1 工程概况
横山隧道位于陕西省横山县境内,是太中银铁路全线范围内的重点控制工程之一。隧道起迄里程为:DK333 265~DK344 713,全长11448m,隧道设计为双线隧道,最大埋深为283.68m。横山隧道所在区域构造线总体呈东西向布展,走向基本与路线垂直,对隧道岩体完整性、稳定性有很大影响,尤其是全风化、强风化岩层多呈散体状结构或碎裂状结构,自稳能力差。
2 隧道支护衬砌结构
隧道除洞口段设置明洞外,其余均采用柔性支护体系结构的复合式衬砌,即以钢拱架、锚杆、喷射混凝土等为初期支护,模筑混凝土为二次衬砌,并在两次衬砌之间敷设防水板加土工布,并且采用Ф80mm边墙纵向排水管,环向采用Ф50mm的排水管进行排水。二次模注衬砌混凝土每模间均设有橡胶止水带。
3 技术措施
隧道质量取决于工艺质量,工艺质量取决于开挖、初期支护及防排水质量等,初期支护和防排水质量比较好控制可以加强监管,那么重点就是开挖质量,隧道开挖工序是隧道施工的龙头,其施工质量直接影响着后序施工的质量及成本控制,就是说理论上没有了超欠挖后续的初支质量就有了保证,根据横山隧道出口地质复杂多变,围岩自稳能力差等情况,现场采用了三台阶七步法,并且遵守“短进尺、少扰动、强支护、严治水、勤量测”的原则进行隧道施工。
3.1 工艺原理 三台阶七步平行流水作业法是采用短台阶,分步平行开挖,分步平行施作拱墙初期支护,保护围岩的自然承载力,有效抑制围岩变位,失稳,经监控量测信息化反馈指导施工,及时调整支护参数和混凝土衬砌施工时间。
3.2 开挖施工 由于本隧道上台阶岩层情况变化不定的特点,开挖方法根据现场具体地质情况分为:上台阶人工配合挖掘机进行开挖和钻爆法开挖两种方法,中台阶与下台阶、仰拱均采用钻爆法开挖。
①当掌子面出现粉质黏土或砂土互层,自稳能力差时,采用预留核心土,人工配合挖掘机环形开挖,局部采用风镐进行处理的方法进行掘进,核心土上弧导坑作业空间小,台阶短,机械作业不便,主要以人工配合挖机扒渣为主,上台阶开挖高度控制在3.0m~3.5m之间(可根据掌子面土层高度调整上台阶开挖高度),核心土长度控制在3~5m,上台阶长度控制在:5~10m,在施工上台阶的同时,中台阶一侧可紧跟上台阶开挖,距上台阶3~5m,上台阶进尺约10m后,中台阶另一侧再进行开挖,当中台阶与上台阶成环进尺约10~15m后,即可进行下台阶一侧开挖,进尺5~10m后,可开挖下台阶另一侧及仰拱,最后隧底与下台阶完全结合封闭成环,形成整体。(附:现场开挖台阶图及开挖三维图)
②当掌子面出现砂岩时,考虑到本区段砂岩的走向和风化脆弱程度情况,为了节约成本和发挥最大的时间效应,尽可能使爆破效果达到最佳程度,我们采用钻爆法开挖掘进。
根据本隧道在施工过程中围岩变化不定的特点,使用三台阶开挖法进行隧道掘进尤为突出,尤其在上台阶开挖施工中,根据现场地质的具体情况进行改变,岩层变差,可立即预留出核心土,环形开挖;岩层较好,可去掉核心土,采用简易开挖台架进行钻爆开挖,这样根据岩层的变化及时调整,增加了施工安全系数。
3.3 隧道超欠挖控制 隧道开挖的超欠挖指开挖处至设计开挖轮廓线的垂直距离,及该点到设计圆心的距离与设计半径之差。开挖轮廓线的下限半径为:设计半径+预留量(立拱架前的突变和拱架安设后的变形,按3cm考虑)+二次衬砌模板变形加大量5cm。开挖轮廓线的上限半径为:开挖下限半径+监控量测动态管理的预留沉降量。我们主要采用悬高法和支距法进行超欠挖检测,这两种方法操作简单方便快捷。
3.4 支护 本隧道开挖完成后立即对围岩面初喷,顺围岩安设第一层Φ8的钢筋网片,并连接成整体,架设钢拱架,并用Φ22钢筋将拱架与上一榀预留的连接筋焊接,使得钢架连接成整体,打孔送入系统锚杆,分层喷护至设计轮廓线,每榀拱架背面必须喷填密实。(初期支护施工流程见下图)
①钢筋网施工:本隧道钢筋网均采用Φ8钢筋进行加工,均为单层钢筋网布设;网格尺寸为20×20cm与25×25cm两种。安装时,钢筋网应随受喷岩面的起伏铺设。钢筋网的混凝土保护层不小于40mm,且应与锚杆焊接牢固。②系统锚杆施工:本隧道系统锚杆采用的中空锚杆、砂浆锚杆和药包锚杆三种,采用风钻钻孔,成孔后用高压风清孔,人工送入,用速凝砂浆封口,注浆压力保证在0.5~1.0mpa,使扩散半径达到最大,对围岩加固的效果最佳,对裂隙较发育的不良地质有很好的改善效果,抗拔力符合设计要求,锚杆的末端与拱架焊接。③钢拱架施工:本隧道钢拱架采用Φ22钢筋制作。制作时,先在平整的地面上准确的放样出钢拱架1:1大样图,然后根据大样进行钢拱架的加工制作。安装时应分片进行,安装前,由测量工精确的放样出钢拱架的位置与高程,清除安装钢拱架部位开挖面的松动岩石,对于断面内的欠挖部分也必须清除,安装时严格按测量放样的位置进行。
