水工作。
中隔墙与中洞的施工顺序:在中导洞全部贯通之后,中隔墙两侧正洞都可开始施工,但中隔墙要超前两侧正洞施工时间,为保证中隔墙混凝土有一定的养护时间,以便满足一定的承载能力。两侧正洞施工可以同时开挖,或者先完成一洞,再进行另一洞的施工,后者在进行施工时,可能会引起围岩有较大的变形和应力的急剧释放,容易引起塌方。
初次支护与二次衬砌的施工顺序:初次支护肯定是在二次支护之前,二次衬砌的.时机是通过变形监测确定,如发现围岩不稳定时,二次衬砌要紧跟初次支护进行完成。
中导洞的选择有两种方法:一是对称布置,二是非对称布置。前者是中导洞的位置垂直中线与中隔墙的中线稳和,后者是两侧隧道宽度不同,较宽的一侧为施工通道,在施工中比较便利,较窄的一侧作为施工完毕的回填用,可减少回填工作量,缩短时间,无论是哪种位置关系,需要根据具体情况而定。中隔墙的施工工艺具体步骤如下:
1、模板的选择:模板安装加固需要用槽钢和碗口件支撑在中导洞初期支护上,外撑为主、内控为辅,模板一般采用特制定型钢模,长度不小于17m,高度为1m,可供台车纵向行走8m。模板安装的各种因素(中线、尺寸、标高、平整度)等经检验合格后方能进行下一道工序。
2、绑扎钢筋:在钢筋绑扎前,应将中隔墙与衬砌相接触的部分提前进行凿毛处理,以提高混凝土的粘结力。无论是墙身钢筋还是基础钢筋都要按规范要求布筋,注意预留筋和预埋件的位置与尺寸、焊接要求,钢筋无锈、无腐蚀,特别应注意在止水带时,钢筋的制作要求,检验合格后,可进行端头模板的封堵。
3、混凝土的浇筑:分层振捣,边浇筑边振捣,将混凝土从端头进入模板,在浇筑距拱顶1.5m,再分段浇筑,在浇筑到拱顶时,在两侧预留注浆管和排气管,待混凝土强度达到设计强度的70%后,方可进行注浆。混凝土的原材料要符合规范和设计要求,在运输过程中,避免出现离析、白料等情况。
三、加强中隔墙稳定性的具体措施
1、中隔墙的稳定性:
(1)、隧道中隔墙在开挖过程中,是最不利受荷载的时间,要在施工过程多加注意观测;
(2)、在正洞开挖时,中隔墙正处于垂直悬臂状态;
(3)、如隧道处于傍山地段时,隧道会受到右高左低或右低左高的不均衡压力,深埋隧道由于围岩具有成拱作用,作用荷载主要来源于范围内的岩体压力,隧道周边一定破坏,所以使中隔墙产生倾倒力和水平位移,还可能产生不同程度的沉降。
2、中隔墙稳定的具体措施
根据不同的开挖、不同的工程条件,可采取多种措施,以下是经常采用的几种技术措施。
(1)、加侧向支撑,主要是为了平衡偏压;
(2)、回填,主要作用是用来抵抗弯矩和水平位移;
(3)、两侧正洞同步施工,是为减少土体压力不平衡带来的倾斜;
(4)、早施做仰拱,将中隔墙基础固定,限制其发生水平位移,与仰拱形成一个闭合结构;
(5)、在中隔墙底板布置锚杆,将锚杆与中隔墙连接成整体,防止发生水平位移,抵抗倾覆;
(6)、将中导洞底板做适当卧底,可增大混凝土与底板之间的摩擦力,可阻止中隔墙的水平位移,加大摩阻力。
四、中隔墙防排水技术
隧道建成以后,在使用过程中,经常出现洞内渗漏水现象,特别是在雨季,严重的情况可能会有喷水现象发生,使路面形成积水,影响隧道的车辆运行安全。为了避免这一现象的发生,应做好重点控制点,特别是在空间比较狭窄、施工死角的地方,应更加注意施工过程的控制。防排水主要采取以“排”为主,防、排、堵、截综合治理的原则。
主要的防排水方法有:止水带、止水条、PVC管、软式弹簧透水管、填充喷混凝土、填充注浆,必要时可预埋导管,将渗水引致隧道底板排水沟内,最好的做法,是中隔墙分两次或三次砌筑,中隔墙与二次衬砌一次浇筑完成,中隔墙与拱圈衬砌之间没有纵向施工缝,所以在结构整体受力与中隔墙防排水方面就有了明显的改善。
五、结束语
双连拱隧道施工技术 篇3
关键词：双连拱隧道,围岩,开挖,支护
双连拱隧道不仅能满足外形美观的要求, 而且在平面线路、洞口位置等选择的自由度大, 比分离式隧道具有优势, 该类型隧道近年来在地下工程中得到越来越广泛的采用[2]。连拱隧道主要适用于洞口地形狭窄, 或对两洞间距有特殊要求的中、短隧道, 其最大优点是双洞轴线间距较小, 可减小占地, 便于洞外接线。同时, 连拱隧道比独立的双洞施工更为复杂, 工期更长, 因此“安全、优质、快速、高效”地修建双连拱隧道是所有建设者的共同目标[1,3]。
1 工程概况
富溪隧道是安徽皖南山区的一条双连拱公路隧道, 隧道设计里程为K205+713～K206+362, 隧道区属于构造侵蚀中山区, 于山体一侧通过, 洞口边仰坡处于富溪河凹岸, 河流冲刷作用较强。隧道洞身围岩类别有Ⅱ类围岩洞口偏压及加强段, Ⅱ类一般, Ⅲ类, Ⅳ类围岩段, 其施工难度较大。
2 隧道开挖方法
2.1 Ⅱ类围岩洞口偏压及加强段
Ⅱ类围岩洞口偏压段采用管棚超前支护, 台阶分步法开挖、锚网喷钢架联合支护。Ⅱ类围岩加强段采用小导管超前支护, 台阶分步法开挖、锚网喷钢架联合支护[4]。
施工方法:1) 中导坑开挖, 并施工导坑临时支护, 中导坑开挖采用台阶法。2) 浇筑中墙, 在右侧安装临时横向支撑, 并采用7.5号浆砌片石回填。3) 错开2倍洞径进行侧导坑开挖, 并施工侧导坑临时支护, 侧导坑开挖采用台阶法。4) 开挖左洞拱部围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架, 同时对中墙顶部进行回填, 此时应严格控制开挖循环进尺和及时支护, 并注意量洞内、地表的变形。5) 错开2倍洞径开挖右洞拱部围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架。6) 左洞核心土开挖, 施工左洞防水层及模筑混凝土。7) 错开2倍洞径右洞核心土开挖, 施工右洞防水层及模筑混凝土。
2.2 Ⅱ类一般, Ⅲ类, Ⅳ类围岩段
