大断面软弱围岩隧道三台阶法施工.pdf

. 盆 . 月 叮 . 肠 月桥 随 机 械 大断面隧道; 三台阶; 施工技术 坦足到心灼主口l ra i lwa y l i n e f o r P a s s e n g e r t r a ff ic 二 la r g e s e Ctio n t u n n e l ; t h r e e 一 s t e P ; c o n s t r u c t io n t e c h n i q u e 中图分 类号 U4 5 5.4文献标识 码 B文章 编 号 1 栩 以 卜 刁 3 3 X20080 5 一 oo7 2 ee 0 3 口 引言 武广客运专线x X TJV标成镜塘隧道位于广东省韶关市 曲江县梅村镇境内。 隧道全长337 m ， 设计为大断面单洞室双 线结构， 最大开挖宽度15.5 6O m， 最大开挖高度13.o 87 m 。 隧道范围内围岩分布全部为V级， 属于浅埋隧道。 隧道 洞址表层为粉质粘土，夹有基岩风化物碎块，褐黄色夹红 色， 硬塑ul级; 下为侏罗系砂岩， 泥质粉砂岩、 泥岩， 全风化， 岩体呈土状; 深部基岩为石炭系石碳子灰岩， 岩溶发育。侏 罗系碎屑岩岩体， 岩体较破碎， 呈单斜构造， 与深部石灰系 地层呈不整合接触。 隧道地下空隙水水童贫乏， 基岩裂隙水 不发育， 受季节和降水影响较大。 工初期支护，湿喷法施工喷射混凝土;施工中埋设检测元 件; 尽快施工仰拱并回填混凝土以 尽早成环; 施工防水板及 止水带， 利用衬砌台车进行二次衬砌混凝土施工。 施工过程 中应加强施工监测和围岩量测，为隧道施工提供一定的技 术指导和参考tll。 目 主要施工技术及工艺 幽J几 翅国 毛 回后 翻 依据本隧道实际的地质情况，结合超前地质钻探和笔 者单位的施工经验，采用三台阶环形开挖留核心土施工法 组织施工的施工顺序[z]. 见图1 。 目 施工方法团 王 翔 叮 缝 彭 l 上台阶。开挖高度为5 . 16m ， 核心土高为2. m， 上 通过对施工方法综合比较， 结合隧道工程地质情况， 采口宽为s m; 上台阶采用环形开挖， 预留核心土。环形开挖 用三台阶环形开挖法组织施工。采用挖掘机配合开挖及装以满足初期支护的施工空间为宜。 渣， 必要时考虑预裂爆破工艺; 自卸汽车运输出渣; 压入式2 中台阶。开挖滞后弧形导坑3m， 开挖高度为3 . 巧 通风， 顺坡排水; 人工配合机械按照三台阶法施工， 及时施m ， 每次开挖长度进尺与弧形导坑进尺长度相同; 中台阶开 .. . .. 7 2 万方数据 B ri d g e a n d TUn n e lM a c h i n e ry 最后进行仰拱部分的开挖施工。 圈2 三台阶环 形开挖 留核心土法施工工况 艺施工喷射混凝土， 完成初期支护施工。 国 压 1 氢 名 』 雌 亘 互 1 王1璧 教 翻 2 3.1 上 台 阶环 形导坑 开挖 在拱部超前支护施工后，沿隧道轮廓线环向开挖上部 弧形导坑， 开挖高度为5 . 16 m， 预留3 m 核心土， 宽5 一 gm ， 依 开挖断面围岩情况现场确定。同时依据开挖掌子面的围岩 稳定性和初期支护的设计间距确定开挖进尺 最大不超过1 .2 m， 开挖后立即初喷3 一 s c m 混凝土封闭， 并架设钢拱架。 按照 设计要求施做锁脚锚杆， 之后按设计要求标准喷射混凝土。 2.3.2中台阶两侧开挖 滞后上台阶3 m 开挖， 开挖高度3 . 巧 m， 左、 右侧开挖相 互错开Zm， 开挖进尺每次2 4棍钢拱架。开挖后立即初喷 3 一 sc m 混凝土封闭， 并架设钢拱架， 按照设计要求施做锁脚 锚杆， 之后按照设计要求标准喷射混凝土。 