大跨度双线隧道（精选8篇）
大跨度双线隧道 篇1
摘要：随着我国交通事业的发展, 越来越多的铁路隧道工程得到了建设。在本文中, 将以某工程实例对大跨度双线铁路隧道施工及变形控制技术进行一定的研究。
关键词：大跨度双线铁路,隧道施工技术,变形控制技术
0 引言
在山区隧道工程施工中, 隧道穿越软弱围岩时, 初期支护常常出现大变形问题, 如果再遇到地下水等不良地质条件时, 大跨度隧道围岩变形更为严重。国内多条隧道如关角隧道、乌鞘岭隧道等, 均出现过严重的变形。本文研究的山西中南部铁路通道暖泉会隧道穿越了软弱泥砂岩层, 同时还存在隧道浅埋、拱顶粗圆粒土和丰富的地下水等不良地质条件, 遇到了初期支护严重变形的问题, 施工难度很大。因此, 如何控制软岩变形, 确保安全快速施工, 是隧道施工阶段亟待解决的技术问题。
本文提出运用科学的围岩量测手段和采取有针对性的工程措施来控制围岩变形, 大大提高了施工期间的围岩稳定性, 为快速施工创造了基础条件, 取得了良好的施工效果。
1 双线铁路隧道施工特点、围岩变形的成因及危害
1.1 双线铁路隧道施工特点
铁路隧道是修建在地下或水下并铺设轨道供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类, 其中山岭隧道是修建最多的隧道类型。综合来看, 铁路隧道施工特点有三:
1.1.1 快速施工难度大
铁路隧道施工的作业空间有限, 处于一个相对封闭的空间内, 在有限的空间内进行掘进开挖、装车出碴、立架喷砼、仰拱及二衬砼等各道工序穿插施工, 工序之间相互影响, 紧前紧后工序相互制约, 快速施工难度很大。
1.1.2 作业环境不佳
隧道处于一个相对封闭的狭小地下空间内, 受掌子面爆破开挖和机械设备作业等影响, 洞内粉尘较大;在爆破后, 掌子面拱顶常有掉块现象, 施工人员存在一定的安全风险;如地下水丰富时, 常会出现涌水和突泥等现象, 作业条件十分恶劣。
1.1.3 隧道地质条件差
隧道属于地下结构, 当隧道路段中存在断层、地下水、软弱围岩等不良地质条件时, 施工时很可能发生大变形, 如不及时得到控制, 将会对现场人员的生命安全和施工设备造成严重的安全威胁, 施工企业也会因此蒙受重大的经济损失。
1.2 隧围岩变形的成因及危害
1.2.1 成因
根据变形成因, 通常可将变形围岩分为受围岩岩性控制、受围岩结构构造控制和受人工采掘扰动影响三个主要的类型。在隧道施工中, 围岩变形往往是多个因素共同作用的结果, 比如水文地质条件的变化、支护结构不合理、支护设备使用不当、施工工艺或技术措施不恰当、现场管理松懈等等。
1.2.2 危害
如果围岩变形得不到及时控制, 变形较小则导致拱顶掉块、初支侵限, 需要更换初支钢拱架, 变形较大可导致隧道塌方、冒顶或地表下沉等问题, 会对现场施工人员的生命安全造成严重的威胁, 施工方也将因返工而蒙受巨大的经济损失。
2 双线铁路隧道施工工艺及围岩量测
2.1 工程概况
我国山西中南部铁路通道暖泉会隧道起讫里程改DK53+480~改DK55+923.68, 全长2443.68m, 为双线铁路隧道。隧道洞身拱顶为粗圆粒土, 富含地下水, 中下导坑穿过地层主要为水平薄层状灰色泥质砂岩, 夹薄层紫红色泥岩, 节理裂隙发育, 地下水丰富;洞身穿越多处地表冲沟, 有多处浅埋地段, Ⅴ级围岩地段占隧道总长的81%。本隧道线间距5m, 隧道开挖跨度最大为15.27m, 属于大跨度双线铁路隧道。
本隧道设计为复合式衬砌结构, V级围岩初期支护为钢筋网、100cm间距的20a工字钢架、25cm厚C20喷射混凝土喷锚结构, 45cm厚的C35钢筋二衬砼。
2.2 施工工艺及施工方法
2.2.1 工艺流程
根据图1所示隧道断面结构, 本工程拟用正台阶法进行隧道施工, 工艺流程如图2所示。
2.2.2 施工方法
①超前支护。
本隧道V级围岩采用3.5m长的小导管作为超前支护措施, 环向间距40cm。为了利于导管入孔顺利, 将小导管的前端位置做成尖锥状, 每隔15cm在管壁位置进行钻眼, 眼孔直径控制在8mm。使用YT28手风钻钻孔, 钻孔直径, 沿着开挖轮廓线设6-10°的仰角, 钻孔完成后将事先加工好的导管打入孔中, 并及时向导管内进行注浆, 保证导管与岩体间缝隙填塞密实。
②洞身掘进及初期支护。根据隧道断面结构特点, 我们采用台阶法进行施工, 首先开挖上部导坑, 再开挖下半断面, 最后进行仰拱混凝土及二次衬砌, 每次开挖完成后及时施作初期支护;下半断面施工完成一定长度后施做仰拱;最后施工二衬和附属工程。
上台阶采用支架式风钻钻孔, Ⅴ级围岩采用微震动控制爆破工艺开挖。下台阶风钻钻孔, 人工装药, 非电毫秒雷管微差控制爆破, 上台阶开挖爆破施工完毕后, 初喷混凝土封闭围岩。待混凝土初凝后, 按设计的支护参数施作砂浆锚杆。锚杆安装完毕, 在锚杆外端挂设钢筋网片或工字钢架, 复喷混凝土达到设计厚度。开挖爆破后, 采用挖掘机配合装载机装碴, 自卸汽车运输。
③拱墙二次衬砌。
隧道衬砌采用12m长整体式液压衬砌台车, 一次施工长度12m, 采用混凝土输送泵泵送作业, 由下向上, 对称分层, 先墙后拱灌筑, 入模倾落自由高度不超过2.0m, 通过插入式振捣器以及附着式振捣器进行联合振捣。
2.3 隧道围岩量测方法
结合隧道台阶法开挖施工工法特点, 本工程围岩变形量测选择拱顶下沉、洞内收敛、地表沉降、洞内外观察、围岩压力、初支喷砼应力、二次应力等指标, 对隧道围岩变形进行全面监测, 本文主要介绍拱顶下沉、洞内收敛、围岩压力的监测方法。
2.3.1 拱顶下沉
拱顶下沉量测是通过监测隧道拱顶的下沉值, 了解隧道断面变化情况, 判断拱顶围岩是否稳定的一种量测手段。拱顶下沉测点设于拱顶轴线上, 开挖后, 在拱顶围岩内壁钻孔并预埋观测标。观测标采用直径20mm螺纹钢筋, 具体长度根据喷射混凝土厚度+基岩打眼深度+外露长度确定, 一般锚固深度20cm, 外露长度不宜大于3cm。外露端粘贴反射膜片。在喷射混凝土时将反射膜片保护好, 防止污损其反射膜表面。测点纵向间距Ⅴ级围岩为5m, Ⅳ级围岩为10m, 采用水准仪倒尺或全站仪反射片测量。测点埋设时间为爆破完成后及时进行, 量测频见表1, 初始读书最晚必须在下一循环开挖前完成。
注:B表示隧道开挖宽度, d表示天, 由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面距离决定的监控量测频率之中, 原则上采用较高的频率值.