Ⅱ类一般, Ⅲ类围岩段采用小导管超前支护, 台阶法开挖、锚网喷钢架联合支护。Ⅳ类围岩段采用台阶法开挖、锚网喷钢架联合支护。
1) 中导坑开挖, 并施工导坑临时支护, 中导坑开挖采用台阶法。2) 浇筑中墙, 在右侧安装临时横向支撑, 并采用7.5号浆砌片石进行回填。3) 错开2倍洞径进行主洞开挖, 并施工主洞临时支护, 主洞开挖采用分步台阶法。4) 开挖左洞拱部围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架, 同时对中墙顶部进行回填, 此时应严格控制开挖循环进尺和及时支护, 并注意量洞内、地表的变形。5) 错开2倍洞径开挖右洞拱部围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架。6) 开挖左洞侧壁围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架。7) 错开2倍洞径开挖右洞侧壁围岩, 并施工支护和及时架设钢拱架。8) 左洞下部围岩开挖, 施工左洞防水层及模筑混凝土。9) 错开2倍洞径右洞下部围岩开挖, 施工右洞防水层及模筑混凝土。
3 光面爆破设计
隧道穿过的围岩主要是强、弱、微风化粉砂岩, 需爆破开挖。爆破质量包括循环进尺、超欠挖、光面爆破效果等内容, 爆破质量好, 可节省支护费用和时间, 加快工程进度, 保证施工安全。
1) 设计原则:隧道爆破炮眼深度和循环进尺应满足整个隧道的工序、进度等要求;Ⅲ类～Ⅴ类围岩均按光面爆破进行设计;掏槽爆破和周边炮眼单独进行设计;隧道爆破的设计需对各种不同方案进行对比。2) 掏槽设计:采用直眼掏槽方法, 为保证各个炮眼起爆时有良好的自由面、正确的起爆顺序, 掏槽眼起爆采用毫秒微差雷管, 跳段使用, 为确保掏槽成功, 在掏槽孔中装两发同段雷管。并采用正向起爆技术及两发雷管均装于炮孔的中上部。3) 周边光面爆破设计:在Ⅳ类, Ⅴ类围岩中采用径向不耦合装药 (专用乳化炸药光爆药卷) 方法;在Ⅲ类围岩中采用纵向不耦合装药 (用导爆索将乳化炸药绑扎成串) 方法;在Ⅱ类围岩中如果采用纵向不耦合装药方法仍不能满足设计要求, 则采用两根导爆索代替炸药;在Ⅱ类围岩尽量按预裂爆破进行施工。4) 隧道全断面钻爆设计:将掏槽位置布设于中下部, 使更多的岩石采用崩落方式爆破, 并且在重力的作用下使爆后岩石更加破碎, 易于出碴, 加快施工进度。5) 起爆设计:采用非电毫秒雷管微差起爆系统。
4 超前支护
4.1 超前注浆小导管
超前小导管与格栅钢架配合使用, 钢管尾部焊接于钢架腹部, 以增强共同支护作用。注浆小导管采用热轧无缝钢管, 为便于安装, 端头5 cm做成尖锥状, 尾部焊接钢箍。钻孔采用YT-28风动凿岩机钻孔。注浆前应掏孔检查, 确认无塌孔和探头石后, 开始注浆, 注浆顺序从拱顶向两侧向下进行, 注浆结束后, 应利用注浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固。
注浆完成后要待浆液凝固之后才能开挖, 一般要等4 h～8 h左右, 并且开挖时应保留1.5 m～2.0 m的止浆墙, 防止下次注浆时孔口跑浆。
4.2 超前注浆管棚
超前注浆管棚与型钢钢架配合使用, 钢管尾部焊接于钢架腹部, 以增强共同支护作用。施工工序为:开挖支护洞口边、仰坡→施作套拱→搭钻孔平台→安装钻机→钻孔→清孔→验孔→安装管棚钢管→注浆。
沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔, 钻孔顺序由高孔位向低孔位进行, 岩质较好的可以一次成孔。认真做好钻孔记录, 并对岩屑进行地质判断、描述, 作为指导洞身开挖的依据。
5初期支护
5.1锚杆及挂网施工
中空锚杆采用先锚后注式砂浆锚杆, 钻孔台车或手持凿岩机钻孔, 锚杆垂直岩层布置, 其垫板应紧贴岩面。注浆压力取0.2 MPa～0.5 MPa, 孔口溢出浆液时, 停止注浆, 砂浆随拌随用。普通砂浆锚杆采用先锚后灌工艺, 采用砂浆锚杆专用注浆泵压浆。
挂钢筋网的钢筋类型及网格间距按设计要求制作, 钢筋网根据被支护岩面的实际起伏形状铺设, 钢筋网与锚杆用铁丝绑扎或点焊在一起。
5.2格栅及型钢钢架施工
钢拱架在加工厂分节加工制作, 分节运至开挖面, 就地拼装相邻钢架之间用钢筋连接, 将锚杆与钢架焊接连为整体。
5.3湿喷混凝土施工
喷射混凝土采用湿喷法, 混凝土配制采用SEC控制工艺, 以减少粉尘含量改善作业环境, 增加混凝土的和易性, 降低回弹率, 提高混凝土的强度。
混合料应随拌随喷;喷射作业应分段、分片、分层, 由下而上, 依次进行。喷混凝土作业时TX-1型液体速凝剂掺量按试验配合比掺加。混凝土分2次～4次喷射, 拱部一次喷射厚度5 cm～6 cm, 边墙一次喷射厚度7 cm～10 cm, 分层喷射的间隔时间一般为15 min～20 min。
6结语
双连拱隧道的结构形式比较新颖, 而且比较美观, 但其施工工序较分离式隧道复杂, 工序比较多, 必须根据地质条件、水文地质条件、埋深、断面形状及尺寸、施工技术条件、工期等许多因素来确定不同的施工方法, 因此针对不同的围岩类型必须选择合理的开挖方法、爆破技术和支护技术。
参考文献
[1]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2001:90-91, 180-181.
[2]云南省公路学会, 云南玉元高速公路建设指挥部.山区高速公路建设与管理[M].北京:人民交通出版社, 2003:93-94.
[3]林宝龙, 马祥旺.特长富水软弱围岩隧道快速施工力学效应[J].山西建筑, 2007, 33 (12) :308-309.
