新奥法施工在连江口隧道洞身施工中的应用
sitc12733
sitc12733 Lv.8
2015年07月05日 15:23:00
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连江口隧道进口段两洞净距约24 米,属小净距隧道,出口段两洞净距44 米,属分离式隧道。洞门形式均采用削竹式,为确保进洞安全,洞口均采用40m 长管棚作为超前加强辅助措施。隧道左线Ⅱ级围岩长度120m,Ⅲ级围岩长度1281m,Ⅳ级围岩长度350m,Ⅴ级围岩514m;隧道右线Ⅱ级围岩长度140m,Ⅲ级围岩长度1270m,Ⅳ级围岩长度290m,Ⅴ级围岩468m.其中III 级围岩长度占左右线总长度的57.5%,设置车行横洞2处,人形横洞6 处,紧急停车带左右线各2 个。该隧道标准开挖段最大横向跨径为17.953紧急停车带III 级开挖段横向最大跨径19.927m,属特大断面隧道。

连江口隧道进口段两洞净距约24 米,属小净距隧道,出口段两洞净距44 米,属分离式隧道。洞门形式均采用削竹式,为确保进洞安全,洞口均采用40m 长管棚作为超前加强辅助措施。隧道左线Ⅱ级围岩长度120m,Ⅲ级围岩长度1281m,Ⅳ级围岩长度350m,Ⅴ级围岩514m;隧道右线Ⅱ级围岩长度140m,Ⅲ级围岩长度1270m,Ⅳ级围岩长度290m,Ⅴ级围岩468m.其中III 级围岩长度占左右线总长度的57.5%,设置车行横洞2处,人形横洞6 处,紧急停车带左右线各2 个。该隧道标准开挖段最大横向跨径为17.953紧急停车带III 级开挖段横向最大跨径19.927m,属特大断面隧道。

  (一)总体施工思路

  本隧道采用新奥法施工,其开挖施工严格遵循"光面爆破、喷锚紧跟、监控量测及时反馈和修正"以及"少扰动、快加固、勤量测、早封闭"的原则,施工中贯彻"光面爆破定效率,初期支护保安全,监控量测明情况,排水通风讲文明"的工作思路。采取人工配合液压台车钻孔爆破,挖掘机配合装载机出碴,无轨运输施工方案,大型湿喷机喷射混凝土,锚杆机钻孔,人工配合完成初期支护施作,及时形成封闭自稳的环状结构体。

  隧道洞身开挖施工顺序为:测量画开挖轮廓线→布炮眼→钻炮眼→装药→爆破→通风→排险→洒水→出碴→初期支护→监控量测。

  根据设计图纸,隧道进口端Ⅴ级围岩小净距地段及Ⅴ级围岩深埋段开挖均采用双侧壁导坑法,出口端浅埋偏压段段开挖采用单侧壁导坑法;Ⅳ级围岩段开挖采用上下台阶留核心土法,Ⅲ级围岩段开挖采用上下台阶法,II 级围岩段开挖采用全断面开挖法;紧急停车带处于III 级围岩段,采用上下台阶分部开挖法。

  (二)主洞开挖施工方案

  1 、隧道进口端小净距V 级围岩浅埋加强段施工方案

  (1)双侧壁导坑开挖断面距离规定

  小净距V级围岩浅埋加强段采用双侧壁导坑法开挖,(见2-1图,图中阿拉伯数字表示开挖顺序)初期支护紧跟在每一步的开挖之后。两侧导坑均采用正台阶法施工,侧导坑的开挖宽度约为主洞的1/3宽度,内侧导洞开挖后,通过中空注浆锚杆加固中间岩柱部分。开挖侧导坑时,为满足机具正常作业,下断面待上断面开挖5m后才开始开挖;两侧导坑对应断面滞后5~10m;核心土上台阶滞后最近侧导坑10~20m,而中台阶滞后上台阶3~5m,下台阶滞后中台阶3~5m;导坑部位仰拱衬砌及时施作,与导坑下断面的距离控制在5~10m.为减少左右洞身开挖的相互影响,两隧道洞身错开一定距离开挖,滞后距离约30~40m;(见2-2 施工步骤图示意图)。

  (2)双侧壁导坑开挖、支护顺序

  1)左侧导坑开挖。2)左侧导坑初期支护。3)右侧导坑开挖。4)右侧导坑初期支护。5)拱部及核心土上台阶开挖。6)拱部初期支护。7)核心土下台阶开挖。8)仰拱混凝土浇注及仰拱回填。9)浇注两侧二次衬砌混凝土基础。