2.3.2 洞内收敛
洞内收敛是通过量测洞内两点之间的距离变化来判定隧道围岩的稳定性。洞内收敛量测在中台阶和下台阶各设2个测点, 与拱顶下沉测点联合设置6条测线, 2条水平侧线和4条斜侧线, 见图3, 采用收敛仪或全站仪反射片测量。洞内收敛与拱顶下沉测点应设于同一断面, 测点应尽量对称布置, 以便于整个量测形成信息体系, 相互印证。洞内收敛的量测频率与拱顶下沉相同, 见表1。
2.3.3 围岩压力量测
围岩压力量测是监测地层与初期支护之间的接触压力, 采用振弦式双膜压力盒配合频率接收仪的二次仪表监测。隧道开挖后, 先挂细铁丝网用水泥砂浆抹平, 用水泥钉固定压力盒, 再分次喷混凝土至设计厚度, 保证压力盒的表面法线方向与围岩压力方向一致。在埋设之前测试一次频率读数, 埋设后, 再测读一次传感器频率。
2.4 监控量测控制标准的判定
2.4.1 根据位移变化速度判定
拱顶下沉、净空变化速度持续达5mm/d或累计达100mm时, 围岩处于急剧变形状态, 应停止掘进, 并及时分析原因, 采取处理措施。
水平收敛 (拱脚附近) 速度小于0.2mm/d时, 拱部下沉速度小于0.15mm/d, 围岩基本达到稳定。
在浅埋地段以及膨胀性、挤压性围岩等情况下, 应采用其它指标判别。
2.4.2 根据位移时态曲线的形态来判别
将量测数据进行处理和分析, 目前, 国内主要选用以下三种非线性曲线函数中精度最高者进行回归分析, 观测数据不宜少于25个。
对数函数u=A+B/Lg (1+t)
指数函数u=Ae-B/T
双曲函数u=t/ (A+Bt)
u:变化值 (mm) ;A、B:回归系数;t:监测时间 (d) 。
回归结果表明:对数函数用于初期支护变形可取得较高的回归精度;初支基本稳定后因对数函数为发散型函数, 与实测值有较大偏差, 而此时采用指数函数可获得较满意的结果;而双曲函数则可预计最终位移值U∞=1/B。一般情况会出现如下两种时间———位移特征曲线, 见图4所示。
图4中, (a) 图表示绝对位移值逐渐减小, 支护结构趋于稳定, 可施立模筑砼衬砌; (b) 图表示位移变化异常, 反弯点喷锚支护出现严重变形, 这时应及时通知施工管理人员, 该段支护须采取加强措施, 确保隧道不坍方;严重时施工人员须迅速撤离施工现场, 保证施工人员安全。
2.5 量测成果分析与信息反馈
现场量测数据中存在偶然误差, 具有一定的离散性, 量测数据在时间散点图上会上下波动, 难于找出规律。故每次量测后应立即对量测数据进行校核和整理, 包括原始数据的记录、检验和观测物理量的换算以及填表、绘图、误差处理、曲线回归分析、量测结果分析和异常值判别等日常工作。量测结果分析采用散点图 (时态曲线) 和回归分析法, 根据监控量测判别标准, 依据时态曲线的形态, 结合围岩稳定性、支护结构的工件状态、对周围环境的安全性进行综合评价, 如有异常应及时补测。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护受力状态随时间的变化情况。量测数据分析应包括以下主要内容:
①根据量测值绘制时态曲线。②选择回归曲线, 预测最终值, 并与控制基准进行比较。③对支护及围岩状态、工法、工序进行评价。④及时反馈评价结论, 并提出相应工程对策建议。⑤监控量测数据分析利用计算机进行, 可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等其中最合适的一种形式进行计算分析, 并预测最终值。实测数据在正常预测曲线附近分部时则说明隧道围岩变形正常, 当实测数据曲线出现反弯点或每天的相对净空变化超过1mm时, 则说明围岩变形出现异常性速率开始变大, 应加强观测, 并通知现场施工密切注意支护结构的变化, 同时需采取加强支护措施, 必要时暂停开挖。分析如图5、图6。
3 围岩变形控制措施
通过对各个围岩量测指标的观测和分析, 综合判断围岩的稳定性, 建立信息反馈机制。有针对性的采取各种工程措施和组织措施, 在施工中动态控制围岩变形, 从而纠正各个监控量测指标, 使其处于安全范围内, 最终保证隧道结构安全和施工人员、机械设备的安全。
①径向注浆, 加固围岩。
从提高围岩力学性能着手, 主动加固围岩, 采取注浆加固围岩, 使之承受一部分荷载, 提高围岩的自稳能力, 减少围岩松弛变形。
②加长加密锚杆, 增设锁脚锚管。
加长加密锚杆, 增设拱脚钢架的锁脚锚管, 使钢架承受的荷载通过锚杆和锁脚锚管传入基岩深部, 从而增大初期支护的承载能力, 防止拱脚下沉和内移, 保证围岩的稳定, 控制围岩变形。
③采取适宜的开挖工法。
对不同围岩, 可采取短台阶法、带临时仰拱的台阶法和双侧壁导坑法等开挖方法。开挖时, 支护要及时, 缩短支护闭合成环时间。防止初支整体下沉, 水平收敛增大, 引起过大变形, 导致拱部岩层坍塌。增设临时仰拱, 使其上半断面先成环, 保证上半断面的相对稳定。
④加大预留变形量, 调整一次开挖进尺。
预留足够的变形量, 使初期支护发生一定的变形, 通过适量的柔性变形消耗围岩中储存的能量, 并防止断面侵限;同时缩减一次开挖进尺, 加密拱架间距, 加强支护。
⑤加快仰拱及填充施工进度, 快速成环。
加快仰拱施工进度, 缩减仰拱至掌子面的距离, 使其开挖段的初支尽可能多的封闭成环, 成环后, 受力结构合理, 对控制围岩变形效果显著。
⑥加强施工组织管理, 规范作业。
严格控制作业标准, 规范作业, 杜绝各种违章施工, 减少施工缺陷对围岩变形的影响;控制爆破装药量, 减小对软弱围岩的扰动。
总之, 控制围岩变形主要是从加固围岩本身、加强支护措施、选择适合的开挖工法和加强施工组织等几方面进行, 各个方面相辅相成, 往往是各种措施共同作用效果更佳。
4 变形控制效果
根据围岩变形量测反馈信息, 有针对性的采取工程措施和组织措施后, 及时有效的控制了围岩变形。在暖泉会隧道的施工中未出现不可控的大变形、未出现塌方、冒顶等安全事件, 并按期快速完成了施工任务, 保证了工程质量和施工工期。
5 结论
本文我们对大跨度双线铁路隧道施工及变形控制技术进行了一定的研究, 总结出一些控制大变形的技术手段和工程措施, 希望今后在类似的工程实践中, 能起到一定的借鉴和参考作用。
参考文献
[1]周烨, 李鹏飞, 张隨.大断面黄土隧道初期支护合理施作时机[J].北京交通大学学报, 2012 (01) :41-47.
[2]李健, 谭忠盛, 喻渝, 倪鲁肃.浅埋大跨黄土隧道管棚受力机制分析[J].中国工程科学, 2011 (09) :92-96.
[3]李健, 谭忠盛, 喻渝, 倪鲁肃.下穿高速公路浅埋大跨度黄土隧道施工措施研究[J].岩土力学, 2011 (09) :2803-2809.
大跨度双线隧道 篇2
以色列卡迈尔(Carmel)隧道大跨度双侧壁导坑法施工技术
结合德国WBI公司设计的以色列卡迈尔隧道工程,介绍了大跨度隧道双侧壁导坑法的.施工特点,从隧道的设计理念、施工工艺要点、超前地质预报、监控量测及施工注意事项等方面阐述了欧洲隧道双侧壁导坑法的施工技术,并在实践中取得了良好的效果.这些施工技术对类似隧道的设计与施工有一定的参考价值.