海龙双连拱隧道施工技术 篇4
关键词：海龙,双连拱,隧道,施工技术
1 工程概况
1.1 工程概况及范围
海龙隧道位于遵义市谢家坝镇任家湾境内, 为连拱隧道, 隧道轴线略带弧线形展布, 隧道进口走向约265°, 出口走向约245°。隧道里程桩号:K306+925~K307+330。隧道全长405m, 隧道最大埋深约74m, 进口端设计高程899.74m, 地面高程903.67m, 出口端设计高程890.15m, 地面高程897.28m, 进口端采用削竹式洞门, 出口端采用端墙式洞门。
1.2 结构形式
隧道横断面采用分离式路基、双连拱断面。单洞净宽10.75m, 横断面组成为: (1.00+1.00+3.75×2+0.5+0.75) , 限界高度5.0m。双侧设检修道, 衬砌断面内轮廓采用三心圆。
1.3 围岩级别及衬砌形式
根据围岩级别和洞室埋深条件共设计了三种衬砌形式:明洞衬砌;路堑式明洞;复合衬砌:Ⅴ浅、Ⅴ、Ⅳ浅、Ⅳ、Ⅲ。
2 施工工艺
2.1 总体方案
连拱隧道采用“中导洞法”施工, 施工中严格按设计要求中导洞先行开挖, 同时按不同的围岩级别, 选择相应的支护体系。施工时按照“喷锚构筑法”原理配备大型设备按无轨运输模式组织, 采用中导洞法施工, 施工中遵循先护后挖的原则, 坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快封闭、早成环”的原则稳步前进。
2.2 隧道施工设备配套方案
2.2.1 设备配套原则
施工采用无轨运输模式。中导洞Ⅴ级围岩采用上下台阶法施工, 人力风镐配合小型挖掘机开挖, Ⅲ、Ⅳ级围岩人工风钻配合自制小型作业台架钻眼爆破全断面开挖, 中导洞出碴采用人工配合小型挖掘机装碴, 5t自卸汽车出碴。正洞Ⅴ级围岩采用留核心土台阶法施工, 人力风镐配合长臂挖掘机开挖, Ⅳ级围岩采用短台阶法施工, 人工风钻配合自制作业台架钻眼爆破, Ⅲ级围岩采用全断面法施工, 人力风镐配合长臂挖掘机开挖, 正洞出碴上台阶采用人工或长臂挖掘机翻碴, 下部采用侧翻装载机装碴, 15t自卸汽车出碴。初期支护采用强制式砼搅拌机生产喷射砼, 砼湿喷机配机械手联合作业方式进行初期支护;二次衬砌采用自动计量拌合站生产衬砌砼, 泵送砼入模, 液压模板台车整体浇注的方式;通风采用自然通风。形成开挖、装运、支护及二衬等机械化平行流水作业线, 实现隧道施工的快速、连续、均衡生产, 全面完成工程各项预定目标。
2.3.2 中导洞开挖及出碴
中导洞Ⅴ级围岩段根据现场围岩情况采用全断面开挖, 开挖前先施作φ42×4mm超前小导管支护, 人力风镐配合小型挖掘机开挖, 每循环进尺1m;Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用全断面爆破开挖, 人工风钻配合作业台架钻眼, 非电毫秒雷管光面爆破, 每循环进尺2.0m。中导洞初期支护根据设计要求采用锚、网、喷及型钢拱架联合支护, 紧跟开挖面及时施作。中导洞开挖时采用人工配合小型挖掘机装碴, 5t自卸汽车出碴。
2.3.3 中隔墙浇筑与防护
中隔墙在中导洞贯通后倒退浇筑砼。中隔墙钢筋采用现场绑扎, 组合钢模台车, 地泵泵送砼, 按每两天一循环, 每循环7.5m施作。
1) 中隔墙施工
连体隧道对中隔墙的地基承载力要求较高, 应对地基情况进行测试, 承载力不能满足要求时, 首先要对墙脚采用φ22药卷锚杆进行注浆加固处理。
中隔墙的施工程序为:清基→连接锚杆、绑扎钢筋→立模→埋设排水管→浇筑砼→埋设注浆管→顶部喷射砼→中隔墙顶部、墙角注浆加固→中隔墙侧边防护及横向支撑。
2) 中隔墙顶部的支护施工
双连拱隧道中隔墙上方围岩是薄弱环节, 施工过程中在中导洞及左、右主洞拱部开挖时有三次扰动, 及时进行中隔墙上方的圬工回填和压浆加固是施工的关键环节。中隔墙顶部的支护措施拟采取如下方法。中隔墙顶部设置连接锚杆, 其布置见中隔墙防护图, 入岩深度1.5m, 端头伸入中隔墙70cm, 中隔墙浇筑完成后, 在顶部喷射砼回填密实。并在中隔墙顶部及两侧墙角紧贴围岩部位预埋压浆管, 以防喷射砼与围岩之间存在空隙时在中隔墙顶进行注浆加固, 并对中隔墙基底两墙角进行注浆加固, 以确保中隔墙与围岩间联结密实。同时, 为防止偏压对中隔墙砼及主洞拱圈砼造成破坏, 当中隔墙一侧进行主洞开挖时, 必须对另一侧施作横向支撑 (如图1) 。
3) 中隔墙衬砌砼防护措施
本隧道采用中导洞法施工, 再进行左、右主洞开挖及衬砌。在主洞上、下断面开挖时, 将对已成型的中隔墙砼带来影响, 因此主洞洞身开挖爆破前, 首先拆除中导洞开挖一侧初期支护中的钢支撑, 并对另一侧施作横向支撑, 以免因爆破冲击钢支撑而撞裂中隔墙衬砌砼和防止偏压对中隔墙砼造成破坏。同时施工中除采取“短进尺, 弱爆破”, 调整最小抵抗线方向和控制一次爆破装药量, 并对已衬砌中隔墙砼表面采取防护措施, 防止爆破飞石损伤衬砌。其防护措施有如下方法:
爆破时, 在爆破的另一侧对中隔墙辅以I16工字钢横撑 (纵向间1m, 支点距中隔墙顶1.6m~1.8m, 上下两道, 竖向焊接连接) 。为防止爆破飞石砸坏中隔墙砼表面, 影响砼外观质量, 对中隔墙不小于60m范围内全表面用1mm~2mm厚的人造纸板护面覆盖防护, 同时在中隔墙不小于40m范围内采用移动式方木框架钉铁皮的防护挡板遮挡防护。
3 结论
海龙双连拱隧道施工技术的应用, 主要是中导洞施工, 以及中导洞施工完成后, 在正洞施工工程中的支撑和防护是双连拱隧道施工的关键所在。
参考文献
[1]公路隧道施工技术规范.
[2]现代隧道设计与施工[M].北京:中国铁道出版社, 1997.