3.5 初期支护轮廓线净空断面控制 根据隧道设计图纸要求,隧道围岩预留沉降量8~10cm,但必须加强监控量测动态掌握围岩实际的变形量来修正设计给出的沉降量参数,来保证在初期支护完成后二衬施作前的初期支护断面达到最理想的轮廓线(设计轮廓线),那么提到的二次衬砌台车预留变形量5cm理论上来讲只要台车不变形或变形值为零,预留的变形量在浇注完混凝土拆模后刚好符合二衬的设计轮廓线为最佳,是控制和节约隧道工程施工成本和加大投入的重要控制环节。
3.6 围岩监控量测 通过施工现场监测掌握围岩和支护在施工过程中的力学动态及稳定程度,保障了施工安全。根据本区段地质特点及要求,加强了现场量测,对评价和修正初期支护参数及对二次衬砌施作提供了信息依据。本隧道量测内容包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉及变形收敛等五项内容,来监控隧道稳定状态和评价隧道变形特征。及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间曲线,当位移~时间曲线趋于平缓时,进行数据回归分析,推算出最终位移变化规律,当位移~时间曲线出现有弯点时,表明围岩和支护处于不稳定状态,此时密切监视围岩动态,并加强支护或暂停开挖。工区设有专职量测人员进行现场的日常量测、测点埋设、数据处理和仪器保养等工作,并将信息及时反馈给工程部,同时作为施工的依据。
3.7 二次衬砌混凝土施工 二次衬砌是隧道工程永久性承力结构的一部分,对提高隧道使用寿命和外观质量具有重要的作用,衬砌分为两个部分一是下部隧底的仰拱衬砌,二是拱部及边墙的二次衬砌。本隧道二次衬砌采用液压模板台车结合泵送砼的衬砌施工方法,液压模板台车从专业台车厂家订做,其本身刚度、强度稳定及模板表面平整程度均符合砼衬砌的质量要求。首先通过轨道将模板台车行走至衬砌部位,测量定位,确定中线、标高,按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板台车。
开始灌注,泵送混凝土灌注应对称、分层、连续施工,每层厚度控制在50cm以下,保证不浮模和偏位及跑模。插入式振捣棒配合附着式振捣器振捣密实。不得出现水平和倾斜接缝,如果因故中断浇注,则在继续浇注混凝土前,必须凿除已硬化的前层混凝土表层的虚面、浮浆,并将表面凿毛,高压水枪冲洗干净,拱顶混凝土通常不密实、灌注不满、不易振捣、易收缩等现象,根据经验教训,这就需要对拱顶灌注工艺作特殊要求,采用加强封堵板,泵送挤压施工,另外还要预留注浆孔在后期对月牙型收缩缝进行注浆处理,保证混凝土的整体性和密实性,浇注完成后达到规定强度方能拆模,养护时间不得少于14天。
4 施工注意事项
①为保证钢架置于稳固的地基上,施工中应在钢架基脚部位预留足够的坚实地基,架立钢架时挖槽就位。②钢架平面应垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2°;钢架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。③为增强钢架的整体稳定性,应将钢架与纵向连接筋、结构锚杆、锁脚锚管焊接牢固。④钢架连接接头要连接牢固。故在接头处除螺栓连接外,还应该四面帮焊,确保接头的刚度和强度。⑤当钢架和初喷层间存在较大间隙时要设楔形垫块顶紧围岩;钢架与围岩的间距不应大于5cm。
5 施工技术特点及适用范围
5.1 技术特点 ①在土石分界的隧道施工中,便于灵活及时地调整施工方法,进度稳定,工期保障性强。②三台阶七步法能适应不同跨度和多种断面形式,特别是在软弱围岩地段施工,可大大节约了投资成本。③爆破施工可以分成多个作业面进行,将集中爆破化为分散爆破,既减少了对围岩的扰动,又充分利用了时间空间,还增加了爆破临空面,降低了炸药消耗。④无需增加特殊设备,投入少,操作性能强,易推广。
5.2 适用范围 本技术适用于公路、铁路围岩情况差,土石分界的隧道富水地层中,采取大管棚、小导管预注浆固结、止水等技术措施后。
6 结束语
灵活使用开挖与支护手段及相应的技术措施适应了地质变化,真正做到“岩变我变”,有效地保证了隧道施工的安全。同时可节省大量施工成本,减少投资。
中国 | 建筑施工
267 关注
396 粉丝
515 发帖
11 荣誉分
∨
简介
二维码(建议尺寸80*80)