作 者：怀平生 赵香萍 Huai Pingsheng Zhaoxiangping 作者单位：中铁十二局集团有限公司,太原,030032 刊 名：铁道建筑技术 英文刊名：RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U455.49 关键词：大跨度隧道 双侧壁导坑法 设计 施工技术大跨度双线隧道 篇3
1.1 隧道主要特点
大直径单洞双线盾构隧道断面较大, 且由于隧道内轮廓的限制, 两条线路之间一般不设置隔墙, 其与普通单洞单线隧道相比有如下特点:
(1) 大直径单洞双线盾构隧道一般长度较长, 直通地面的疏散口受规划及施工方法限制, 设置较少, 距离两端的车站较远。
(2) 由于隧道内两条线路之间没有隔墙, 火灾会对相邻线路的列车造成威胁, 其火灾危险性更大。
(3) 单洞双线隧道发生火灾后, 人员无法通过联络通道 (横通道) 向相邻线路疏散, 其疏散、救援方式与单洞单线隧道不同。
单洞双线隧道与单洞单线隧道的经济技术比较见表1。
1.2 隧道内火灾的特点
对于发生在隧道内部火灾, 由于隧道外部由岩石或土层包围, 与外部相连通的通道少, 而且高度、宽度较小。同时, 列车内人员密集, 空间相对狭小。
(1) 烟、热危害严重。因隧道出入口少, 空气流通不畅, 通风不足, 氧气供应量不足, 发生不完全燃烧, 致使一氧化碳、二氧化碳等有毒气体的浓度迅速升高, 高温烟气的扩散流动, 不仅使所到之处的可燃物蔓延燃烧, 更严重的是导致疏散通道能见距离降低, 影响人员疏散和消防队员扑救火灾。
(2) 人员疏散困难。列车疏散由于受到条件限制, 出人口少, 疏散的距离较长, 且无法通过联络通道借助相邻线路进行疏散;火灾时, 人员疏散只能步行通过出人口或疏散通道。
(3) 扑救困难。地下建筑的火灾比地面建筑的火灾扑救要困难得多。列车在隧道中发生火灾时究竟发生在哪个部位, 无法直观火场, 而且由于灭火线路少, 出人口又经常是火灾时的冒烟口, 消防队员在高温浓烟的情况下很难接近着火点。
(4) 火灾蔓延快。由于隧道相对封闭, 和外界的联系只有出入口和换风口, 故烟、热不能及时排出, 使热量聚集, 内部空间温度上升很快。
2 防灾救援与安全疏散方案研究
单洞双线隧道发生火灾时无法通过联络通道 (横通道) 进行疏散, 因此其防灾救援与安全疏散方案是设计中的一项重要内容。大直径单洞双线盾构隧道应根据区间隧道的长度、结构形式、施工竖井设置位置等参数, 综合考虑隧道防灾救援与安全疏散的方案。
2.1 隧道安全疏散方案设计原则
(1) 防灾设计必须贯彻国家“预防为主, 防消结合”的消防工作方针, 采取积极有效的措施, 防止和减少各类灾害带来的危害。
(2) 隧道防灾设计应遵循“性能化设计”为原则。
(3) 当列车在地下区间隧道内发生火灾事故时, 应尽量将列车牵引到救援逃生口或隧道洞口使乘客疏散。如果列车停在区间时, 应采取使乘客下车安全的疏散措施, 根据事故工况 (停车的位置不同) , 分别采用沿洞内轨道向外疏散方式和下车就地疏散 (进入专用通道) 方式。
(4) 建筑结构的防灾设计, 必须采取安全可靠的防灾措施;应设有完善可靠的事故通风和排烟系统;应设置先进可靠的水消防、火灾自动报警、防灾通信及防灾设备的监控系统。
(5) 隧道内直通地面的紧急安全疏散口 (楼梯间) 原则上尽量利用施工竖井、盾构工作井进行设置, 并确保在地面上的疏散出口位于绿地或人行步道上, 能迅速安全地疏散乘客。
(6) 安全疏散设施、措施的设置, 应合理、适度、可靠、使用维修方便, 且应具有可操作性、可实施性。
2.2 隧道防灾救援与安全疏散模式研究
2.2.1 隧道消防救援与行车管理要求
隧道内列车发生火灾后停止在隧道内, 因疏散人员密度大, 要求疏散方式简单, 疏散流向明确, 在有效的组织和标志引导下, 旅客应能够独立地步行脱离火灾危险区到安全地带为原则。
当着火列车不能驶出隧道而必须停在隧道内所必须采取的一些措施:
(1) 禁止事故列车后方行驶的列车进入事故隧道。
(2) 事故列车前方行驶的列车以正常的速度驶离隧道。
(3) 另一方向行驶的列车要尽快驶离隧道 (根据当时行驶位置前进或后退) , 严禁该列车与着火列车在疏散时间内并线停靠或通过该着火列车。
(4) 消防抢险人员从另一方向线路或紧急疏散楼梯进入着火隧道进行救援及灭火。
2.2.2 隧道防灾救援与安全疏散时间
当列车在隧道内发生火灾时, 隧道内的消防系统能够为列车乘客及工作人员提供足够的时间疏散到安全的地点, 疏散过程中不应受到火灾及烟气的危害。
发生火灾后的一段时间内, 隧道应有满足消防救援的条件。建筑结构应保证进入到建筑物内部进行消防战斗的消防队员的生命安全。
隧道消防设计中, 应贯穿局部火灾局部控制的思想。当列车在隧道中某一地点发生火灾后, 应将火灾产生的烟气控制在一定的范围。
为了保证人员安全疏散, 隧道的排烟系统应能够保证隧道断面风速和断面排烟速度不应小于2 m/s, 且能够控制烟气, 防止烟气回流, 保证人员迎着新风疏散。距离人员活动地面高度2 m以下的烟气能见度不小于5.0 m;如果烟层下降到距离人员活动地板高度2 m以下, 烟层的温度不应超过60℃。
(1) 排烟系统。列车在运行过程中发生火灾应尽可能驶出隧道, 在隧道外部疏散乘客。如果列车停在隧道内, 应考虑列车车辆在隧道不同位置发生火灾的场景, 对隧道的排烟系统进行模拟计算。
隧道纵向排烟系统应能够在火灾烟气对火灾发生位置附近的人员产生危害前启动, 并能够使烟气向远离人员逃生方向运动。隧道内的风速应满足将防止烟气倒流的功能要求。因为在整个隧道中纵向排烟风机仅在火灾发生区段启动, 应按照隧道不同的区段及火灾可能发生的位置分别设计风机的启动工况。
(2) 疏散设计。隧道的安全出口设计, 包括出口的数量、宽度、间距应满足人员安全逃生的要求。
(3) 旅客疏散时间。考虑到疏散过程中存在的某些不确定性因素 (实际人员组成、人员状态等) , 需要在分析中考虑一定的安全余量以进一步提高建筑物的疏散安全水平。安全余量的大小应根据工程分析中考虑的具体因素, 计算模拟结果的准确程度及参数选取是否保守, 是否考虑到了足够的不利情况 (如考虑在火灾区附近的疏散出口被封闭) 等多方面确定。
安全疏散是指旅客从事故区域疏散到安全区域。人员疏散到安全地点所需要的时间应小于危险来临时间, 并且有一定的安全裕度, 则可认为人员疏散是安全的, 疏散设计合理。反之则认为不安全, 需要改进设计。
火灾发展与人员疏散过程关系见图1。考虑到疏散过程中存在的某些不确定性因素 (实际人员组成、人员状态等) , 需要在分析中考虑一定的安全余量以进一步提高建筑物的疏散安全水平。安全余量的大小应根据工程分析中考虑的具体因素, 计算模拟结果的准确程度, 以及参数选取是否保守, 是否考虑到了足够的不利情况 (如考虑在火灾区附近的疏散出口被封闭) 等多方面确定。