双连拱隧道施工技术分析 篇5
关键词：双连拱隧道,新奥法,三导坑法
引言
双连拱隧道作为隧道类型中的一种,能满足上、下行车分离的需要,同时,在平面线路、洞口位置等选择的自由度也大,比分离式隧道具有优势,故在高速公路上得到越来越多的采用。但是双连拱隧道由于跨度大结构复杂,围岩在施工过程中被多次扰动,其支护受力结构不断发生变化和调整,施工难度也较大。
1 工程概况
深圳某高速公路隧道起点桩号K11+575,终点桩号K12+175,全长约400m,隧道净宽2×11+4.0=26m,内轮廓采用三心圆,最大埋深70.50m。隧道设计为曲墙复合式双跨连拱结构,端墙式洞门。隧道处在Ⅳ、Ⅴ级围岩之中,其中明洞段20m,Ⅳ级围岩168m,V级围岩212m。Ⅴ级围岩主要为强风化断层角砾岩和第四系残积土,风化强烈,软硬不均,围岩自身稳定性差,成洞较困难;Ⅳ级围岩主要为强风化砂岩及砾岩,岩体破碎,节理、裂隙发育,围岩自身稳定性差,需边开挖边支护。整个隧道地质条件复杂,给施工提出了较高的要求。
2 施工具体方案
根据该隧道的地质条件,隧道采用三导坑法开挖。在超前支护施工完成后,先开挖中导坑,待中导坑贯通后,立模浇筑夹心混凝土中墙,安设临时支撑或回填低标号混凝土;待夹芯墙顶部回填完成并达到设计强度后,开挖左右两侧导坑,左侧导坑超前20m左右。两侧主洞在侧导坑贯通后采用台阶法分部开挖;左右侧主洞贯通后分段拆除临时支撑,依次进行仰拱混凝土、拱墙防水、拱墙混凝土和洞内其它结构的施工。采用TK-961湿喷机按湿喷工艺喷射混凝土;左右侧主洞洞身开挖成型后,二次衬砌采取仰拱、铺底(填充)混凝土先行,拱墙采用全断面液压衬砌台车立模,混凝土集中拌合,混凝土搅拌运输车运输,泵送混凝土入模一次整体灌筑,插入式捣固器振捣。
3 工艺特点
(1)采用新奥法原理进行设计,支护系统能很好地适应围岩的变形,与隧道周围岩体形成一个整体,最大限度地保持和发挥围岩的自承能力。
(2)三导坑超前开挖,可起到地质预报的作用。同时,初期支护采用大管棚或超前小导管预注浆、钢架、锚杆以及挂网喷混凝土等联合支护手段,在开挖后能及时形成封闭受力环,大大提高了施工的安全性。
(3)施工中,可采用监控量测的管理方法,随时掌握伴随隧道施工过程周边围岩及隧道支护结构发生的变位及支护效果,并根据监测结果及时调整初期支护各项参数,对整个施工过程进行控制。
4 双连拱隧道施工关键技术
4.1 三导坑开挖
首先进行中导坑开挖。中导坑采用短台阶法开挖,分上下两个台阶,距离3～5m,以能满足机具正常作业和减少倒碴工作量为原则;当顶部围岩破碎,需支护紧跟时,可适当延长台阶长度。Ⅳ级围岩采用双臂台车和YT-28凿岩机钻眼,微震光面爆破;V级围岩采用风镐或机械开挖(局部放小炮)。上台阶由人工配合小型机械翻碴至下台阶,用ZLC40B装载机装碴,5t自卸车运碴。施工中合理调整工序,实行“钻爆、装碴、运输”人工配合机械化一条龙作业。隧道开挖后及时施作临时支护,形成中导坑闭合受力环,待贯通后施作夹芯中墙。左右两侧导坑在夹芯墙施工完成后才能开挖,开挖方法与中导坑开挖基本相同。
4.2 夹芯墙浇筑
夹芯墙在中导坑贯通后施工。夹芯墙混凝土浇筑采用一套模板,长10m,每2～3天一个循环,形成清底→钢筋绑扎→立模→浇筑混凝土→养护→拆模等多工序平行流水作业。模板采用6mm厚大块定型钢模,钢筋在加工场制作,运到现场绑扎;混凝土采用自动计量拌合站拌和,混凝土输送车运至工地,泵送入模、插入式和附着式捣固器振捣。
为保证夹芯墙在施工期间的安全,在强风化地段,夹芯墙基底及顶部均采用Φ25注浆锚杆进行加固,以提高夹芯墙的稳定性。同时,在夹芯墙混凝土灌注时,预埋压浆管进行后注浆,以保证墙顶的密实性。
4.3 左右主洞开挖
首先进行左侧隧道主洞开挖,左侧隧道主洞开挖进尺超过50m后,进行右侧隧道主洞施工。隧道主洞采用台阶法施工,在左侧隧道主洞开挖前,对中导坑右侧进行单侧加横向支撑,确保夹芯墙不被破坏。Ⅴ级围岩地段上台阶采用留核心土分部开挖,每循环开挖进尺按一榀钢架间距进行;Ⅳ级围岩地段采用上下二个台阶开挖方案,每循环开挖进尺按一榀钢架间距进行;每循环开挖后立即进行钢架+锚杆+挂网喷射混凝土等初期支护施工。
4.4 初期支护
隧道初支采用喷+锚+网+型钢钢架结构。其中V级围岩采用Φ108mm×6mm大管棚超前注浆支护;并设小25中空注浆锚杆,L=3.5m,锚杆间距按80cm×80cm梅花形布置;I18工字钢,纵距0.8m设一榀;钢筋网间距按20cm×20cm布设,喷混凝土厚28cm。Ⅳ级围岩采用Φ42mm×3.5mm小导管注浆支护;并设Φ25中空注浆锚杆,L=3.0m,锚杆间距按100cm×100cm梅花形布置;118工字钢,纵距1.0m;钢筋网按20cm×20cm布设,喷混凝土厚25cm。所有钢筋网采用LL550级冷轧带肋钢筋焊接,且钢筋网必须与锚杆牢固焊接。
开挖前先按设计要求施作大管棚或小导管超前支护,开挖后及时对围岩初喷5cm厚混凝土,尽快封闭岩面,形成封闭的受力圈,防止围岩松动;然后施工系统锚杆,同时设置钢筋网与锚杆外露头焊接牢固,再准确架立工字钢钢架,最后复喷混凝土至设计厚度。
