浅埋软岩超大跨小净距市政隧道开挖施工工法__墨水学术,论文发表,

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:222

副标题#e#一、前言
　　近年来大跨度隧道在我国很多工程中越来越多地出现，这些大跨度隧道在实施时可能会遇到同时具有浅埋、小净距及软弱围岩特性的特殊地段，目前在建的双向六车道半山隧道的进口段就是同时具有这几种特性的典型例子。如何安全、稳步快速进行这种特殊地段施工，隧道施工方法的选择十分重要，半山隧道在同时具有浅埋、小净距及软弱围岩特性的进口段施工时采用了双侧壁导坑法的施工工法，安全、顺利地通过这种特殊地段施工，充分体现了双侧壁导坑法的施工工法在浅埋、小净距、大跨度隧道软弱围岩施工中的优势。
　　二、工程概况
　　半山隧道是杭州市秋石快速路二期的控制性工程，该隧道地处杭州市拱墅区，隧道呈南北走向穿越半山、老虎山，采用上下行分离式、双向六车道布置，设计车速80km/h，右线（上行线）隧道长2200m，左线（下行线）隧道长2191m。该隧道单洞建筑限界高度为5.0米，净宽为15.25米，开挖断面152.8-168.96m3/延米，采用复合式衬砌形式。
　　该隧道所属区域属东亚季风气候区，四季分明，温和湿润，雨量充沛；左、右线隧道在同一山体内穿越，工程地质条件相近。洞身主要穿越康山组（S2K）中细粒岩屑砂岩，唐家坞组（S3t）的岩屑石英砂岩及西湖组（D3x）的石英砂岩。洞身段主要有F1大断层。F1与洞线近正交，带宽约20～30m，带内岩体挤压破碎，性状差，两侧岩体受其影响，同产状节理发育，影响带宽为100m。
　　三、浅埋、小净距及软弱围岩地段的施工工法
　　1、浅埋、小净距及软弱围岩地段的分布情况
　　半山隧道进口端桩号AK16+022~AK17+052段内，左右两隧净距约为6~10m，覆盖厚度为3.5~8.9m，隧道开挖净宽度达17.35m。基岩为基岩为康山组（S2K）灰黄，青灰色，中厚层状细粒岩屑砂岩、细粒岩屑石英砂岩，夹中薄层状泥岩及粉砂质泥岩，地表基本无出露，本段岩体完整性差，为Ⅴ级围岩。
　　2、浅埋、小净距及软弱围岩地段的施工工法
　　按照目前的施工技术水平，适合大跨度隧道浅埋、小净距及软弱围岩地段的施工方法主要有中隔壁法（CD法）、双侧壁导坑法。CD法适用于围岩稍好、施工技术难度较高、施工工序较多、安全性较高的隧道；双侧壁导坑法适用于跨度大、围岩差、施工技术难度高、安全性高的隧道。半山隧道在浅埋、小净距及软弱围岩地段施工中采用双侧壁导坑法开挖，严格按照“先探测、管超前、严控水、强支护、弱爆破、早衬砌”等隧道施工原则组织施工。
　　①、双侧壁导坑法施工要点
　　首先要做好监控量测各个项目的监测，及时反馈量测信息，真正有效指导循环进尺、支
　　护形式、二衬时间等，结合预留变形量的累积及稳定趋势及时调整该工法的各个工序，确保施工过程的安全和隧道的结构安全。
　　②、双侧壁导坑法施工方法
　　双侧壁导坑法左、右两侧隧道错开50m以上后平行作业。开挖后，如围岩较差，则左、右两侧导坑分别又分为上下断面进行施工，及时施作临时仰拱。Ⅴ级围岩尽量用人工持风镐配合小挖掘机开挖，个别孤石和少量硬质岩段采取风钻打眼、微药量解体，风镐修凿轮廓，循环进尺控制在0.5m（一榀钢拱架间距），各工作面步距控制在1.2m，保证开挖后尽快初支成环。双侧壁导坑法施工双侧壁导坑法施工见图《双侧壁导坑施工工法示意图》
　　 
   双侧壁导坑施工工法示意图
　　
　　③双侧壁导坑法施工工序步骤详述
　　施工工序以左洞先施工为例，如右洞先施工，则左右洞施工顺序对调。
　　A施工步骤一
　　洞口左右线30m长φ108×8mm超前大管棚施工。
　　B施工步骤二
　　a、施工左线①部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下道工序）。
　　b、人工配合机械开挖左线①部。
　　c、喷5cm厚砼封闭左线①部掌子面。
　　d、施作左线①部导坑周边的初期支护和临#p#副标题#e#时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　e、向两洞间岩柱施作径向φ42×4mm注浆小导管或φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　C施工步骤三
　　a、在滞后于左线①部30m后，施作左线②部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下工序）。
　　b、人工配合机械开挖左线②部。
　　c、喷5cm厚砼封闭左线②部掌子面。
　　d、施作左线②部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　e、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　D施工步骤四
　　a、在滞后于左线②部30m后，人工或机械开挖左线③部。
　　b、喷5cm厚砼封闭左线③部掌子面。
　　c、施作左线③部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆。
　　d、向两洞间岩柱施作径向φ42×4mm注浆小导管，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　E施工步骤五
　　a、在滞后于左线③部30m后，人工或机械开挖左线④部。
　　b、喷5cm厚砼封闭左线④部掌子面。
　　c、施作左线④部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆。
　　d、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　F施工步骤六
　　a、在滞后于左线④部30m后，施工左线⑤部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下工序）。
　　b人工配合机械开挖左线⑤部。
　　c、喷5cm厚砼封闭左线⑤部掌子面。