2.2.3 隧道防灾救援与安全疏散模式
隧道防灾救援模式一般考虑铁路枢纽内设置救援列车, 当事故发生后, 通过行车调度, 迅速行使到隧道事故列车附近, 将事故列车的旅客疏散到安全地带。另外, 在隧道进出口处也可考虑设置特殊消防车辆进出隧道消防条件, 同时, 消防人员也可利用隧道施工工作井设置的疏散楼梯, 进入隧道消防救援。
隧道安全疏散模式考虑3种: (1) 事故列车人员在事故区域附近等待另一条线路上驶来的救援车辆的疏散方式, 因为通过救援列车进行疏散的方式是疏散速度最快、安全性最高的疏散方式; (2) 考虑事故列车人员就地疏散到轨道, 往隧道进出口、利用隧道施工工作井设置的直通地面疏散口等疏散的模式; (3) 考虑事故列车人员就地疏散到轨道层后, 再由轨道层的疏散口及楼梯疏散到轨下的专用纵向疏散通道安全区域, 最后经由隧道施工工作井设置的直通地面疏散口到地面。
施工竖井处疏散详见图2。
安全疏散通道的设置位置、方式等应结合隧道长度、隧道结构形式等综合考虑。
3 研究结论
3.1 区间隧道长度及施工竖井位置对疏散模式的影响
区间隧道长度直接影响到旅客疏散时间, 根据隧道长度及施工竖井设置的位置, 按照火灾发生时的最不利工况来模拟计算旅客疏散时间 (RSET) , 根据疏散时间 (RSET) 与危险到来时间 (ASET) 的关系, 确定疏散模式。如果RSET
(1) 隧道 (单洞双线) 长≤2.0 km时, 按照火灾发生时的最不利工况模拟计算, 一般可以满足RSET
隧道 (单洞双线) 长≤2.0 km的情况下, 如果着火列车停在洞口附近, 旅客可以沿两侧的救援通道至洞口出地面, 进行安全疏散;如果列车失去动力停在区间时, 列车车厢顶部、车厢底部或者车厢内发生较小规模的火灾时, 即使部分乘客通过两侧救援通道沿着烟气的流动方向疏散, 在区间风机送入的新风的稀释作用下, 烟气对人员的伤害不是致命的;当隧道区间发生较大规模的火灾时, 当车头着火时, 乘客通过两侧的救援通道向车尾方向步行至后方的隧道出口;车尾着火时, 乘客通过两侧的救援通道向车头方向步行至前方隧道出口;列车中部着火时, 应首先引导多数乘客迎着新风通过两侧的救援通道进行疏散。在纵向通风作用下, 其中部分与烟气运动方向相同的乘客会受到烟气的危害, 人员疏散时, 即列车车门打开时应已经确保相邻线路没有列车驶过, 人员可以借助相邻线路的空间进行疏散。
(2) 隧道 (单洞双线) 总长2.0 km
隧道 (单洞双线) 长2.0 km
(3) 隧道 (单洞双线) 总长>3.0 km时, 按照火灾发生时的最不利工况模拟计算, 基本不能满足RSET
隧道 (单洞双线) 总长>3.0 km的情况下, 如果着火列车停在洞口或紧急出口附近, 旅客可以沿两侧的救援通道至洞口或紧急出口出地面, 进行安全疏散;如果列车失去动力停在区间时, 当车头着火时, 乘客通过两侧的救援通道向车尾方向步行至后方的隧道出口或紧急出口;车尾着火时, 乘客通过两侧的救援通道向车头方向步行至前方隧道出口或紧急出口;列车中部着火时, 应首先引导多数乘客迎着新风通过两侧的救援通道进行疏散。在纵向通风作用下, 其中部分与烟气运动方向相同的乘客会受到烟气的危害, 人员疏散时, 即列车车门打开时应已经确保相邻线路没有列车驶过, 人员可以借助相邻线路的空间进行疏散。盾构法隧道在洞身范围内设置直通地面的紧急出口的难度较大, 因此应优先考虑设置轨下救援疏散通道, 发生火灾时人员可通过轨下救援疏散通道至洞口或紧急出口出地面, 进行安全疏散。
3.2 结构形式对疏散模式的影响
结构形式主要指轨下结构的断面形状、尺寸等, 非盾构法隧道在轨上线路两侧设置救援疏散通道, 轨下结构形式对其基本没有影响, 对于在轨下进行疏散的盾构法隧道的影响较大。
(1) 一般地段轨下结构。大直径盾构隧道在满足轨面上断面面积的条件下, 其轨下结构空间可以满足救援疏散通道的设置要求 (见图3) 。
(2) 浮置板道床段轨下结构。浮置板道床段由于轨道结构厚度增加, 疏散通道的高度相应的减小。轨下结构支撑墙布置不发生变化。救援疏散通道的设置应结合轨道结构的厚度综合考虑。
(3) 泵站段轨下结构。根据消防要求, 间隔一定的距离应设置排水泵站, 泵站集水池可设置于轨下结构救援通道的一侧。结合集水池断面要求, 对轨下结构断面进行适当调整, 以满足积水、排水及消防用水的要求。救援疏散通道的设置应结合集水池的尺寸综合考虑。
(4) 电力洞室段轨下结构。根据隧道内供电要求, 需设置变电所, 位于轨下设备通道内。变电所段轨下结构可采用一般地段断面。根据使用要求, 在靠近支撑墙处, 支撑墙上开孔。救援疏散通道的设置应结合电力洞室的相关要求综合考虑。
单洞双线盾构隧道的轨下专用救援疏散通道的设置应结合轨道结构的厚度、集水池的尺寸、电力洞室的相关要求等综合考虑, 宽度不宜小于2.0 m, 高度不宜低于2.0 m;隧道内轨面疏散人群进入轨下专用疏散通道的集散口间距宜为100 m左右 (见图4) 。
参考文献
[1]建研防火设计性能化评估中心有限公司, 安世亚太科技 (北京) 有限公司.北京站至北京西站地下直径线消防性能化设计报告[R], 2009
[2]上海泰孚建筑安全咨询有限公司.北京站至北京西站地下直径线消防性能化设计复核评估报告[R], 2009
大跨度黄土隧道施工技术探讨 篇4
随着我国经济水平的不断提高, 国家加大了各种基础性设施的建设力度, 隧道工程建设项目也随之增加。隧道施工属于地下建设工程中的一种, 施工单位需要严格按照隧道施工的相关规范及技术要求进行施工。对于隧道施工过程中出现的问题须立即整改, 以避免或者减少隧道质量问题的产生。同时, 为保证隧道工程的质量水平, 建设、设计和监理等参建单位应做好对隧道施工单位施工技术的管控工作, 最终实现隧道工程的经济和社会效益。
1 影响大跨度黄土隧道工程施工质量的因素
在隧道工程的施工过程中, 很容易出现坍方的问题。其产生原因主要包括以下几点: (1) 自然因素的影响:主要是指隧道工程建设区域的地质状态、受力情况和地下水的变化情况等。 (2) 人为因素的影响:具体包括隧道施工之前对建设区域的地质水文勘探工作的准备不够;设计存在不合理之处;施工时存在施工方法不当或者未按照要求实现支护强度等。 (3) 黄土地质强度的影响:隧道开挖前, 在天然的应力作用下隧道内的土体会处于较为平衡的状态。开挖隧道时会破坏土体原本的平衡状态, 由于黄土土质的强度较低, 如果应力超过黄土自身的强度, 土体则会形成一定程度的松动, 最终导致塌方问题。因此, 在处理坍方的问题时, 应对小坍方的部分进行“先支后清”、对大坍方的部分进行“先棚后穿”以及“治坍需先治水”的基本原则。施工人员应采用注浆的方法对围岩进行加固, 在隧道进出口的地段, 则可使用超前小钢轨和小钢管实现加固坍体的效果。同时, 一定切忌盲目清方, 一旦破坏了隧道内岩石的暂时稳定性, 很有可能出现更为严重的坍方事故。