初期支护要遵循“管超前,强支护,勤量测,早封闭”的原则,必须一炮一支,防止围岩暴露时间太长而引起塌方。特别是主洞下台阶开挖,钢架接脚时要控制好进度,必须在2h以内完成钢架架立,绝不能使拱部初期支护长距离或长时间悬空。喷混凝土采用湿喷工艺。
4.5 防排水施工
防水混凝土:二衬混凝土采用S8以上防水混凝土,在混凝土中添加密实微膨胀剂(EVA防水剂和UEA、AEA膨胀剂),使衬砌密实、防裂和防水。混凝土浇筑时,各个部位必须捣固密实。
三缝防水:变形缝设置橡胶止水带并用防水材料嵌缝;环向施工缝采用橡胶止水带,纵向施工缝采用带注浆管遇水膨胀止水条并涂刷界面剂。
防水板:在初期支护与模注混凝土衬砌之间设置无纺布+1.2mm厚EVA防水板进行防水。防水板铺设前应将锚杆端部的出露部分切除,并修平喷射孔,防止破损防水板,保护好防水板的完整性。
排水结构:拱墙墙背环向间距10m均匀铺设Φ50HDPE单壁打孔波纹管盲沟,左右边墙背后墙脚纵向设置
100HDPE单壁打孔波纹管各一道,边墙底部横向间距10m设置Φ100HDPE单壁波纹排水支管,将墙背排水排入路面两侧矩形排水沟内。
4.6 二次衬砌
当隧道周边水平收敛速度小于0.2mm/d,周边水平收敛速度、拱顶或底板垂直位移速度明显下降,同时,隧道位移相对值达到总相对位移量的90%以上时,可进行二衬施工。
二衬先施工左洞,完成后施工右洞。二次衬砌仰拱、铺底先行,超前于洞身衬砌40～80m。左右洞拱墙衬砌均采用全液压衬砌台车一次性整体立模浇筑,以减少施工接缝,增强隧道二次衬砌自防水能力,确保衬砌速度和拱墙质量。混凝土由自动计量搅拌站提供,混凝土运输车运至工地,泵送入模。混凝土自模板窗口灌入,由下向上,对称分层进行,自由倾落高度不得超过2.0m。隧道衬砌模筑混凝土灌注一次施工长度根据夹芯墙的施工缝设置为10m,3d完成一个循环。二衬是隧道的主要承力结构,要确保内实外美,施工中通过台车就位与加固、模板清理与涂抹脱模剂、混凝土浇筑与振捣三个环节控制。
5 施工注意事项
(1)在施工三导坑的过程中应做好地质记录与分析,以便在下一阶段能够根据确认的地质条件对隧道支护参数进行调整。
(2)夹芯墙是施工期间整个隧道结构稳定的关键,其顶部混凝土必须回填密实。同时,在左右侧主洞开挖时,应在夹芯墙未开挖侧设置临时支撑,防止爆破扰动和偏压造成夹芯墙的倾覆,确保夹芯墙受力体系的安全。
(3)分析计算表明,夹芯墙在隧道单侧施工过渡到双侧施工时承受较大偏心荷载,主洞必须等到中隔墙混凝土达到设计强度后才能进行开挖。靠近夹芯墙范围的岩体尽量采用人工风镐开挖,不使用爆破作业,保证夹芯墙结构安全。
(4)施工过程中,加强监测,减少施工过程中对围岩以及已完成衬砌的扰动,尽量发挥围岩的自身承载能力,当发现支护能力不够时,应及时加强。
浅谈双连拱隧道施工控制要点 篇6
1) 双连拱隧道具有纵向长度短, 横向坡度陡的特点, 且通过的地域山势地平, 经测量, 最大深度也在50m~80m之间, 纵向长度则被控制在500左右, 不得超过500m。
2) 双连拱隧道所经过的路段显示出的坡度较大, 且上下行线之间设有3m厚的隔墙, 所埋深度也有所不同。 因此, 双连拱隧道看上去有些偏压, 洞口处偏压最为严重, 这样给实际的工程施工造成一定难度。
3) 在建设双连拱隧道的地区, 通常情况下地质条件较为复杂, 施工环境艰苦, 因此施工较为困难。 在工程建设期间, 要将工程分为不同的施工阶段进行, 每一阶段的施工流程都较为繁琐, 且施工工艺很难掌控。 每个施工阶段之间的连接性较强, 影响程度大, 强烈的施工震动会对周围的岩石结构体系发生变化, 因此施工方案也要随之进行调整。
4) 双连拱隧道是一个耗时长、跨度大的工程建设项目, 与普通的公路、铁路隧道相比, 传统的单拱隧道跨度就已达到12m~13m左右, 双连拱隧道是两个拱组合在一起, 其跨度要为普通单拱隧道跨度的2倍, 长度可达24m~26m。 如此大的跨度无形中增加了工程建设的难度。
5) 由于双连拱隧道工程建设的特殊地形地貌, 因此要加强隧道的防水系统建设, 建立好完善的排水系统。如若出现渗漏现象, 则要及时进行排水处理, 避免因积水过多影响正常的施工建设, 保证在规定的工期内完成工程项目建设。
2双连拱隧道施工控制要点
2.1中导洞施工
与常规的施工方式不同, 在中导洞施工建设环节中, 需要进行中导洞的超前施工, 这是双连拱隧道施工控制中的重点。 主要体现在两方面。 第一是超前施工对工程施工环境能够进一步深入了解, 对地质构造有较深刻的认识, 通过数据的记载和整理, 可为接下来的工程建设提供有价值的参考依据;第二是在中导洞施工的初期支护和中隔墙环节中, 进行提前支护可加强周围岩石的稳固性, 以防在施工过程当中岩体受到强烈震动而出现结构松动现象, 对工程的顺利开展造成影响。
2.2中隔墙施工
在施工建设中需要注意的是, 中隔墙上方的围岩是工程建设中的薄弱区域, 在整个开洞和开挖过程中, 会对围岩造成三次扰动。要在围岩墙壁上进行偏压、变为和不平衡推力的施工建设, 因此, 中隔墙施工时双连拱隧道施工中的控制难点。
