双连拱隧道施工技术

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1、 双连拱公路隧道施工技术双连拱公路隧道施工技术曾恕辉付超(中铁十一局集团有限公司湖北襄樊441104)摘要结合云南一座高速公路、双连拱隧道施工,介绍了中隔墙顶部防水和出口半明挖半暗挖段施工时遇到的技术难题及其解决办法,通过监控量测分析,取消两侧壁导坑。关键词公路连拱隧道中隔墙施工 1工程概况老苍坡 3#隧道位于云南省元(江)磨(黑)高速公路296+150296+360,全长 210,直线纵坡-3%。地面横坡陡,为典型的山岭隧道,线路在此分离不开,因此设计为带中墙的整体式双跨连拱结构。单跨净宽 10 24,净高 7 2。单跨采用单心圆,边墙侧为曲线,中墙为直线,中墙厚 2 5。隧道净宽 22 9

2、8,最大开挖跨度 24 58(见下图)。此主题相关图片如下：中导洞;中隔墙;中导洞临时支护;正洞;正洞衬砌;仰拱;正洞初期支护;混凝土图 1隧道及中导洞断面(单位:)该隧道级(类)围岩 110,级(类)围岩 100,分别为侏罗系景星组、和平组砂岩、粉砂岩、泥岩及碎石土,围岩节理发育。地下水主要为裂隙水及孔隙水,雨季涌水量较大。地表植被茂盛。2施工工序贯通中导洞中隔墙混凝土灌筑洞口管棚施工正洞上台阶掘进及初期支护中隔墙顶防排水处理正洞下台阶开挖及初期支护正洞边墙基座衬砌,封闭仰拱正洞二次衬砌3施工方法3 1总体原则由于隧道围岩软弱,地质条件复杂,埋深浅,跨度大,在施工中严格采取弱爆破、短进尺、少

3、扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭的技术措施。3 2施工步骤(1)贯通中导洞为确保工期及施工安全,遵循“早进洞、少扰动、强支护”的方针,先进行洞口防排水处理,再在进出口各衬砌长 5护拱进洞,边仰坡尽量不扰动,这样做既保护环境又确保施工安全。进洞口拱部打设超前小导管注浆,先开挖中导洞上半断面进洞。依据中隔墙设计尺寸,并考虑施工作业空间,开挖断面定为宽 5 0,高 6 0,拱部为=2 5的半圆弧;支护后断面宽 4 6,高 5 8(图 1)。开挖前小导管注浆作超前支护,开挖后挂网喷混凝土封闭并配以格栅钢支撑,支护参数见表 1。因为是临时支护,格栅需拆除,施工中以确保安全为原则,视监控量测结果,可适当调整其

4、支护参数。 此主题相关图片如下：表 1隧道支护参数为防止中导洞洞身积水后软化中隔墙基础及便于施工作业,掘进时先开挖上半断面,底部预留 0 51 0高。中导洞贯通后,再跳槽开挖下半断面,支护紧跟。(2)灌筑中隔墙混凝土因受作业空间限制 ,中隔墙混凝土灌筑由洞内向洞口方向倒退进行,采用泵送混凝土施工,10一个循环。先施工中隔墙基础,达到强度后做施工作业平台,再施工墙身,墙面距中隔墙中心线允许误差为10。施工缝是中隔墙受力的软弱面,每次必须凿毛处理,连接筋严格按要求焊接牢固,地质变化地段增设沉降缝;墙顶施工至设计高程时,中部留成凹形以利施作土工布碎石盲沟引排渗水。由于中导洞已贯通,风力较大,必须按要

5、求进行混凝土养护。(3)洞口管棚施工隧道进出口段各 25设计有超前大管棚支护,为确保安全进洞,各个洞口拱部先施作 2长的护拱,沿拱部布置,预留沉降量 10,厚 80,25 钢筋混凝土,内部埋设 130 大钢管作管棚施工的导向管。搭设工作平台后,用地质钻机钻 120 孔,钻孔采用干钻,以保证管棚压浆能渗透至围岩。管棚用 1086 热轧钢管,每节长 7或 9,以 15的丝扣连结,接头交错设于隧道纵向。钢管上间隔 25钻 8的小孔,注水泥水玻璃浆液,水泥与水玻璃体积比为 10 5,水灰比为 0 70 9;注浆压力 0 51,终压力 22 5,注浆结束后用10 水泥砂浆填充,以增强钢管的强度和刚度。(

6、4)正洞上台阶掘进及初期支护正洞开挖采用台阶法,上、下行线开挖错开距离大于 30。施工中由于上下行线初期支护加载于中隔墙的力大小不一,时间不一,为防止中隔墙侧移、倾倒,中隔墙两侧依施工进展,作钢支撑或回填10 片石混凝土。(5)中隔墙顶防水处理原设计中隔墙顶为防水层配合纵向排水管防水,经分析,取消了顶部防水层,增设盲沟、止水带及软式透水管。上、下行线正洞拱部初期支护施工时,中隔墙顶部设100 透水软管与预埋在中隔墙内的 114硬塑料引水管相连,将水引至中隔墙两侧水沟。透水软管上部施作 30厚的土工布碎石盲沟,其余空间回填10 浆砌片石。在渗水量较大地段,拱部与中隔墙接缝处设 50 透水软管,用