2 黄土的特性
黄土的特性主要分为老黄土特性和新黄土特性两种, 具体表现如下: (1) 老黄土由于受到地质的严密积压, 致使颗粒之间较大的孔隙不存在湿陷性, 因而提高了老黄土的承载力;同时, 由于埋藏较深, 使得老黄土的含水率较高, 通常可以实现15~40%。但是, 其与隧道原始的地应力比较强度仍然偏低。因此, 会出现塑性变形的情况。 (2) 新黄土通常覆盖于老黄土上层, 厚度约为30-50m, 同时具有质地均匀、低含水率 (5-15%) 、多孔、结构松散和容易形成软弱层等特性。致使在受到隧道开挖的影响时, 很容易导致塌方的问题[1]。
3 大跨度黄土隧道工程的施工技术
3.1 准备工作
为了保质保量的完成隧道施工工艺, 一般情况下, 在施工前相关单位应该仔细的勘察施工区域的自然条件、地质情况等。并进行详细记录和研究, 在讨论后选择最优化的设计方案。如果隧道的施工风险比较高, 则需要对其风险进行科学的评估。为保证隧道实现安全施工, 需要编制相应的安全施工方案和风险防范方法, 并在隧道开始施工前, 完成安全施工的技术交底工作。
3.2 洞口的施工技术
隧道建设工程的洞口, 通常在新黄土范围内。在天气干燥时, 其强度比较高;在受到降水等影响下新黄土的土体会趋向饱和, 致使塑形变形逐渐增大。尤其是经过多次干湿膨胀及收缩以后, 新黄土的土体很容易产生裂隙, 致使土体的强度明显降低, 在受到大气降水的催化时, 洞口部位就会出现塌陷或者滑坡等问题。因此, 在进行进洞作业之前, 应该先核对隧道洞口部位的浅埋、偏压及滑坡体的范围等情况。如果隧道处于新黄土的特软弱的围岩范围, 且埋藏比较浅时, 则需重新慎重的考虑进洞位置, 以免造成不必要的安全事故。
3.3 隧道开挖的施工技术
在进行隧道开挖的施工环节, 应重点注意以下几个方面: (1) 在进行隧道开挖的环节, 应使用二台阶法及三台阶的七步流程法进行开挖, 通常需设置临时仰拱以对V级和V级加强的地段实现相应处理。隧道开挖方法主要使用的是短台阶法, 为保证施工的安全性, 对同一台阶两侧的施工应至少错开3-4m, 且不允许对同一台阶的相同断面进行同时开挖。 (2) 在隧道开挖时, 一定要做好各台阶循环进尺的控制工作。在进行单次开挖的循环进尺时, 上台阶应该控制为1-2榀拱架, 中台阶和下台阶应控制为2榀拱架。对台阶的施工长度, 如果采用三台阶法应控制为5m, 二台阶法则控制为10m, 仰拱一次的开挖长度需控制在3m内。仰拱和二衬的步距均应严格按统一标准进行控制。此外, 下台阶完成开挖后要立即进行仰拱混凝土的施工工序, 再根据围岩的量测结果, 进行二次衬砌[2]。 (3) 在完成黄土隧道开挖后, 应该全面实施人机结合的开挖方式, 严禁完全使用机械设备开挖[3]。在开挖的过程中, 通常需预留出一定程度的开挖断面, 然后再通过人工方式准确的开挖至标准断面。在开挖中, 避免或者减少超挖的现象, 应注意结合新、老黄土的特性进行施工, 一旦超挖, 应使用喷射砼填平。开挖完掌子面以后, 应该预留核心土, 以对掌子面及台阶底部出现的变形进行合理的约束。如果黄土隧道的底部为岩石, 必须进行弱爆破, 并及时封闭掌子面。
3.4 初期支护的施工技术
在隧道的初期支护环节, 应严格按照设计要求进行初期支护, 具体施工要求如下:在完成隧道的开挖后, 应立即开展初期支护并封闭成环;对于边墙部分, 隧道开挖完成后应立即落底接长钢架的处理工作并封闭成环。同时, 一定要控制好钢拱架的加工质量和连接工作;在对隧道围岩的分级出现争议时, 通常按提高一级等级的方法进行处理, 对于围岩的分级变化较频繁的情况, 通常将围岩较差地段向围岩情况较好地段方向延伸5-10m。在隧道内施工时, 如果断面出现突变, 比如向正洞进行斜井开挖、设置通风机段或者隧道内开挖避车洞等情况下, 通常需提高一个等级的围岩, 同时设计单位应对支护参数进行相应调整。
3.5 隧道二衬的施工技术
在隧道施工中的偏压、浅埋、黄土隧道以及软弱围岩地段, 二衬工作需要及时跟进, 应尽量的缩短开挖与二衬工作的距离, 才能有效缩短暴露时间。对特殊段落则应进行单工序施工, 以保证施工质量达标。对于围岩较差的地段, 在进行衬砌工作时应逐渐向围岩情况较好的地段延伸, 延伸长度应控制在5-10m之间。
3.6 附属洞室和下锚段的施工技术
在进行隧道的附属洞室施工时, 具体要求包括附属洞室的拱架须和其他部位一致;应该实现一次性完成安装并且落到底部;在进行混凝土喷射时, 可采用隔离或者预留洞口位置的方式;小避车洞可在二衬施工完成时进行钢架割除做好防水工作, 与二衬作业同时进行。此外, 对于隧道施工中下锚段衬砌环节, 应提前分析衬砌台车的适应性, 使其正常运作以尽早完成衬砌。
4 结束语
综上所述, 做好大跨度黄土隧道工程的质量管控工作十分必要。隧道工程施工质量的优劣, 直接关系着人民的生命及财产安全。因此, 做好大跨度黄土隧道工程的施工工艺十分关键。施工单位应该保证隧道施工过程中每一道施工工序的质量, 尽量避免或者减少安全隐患问题的发生。同时, 施工单位应注意不断提高隧道施工人员的技术水平, 采用新技术、新设备和新工艺确保隧道工程可以保质保量地完成, 进而促进隧道建设工程的可持续发展。
参考文献
[1]孟兆伟.大跨度黄土隧道安全施工应对措施[J].价值工程, 2014, 1 (13) :116.
[2]樊东.大跨度黄土隧道施工技术探讨[J].科技资讯, 2013, 1 (5) :53.
大跨度双线隧道 篇5
关键词：隧道,大跨度,浅埋,软弱,大变形
1 工程概况
1.1 设计概况
沪昆客专长昆湖南段某隧道位于湘潭市银田镇, 进口里程为K46+535, 出口里程为DK46+965, 全长430 m, 为双线单洞隧道。隧道进、出口段为浅埋, 两端设明洞共长70 m。围岩级别为Ⅳ级、Ⅴ级软弱围岩, 围岩为灰岩、泥灰岩互岩:灰黑色, 强~弱风化, 隐晶结构, 薄~中厚层状构造, 节里裂隙发育, 断面处可见铁质侵染, 含少量高岭土, 岩芯呈短柱状、长柱状、饼状。
隧道DK46+820~DK46+909段为Ⅳ级围岩, 衬砌类型为Ⅳb, 开挖工法采用弧形导坑预留核心土法。隧道DK46+909~DK46+940段为Ⅴ级围岩, 衬砌类型为Ⅴb (浅埋) , 开挖工法采用大拱脚台阶法。
1.2 施工概况