(1) 基底处理。 要清除基地中残留的杂物、浮渣以及淤水, 为接下来的混凝土施工搭建良好的平台。 根据Ⅱ级围岩较为破碎的特点, 在施工前用地基锚杆将地层进行稳固处理, 然后用长为2.5m的锚杆, 进行地层的布置。在布置时依照纵向间距20cm, 横向间距100cm的基本准则进行梅花形的基本搭建, 所需要的锚杆数大概为22根。
(2) 中隔墙防排水施工。 由于隧道工程建设与其他的道路工程建设有所区别, 因此排水工作是工程建设当中不可缺少的重要辅助施工之一。排水系统的正常运行, 是工程顺利进行的保障。在双连拱隧道建设中, 中隔墙渗水是较为常见的现象, 严重影响了工程质量, 也对接下来的建设增加了难度。因此就要将防、排、堵、截落实到工程建设当中, 以避免中隔墙水渗漏给工程质量以及工期带来影响。
2.3正洞开挖
本隧道采用新奥法施工, 为防止出现偏压, 双连拱隧道必须兼顾左右洞开挖, 否则会给隧道施工带来一定的安全隐患。
(1) 隧道进洞。 隧道正洞的开挖需要在护拱建设完成的前提下进行, 使用台阶分部开挖法进行施工建设, 将上下两部分分开进行挖掘。 若要采用双侧壁导坑超前开挖发进行施工建设, 那么则需要在开挖前进行支护建设, 从上台阶部分进行挖掘, 逐渐深入, 在进行下一个台阶的挖掘时, 则需要将第一个台阶的支护去掉。 此种方法在施工的过程中, 施工技艺较为复杂, 对施工的准确度要求也较高, 工作量大, 且对围岩的干扰程度也随之加大。
(2) 初期支护。 1喷射砼。 为了降低粉尘.减少回弹量。 提高喷射砼的质量, 全隧喷射砼均采用湿喷法, 喷射机型号为SP。 砼由洞外搅拌站拌合, 砼罐车运输, 人工抱喷嘴湿喷。 施工要点:混合料应随拌随喷t喷射作业应分段.分片、分层, 由下而上.依次进行, 如有较大凹洼时, 应填平;喷砼作业前, 应清除所有的松动岩石, 并使岩面保持一定湿度;速凝剂掺量准确, 添加要均匀, 不得随意增加或减少;钢拱架与面之间的间隙必须用喷射砼充填密实, 喷射顺序先下后上, 对称进行, 先喷钢拱架与围岩之间空隙, 后钢拱架之间, 钢拱架应被喷射砼所覆盖, 保护层不得小于4cm; 砼分2~4次喷射, 拱部一次喷射厚度5~ 6cm, 边墙一次喷射厚度7-10cm, 分层喷射的间隔时间一般为l5~ 20rain。 2中空注浆锚杆。 钻杆孔使用YT一28风动凿岩机, 钻孔前根据设计要求定出孔位, 钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直, 钻孔直径42ram。
(3) 二次衬砌。 工程建设中, 模板应具有较强的强度、刚度和稳固性, 除此之外模板应较为平整光滑。在混凝提的振捣过程中, 要注意混凝土的振捣密度是否已达到工程建设的标准要求, 且严格按照工程施工的要求规范来进行。 当混凝土强度达到最初设计中的70%, 方可进行除膜操作。除膜之后, 要进行混凝土的二次浇筑, 在浇筑前要保证工程的排水系统设置完好, 没有出现任何泄漏或破损。另外, 还要对工程中的通风、照明以及消防系统建设进行反复检查, 保证其埋设安全, 且能够正常使用。
2.4防排水施工
防排水采取“以排为主, 防、排, 截堵相结合”的综合治理原则。
(1) 在工程建设初期, 就应将排水系统建设完毕, 因为在工程建设过程中, 坡度高的地方的积水会向地处聚集, 如果在工程建设中出现大量的积水, 则会影响工程的施工质量。 大量的积水也会引起中隔墙的渗水, 对隧道内壁的建设埋下了严重的安全隐患。 在隧道的洞口处以及洞顶出设置截水沟槽, 以防止当大雨发生时, 对洞壁造成冲击。这时可以通过搭建的排水管, 将雨水引入自然地表径流中。
(2) 洞内防排水设计以复合式结构衬砌排水, 隧道二次衬砌以自然防水为主, 衬砌采用防水砼, 根据隧道围岩裂隙水的大小采取不同的防排水措施, 主要防排水措施为: 在初期支护与二次衬砌之间设置PVC防水板 (1.2mm PVC防水板+350g / m2无纺土工布) 防水, 并实现无钉铺设并采用半圆排水管、PVC排水管等形成完善的防排水系统。 隧道衬砌排水是在初期支护与防水层之间设置环向排水管采用PVC波纹管, 设置在洞内初期支护边墙脚, 沿隧道两侧, 全隧道贯通, 环向半圆排水管沿隧道拱背环向布设将水排人纵向PVC波纹管, 然后通过PVC塑料排水管将水导入隧道底部300中央排水管.引水至洞外排水沟。
3结语
现如今, 隧道建设在公路、铁路工程建设中也是较为常见的, 在隧道的建设中双连拱隧道建设由最初的建设困难, 到如今的运作熟练, 也已经成为了我国工程建设中的重要发展部分。通过本文对双连拱隧道施工控制要点的分析与研究, 体现出了工程建设中所需克服的种种困难, 在将来, 双连拱隧道工程建设将会越来越纯熟, 并且成为我国隧道建设中的闪光点。
摘要：本文中, 主要对双连拱隧道的施工特点、施工方法 以及施工控制要点进行了系统的阐述与分析, 并且针对双连拱隧道的工程建设特点, 将施工控制要点作为重点研究对象, 进行深入的研究与探讨, 对施工控制要点进行归纳和总结, 为将来我国的双连拱隧道建设提供参考。
关键词：双连拱隧道,中隔墙,爆破参数,受力转换
参考文献
[1]刘百锁.浅谈勉宁高速公路双连拱隧道施工的体会[J].科技致富向导, 2013 (27) .