Z JJ 下 台 阶两侧 开挖 滞后中台阶不超过巧 m 开挖， 开挖高度3 . 巧 m， 左、 右 侧开挖相互错开3 m， 开挖进尺每次4 一 6 福钢拱架， 开挖后 立即初喷3 一 s c m 混凝土封闭， 并架设钢拱架， 按照设计要求 施做锁脚锚杆， 之后按照设计要求标准喷射混凝土。 2 3.4核心土开挖 3 个台阶都留有核心土， 结合栈桥的使用， 其开挖根据 施工机械设备进出的需求随时调整，并基本与施工各个台 阶的循环进尺一致。 Z J占隧道底部开挖 结合移动栈桥的长度，采用每个循环6 一 sm 的分段长 度组织施工， 采用人工配合机械开挖， 辅以预裂爆破。人工 清底， 及时喷射混凝土封闭， 施做钢拱架。复喷混凝土至设 计要求， 使得初期支护尽快成环， 并便于仰拱衬砌和回填。 三 台阶开挖留核心土施工工况见图20 渔 鑫 舀妞 庄 愁 私 诬皿 采用挖掘机开挖、 人工配合清底迅速开挖仰拱到位， 安 装钢拱架使初期支护成环。采用湿喷法工艺施工喷射混凝 土， 结束后立即进行仰拱混凝土回填施工， 使仰拱和初期支 护共同受力。 压盆苗 舀绷拙 终玉羲 潭困 隧道防水结构施工， 采用整体式移动模板台车进行洞身 ; 昆 疑土的浇筑声 昆 疑土采用集中拌制、 罐车运输、 泵送入模， 采 用附着式振捣器和插入式振捣器联合振捣， 并洒水养护。 口己盆 画 型 月 通 七 叠 姜 到 检测紧跟隧道开挖和支护作业施工进行布点和检测， 量测数据采用工程类比法及时进行分析总结。并依据检测 结果调整支护参数和开挖循环进尺的大小， 保证施工安全。 2.7.lt测 项 目 监控量测项目见表1 。 衰1 健道 监控t刹项 目衰 洞内、 外观察现场观察. 地质罗盘仪 初期支护、 水平收敛水平收敛仪 初期支护、 拱项沉降水准仪、 水准尺、 钢尺 地表沉降水平测t的方法， 水准仪 0 l 0一 1 1 乃洞 口段及浅埋段 2.7.2测点 布里 隧道监控量测测点布设见图3 。 隧道断面 }最 测 点 布 置 说 明 t测 ，。二二六 A 基线 拱顶观测点 二正贾双 C ‘ 石 . . ee. ee . ‘ wees曰 二 C， ” 狡廷二二 二 才 ” ‘ 隧道中 心 线 1 、在上部弧形导坑开挖并初期支护完成 后， 布设拱顶沉降观测点A 和第1 条净空 量测基线B 一B 二 2 、中台阶开挖并施做上部拱堵初期支护 后， 布设第2 条净空量测基线C 一C 二 3 、下台阶开挖并施做下部拱墙初期支护 后， 布设第3 条净空 盆测基线L 卜 一 D’o 4 、所有初读数均在开挖后12h 内取得。 5 、测点埋设元件必须伸入围岩叨an 。 .3胜道监控t洲侧点布设 钢拱架提前按照设计要求和开挖的台阶分段现场加工 成型，依掌子面围岩地质情况确定每次进尺大小和掘进速 确定每次安装钢拱架的棍数。 按照设计要求施工锁脚锚 严格按照标准焊接牢固， 固定钢拱架后迅速采用湿喷工 2 7t测 数据分析 各个t测点取得初始读数后， 依据掌子面围岩情况， 根 据位移速度和里测断面与开挖工作面 的距离确定观测频 率， 当量测数据突变时， 加大量测频率。经过多个断面围岩 7 3. .... 度杆 万方数据 RMCM竺 望 塑 巴 色 理 述 竺 竺 巴 竺 巴 乙 竺 竺 望 量测， 将量测数据进行汇总、 分析和整理， 一般情况下拱顶内围岩稳定。 下沉最大值在8 0 一 oo m m 之间，水平收敛最大值一般在30- 4o m m 之间。 参照 铁路隧道全测监控技术规程 的要求， 指 导和控制施工过程中的每个阶段。经过大t的施工监控t 测数据的离散性和回归分析，能够反映出施工各个阶段围 岩的稳定状态情况。施工各个阶段的位移和时间变化曲线 见 图4 。 