隧道从进口单口掘进, 掌子面开挖支护至DK46+925时 (此时, 中台阶里程为DK46+915, 下台阶里程为DK46+894, 仰供里程为DK46+890, 拱墙二衬里程为DK46+867) , DK46+880~DK46+915段拱墙初期支护出现了变形下沉, 侵入二衬限界最大为26 cm。其后初期支护变形继续加大。为阻止变形加大, 项目部曾采取以下措施:
1) 对DK46+885~DK46+890左侧拱腰开裂处进行补喷混凝土;为稳定该段围岩, 早日将二衬跟进闭合成环, 间隔施作二次衬砌;
2) 对DK46+903预留电力洞室范围内的钢架每榀加设2根锁脚注浆锚管。
由于后续施作过程中遭遇连续雨水天气, DK46+885~DK46+890段纵向裂缝依然存在继续扩展现象, 洞内初期支护表面出现局部渗水, 初期支护混凝土剥落现象严重, 钢架存在扭曲变形及断裂现象;DK46+914处拱部出现环向裂缝, DK46+903处拱部环向裂缝亦存在继续扩大趋势, 裂缝宽度达到2.0 cm。同时, 在巡查山体地表时发现洞口山顶上出现多条裂缝, 并有局部错动现象, 裂缝自DK46+765~DK46+925段均有出现, 其中最大一道裂缝宽最大处达50 cm, 错动深度最大达50 cm。最后, 项目部停止隧道施工, 组织专家进行会诊并制定处理措施。
2 变形原因及处理措施
2.1 变形原因
1) 隧道出口端DK46+820~DK46+940段为浅埋偏压段, 该段洞顶覆土为15 m~20 m, 埋深较浅, 且客专隧道开挖断面较大, 开挖宽度达到15 m, 围岩自稳能力差, 隧道开挖的扰动引起山体内部受力情况改变, 极易造成坍塌或初支沉降变形过大。
2) 隧道DK46+820~DK46+940段围岩为灰岩、泥灰岩, 碳质灰岩互层, 强风化, 隐晶结构, 薄~中层状构造, 节理裂隙发育, 破碎, 含少量高岭土, 岩芯呈短柱状、长柱状、饼状;根据设计图纸描述, 在DK46+895处为岩层分化带分界线, 隧道洞内掘进时地质描述判定岩层是灰岩和泥灰岩互岩, 且层状厚度不均, 此种围岩遇水极易软化, 强度极低。
3) 隧道高度在地下水位稳压高程之间, 且山体地表为砂性碎石土, 空隙较大、极易渗水, 在经历连绵数天雨水天气之后, 雨水沿空隙及岩层间裂隙渗入山体, 致山体内泥岩、泥灰岩遇水软化、失稳, 产生蠕变, 同时因隧道开挖引起山体扰动, 最终引起山体自东北高处往西南低洼处错动。
2.2 变形处理措施
2.2.1 总体方案
1) 停止掌子面开挖, 对掌子面喷射混凝土封闭, 立即拆除防水板作业台车, 台车拆除完毕后开始反压回填, 同时对洞顶山体裂缝处施作砂浆防水层, 防止地表水的继续渗透。
2) 对DK46+876~DK46+915段进行反压回填, 回填高度为拱顶以下不大于5 m处, 回填采用隧道弃碴分层夯实, 反压回填处理期间, 安排安全员24 h进行监控, 发现异常情况立即撤离洞内反压回填作业人员。
3) 反压回填的同时对DK46+867~DK46+876段二衬进行施工。
4) 反压回填完成后, 对DK46+876~DK46+925加设临时支撑, 支撑采用Ⅰ22a工字钢;先施工水平支撑, 每榀钢架一道, 由洞外往洞内施工;水平支撑施工完毕后, 进行“米”字形支撑施工, 每2榀钢架一道, 从洞内往洞外施工。
5) 临时支撑完成后, 对DK46+876~DK46+925段回填以上部分初支背后进行径向注浆, 注浆施工由洞外往洞内进行, 注浆范围为开挖轮廓线外4 m。
6) 注浆完成并通过沉降观测稳定后, 对DK46+876~DK46+925段初期支护侵限段分段、分部由洞外往洞内逐榀拆除进行换拱。换拱段落初期支护钢架间距加密至0.5 m/榀, 锁脚锚杆每单元加设至6根。二衬参数仍按原设计执行。
7) DK46+876~DK46+925段围岩量测点加密至5 m一个断面, 按每天两次进行观测。
2.2.2 临时支撑保护
反压回填完成后, 对DK46+876~DK46+925段进行临时支撑, 采用Ⅰ22a型工字钢;先施工水平支撑, 每榀钢架一道, 从小里程往大里程方向施作;水平支撑施工完成后, 施作“米”字形临时支撑, 每2榀钢架一道, 从大里程往小里程方向施作。临时支撑各节点单元需焊接牢固, 相邻两榀横撑之间设置两道纵向Ⅰ22a型钢焊接。
临时加固形式见图1。
2.2.3 注浆加固措施
1) 径向注浆采用50 mm×3.5 mm小导管, 长4.0 m, 间距2.0 m (纵向) ×2.0 m (环向) , 梅花形布置。
2) 小导管安设采用钻孔打入法, 钻孔直径52 mm, 采用风钻开孔, 钻孔长度4 m, 注浆范围为隧道开挖轮廓外4 m。
3) 小导管安设后, 用塑胶泥或锚固剂封堵孔口及周围裂隙。
4) 小导管注浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥, 水泥∶水=1∶1水泥浆 (重量比) , 注浆压力1 MPa~1.5 MPa。
注浆断面布置示意图见图2。
2.2.4 拱架置换
对由于初支侵限, 造成部分已施工地段需要换拱处理, 具体施作要求如下:
1) 上台阶注浆完成达到设计要求后, 根据净空测量的结果, 对该段从小里程逐环开始, 按照先拱后墙的顺序逐榀逐单元对每环侵限的拱架进行置换。
2) 置换前拆除一榀临时钢支撑, 开挖置换主要以人工风镐开挖为主, 尽量减少对围岩的扰动, 每次只能更换一榀拱架, 开挖预留变形量增加到15 cm。
3) 该段初期支护参数按原设计施工, 采用Ⅰ18工字钢, 钢架间距加密至0.5 m/榀, 钢架每单元锁脚锚管均加设至6根, 锁脚锚管采用4 m长φ42 mm小导管注浆加固。
4) 上台阶换拱施作至3 m后及时施作此段下台阶初支, 下台阶初支完成9 m后紧跟仰拱和二衬混凝土施工, 及时封闭成环。
5) 下台阶边墙两侧回填土开挖时需左右错开3 m, 开挖后立即对下台阶进行径向注浆加固;下台阶换拱需在注浆加固完成后方可进行。
3 结语
大跨度浅埋软弱围岩隧道施工极易引起初期支护的大变形, 导致初支侵入二衬, 为此在施工过程中可以通过一些措施加以预防:1) 加强超前地质预报, 及时掌握掌子面前方各种围岩状况, 采取针对性的超前支护措施, 并加大预留变形量;2) 隧道开挖后及时进行围岩量测及浅埋、洞口段的地表沉降观测, 发现变形数据异常, 及时加设临时仰拱并对围岩进行径向注浆加固;3) 严格控制开挖进尺, 仰拱及二衬及时跟进封闭。通过对沪昆客专长昆湖南段某隧道的初期支护大变形处理施工, 我们对大跨浅埋软弱地质围岩的初支变形原因及处理措施有了深入了解, 熟练掌握了换拱作业等相关的施工工艺及流程, 顺利完成了隧道的初支变形处理施工, 确保了隧道的安全、质量和工期。
参考文献
[1]铁道部第二工程局.铁路工程施工技术手册[M].北京:中国铁道出版社, 1999.
