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土质隧道施工技术

来源:哗拓教育
土质隧道施工技术

一、一般规定:

(一) 黄土隧道施工防排水应符合下列规定:

1 进洞前按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统,排水沟应进行铺砌,防止地表水下渗。

2 雨季前应做好隧道洞门.

3 对地表冲沟、陷穴、裂缝等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施,将水排至隧道范围以外;洞口浅埋段地表冲沟、陷穴、裂缝等除采用上述方法处理外,还应用砂浆抹面,以免下渗水影响结构安全。

4 地层含水量大时,上、下台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟,将水引至隧道中部纵向排水沟(宜采用管、槽)排出洞外,以免浸泡拱脚。 (二)黄土隧道的开挖应符合下列规定:

1 双线Ⅳ级围岩、单线Ⅴ级围岩宜采用三台阶弧形导坑法;双线Ⅴ级围岩宜采用交叉中隔壁法(CRD);双线Ⅴ级围岩洞口浅埋或偏压段宜采用双侧壁导坑法.

2 墙脚、拱脚等隅角处应预留60~70cm人工开挖,严禁超挖。 3 开挖循环进尺根据不同围岩级别采用0。5~1。5m。

4 湿陷性黄土隧道基底可采用树根桩、灰土挤密桩、注浆、换填等处理措施。 5 施工中如发现突水、变形异常等不安全因素时,应暂停开挖,加强临时支护,调整施工方案.

6 合理选择工序步距。小型机械作业宜选择上台阶长5m,下台阶15m。开挖工作面距仰拱和填充的距离20m~30m;仰拱与拱墙衬砌之间距离20m~30m,当围岩级别低、含水量大时应适当缩短距离。

7 仰拱开挖前应先拆除下部水平横撑,拆除长度应与仰拱长度一致,按先左后右,先上后下顺序进行,不得超长度拆除。

8 严格控制施工用水,采用湿喷工艺,拌合用水在拌合站控制,喷完后用高压风代替水吹洗湿喷机;喷射混凝土和仰拱、填充、二衬混凝土均采用喷雾器喷雾养护取代洒水养护;严格控制混凝土拌合用水,避免混凝土泌水浸泡黄土隧道基底. (三)黄土隧道初期支护施工应符合下列规定: 1 施工中应参考设计文件采用适宜的预留变形量。

2 施工中要特别注意观察垂直节理,应在拱脚设置测点,监视拱脚下沉的状态。

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必要时应采取工程措施,防止拱部整体下沉和塌方事故的发生。

3 特殊地段需要施作护拱的应采用大拱脚。

4 开挖后应立即对隧道周边及开挖工作面进行喷混凝土封闭,并及时施作锚杆、钢筋网及型钢钢架.

5 当洞身黄土含水量较大时,应采用煤矿螺旋钻成孔;锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆,各种锚杆必须设置垫板。

6 钢架基脚或分部开挖基脚等处设置注浆锁脚锚杆(管)或设置垫板,以控制钢架沉降.钢架每侧应施作锁脚锚杆(管)不少于2~4根,锁脚锚杆直径不小于22mm,长度不少于3。5m,外插角35~40°,必要时采用锁脚锚管. 二、工艺原理和要求

原理:以“新奥法\"基本原理为依据,在开挖导坑时尽量减少对围岩的扰动;导坑的断面近似椭圆,避免了应力集中;初期支护采用柔性支护,并及时施工,使断面及时封闭,充分利用了围岩的自承能力,控制围岩变形;坚持监控量测,进行信息化施工管理,随时掌握施工过程的动态变化,合理安排、调整施工工艺和设计参数,确保施工安全。

要求:

1、必须将综合超前地质预测预报和系统监控量测纳入工序管理,较为全面的掌握隧道掘进面前方地质情况、支护系统的变形情况,定岗定责,建立信息反馈、沟通、处置机制,以进行风险预警,避免盲目施工,降低施工风险。

2、将信息化施工理念贯穿施工过程,坚持动态设计、动态施工原则,及时调整施工工艺、方法.

3、有效的控制围岩变形和地表下沉量。大断面黄土隧道大都采取分部开挖、分部支护封闭,使支护体系能及时、充分发挥作用,减少对围岩的扰动,使围岩的变形和地表下沉得到有效控制。 三、施工方法

根据宝兰客专隧道断面结构和地质情况,隧道开挖施工方法主要选用:三台阶七步开挖法、中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD)和双侧壁导坑法。

(一)三台阶七步开挖法

三部台阶法可用在双线Ⅲ、Ⅳ级围岩、单线隧道Ⅴ级围岩,对于稳定性较好的

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双线隧道Ⅲ级围岩及单线隧道Ⅳ级围岩也可不预留核心土。

三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式,分上、中、下三个台阶七个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开,平行推进的施工方法. 1、三台阶七步开挖法施工工序图示 2、三台阶七步开挖法要求:

①三台阶七步开挖法以机械开挖为主,必要时辅以弱爆破,各分步平行作业,平行施作初期支护,各分部初期支护应衔接紧密,及时封闭成环.