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  图2-1小净距Ⅴ级围岩浅埋加强段施工步序及初期支护

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(3)双侧壁导坑施工控制要点

  1)钢拱架之间的间距为50cm,每品开挖进尺为75cm,立拱架之前先初喷以封闭掌子面稳定围岩。钢拱架的拱脚或底脚不得置于虚碴上,钢拱架的锁脚锚杆按设计施作。

  2)施工过程中若侧导坑横向收敛过大,则应设置底部横撑或仰拱。

  3)浅埋偏压及断层破碎带地段开挖时采用"短进尺、弱爆破,多循环,初期支护紧跟掌子面"的原则进行施工,二次衬砌应紧跟,环环相扣。靠近洞口浅埋地段以及洞身埋深较浅地段应采用人工开挖、严禁放炮;施工中应加强监控量测工作,当发现围岩变形不收敛或其他异常情况时采取加强支护措施,以策安全。

  4)临时壁墙支撑的施作与拆除是双侧壁导坑法施工的关键技术之一,也是保证侧壁导坑法安全施工的关键核心;施工中严格按设计与规范要求制定科学完善的监控量测量方案,对各项量测项目进行及时和准确地监控,并根据拱顶下沉和净空位移等量测数据来判定围岩是否稳定,只有在围岩基本稳定并距后进掌子面不少于30m 后方可分片拆除临时壁墙支撑,拆除后及时施作仰拱,还要注意继续跟踪观测其下沉量来判定拆除后的安全性。

  5)遇掌子面前方已探明的软弱层和涌水段,及时喷砼封闭掌子面,并制订有效的截水、止水加固方案(如注水泥净浆),避免掌子面滑落或坍塌。诶掌子面变形稳定后,方可进行下一循环开挖。

  6)洞口段裂缝发育,沉降量大,开挖断面必须根据围岩设计预留变形量,在设计开挖轮廓线的基础上相应加以增大。拱部和边墙开挖预留变形量暂定为15cm,施工中可根据实际变形情况做适当调整。

  2 、V级围岩深埋段施工方案

  本隧道在ZK191+077~+201段、YK191+080~+203段围岩存在V级围岩,埋深约151米,同样采用双侧壁导坑法开挖(初期支护如图2-3所示),初期支护紧跟在每一步的开挖之后。具体与上述"(1)、(2)、(3)"的内容一致。(施工步骤示意图见2-4图)。

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  图2-3 V 级围岩深埋段初期支护示意图

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  图2-4 Ⅴ级围岩深埋段施工步骤示意图

  3 、隧道出口端单侧壁导坑施工方案

  出口端左右线Ⅴ级围岩拟采用单侧壁导坑法(CRD法)施工,长度分别为295m及155m.

  (1)施工顺序

  1)内侧导坑上部开挖。2)内侧导坑上部初期支护。3)内侧导坑下部开挖。4)内侧导坑下部初期支护。5)外侧导坑上部开挖。6)外侧导坑上部初期支护。7)外侧导坑下部开挖。8)外侧导坑下部初期支护。9)仰拱混凝土浇注及隧底填充。Ⅴ级围岩CRD法施工步骤及支护示意图见图2-5和2-6所示。

  (2)CRD侧壁导坑施工控制要点

  1)导坑施工采用人工开挖。拱部和边墙开挖预留变形量暂定为15cm,施工中可根据实际变形情况做适当调整。为确保施工安全,上导坑的开挖循环进尺控制为0.6~0.75m,下部的开挖可依据地质情况适当加大,仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定,一般不宜大于6m.

  2)主洞中线左、右两侧导坑应以3~5m长为一段交替开挖前进,严禁同时开挖。掌子面必要时应用喷射砼及时封闭,以保证开挖面的稳定。

  3)喷射砼应紧随开挖掌子面施作。每环钢架分拱、墙两次架成,钢架的拱脚或底脚不得置于虚渣上。

  4)左右线洞身开挖掌子面应错开不小于50m,防止两洞施工爆破互相影响。

  5)侧导坑施工中应按监控量测设计要求,埋设观测点,实施监控量测,并及时反馈。

  6)施工过程中若侧导坑横向收敛过大,用喷射混凝土喷密工字钢临时仰拱。

  7)中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响,通过围岩监控量测进行确定。 当围岩变形达到设计的范围之内,并在严格考证拆除的安全性之后,方可拆除。拆除时,要考虑异常因素,切口要求窄小,便于迅速焊接。先拆除横撑(临时仰拱),后拆除中隔墙。如围岩稳定条件满足设计要求,临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除,一次性拆除长度依据仰拱浇筑长度确定(一般为4~6m)。

  8)中隔壁混凝土拆除时,要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。 可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土,以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土,临时钢构件采用气焊烧断。

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  图2-5 Ⅴ级围岩CRD法施工步骤示意图

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  图2-6 Ⅴ级围岩CRD法支护示意图

  4 、IV级围岩段施工方案

  Ⅳ级围岩段根据施工图设计采用短台阶法钻爆开挖。

  (1)短台阶施工顺序

  1) 开挖上台阶。2)上台阶拱部初期支护。3)开挖下台阶两侧(预留核心土)。4)下半断面边墙初期支护。5)预留核心土的开挖及仰拱二次衬砌混凝土浇筑。 I V 级围岩段开挖步序和支护示意图如图2-7及2-8所示