大跨度小净距隧道施工技术 篇6
贵阳市贵金线道路工程位于贵阳市云岩区,为市政道路工程,总长2 600 m。黔灵山隧道左、右线间距24 m左右,隧道之间净距离为5 m左右;隧道道路设计为双向六车道,建筑限界净长14.25 m、限界净宽5.0 m;属于大跨度、小净距隧道。
2 工程地质
据区域地质资料,隧址区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱之贵阳复杂构造变形区。场地位于贵阳向斜北段扬起端近轴部,隧道段断裂、褶皱十分发育,受其影响,隧址区地层产状变化较大。隧道段及附近发育有10余条大小断层。
黔灵山隧道段地表为第四系杂填土、耕植土及残坡积黏土层,下伏基岩为三叠系安顺层(T
3 “大跨度、小净距”隧道施工技术
3.1 隧道洞身开挖方法
3.1.1 环形开挖预留核心土法
环形开挖进尺一般为0.5 m～1.0 m。开挖后应及时按设计施作喷锚支护、安设钢架支撑,必要时增加超前支护手段。
该方法开挖工作面稳定性好;但施工干扰大、工效低。
3.1.2 侧壁导坑法
根据侧壁导坑开挖的个数,分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法。单侧壁导坑法侧壁导坑宽度不宜超过1/2洞跨、双侧壁导坑法侧壁导坑宽度不宜超过1/3洞跨,侧壁导坑高度以到起拱线为宜。
1)单侧壁导坑法。
单侧壁导坑开挖工序横断面示意图见图1。
a.后掘进隧道(上台阶-2-①/②)的开挖一般应落后于先掘进隧道(下台阶-1-⑤)5 m～10 m。或滞后于先掘进隧道仰拱及填充或二次衬砌完成后进行。b.侧壁临时支护拆除应在(下台阶-1/2-⑤)完成20 m～30 m后,二次衬砌紧跟前进,监时支撑拆除后,仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作。c.二次衬砌、仰拱及填充混凝土与(下台阶-1/2-⑤)开挖面的合理距离应根据(下台阶-1/2-⑤)开挖放炮振动情况作具体确定,一般设定为20 m～30 m。d.如果掌子面稳定性差,单侧壁导坑分为两个台阶不能确保掌子面稳定,则可根据现场地质条件,将单侧壁的开挖、支护分为三个或四个台阶进行。
2)双侧壁导坑法。
双单侧壁导坑开挖工序横断面示意图见图2。
双侧壁导坑法施工注意事项:a.后掘进隧道(上台阶-2-①/②)的开挖一般应落后于先掘进隧道(下台阶-1-⑥)5 m～10 m。或滞后于先掘进隧道仰拱及填充或在二次衬砌完成后进行。b.侧壁临时支护拆除应在(下台阶-1/2-⑧)完成20 m～30 m后,二次衬砌紧跟前进,监时支撑拆除后,仰拱回填和拱墙二次衬砌应尽早施作。c.二次衬砌、仰拱及填充混凝土与(下台阶-1/2-⑧)开挖面的合理距离应根据(下台阶-1/2-⑧)开挖放炮振动情况等确定,一般设定为20 m～30 m。d.双侧壁导坑形状应近于椭圆形断面,导坑断面为整个断面的1/3。e.侧壁导坑领先距离一般为30 m～50 m,以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为原则。
侧壁导坑法能有效控制地表沉降,施工安全,但进度慢,工效低。
3.1.3 中隔壁法(CD法)
中隔壁法(CD法)适用于Ⅴ级～Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道。
中隔墙开挖时,应沿一侧自上而下分为2部～3部进行,每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁,底部应设临时仰拱,中隔壁依次分步连接而成,随后再开挖中隔墙的另一侧,其分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同。
3.1.4 交叉中隔壁法(CRD法)
交叉中隔壁法适用于Ⅴ级～Ⅵ级围岩浅埋大跨隧道。
采用自上而下分为2部～3部开挖中隔墙的一侧,并及时支护,待完成1部～2部后,即开始另一侧1部～2部开挖及支护,形成左右两侧开挖及支护相互交叉。交叉中隔壁法在施工过程中每一步均要求用临时仰拱封闭成环。
3.2 控制爆破及减震技术
在大跨度小间距隧道施工中,通过“少扰动”来保护中间岩体,确保中间岩体处于稳定状态。在隧洞开挖时采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破。
现场爆破施工过程中,在两隧道中间附近岩体一侧设置“预留槽”,采用类似“预裂爆破”的爆破方式进行。与常规爆破方式相比较,“预留槽”爆破用药量少,爆破震动得以控制。
3.3 中间岩体及周边围岩注浆加固
在中间岩体加固的同时,隧道周边围岩也需要进行加固。
中间岩体加固采用长度不小于5.0 m的ϕ45～ϕ50带注浆孔的钢管注浆;周边围岩注浆加固采用长度不小于4.0 m的ϕ25长中空注浆锚杆。为保证注浆加固效果,采用分段前进式注浆。注浆浆液一般采用水泥浆或超细水泥浆液,特殊地段辅以水泥—水玻璃双浆液或掺加一定量的外加剂。
3.4 超前预支护
超前预支护是确保隧道拱顶及前方掌子面稳定的重要手段。黔灵山隧道在洞口、浅埋地段采用超前大管棚、超前预注浆进行加固,在一般洞身地段采用超前小导管+预注浆进行围岩加固。
3.5 断面及时闭合
在隧道施工过程中,多次根据现场实际情况采用了加设临时仰拱、锁脚钢管、及时调整隧道开挖施工方法、加快结构成环等措施,确保了隧道施工安全。
3.6 隧道左、右线之间的施工距离
为减少后进隧道对先进隧道衬砌的影响,后行隧道开挖宜在先行隧道变形收敛稳定后,或者在先进隧道的仰拱完成后再进行后行隧道的施工。先、后行隧道施工距离应控制为3D(D为隧道直径)。
4 监控量测
为及时反馈围岩和支护的动态信息,“大跨度、小净距”隧道监控量测项目除包括TSP超前地质预报、拱顶下沉、地表下沉、水平净空收敛等外,还要进行底部土压、中间岩体侧倾及应力的变化进行量测分析,及时了解中间岩体受力状态及稳定状态,以便及时调整支护手段。
5 结语
目前“大跨度、小净距”隧道受力在理论上还不够科学和完善,施工中还需要结合监测和施工实践不断积累和总结经验,为以后类似工程的施工提供借鉴。
摘要：结合具体工程实例,详细介绍了大跨度小净距隧道的施工技术,重点对隧道洞身的开挖方法进行了阐述,以积累大跨度小净距隧道施工经验,全面提高大跨度小净距隧道的工程质量。
关键词：大跨度,小净距,隧道,施工
参考文献
[1]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].
[2]JTG D70-2004,公路隧道设计技术规范[S].
[3]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.
四车道大跨度隧道边坡稳定性分析 篇7
1 隧道边仰坡沉降过程
边仰坡测点的沉降过程可以分为以下五个阶段:1)初期沉降阶段:对应于0～1段。刚开挖时边坡各测点将产生较大的沉降。随着时间的增长,各测点沉降速率逐渐减小,洞口围岩达到内部自平衡。2)平稳发展阶段:对应于1～2段。随着隧道的进一步掘进,施工对于洞口边坡的扰动将越来越小,洞口边坡保持平衡状态。因此,该阶段的沉降曲线比较平缓。3)过渡阶段:对应于2～3段。在平稳发展阶段中,由于施工的二次扰动、降雨等一系列因素的影响,隧道边坡测点的位移将开始缓慢增大,进入过渡阶段。4)加速沉降阶段:对应于3～4段。此时边坡围岩内部平衡已经发生破坏,边坡测点加速下沉。边仰坡将开始出现较大裂缝,滑动面已经逐渐形成。5)破坏阶段:对应于4以后段。此时边坡裂缝已经明显快速发展,边坡滑动面已经完全贯通,滑动面上的抗阻力已经小于下滑力,边坡发生滑动破坏(见图1)。
2 工程实例
A8合同段大帽山隧道为泉厦高速公路扩建隧道,扩建方案为在原两洞之间新建一座四车道隧道,并将右洞扩建为四车道,形成了大断面小间距隧道群,从左至右有:原左洞两车道隧道,新建四车道隧道和扩建四车道隧道。两车道左线隧道与新建四车道隧道的行车道中线间距为23.53 m,新建与扩建四车道隧道的行车道中线间距为29.61 m,其关系如图2所示。
2.1 地质情况
大帽山隧道区属构造剥蚀微丘地貌,地处大帽山体与石崛山体鞍部,山包呈浑圆状,最大高程147 m,山坡坡度一般为15°～25°。地表植被较发育,现有洞口边坡稳定。隧道穿越的地层岩性为强～弱风化的花岗岩。
2.2 监测分析
目前隧道施工进度如图3所示,左线进出口均已完成了30 m～40 m的全断面开挖,隧道开挖对边坡的影响相对减弱。
隧道左线进出口边坡测点布置如图4所示。左线边坡进口最大累计沉降测点为P3,P4两个测点,分别达到12.49 mm,12.98 mm。2008年7月初,中导坑上台阶开始开挖,变形量开始快速增加,至目前变形趋缓。根据图1的边坡变形阶段分析,目前隧道处于第二阶段,即平稳发展阶段。随着隧道的进一步掘进,施工对于洞口边坡的扰动将越来越小,洞口边坡保持平衡状态。此时边坡会发生一些蠕变位移,但位移量一般较小。从监测数据的发展过程来看(见图5,图6),其变形控制较好,继续保持谨慎的施工态度,将边坡变形发展控制在第二阶段是可以值得预期的。
3结语
本文通过对大量边坡实测数据的分析,提出了隧道边坡破坏发展的五个阶段:初期沉降阶段、平稳发展阶段、过渡阶段、加速沉降阶段、破坏阶段。并针对各阶段提出了不同的处理措施。将本文方法应用于大帽山,清晰地分析了目前隧道边坡变形所处的阶段,对下一阶段工作具有指导意义。
参考文献
[1]陈祖煜.土质边坡稳定分析:原理.方法.程序[M].北京:中国水利水电出版社,2003.