浅谈双连拱隧道施工过程控制 篇7
本隧道位于二河国道主干线GZ40水富—普洱渡段高速公路20合同K106+065～K106+260之间,全长195 m,隧道进口位于直线上,出口位于R=400,Ls=100,i=4的右转缓和曲线上;纵坡为+1.373%,隧道最大埋深73.72 m,根据JTJ 026-90公路隧道设计规范和隧道所在路段的情况,设计为整浇曲中墙的整体式双跨连拱结构。单跨净宽10.8 m,净高为6.9 m的中墙为整浇曲墙,边墙为曲墙的单心圆结构,隧道净宽23.4 m。洞内预留、预埋了供照明、消防用的箱洞和电线、电缆管、槽。
2 隧道施工方案及其支护参数
隧道除明洞采用明挖方案外,暗洞全部采用新奥法施工。Ⅳ级围岩采用全断面掘进的施工方案。衬砌形式:根据围岩类别、地形、埋深、成洞条件等进行设计。隧道进出口成洞条件困难段,设计共长30 m的S1型明洞衬砌。其余各段与围岩类别(Ⅱ级、Ⅳ级)相对应设计S2,S3型复合式衬砌。由于本隧道进出口地形、地质条件相对较差,因此S1型明洞衬砌采用半明半暗法施工,S2型衬砌采用大管棚。对前方围岩进行注浆加固后再开挖,隧道洞身衬砌采用初期支护、二次支护共同承担荷载结构。
3 施工安全技术保障
结合现场地形特点与设计要点,本隧道施工安全控制要点为右洞偏压控制,故施工前应首先对K106+085～K106+210段右洞偏压进行测算,此段成洞后右洞山体厚度为6 m～25 m不等。该段支护为S3式,衬砌结构由内向外为:25号防水混凝土衬砌40 cm防水层,25号喷射混凝土15 cm,25中空注浆锚杆(L=250 cm)。无钢拱架超前支护,无仰拱设计。
1)有限元模型选取:
三车道连拱隧道由于开挖断面较大,同分离式隧道相比,具有受力复杂、施工过程难度大等特点。有限元模型可以将隧道围岩体及衬砌结构剖分为很小的微元体,可以模拟实际的施工开挖、支护,并精确计算出各微元体上的受力状态。
因衬砌结构纵向尺寸远大于横向尺寸,其受力状态可看成平面应变状态。围岩屈服准则选用Drucker-Prager准则,节理单元屈服准则选用More-Columb准则。
对于支护的施作时机,本模型中按照开挖后立即喷锚支护。对于释放荷载的分担比例,采用规范9.2.5补充条款提供的建议值,并根据本隧道的实际情况进行了灵活调整,Ⅳ级围岩:初期支护承担50%,二次衬砌承担50%。
计算模型上边界取地表自由面,下边界取洞底以下5倍洞高,左右边界距离取洞口3倍隧道跨度。边界条件所有底面完全固定。图1为隧道的有限元网格局部放大图。图2,图3是二衬衬砌全部完成后,中隔墙和二衬所受的最大和最小主应力云图。可以看出,衬砌结构是安全的(更多的中间过程没有列出)。
2)测算结论:
本次测算时采用地层结构法,按照实际的开挖过程,模型中设计了不同的开挖步骤,以模拟洞室的实际开挖阶段。在计算过程中,是将衬砌和围岩体视为一个共同受力体系,在满足变形协调条件下分别计算衬砌与地层内力,据此验算隧道安全性。计算结果表明:连拱隧道的结构设计基本合理,支护参数基本合理。通过对开挖过程的模拟表明,按照设计所提供的开挖方法是安全的。二次衬砌完成后,隧道衬砌基本没有塑性区出现,这说明目前所设计的支护结构是安全的。
4 施工控制要点
1)开挖控制:
首先按要求对前方围岩进行超前预报,掌握掌子面前方围岩基本情况;其次根据超前预报情况制订可行的爆破方案,严格控制超、欠挖。本隧道全部采用光面控制爆破,为使光面爆破取得预期效果,对爆破参数进行控制是关键。考虑炮眼直径、炮眼间距、装药集中度、岩石强度、炸药特性、装药结构、起爆技术、施工精度等因素是前提。根据围岩情况不断调整爆破参数,爆破孔存留达80%以上,确保开挖表面平整,安全。
2)支护控制:
本隧道控制要点为Ⅱ类围岩支护,初期支护紧随开挖工作面及时施作,尽量减少围岩暴露时间,控制围岩变形,防止围岩松动,严格按照“重地质、管注浆超前、弱爆破,短进尺,少扰动,早喷锚,勤量测,早成环,二次衬砌紧跟”等技术工艺控制,初期支护对喷射混凝土、锚杆安装、钢支撑安装、钢筋网等工序进行控制。本隧道喷射混凝土采用湿喷法施工,电子计量,严格控制各种原材料的掺配,保证混凝土施工的和易性及喷层强度稳定;钢支撑重点控制拱脚稳定,施工中主要采取扩大拱脚或加设锁拱脚锚杆,保证上拱部稳定。初期支护完成后,及时施作监控量测,为模筑混凝土施工提供可靠数据;模筑混凝土应根据开挖长度、围岩变形情况选择恰当时机施作。
3)防排水施工控制:
根据隧道区域的气象条件、水文条件,本隧道的防排水采用以“防、排”为主,“防、排、堵、截”相结合的综合治理措施。防水措施主要做以下控制:洞外设置截排水沟,将边坡积水引出隧道区,进入天然沟中排走;洞内设置土工布与塑料防水板组成的防水层,混凝土衬砌设计为防水混凝土,共同构成防水体系,同时对各种施工缝、工作缝、沉降缝专门进行防水处理;为保证排水,每10 m左右设置环向盲沟一道,纵向5 m～10 m设置一道引水管与中墙顶部、边墙底部的纵向排水管相通,汇集后将积水引入边沟排走。事实证明,此种“防、排”并举的措施在该隧道起到了良好效果。
4)监控量测控制:
监控量测是在施工中不可忽视的一项技术措施,是监视山体和支护稳定性的重要手段,是判断设计、施工是否正确合理的主要依据,是监视施工是否可靠安全的眼睛。根据本隧道围岩组成特点,选择了拱顶下沉量测、地质与支护状态观测、周边位移量测、地质超前预报、地表下沉量测五个必测项目,为了保证量测结果的准确与可操作性,本隧道委托富有丰富经验的航天检测中心予以检测。以详实、准确的数据为施工的顺利进行提供了科学依据,保证了施工各工序的安全进行。
5 结语
本文未对质量控制及安全控制细节做详实说明,但在施工中亦已作为控制重点。另外,本隧道为短隧道,通风、照明、防灾未作为重点控制。同时,建设中出现的技术问题被简单提出:1)喷射混凝土回弹率仍较高,影响工程进度,清理困难,材料浪费较大;2)因洞内有溶洞发育,导致对围岩参数不清楚,盲目根据经验调整爆破参数,造成开挖面局部超挖较大,出现初喷面不平整等。
参考文献
[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]GB 50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].