　　d、施作左线⑤部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　e、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　f、在滞后于左线①部50m后，施工右线①部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下工序）。
　　g人工配合机械开挖右线①部。
　　h、喷5cm厚砼封闭右线①部掌子面。
　　i、施作右线①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　j、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　G施工步骤七
　　a、在滞后于左线⑤部30m后，人工或机械开挖左线⑥部。
　　b、喷5cm厚砼封闭左线⑥部掌子面。
　　c、施作左线⑥部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架封闭成环。
　　d、挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　e、在滞后于右线①部30m后，施工右线②部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下工序）。
　　f人工配合机械开挖右线②部。
　　g、喷5cm厚砼封闭右线②部掌子面。
　　h、施作右线①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　i、向两洞间岩柱施作径向φ42×4mm注浆小导管或φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　H施工步骤八
　　a、在滞后于右线②部30m后，人工或机械开挖右线③部。
　　b、喷5cm厚砼封闭右线③部掌子面。
　　d、施作右线③部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂#p#副标题#e#第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆。
　　d、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　I施工步骤九
　　a、在滞后于右线③部30m后，人工或机械开挖右线④部。
　　b、喷5cm厚砼封闭右线④部掌子面。
　　c、施作右线④部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架和I20a工字钢临时支撑，并设锁脚锚杆。
　　d、向两洞间岩柱施作径向φ42×4mm注浆小导管，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　J施工步骤十
　　a、在滞后于右线④部30m后，施工右线⑤部超前小导管支护（大管棚预支护段直接进入下工序）。
　　b、人工或机械开挖右线⑤部。
　　c、喷5cm厚砼封闭右线⑤部掌子面。
　　d、施作右线⑤部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架并设锁脚锚杆，安设I20a工字钢临时仰拱。
　　e、施作径向φ25系统中空注浆锚杆，挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　K施工步骤十一
　　a、在滞后于右线⑤部30m后，人工或机械开挖右线⑥部。
　　b、喷5cm厚砼封闭右线⑥部掌子面。
　　c、施作右线⑥部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，挂第一层φ6.5钢筋网，架设I20a工字钢拱架封闭成环。
　　d、挂第二层φ6.5钢筋网，复喷C20砼至设计厚度。
　　L施工步骤十二
　　a根据监控量测的结果分析，拆除临时钢架支撑及临时钢架仰拱。
　　b灌注仰拱C30钢筋砼二次衬砌。
　　c灌注C15仰拱填充砼。
　　d基底C20砼垫层施工。
　　e灌注边墙C30钢筋砼二次衬砌。
　　f利用模板台车一次性灌注拱墙C30钢筋砼二次衬砌。
　　3、实施过程中的注意事项
　　A、严格按照“先探测、管超前、严控水、强支护、弱爆破、早衬砌”等隧道施工原则组织施工，控制好每一工序施工质量。
　　B、加强钢拱架加工、安装施工精度控制，合理分节，确保钢拱架安装好后与岩面密贴，充分发钢拱架的支撑作用。
　　C、隧道小净间距段顶部弧形开挖尽量采用人工手持风镐开挖，部分地段如确实人工开挖有困难，则采用微差光面爆破，爆破施工严格控制爆破振速，少装药、多打孔，严格控制一次同时起爆总药量。
　　D、小净间距暗挖段隧道开挖时两隧道应前后相互错开，先施工的隧道初支封闭完成不少于50m后，后施工的隧道方可开始施工。
　　E、小导管注浆加固中间岩柱应严格控制小导管注浆质量，确保中间岩柱注浆加固效果。
　　F、重视超前地质预报工作，采用超前钻孔、地质雷达及TSP203超前地质预报系统相结合的综合探测方法，了解掌握掘进前方的地质构造，以及时根据地质情况调整支护参数及施工方法。
　　G、强化现场监控量测，必要时，加大量测频率，对量测信息及时进行回归分析，坚持信息化指导施工，合理安排施工工序，优化施工方法。并及时将量测结果反馈给设计单位，以动态调整支护参数。
　　四、结论
　　在大跨度隧道浅埋、小净距地段软弱围岩采用双侧壁导坑法隧道开挖，很好地解决了隧道开挖的安全性问题，且结构简单，安全可靠，拆除方便、灵活，经济效益显著。
　　半山隧道在浅埋、小净距地段软弱围岩施工所采取的工法是成功的，总体变形量均未超过预留变形。施工中以监控量测作为指导，真正做到了“短进尺、早支护、勤量测、速反馈”，充分保证了施工过程和隧道结构的安全，成功解决了安全风险高、工期紧张、工艺复杂、互相干扰大等困难,对以后大跨径隧道在浅埋、小净距及软弱围岩地段的施工有一定的借鉴作用。