②仰拱要紧跟下台阶施作,及时闭合构成稳固的支护体系。

③施工过程中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况,及时调整支护参数和预留变形量,保证施工安全。

④要完善洞内临时防排水系统,防止地下水浸泡拱墙脚基础.

⑤拱部超前支护完成后,环向开挖上台阶弧形导坑,预留核心土长度宜为3~5m,宽度为隧道开挖宽度的1/3~1/2.开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1。5m,上台阶开挖矢跨比应大于0。3。

⑥中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1。5m,开挖高度宜为3~3。5m,左、右侧台阶错开2~3m。

⑦上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

⑧仰拱循环开挖长度宜为2~3m,开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧底开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m. (二)中隔壁法(CD法)

中隔壁法一般用于双线Ⅳ、Ⅴ级围岩的隧道,也可用于浅埋地段隧道. 中隔壁法(CD法)是将隧道分为左右两部分进行开挖,先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖,施作初期支护和中隔墙临时支护,再分台阶开挖隧道另一侧,并进行相应的初期支护的施工方法。

1、中隔壁法施工工序图示 2、中隔壁法施工要求

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①中隔壁法左右部的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。 ②每侧按两部或三部分台阶开挖,开挖后及时施作初期支护、中隔壁;两侧先后距离宜保持10~20m,上下断面的距离宜保持3~5m。

③各部开挖时,相邻部位的喷混凝土强度达设计强度的70%以上。 ④先行侧的中隔壁设置为向外鼓的弧形。

⑤中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度根据量测结果确定,不宜大于15m。临时支护拆除后要及时施作仰拱和二次衬砌.

⑥特殊情况下可将中隔壁浇筑在仰拱中,待铺设防水板时再割断。 (三)交叉中隔壁法(CRD)

交叉中隔壁法适用于双线Ⅴ、Ⅵ级围岩及围岩较差的浅埋地段隧道。

交叉中隔壁法(CRD法)是分部开挖、支护,分部闭合成小环,最后全断面闭合成大环。每开挖一部均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱。 1、交叉中隔壁法施工工序图示 2、交叉中隔壁法施工要求

①根据地质条件,隧道断面的分部,应以初期支护受力均匀,便于发挥人力、机械效率为原则,一般水平方向分两部、上下分二至三层开挖。

②先行施工部位的临时支撑(中隔壁、临时仰拱),均应有向外(下)鼓的弧度. ③各部开挖及支护应自上而下,开挖后及时施作初期支护、中隔壁、临时仰拱,步步成环.

④同一层左右两部开挖工作面相距不宜大于15m,上下层开挖工作面相距宜保持3~4m,且待喷混凝土强度达到设计强度的70%后开挖相邻部位。 ⑤缩短各部开挖工作面的间距,使初期支护尽早封闭成环。

⑥根据监控量测结果,中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除,每段拆除长度宜不大于15m。 (四)双侧壁导坑法

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双侧壁导坑法一般用于双线隧道Ⅴ、Ⅵ级围岩及浅埋地段。

双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑四周初期支护及临时支护,然后再根据地质条件、断面大小,对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。 1、双侧壁导坑法施工工序图示 2、双侧壁导坑法施工要求

①侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面,导坑断面宽度宜为整个断面宽度的1/3。 ②侧壁导坑、中槽部位采用短台阶法开挖,各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等选取。各部开挖后要及时进行初期支护及临时支护,并尽早封闭成环。

③两侧壁导坑超前中槽部位10~15m,可独立同步开挖和支护;中槽部位采用台阶法开挖,并保持平行作业。

④中槽开挖后,拱部钢架与两侧壁钢架的连接是难点,在两侧壁导坑施工中,钢架的位置应准确定位,确保各部架设钢架联接后在同一个垂直面内,避免钢架发生扭曲.

⑤根据监控量测信息,初期支护稳定后拆除临时支护,一次拆除长度不得大于15m,并加强监控量测。

⑥临时支护拆除完成后,要及时施作仰拱及二次衬砌。 四、 易出现的质量问题

隧道施工处在偏压、浅埋、大跨度、湿陷性黄土的特殊地段,易出现初期支护拱顶下沉、水平收敛及地表下沉现象, 对后期二次衬砌断面尺寸产生影响.

为避免此类质量问题一般采取增加钢架锁脚锚杆(或小导管)、基脚松软时在钢架脚下采取混凝土垫块(墙部)或纵向钢性垫梁,并加强监控量测工作,及时真实反应围岩水平收敛、拱顶下沉数据,根据变化情况及时采取有效措施,确保工程质量和施工安全。

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