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大跨度小净距公路隧道施工关键技术探讨

日期:2015-5-7 15:21:21 来源:转载 浏览数:
 
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    大跨度小净距公路隧道具有跨度大、扁平率低、工程造价高、施工难度大、施工周期长的特点,开挖多采用分部法,因此通过对大跨度小净距公路隧道施工技术的探讨具有重要的意义。
1· 工程概况
某市政工程隧道,属于典型的大跨度小净距隧道,长度约2 600 m,该隧道左右之间的间距约为24 m,隧道与隧道之间的距离约为5 m,该市政工程隧道为双向六车道,建筑限界的长度为14. 25 m,限界的宽度为5. 0 m。
根据调查研究该隧道具有较差的岩质,其以风化砂岩、石英砂岩为主,存在着软弱的夹层。该隧道以及周围包含着10 多条断层,隧道的土壤为第四系杂填土、耕植土及残坡积黏土层,下伏基岩为三叠系安顺层( Ta1) 厚层白云岩,三叠系大冶组( Td1) 薄~ 中厚层石灰岩,二叠系龙潭组( Pt 21)页岩、砂页岩、灰岩、燧石灰岩及煤层,该隧道周围分布着较多的岩溶。
2 ·大跨度小净距隧道施工技术
2. 1 隧道洞身开挖方法
2. 1. 1 洞口开挖
在隧道的施工中,隧道洞口的开挖尤为重要,其按照“早进洞”的原则进行开挖,洞口多采取仰坡的构造,为了减少仰坡带来的不稳定性,在进行洞口开挖时一般不使用爆破技术,必要时采取弱爆破方式进行开挖。在洞口的开挖过程中,要对整个施工进行防护,严禁高边坡暴露,并预先做好防水系统,进行合理地排水,维持边坡的稳定。
2. 1. 2 环形开挖预留核心土法
环形开挖的大小一般维持在0. 5 ~ 1. 0 m 之间,进行环形开挖时应该按照规定进行喷锚支护以及安设钢架支撑,需要时可以增加超前支护方式,环形开挖预留核心土法具有很好的稳定性,但由于施工时会受到很大的干扰,从而降低了工作效率。
2. 1. 3 侧壁导坑法
侧壁导坑法是隧道以及地下工程施工的方法之一,此法适用于围岩压力很大、地层不稳定的大跨度隧道,其分为单侧以及双侧壁导坑法。单侧壁导坑法,其侧壁导坑的宽度要小于等于洞跨的1 /2,双侧壁导坑法其侧壁导坑的宽度要小于等于洞跨的1 /3,单侧壁导坑开挖工序横断面示意图如图1 所示。双单侧壁导坑开挖工序横断面示意图如图2所示。