[2]陈祖煜,弥宏亮,汪小刚.边坡稳定三维分析的极限平衡法[J].岩土工程学报,2001,23(5):525-529.
[3]卢才金.改进的BP网络在岩质边坡稳定性评价中的应用[J].岩石力学与工程学报,1999,18(3):303-307.
大跨度双线隧道 篇8
1 概述
由于朝阳寺隧道为大跨度、小近距、超浅埋下穿既有高速公路。因此,防止洞顶地表沉降、减小爆破震动对渝邻高速公路的运营影响是本段隧道施工控制的重点。在施工中将右线作为超前洞,施工完成后再进行左线后续洞的施工。施工中采取50 m超前大管棚作为超前预支护措施,并采用微台阶施工方法,控制爆破震动速度,减少爆破震动对渝邻高速公路的影响及对围岩的扰动。
2 超前大管棚施工
1)管棚施工机械选择。根据洞口浅埋段50 m超前大管棚施工经验,选择重庆探矿机械厂生产的MGY-80型锚固钻机作为钻孔机械,并对钻机台座进行改装,以满足实际施工情况。顶管设备拟采用自制的液压顶管装置。
2)管棚工作室施工。在进行管棚施工前,先扩挖工作室,并对掌子面喷C20混凝土25 cm进行封闭处理。根据设备尺寸及施工中的实际情况,管棚工作室纵向长度为11.0 m(包含2 m套拱),断面较前后段扩挖120 cm,根据实际施工情况进行现场调整。由正常段至扩挖段施工,在突变堵头处采用两排4.5 m长的R25N中空注浆锚杆并挂设两层20 cm×20 cm ϕ6.5的钢筋网片进行支护,倒角处喷射混凝土呈圆弧形过渡,防止应力集中。管棚工作室扩挖完毕等管棚施工完成后及时施作钢格栅喷射混凝土。
3)钻孔施工。采用隔孔施钻方法,在先行孔完成注浆后再进行后续孔的施工。钻孔施工时,将MGY-80型锚固钻机安装在施工平台上,根据洞口管棚施工经验,以外插角5°～6°进行钻孔,当钻机将第一节钻杆钻入岩层,尾部剩余20 cm～30 cm时停止钻进,接长第二节钻杆,继续施钻,直至钻孔达到设计深度(比管棚长0.5 m以上)后,钻机退回原位。
4)安装管棚钢管。管棚钢管采用外径127 mm,壁厚4.5 mm的热轧无缝钢管,钢管前端加工成锥形,分节长度为6 m～8 m,接头在横断面上错开,安装前先加工好。由于洞内操作作业面狭小且钢管较长阻力较大,通过试验,采用自制的液压顶管设备进行送管作业。
5)注浆。注浆采用隔孔注浆,浆液扩散半径不小于0.5 m。隧道出口段地下水比较丰富,采用水泥—水玻璃双液,水泥采用P.O32.5普通硅酸盐水泥,浆液浓度水灰比W/C=1∶1,水泥—水玻璃双液中水玻璃波美度为30,模数为2.4。注浆压力控制在0.5 MPa～1 MPa左右,注浆时控制好注浆压力和注浆量,并作好记录。
6)充填并加固导管。先用112 mm钻头进行清孔、冲洗,掏尽钢管内残碴,插入钢筋笼,在钢管内注入M30水泥砂浆进行棚管补强。管棚施工工艺流程见图1。
3微台阶法方案概述
1)采用微台阶法开挖,开挖前进行超前大管棚预支护,施工中控制爆破药量和震动速度,通过采用预裂控制爆破措施、限制每方爆破最大用药量(≤1.05 kg)、每次爆破最大用药量(≤30 kg)作为爆破施工中的控制措施,采用预裂控制爆破施工技术结合临时仰拱施作,可满足渝邻高速公路爆破震速不大于5 cm/s及防止洞顶地表沉降开裂的要求。2)上台阶施工严格控制掘进进尺,每次掘进0.5 m形成初期支护,及时施作临时仰拱。3)每施工2 m,在二次衬砌和初期支护之间增加一层厚30 cm的钢格栅喷射混凝土封闭环。严格控制围岩变形,及时封闭掌子面防止出现塌方。4)下台阶及时跟进,上台阶超前距离控制在16 m以内,下台阶和仰拱距离控制在20 m以内,以便快速封闭开挖后的断面。5)加强监控量测,根据监测数据及分析结果及时调整施工方案。
4监控量测
4.1施工量测项目
施工量测主要包括洞内外观察、净空变化和拱顶下沉量测地表下沉量测、爆破震动监测等项目。
4.2量测方法
1)地质及支护状况观察描述。隧道掌子面每次爆破后和初喷后,通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查,描述和填表记录围岩地质情况:岩性、岩层产状、裂隙、地下水情况、围岩完整性与稳定性。及时判断围岩级别是否相符,必要时应拍照,测量地下水流量;观察支护效果。每3 m必须填写一张围岩施工地质记录卡片。
2)拱顶下沉量测。拱顶下沉量测是在隧道开挖毛洞的拱顶及轴线左右各2 m～3 m共设3个带挂钩的锚桩,测桩埋设深度30 cm,钻孔直径42,用快凝水泥或早强锚固剂固定,测桩头需设保护罩。通过测量一个相对基准点,用精密水准仪、垂向钢圈尺等来量测拱顶下沉。采用高精度水准仪(配备放大仪)采集数据。
3)净空收敛。周边收敛位移量测是最基本的主要量测项目之一,各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下,尽可能靠近工作面埋设,一般为0.5 m～2 m,并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数在开挖后12 h内读取,而且在下一循环开挖前完成初
在预设点的断面,隧道开挖爆破以后,沿隧道周边部位分别埋设测线、测桩,测桩埋设深度30 cm,钻孔直径42,用快凝水泥或早强锚固剂固定。隧道采用台阶法施工时每断面布设上下2条测线、测桩每断面2对共4根。采用钢尺式周边收敛仪来量测周边收敛变形。量测:采用收敛计进行数据采集。
拱顶下沉及净空收敛测点布设示意图见图2,图3。
4)地表下沉量测。渝邻高速公路地表下沉量测对本段隧道施工十分重要。渝邻高速公路路面下沉控制是决定朝阳寺隧道下穿渝邻高速公路施工成败的关键。沿公路轴线方向,布设3个地表下沉量测断面(A—A,B—B,C—C),沿隧道轴线方向,布设5个地表下沉量测断面(D—D,E—E,F—F,G—G,H—H),共布设地表下沉监测点55个。这两个方向交叉,形成网状监测点来监测渝邻高速公路路面沉降(如图4所示),采用高精度水准仪进行观测,将观测数据整理分析后指导施工。
5)爆破震动监测。施工时,特别要控制爆破震动对高速公路常运营的影响,开挖过程中严格控制爆破药量和爆破震动速度,用乳化炸药、塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆以减爆破震动,施工中爆破震动速度不得大于5 cm/s。施工前进行破震动试验来选择爆破参数,施工中加强对爆破震动的监测。
5效果评价
由于采用的方法恰当、措施有力,在下穿渝邻路时,没有出现任何安全事故,也未影响渝邻路的正常运营,通过现场监控量测结果可得,洞内拱顶下沉及位移收敛值均较小,符合设计及规范要求,质量令人满意。本次施工方案对今后类似工程提供了参考。
摘要：结合朝阳寺隧道下穿渝邻高速段地质情况,介绍了超浅埋大断面隧道的施工方案,重点阐述了超前大管棚和微台阶法的施工方法及监控量测内容,并进行了效果评价,为今后类似的工程施工积累了经验。
关键词：隧道,超前大管棚,微台阶法,监控量测
参考文献
[1]JTJ 042-94,公路隧道施工技术规范[S].
[2]JTG D70-2004,公路隧道设计规范[S].