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黄羊山二号隧道三车道大跨度隧道土质浅埋段开挖及支护施工技术

作者:admin    发布时间:2008-06-18 来源:互联网
 

黄羊山二号隧道位于涿鹿县境内,是京化高速公路二期土木至胶泥湾段的重点控制性工程之一,为三车道大跨隧道。本文结合黄羊山二号隧道出口端施工过程中采用的一些施工方法和技术参数来浅谈大跨度隧道在洞口浅埋土质地层段的开挖及支护施工技术方法。

1 工程概况及特点

黄羊山二号隧道属短隧道,设计为双洞六车道,隧道左线(ZK37+327ZK37+542)全长215m,右线(YK37+321YK37+511)全长190m。隧道地质结构复杂,围岩破碎,Ⅳ、Ⅴ级围岩占51.5%-63.5%;构造剥蚀低山地貌,地形坡度200-300,出口段为第四系坡积碎石土,厚度小于0.5,松散。洞体岩性为强风化白云岩,灰-灰白色,隐晶结构。发育有多组节理,主要节理产状1750900,岩体切割为碎块状,KV=0.45,稳定性较差,拱顶易坍塌,处理不当会产生大塌方。岩石Rb=25Mpa[δ] =500kpa [BQ]=257.5,围岩稳定性较差,地下水为裂隙水,受降雨补给,水文地质条件简单,属于级围岩。隧道最大开挖宽度17.21m,最大开挖高度12.47m(含仰拱),最大开挖断面159.8m2

设计荷载为公路-Ⅰ级,计算行车速度100km/h;建筑限界宽14.5m,高5.0m。隧道衬砌内轮廓为三心圆曲墙结构,内轮廓面积120.9m2。隧道衬砌支护采用复合式衬砌,初期支护以锚、网、喷为主,并辅以超前小导管/超前锚杆及钢支撑支护,二次衬砌为模筑混凝土(钢筋混凝土)。左、右线出口设计为端墙式明洞10m。进、出口暗洞施工时采用30m-φ108mm超前大管棚预支护作为施工辅助措施。

该隧道于200961正式开工,右洞、左洞分别于20099222009928顺利贯通、200910月底完成下部开挖。

2 浅埋土质地层段施工方案

施工方案简述: 黄羊山二号隧道明洞段在拉槽开挖的同时对边仰坡进行支护,暗洞段在超前大管棚支护下短进尺掘进。隧道进洞采用上下台阶法,上台阶预留核心土施工,开挖后及时进行初期支护封闭岩面。开挖支护过程中重点进行隧道的周边位移、拱顶下沉等量测项目的工作,根据量测数据,及时调整施工方案,必要时上半断面设临时仰拱。上半断面开挖约10-15m后,开挖下部。在施工过程中隧道防坍塌问题是本工程在洞口段的最大施工控制重点。

3 关键施工技术

3.1 洞口土石方施工

首先施工洞口边仰坡顶的截水沟,开挖过程避开雨天进行。采用挖掘机开挖,自卸汽车运输,沟身尽快浆砌成型。洞口段边仰坡开挖严格按设计控制坡度,松软地层开挖时从上至下,随挖随防护,随时监测、检查山坡稳定情况。边仰坡上浮石、危石要清除干净,坡面凹凸不平处予以修整平顺。

3.2 超前大管棚施工

超前大管棚作为洞口浅埋加强段的辅助施工措施,它通过管棚和注浆来稳固地层,防止隧道开挖爆破时造成拱部坍塌。

3.3 暗洞开挖及支护

在超前大管棚达到设计强度后进行暗洞段的开挖、支护。在无较大构造影响的一般地段,根据超前地质预报确定的前方围岩软弱破碎程度,施工中及时调整开挖断面及支护措施。黄羊山二号隧道左右洞出口浅埋段均为Ⅴ级围岩土质地段,为适应钻孔台车掘进需要并缩短作业循环时间,采用大半断面短台阶并预留核心土法施工的掘进方法,取得良好效果。

3.4. 开挖方法

在软弱围岩的条件下,采用台阶法开挖。洞身拱部超前1015m,以满足施工工作平台的需要,而后进行洞身的下半部爆破开挖,洞身开挖后,立即进行喷锚支护。围岩非常破碎的情况下采用侧壁导坑法施工,先开挖中夹岩侧导坑上台阶,支护完成后开挖中夹岩侧导坑下台阶及仰拱,并及时做好支护。导坑侧壁安装临时钢拱架支撑,保证隧道施工安全。其次开挖另侧导坑上、下台阶及仰拱,及时支护,形成全断面封闭支护环。仰拱开挖后及时进行仰拱、填充和边墙基础砼施工,与拱墙初期支护封闭成环。

3.4.1 喷射混凝土施工

喷射机安装调试后先注水后通风,清通机筒及管路投料。连续喂料,经常保持料斗内料满,料斗上设12mm孔径的筛网一道,避免超径骨料进入机内,造成堵管。喷射时,先注水(注意喷嘴要朝下,避免水流入输料管),后送风,然后上料,根据受喷面和喷出的拌和物情况调整注水量,以喷后易粘着,回弹小和表面呈湿润光泽为度。

3.4.2 中空锚杆施工

开挖后先进行第一层喷射砼施工,待该层砼终凝并形成一定强度后,按设计要求布置锚杆,用红油漆标示清楚位置后利用开挖台架进行锚杆钻孔。钻孔完成后将制作好的锚杆插入孔内至设计深度,安好垫板及螺帽,并安装止浆塞。注浆采用水泥砂浆,注浆压力控制在0.5-1.0MPa,并随时排除孔中空气,保证锚杆砂浆饱满。

3.4.3 隧道监控量测

监控量测的项目主要根据隧道工程的地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开挖方法和支护类型等综合确定。而且,在隧道工程中进行量测,绝不是单纯地为了获取信息,而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段,因此量测信息应能确切地预报破坏和变形等未来的动态,对设计参数和施工流程加以监控,以便及时掌握围岩动态而采取适当的措施。结合黄羊山二号隧道的实际情况,将地质与初期支护观察、水平净空收敛量测、拱顶下沉量测作为施工监控量测项目。

4 结束语

本文结合黄羊山二号隧道的施工实践,对大断面单洞三车道公路隧道的洞口浅埋土质段结构支护参数、施工开挖、支护方案进行了浅讨,为今后大断面公路隧道的施工积累了经验。但对这样的大断面隧道,施工中尚存在许多技术问题有待研究,例如隧道断面形状的优化、支护参数的合理确定、开挖方法的正确选择以及新技术、新材料的应用等,还需要进一步系统研究。隧道施工过程中,必须严格遵循新奥法的基本原理,认真进行现场监控量测,特别是围岩压力、洞周的位移、拱顶的下沉、初次衬砌的应力、临时支护的变形等应该作为监控量测的重点,通过现场量测及时掌握围岩和支护结构的动态,以实现结构支护参数和施工方案的动态优化。

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