侧壁导坑法施工注意事项: ①第二次挖掘的隧道长度通常情况下要落后于第一次挖掘的隧道,长度一般为5 ~ 10m。或者滞后于第一次挖掘隧道仰拱以及填充或者二次衬砌完成后进行; ②隧道侧面的临时支护应在完成20 ~ 30 m 之后,进行二次衬砌,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; ③二次衬砌、仰拱及填充混凝土与开挖面之间的距离应根据开挖放炮振动情况作具体确定,一般设定为20 ~ 30 m; ④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3 个或4个台阶进行; ⑤侧壁导坑领先距离一般为30 ~ 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。
2. 1. 4 中隔壁法( CD 法)
中隔壁法( CD 法) 适用于四级到五级的围岩浅埋双线隧道。在进行中隔墙挖掘时,应该沿一侧从上往下分为2 ~ 3部进行挖掘,每挖掘一步就要及时做好锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁,除此之外,隧道的底部还要做好临时仰拱,中隔壁依次分步连接而成,然后再对中隔墙的另外一侧进行挖掘,使得该侧的分步次数及支护形式与先开挖的一侧一致。
2. 1. 5 交叉中隔壁法( CRD 法)
交叉中隔壁法( CRD 法) 适用于四级到五级的围岩浅埋大跨隧道。在进行交叉中隔墙挖掘时,应该沿一侧从上往下分为2 ~ 3 部进行挖掘,挖掘的过程中还要及时采取相应的支护措施。等挖掘完1 ~ 2 部后,便开始另外一侧1 ~ 2部的开挖以及支护,使隧道左右两侧得以开挖并形成相应的支护措施。在隧道施工中交叉中隔壁法所进行的每一步都要求使用临时仰拱封闭成环。
2. 2 控制爆破及减震技术
在大跨度小间距隧道的施工中,为了保护隧道的中间岩体,就要通过相应的抗干扰措施,保证隧道的中间岩体处于相对稳定的状态。在进行隧道开挖时可以通过光面爆破、预裂爆破等措施控制爆破所产生的危害。
在实际爆破的施工中,在隧道附近岩壁上可以设置相应的预留槽,并使用与预裂爆破相近的方式进行爆破施工。与平常使用的爆破方式相比,预留槽所使用的药量少,爆破的危害容易得到控制。
2. 3 中间岩柱加固
在二类围岩浅埋段必须要加固中间岩柱,三类和四类围岩仅在岩石破裂的地方加固中间岩柱。为了保证开挖时隧道的安全稳定,减少因为间距小导致隧道的变形、爆破震动等危害,隧道的施工中一般先挖掘左边的洞口,并在左边的洞口加固Φ50 mm 的小导管作为中间岩柱。左洞挖掘好了之后再进行右洞的挖掘,右洞挖掘开始时进行支护措施的安装,并在中间岩柱进行预应力锚杆的安装。
2. 4 中间岩柱注浆
隧道洞口出现刷坡问题时,隧道中部的岩柱坡不应该拆除,可以将岩柱坡作为支档的坡面。隧道洞口做好临时防护之后,便可将隧道中部的岩柱坡挖除,并沿着隧道的横向位置向中间岩柱打入长度为5 m 的导管,规格为50mm × 50 mm,通过导管向岩柱坡面内进行注浆。当注浆达到要求以后再进行左洞的挖掘,挖掘的长度为3 m,然后将中间岩柱倾斜45° 通过导管注浆,导管长为11. 8 m 或者12. 2 m,排距为1. 5 m 或者2 m。进行注浆时初始的压力为0. 5 MPa,终压力为1. 5 MPa,所注入的浆液的比例是水泥∶ 水玻璃= 1∶ 0. 5。
注浆前期的浆液需要在搅拌机内进行搅拌,注浆完成之后要保证浆液有足够的时间进行凝固,使其地层充分胶结硬化,从而起到堵水的作用。在进行注浆管的安装时,需要在注浆管管口处缠上胶泥与麻丝,这样可以保证钻孔孔壁挤压塞紧,从而使得注浆管得以固定。除此之外,还要保证胶泥达到规定的强度后才可以进行注浆操作。注浆结束后要及时对注浆的效果进行测试,如果测试没有达到规范的要求,就需要填充完整后进行再次注浆操作。
2. 5 中间岩柱预应力对拉锚杆
中间岩柱采用的是Φ25 mm 的螺纹钢筋,在施工中还会使用到锚杆,锚杆的拉力为50 kN,在使用锚杆时要保证一端固定,另一端张拉。锚杆固定的一侧与固定端和张拉端按照同一个方向进行控制,在相同的横截面上进行张拉,从而防止出现局部压应力的问题。螺纹钢筋的锚固需在油泵开动、压力表指针稳定时进行。千斤顶采用边张拉、边拧紧锚具的方式进行预应力的施加,刚开始施加时所规定的油压一般为10%,并将这个作为测量钢筋伸长量的初始值。在进行张拉时所采用的一般为双控法,油压设定的值一般在± 2%之间,伸长量保证在± 5%左右( 在进行伸长率的测量时,要注意岩体的压缩量,其参照的点不能使用垫板) 。
在隧道的施工中,千斤顶端以及非张拉端钢筋端部禁止站人。张拉后的钢筋在没有注浆之前不得受到碰击或者踩踏。灌浆时必须远离钢筋,防止预应力钢筋突然断裂弹出伤人。
2. 6 超前预支护
超前预支护是隧道施工中最主要的一部分,是保证隧道拱桥位置最上方和前方掌子面稳定的重要措施。某山区隧道在洞口、浅埋地段使用超前大管棚、超前预注浆进行加固,在平常的隧道地段经常使用超前小导管和预注浆相结合的方法进行围岩加固。
2. 7 断面及时闭合
在施工过程中,需要根据隧道现场的实际情况采用相应的临时防护措施,包括临时仰拱、锁脚钢管、及时调整隧道开挖施工方法、加快结构成环等,从而确保施工的安全进行。
2. 8 隧道左、右线之间的施工距离
为了避免后行隧道对先行隧道衬砌的影响,后行隧道在进行挖掘时,首先要确定先行隧道的稳定,或者待先行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) 。
3 ·监控量测
为了及时有效地反映围岩和支护具体的动态信息,大跨度小净距隧道的监控量测包括地表下沉、TSP 超前地质预报、拱顶下沉、水平净空收敛等,除此之外,还要对隧道的底部进行土压、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。

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