位移 互 挂 】 组 吸 舞钡王 留} 洲 施工过程中要加强监控童测工作，加大围岩t测的频 率， 对量测数据应及时、 严谨地处理， 以便正确指导施工。 通 过量测数据的分析， 随时调整开挖循环进尺。 要尽量缩短台 阶开挖长度， 加大围岩里测频率， 加强支护参数或采取其他 应急措施; 对施工过程进行动态管理， 以保证施工安全。 正 常 曲 线 口 施工主要机械设备配备 施工主要机械设备配备见表20 衰2 施工主要机械设备配备襄 下合阶开挖 施工初期支护 中合阶开挖 时间 2曰.‘45223 .4 施工各个阶段 的位移和时间变化 曲跪 目 施工控制的关键 豆1盆月 峪 助 玉 互 动餐 拱顶部分超前支护为环形导坑的开挖提供了施工条 件， 隧道初期支护为后续创造了施工条件。 因此确保超前支 护和初期支护的施工质量极其重要，超前支护严格控制支 护外插角， 应严格按照注浆工艺加固底层， 确保超前支护质 量。同时钢拱架严格按照设计加工制作， 规范安装就位， 拱 架与锁脚锚杆焊接牢固， 喷射混凝土密实， 以保证初期支护 和围岩密贴。 必要时可采用增加锁脚锚杆、 初期支护背后压 浆等措施加强初期支护施工质量。 { 1 2 1 3 挖掘机 装载机 自卸汽车 电动风压机 强制式拌合机 ; 侄 凝 土输送 泵 混凝土曦车 离频辅助式振动器 台式钻床 湿 喷机 风动凿岩机 风镐 泥浆泵 双 液注 浆机 刃 丫2 D 0 WA4 7 0 2 0t 2o m3 1 1 2 51 2 0 T HB T S 8 0 X1 8 A s m』 Z F 7 5 一1 5 0 S P - 2 5 A TK 1 YT 一 2 8 G1 0 5 0o 1 们1 4m〕 1 卜 开挖 、 装应 装渣 出渣运输 离压供风 混凝 土拌制 混凝土的输送 混凝土运输 混凝土振捣 加工钢构件 喷射混凝土 锚杆、 支护及钻眼 开挖修整 排 水 注浆 口1舀 湮亘瘟皿1 采用此方法需严格控制各个台阶之间的间距， 依开挖 断面围岩特性， 随时调整确定开挖循环进尺。 开挖后先喷射 混凝土封闭， 以便尽快安装初期支护拱架， 这是本方法施工 的关键控制环节。 采用光面爆破和弱爆破相结合的施工技术，配合机械 开挖的施工方法时， 在机械开挖前， 预留厚度不少于50 c m 的原土采用人工开挖， 以免原土体被破坏， 应力重新分布， 形成坍方， 加大安全隐患， 并且增加了支护难度。人工开挖 时， 结合小型机具确保断面一次成型。 口注丢 1 刃吕 赓 聪侧 洞内外的排水对于隧道围岩的稳定性影响极大，施工 前就必须做好洞外的排水系统。 洞内开挖时， 可根据洞内水 盆情况采用泥浆泵抽排，必要时采用井点降水措施确保洞 目 结语 采用本施工方法组织施工， 与C R D 法、 双侧壁导坑法相 比，避免了拆除临时支护及受力转换而造成的各种不安全 因素 ， 可以及时调整闭合时间， 便于组织平行流水作业和机 械化施工， 利于施工工序的转换。同时， 这种施工方法对超 前支护要求相对较高， 必须确保超前支护和初期支护， 尤其 是锁脚锚杆的施工质量。在施工中依据监控量测数据的分 析结果， 不断调整循环进尺和初期支护参数， 加强施工过程 控制， 缩短了工序作业时间和衔接时间， 较好地控制了隧道 的围岩变化， 取得了良好的效果。 参考文献 【 1] 叶 飞， 赵 峰， 王领站， 等. 公路隧道工程建筑质童管理口 1 . 长安大 学学报 自然科学版， 2 007 ， 272 73一 67. 〔 幻 施成华. 隆道开挖及疏水引起的地表沉降与变形口 〕 . 中国公路学报， 2 07 ， 2 0 1 9 1 一 9 5 收 稿 日期 2 0 0 7 一 1 仆刁3 〔 责 任编 辑 杜 卫华 〕 .. . .. 74 万方数据