双连拱地铁隧道 篇8
随着我国铁路、公路、市政基础设施的持续进行, 隧道工程得到了快速发展。由于交通量的迅猛增加, 以及对行车安全的需要, 隧道由单洞双向行车发展到双洞上下行分离。随着隧道工程技术要求的提高和隧道发展的客观要求, 双连拱隧道应运而生。它是由两座隧道通过共用的中墙连成一体的双洞隧道, 是一种较有发展前景而且发展较快的新型隧道结构。据文献报导, 双连拱隧道于1974年在日本的伊祖隧道首次采用, 后来在一些欧美国家中得到应用, 我国从上世纪90年代陆续开始采用, 目前已得到较多的应用。据不完全统计, 到目前为止, 我国已建和在建的连拱隧道已达2 00余座, 是世界上连拱隧道结构形式应用最多的国家。
与其它隧道结构形式相比, 连拱隧道有以下几方面的优点:
(1) 接线容易, 占地少。
(2) 减少工程投资。
(3) 地下空间利用率高。
(4) 城市发展需要。
(5) 有利于环境保护。
基于连拱隧道以上特点和优点, 连拱隧道近年来发展应用得很快, 在我国许多高速公路和市政公路隧道中应用得越来越多。
1 不良地质地段双连拱隧道施工方法
1.1 左右洞非对称施工方法的运用
如果连拱隧道的围岩以III类及其以上围岩为主, 或者一侧正洞开挖条件比较有利而另一侧稍差, 则可根据具体的工程条件, 应用一种不对称的开挖方法—二导洞开挖法。这种方法是一种折中的施工方法, 从施工的安全性角度看不如三导洞法, 但却强于中导洞开挖法, 从施工方便性来看不如中导洞开挖法, 但却强于三导洞开挖法。
根据新奥法施工的特点, 应尽量的增大每次开挖断面, 以减少对围岩的扰动而尽可能的保证围岩的自承能力。假设该段隧道左洞为靠山侧, 埋深较深, 围岩地质条件为达到III类偏上水平, 地质条件较右洞稍好, 为了减少对围岩的扰动及尽量加快施工进度, 尝试了取消该段左导洞, 左正洞改为上、下半面正台阶法施工:右洞采用右导洞—正洞台阶法施工, 且右洞开挖滞后左洞80m以上。其施工工序示意图如1所示。
具体施工步骤为:
(l) 中导洞开挖;
(2) 中导洞支护;
(3) 中墙浇筑及中墙顶回填;
(4) 右导洞开挖;
(5) 右导洞临时支护及正洞右边墙初期支护;
(6) 左上半断面开挖;
(7) 左拱部初期支护;
(8) 左洞下半断面开挖;
(9) 左边墙初期支护及仰拱浇筑;
(10) 左洞二衬砌;
(1 1) 右洞上台阶开挖;
(1 2) 右洞拱部初期支护;
(1 3) 右洞下部核心土开挖;
(1 4) 右洞仰拱施作;
(1 5) 右洞二次衬砌浇筑。
1.2 导洞施工及其地质预报作用
1.2.1 导洞开挖及支护
中导洞及右导洞的顺利开挖是保障后继施工正常进行的条件。对于开挖断面比较大、围岩条件差、自稳时间短的导洞采用较稳妥的施工方法, 施工按照“超前支护、短进尺、弱爆破、早支护”的原则进行。超前支护根据实际地质情况, 采用超前小导管注浆加固或超前锚杆加固, 开挖进尺为1.5m左右, 采用小装药控制爆破开挖技术, 对泥质围岩地段采用人工开挖。开挖后及时施工钢支撑并喷射混凝土, 及时形成较强的支护, 以防围岩变形过大引起坍塌。导洞施工流程如图2所示。
1.2.2 导洞开挖在地质预报的作用
连拱隧道导洞开挖, 不仅为中墙和侧墙提供必要的空间并保证不良地质条件下的安全施工, 还对后序施工的主洞开挖、初期支护和二次衬砌等有着重要的地质预报意义。因此, 施工中, 应在己有工程地质勘察报告基础上, 最终核实和修正工程地质勘察报告。
2 不良地质地段中隔墙相关施工技术
2.1 中隔墙断面类型
中隔墙断面结构类型, 直接影响中隔墙的施工方法、结构受力以及防排水等问题。现行隧道设计规范把连拱隧道中墙结构分为整体式中墙和复合式中墙两种形式, 在有条件加大中墙厚度的地段宜选用复合式中墙连拱形式。不论是整体式还是复合式中墙, 均可再划分为直中墙和曲中墙两种形式。按中墙内部虚实中墙可分为整体式和中空式两种形式。连拱隧道中墙结构形式见表1。
当前双连拱隧道采用较多的中墙结构形式为整体式直中墙与复合式曲中墙, 其差异对比如表2。
2.2 中墙顶部围岩及中墙基底加固
2.2.1 中墙顶围岩加固。
对于隧道进口端浅埋、软弱围岩地段采用注浆小导管对中墙顶部围岩进行注浆加固。注浆管采用Φ42钢管, 由上至下共分3层 (依次编为1#、2#、3#注浆管) , 呈梅花形布置;排间竖向间距为lm, 同排注浆管纵向间距为2 x l.7 3 m, 最低处的注浆管 (3#管) 至中隔墙顶的竖向间距为l.0 sm。l#注浆管长45 m, 与水平面呈1 5°仰角, 2#注浆管长3.0 m, 与水平面呈2 0°仰角, 3#注浆管长1.5m, 与水平面呈30°仰角。注浆材料采用425纯水泥浆, 水灰比0.8∶1~2∶1, 注浆压力0.3~1.0MPa。
2.2.2 中墙基底加固。
由于连拱隧道的非对称施工特点, 中墙在施工过程中会受到施工偏压作用, 而且中墙作为两侧主洞共同的支承结构, 其基底承受着最大的竖向应力。因此对软弱围岩偏压连拱隧道, 有必要对中墙基底进行加固, 一方面可以提高中墙基底承载力, 防止中墙因基底承载力不足而产生较大的沉降或不均匀沉降, 从而引起主洞支护结构和中墙开裂, 另一方面可以防止中墙因施工偏压和地形偏压而发生较大的侧移。
2.3 中墙防偏压施工技术
由于双连拱隧道施工中对围岩造成多次扰动, 围岩内部应力经多次重新分布, 中隔墙是两主隧道拱圈脚的共同支承点, 其节点内力的传递十分复杂, 只有控制好中隔墙受力平衡及基底承载力, 才能避免出现偏压问题, 防止中隔墙侧移、倾覆、下沉, 因此需要保证两个主隧道的初期支护和二次衬砌施工对称进行。
但在实际施工中, 由于上、下行线两个主隧道施工中并不能总保持同步, 可能使中隔墙受到侧向推力, 产生扭位移和水平位移。为保证中隔墙受力平衡, 施工主隧道前, 中隔墙所对应先开挖主洞的另一侧采用低标号混凝土回填或刚支撑, 以抵抗施工中的不平衡力矩和推力, 待另一侧主洞施工时再将回填物挖除。回填时应注意中隔墙墙身的保护, 在回填或支撑与中隔墙之间设置隔板。中导洞临时支护一般在两主洞初期支护对称作用于中隔墙之后再行拆除。
3 结语
3.1对含不良地质段的较长连拱隧道, 通过合理设计中导洞及右导洞断面, 设法充分利用导洞作为运输通道, 可以在隧道里部增开作业面, 达到里外多作面同时掘进, 从而克服因不良地质段施工缓慢及单向施工条件下施工瓶颈而加快施工进度。
3.2在埋深较深的里侧洞及埋深较浅的外侧洞围岩质量呈现差异的情况下, 可以考虑采用非对称开挖及支护方式。这对减少双连拱隧道施工工序、加快施工进度是有意义的。
3.3中墙作为连拱隧道的主要支承结构, 而且施工过程中由于受力体系的变化而受到偏压作用, 不良地质条件下有必要对中墙顶部围岩及中墙基底加固, 中墙顶部回填由于受操作空间的限制, 其回填应采用恰当的方法, 保证回填密实、方便和快捷。
摘要：本文列举了不良地质段双连拱隧道的施工方法, 陈述了每种施工方法的施工流程, 随后提出了不良地质段中隔墙相关施工技术, 最后总结了不良地质段双连拱隧道施工中应注意的核心问题。
关键词：双连拱隧道,施工方法,中墙
参考文献
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