7、土工布包裹,半边嵌入中墙半边嵌入拱部二衬,再用 50 引水管引至中隔墙身预埋的塑料管。二衬完工后,局部渗水处可从拱脚凿纵槽,埋入 50 透水软管,并用抗渗混凝土抹平,透水软管的流水用半边 50 钢管由中墙身凿槽引至排水沟(图 2)。(6) 正洞下台阶掘进及初期支护上台阶贯通后,即开挖下台阶,开挖先预留马口,作为拱部初期支护的支撑点。采用松动弱爆法,以保护中隔墙混凝土。马口跳槽开挖,初期支护紧跟。(7)正洞边墙基座衬砌及封闭仰拱下台阶开挖后,先衬砌侧边的小边墙,并及时封闭仰拱。(8)正洞二次衬砌二衬采用先墙后拱法施工 ,用泵送混凝土,10一个工作循环。衬砌模型用组合钢模拼装而成,并用20配合钢管

8、支撑,工字钢每 1设一榀,施工时焊接一台架作为作业平台。为防止施工缝漏水,在施工缝处混凝土中部埋设橡胶止水带,混凝土面凿毛处理。(9)连拱隧道半明半暗洞施工出口段 25设计为下行线明洞,上行线暗洞 ,此段地面横坡达 60,埋深仅为315,岩性为坡积碎石土,内含崩积大弧石,极不稳定。施工中通过选择合理的施工工序(图 3),逐步转换了偏压力;采用管棚超前支护,微震松动爆破等技术,保证了破碎围岩浅埋段安全进洞。此主题相关图片如下： 拱部二次衬砌;浆砌片石;土工布碎石盲沟; 114 纵向排水管;止水带; 114 引水管; 50 引水管;半 504 钢管; 50 透水软管;中墙衬砌钢筋( 22)图 2中

9、隔墙防水处理中导洞开挖;中导洞临时支护;中隔墙衬砌;中隔墙侧边回填;上行线拱部大管棚施工;上行线正洞上台阶开挖;上行线正洞拱部初期支护;下行线边墙及耳墙衬砌;下行线拱部二次衬砌;上行线正洞下台阶开挖; 上行线正洞下台阶马口开挖; 上行线正洞边墙初期支护; 上行线边墙基座衬砌; 封闭上行线仰拱; 下行线明洞开挖; 封闭下行线仰拱; 上行线边墙衬砌;上行线拱部衬砌; 中隔墙顶防水处理; 上行线仰拱填充; 下行线仰拱填充; 下行线耳墙衬砌;明洞顶夯填碎石土此主题相关图片如下：图 3隧道出口施工工序4监控量测现场监控量测是现代化施工管理的重要组成部分,它不仅能指导施工,预报险情,确保安全,而且还能获得

10、围岩动态和支护工作状态的数据,为修正和确定初期支护参数、混凝土衬砌支护提拱依据。在施工中进行了全过程监控量测。综合中导洞量测结果,进、出口段各 25拱部下沉一般为 3060,地表下沉一般为1030;洞身部分级(类)围岩段,量测数据表明支护无明显变形及沉降 ;依据此结果,决定取消侧壁导洞施工,采用台阶法掘进,节约了侧壁导洞临时支护费用。综合正洞量测结果,初期支护变形较小,平均10,最大变形 25,小边墙衬砌及封闭仰拱后,结构基本稳定。由于二次衬砌与初期支护完工时间有一段间隔,围岩应力释放至初期支护中已基本完成,二次衬砌基本无沉降及变形。5施工效果通过制定科学合理的施工方案,精心组织,周密安排,该

11、隧道得以顺利竣工,较计划工期提前 30,取得了较好的社会效益及经济效益。(1)雨季施工确保了中导洞安全进洞,在软弱围岩的情况下 ,40贯通中导洞(长210)。(2)中隔墙受力后未受到任何损坏,墙面距中墙中心线偏差均在规范允许值内。(3)隧道完工后,洞内滴水不渗。(4)通过监控量测,决定取消侧壁导洞施工,节约临时支护费用。 (5)经检测,初期支护合格率达100%。(6)解决了出口段半明半暗洞、偏压、大跨、浅埋的施工技术难题。6体会(1)软弱围岩连拱隧道施工,宜先贯通中导洞,这样既起到地质超前预报作用,又能改善洞内施工环境。(2)中隔墙在施工过程中,其受力转换十分复杂,其施工缝又是一个软弱面,极易开裂,施工缝连接钢筋需作加强处理,并在地质变化处增设沉降缝。(3)隧道开挖宜尽早进洞,可接长护拱及采用管棚尽量不扰动边仰坡 ,做到“绿色进洞” 。(4) 监控量测是确保施工安全的必要手段。