  2)台阶施工距离及循环进尺的控制

  1 )台阶长度控制在10~15米,注意上半断面及基础锁脚锚杆的施工质量。

  2) 每循环进尺控制在1m左右。

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  图2-7 IV 级围岩段开挖步序示意图

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  图2-8 IV 级围岩段开挖支护示意图

  (3)施工控制要点

  1)拱部和边墙开挖预留变形量:软质岩深埋地段暂定为12cm,硬质岩深埋地段暂定为10cm,施工中可根据实际变形情况做适当调整。

  2)台阶的弃渣,采用挖掘机扒至下台阶装汽车,因此,上台阶的长度以既利于施作初期支护又利于装运出渣为度。

  3)必须努力克服超、欠挖,放炮开挖时,必须采用光面爆破作业,一旦发生超挖,必须用喷射砼回填。

  5 、Ⅲ级围岩段施工方案

  Ⅲ级围岩段根据施工图设计采用上下台阶法开挖。预留沉降量5—8CM.开挖轮廓线按设计开挖轮廓线框进行开挖。隧道洞身开挖上台阶底面高程为上台阶钢格栅安装底面高程。下台阶边墙开挖高程为边墙钢格栅安装底面高程。

  上台阶出碴采用挖掘机扒碴到下台阶,装载机装碴,自卸汽车运碴至碴场,下台阶出碴采用挖掘机扒碴,装载机与自卸汽车装、运碴。

  (1)施工顺序

  1) 开挖上导坑。2)上导坑初期支护1.3)上导坑侧部开挖。4)上导坑初期支护2.5)开挖下导坑1.6)下导坑初期支护1.7)开挖下导坑2.8)下导坑初期支护2.9)施作二次衬砌模筑混凝土。Ⅲ级围岩段开挖步序和支护如图2-9及2-10所示。

  (2)施工控制要点

  1)开挖后先初喷3cm 厚砼封闭围岩,打锚杆挂网,架立钢拱架,随即喷至设计厚度;Ⅲ级围岩地段上导坑超前5~7m.下台阶开挖时,先开挖下台阶中槽,两边边墙采用跳槽开挖及支护,完成全断面开挖及初期支护后尽快施工二次衬砌。

  2)隧道开挖采用光面爆破,应严格控制装药量,防止爆破引起隧道拱部的楔形掉块,每循环洞碴运输完成后,严格做好该循环进尺范围内的排险工作,用挖掘机斗清除拱部松动或是裂隙发育岩块,避免掉块伤人。

  3)施工中必须加强施工过程中的监控量测工作。

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  图2-10 Ⅲ级围岩段支护示意图

 6 、Ⅱ级围岩段施工方案

  全断面开挖施工采用手持汽腿式凿岩机打眼,多功能台架作为装药及初支施工平台,隧道全断面一次爆破成型、出渣和施作初期支护的施工方法。该方法具有围岩扰动少、施工干扰小、成洞速度快的优点,是在围岩条件较好时常常采用的开挖方法。最主要的是严格控制周边眼间距及外插角,控制超欠挖。

  全断面开挖施工断面面积相对较大,每循环出渣量相对较多,由挖掘机扒渣、两台CL50装载机装渣,15t自卸汽车运渣,装载机配合平整道路。在弃渣点配制一台推土机平整场地,隧道内出渣时指定专人负责洒水,尽可能减小出渣扬尘;弃渣场地派专人负责指挥倒渣;夜间出渣时,必须在光线充足下进行,保证施工安全。

  局部初期支护如下图。图2-11 Ⅱ级围岩段支护示意图。

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  图2-11 Ⅱ级围岩段支护示意图

  7 、紧急停车带施工方案

  本标段紧急停车带处于Ⅲ级围岩段,采用上下台阶分布开挖法(如图2-12所示)。

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  图2-12 Ⅲ级围岩段紧急停车带开挖步序示意图

  (1)紧急停车带开挖、支护顺序

  上半断面拱部开挖→Ⅱ、上半断面初期支护(挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土)→3、上半断面两侧开挖→Ⅳ、上半断面两侧初期支护(挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土)→5、下半断面左侧开挖→Ⅵ、下半断面左侧初期支护→7、下半断面右侧开挖→Ⅷ下半断面右侧初期支护→Ⅸ、浇注主洞仰拱及回填→Ⅹ、全断面模筑二次衬砌混凝土。紧急停车带支护如图2-13 所示。

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  图2-13 Ⅲ级围岩段紧急停车带支护示意图

  (2)施工控制要点

  小断面与大断面过渡段,严格控制炮眼角度和装药量,采取弱爆破和短进尺的方法开挖,避免过度超挖。




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