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摘 要:太中银铁路工程贺家塔隧道和梁家会1#隧道与在建的离军高速公路相交叉,其覆盖层较薄、技术复杂、且施工干扰较大,本文根据两个隧道的施工实践简单介绍了浅埋黄土隧道的施工技术。
关键词:浅埋隧道;下穿高速公路;施工技术
目前,随着对隧道围岩与支护相互作用认识的逐步深入,各类开挖方法得到了系统的研究与应用。本文结合太中银铁路工程的贺家塔隧道与梁家会1#隧道下穿离军高速公路的施工实践简单对护拱盖挖与浅埋暗挖的施工工艺进行了总结。
1 工程概述
太中银铁路贺家塔隧道、梁家会1#隧道位于山西省吕梁市离石区交口镇王家塔村及梁家会村,起讫里程分别为贺家塔隧道、梁家会1#隧道。贺家塔隧道下穿施工中的离军高速公路。然而施工的高速公路地质为Ⅴ级的围岩,较为软弱并且浅埋,不具备较好的自承能力,开挖后洞身围岩的稳定性更差,须采取较为稳妥的施工方法,确保隧道的施工安全。
2 施工方案的确定
2.1 隧道施工开挖进口段采用暗挖施工方法
(1)利用环形开挖预留核心土法,核心土长度3~5m;开挖进尺1榀/循环。
(2)暗挖掘进时采用双排小导管进行超前支护;同时利用M20的水泥浆进行注浆。
(3)初期支护用I22a工字钢钢架支撑+钢筋网+喷射混凝土+系统锚杆组成的复合式初期支护。
(4)在钢架拱脚设置锁脚锚管,每榀拱架设8根锚管,在施工后注浆M20水泥浆或水泥砂浆。
(5)二次衬砌采用加强衬砌,衬砌厚度为1.0m。
2.2 隧道施工出口段采用护拱盖挖相结合施工方法
(1)将拱顶以上覆盖层开挖完,随后进行拱部范围的开挖,中间的核心土要留下来,作为钢护拱的临时支撑,开挖进尺控制为3~5榀/循环。
(2)护拱采用I22a工字钢钢架支撑+环向加强筋+混凝土组成的复合式支撑。
(3)在钢架拱脚设置锁脚锚管,间距为30cm,每榀拱架设8根锁脚锚管,每脚设置4根,在施工后注浆M20水泥浆或水泥砂浆。
(4)在拱脚处设置扩大拱脚,扩大拱脚尺寸为宽1.5m×高1.0m。
(5)二次衬砌采用加强衬砌,衬砌厚度为1.0m。
(6)隧道洞顶回填采用C20片石混凝土进行填筑,并且在高速公路相交段设置20cm厚的贫混凝土基层+30cm厚的钢筋混凝土面层。
3 关键工序施工工艺及质量控制
3.1 超前支护施工
3.1.1 制作钢花管
小导管前端要保证为尖锥形,在尾部焊接φ8mm的钢筋加劲箍,在管壁上钻直径为6~8mm的眼孔,作为止浆段的尾部长度要超过30cm。
3.1.2 小导管安装
①测量放样,在孔位上标记,用凿岩机或者煤电钻钻孔。
②把小导管插入孔中,或者通過凿岩机打入小导管,同时露出20cm支撑在钢架上,和钢架构成预支护体系。
3.1.3 注浆
注浆前要喷射混凝土5~10cm厚封闭掌子面,形成止浆盘。
冲洗管内沉积物。单孔注浆压力达到设计要求值,注浆10min同时速度减为最初的1/4。
3.1.4 注浆异常现象处理
①串浆时及时堵塞串浆孔。
②可能会出现堵管,要进行停机检查。
③进浆量很大,压力长时间不升高,应重新调整砂浓度及配合比,缩短胶凝时间。
3.2 开挖施工
3.2.1 环形开挖预留核心土法开挖施工工艺流程
先开挖好上半断面;当开挖到下半断面,下半断面的马口错开开挖;在下断面开挖到一定距离后开挖仰拱,确保安全。
3.2.2 施工工序说明
步骤一,①部开挖后进行上台阶开挖的修边、整理,另外架设钢架、焊钢架连接筋,并复喷砼到设计的厚度。
步骤二,开挖②部和③部,同时进行下断面初期支护。
步骤三,在滞后①部的40~50m中进行开挖仰拱,填充好混凝土,并且封闭成环。
步骤四,根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。
3.2.3 施工注意事项
①预留核心土,面积应大于上半断面开挖面积的50%,核心土长度控制在3~5m;
②刷坡进洞阶段,拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体,作为仰坡挡土平衡块。
③掌子面距仰拱最大距离不超过50m。
④下台阶开挖严禁采用拉槽法。
⑤左右侧的马口交错开挖施工的距离要超过5m;同时控制好开挖进尺,严禁长距离开挖。
⑥开挖土质隧道时,利用人工风镐修整隧道的周边,减少对围岩的扰动,防止侧壁或者拱顶出现掉块。拱脚和墙角要留出30cm的人工开挖。
⑦开挖后要按照要求实施围岩量测,及时反馈量测信息。
⑧完成开挖后,要对围岩进行支护封闭,减少围岩暴露的时间。
3.3 支护及护拱施工
(1)钢拱架控制间距与纵横向尺寸,并用垫槽钢进行支撑以扩大受力面积。拱部钢架用纵向托梁32槽钢进行支撑,并采取锁脚措施。
(2)及时架设钢架,钢架间以螺栓连接。锚杆与钢筋网要及时的施作。
(3)钢架安装后,进行微纤维混凝土的喷射,按照由上到下的顺序喷射混凝土。
3.4 监控量测
地表沉降的观测点布设,地表沉降点和与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。
监控量测要按照工程特点以及设计要求进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。依据要求进行测点布设,依据实际调整量测内容。
4 施工方案实施注意事项
(1)现场监测,对施工中的高速公路路基下沉进行监测及既有堑坡进行观测。隧道开挖后一天每3h测量1次,以后根据结果适当延长到6、12、24h;
(2)浅埋、软弱围岩隧道下穿施工中的高速公路时,要考虑隧道施工方法稳妥,而且重视对施工高速公路加固措施;
(3)小导管施工,长度要满足穿过施工中的高速公路段的要求,外插角越小越好;
(4)浅埋、软弱的围岩隧道衬砌施工时应紧跟开挖面;
(5)与各部门共同维护施工安全。
5 结束语
太中银铁路工程贺家塔隧道和梁家会1#隧道两处下穿离军高速公路段已经完成,从目前来看,该段结构比较稳定。因此,在隧道浅埋地段,用该方法施工对缩短工期、保证质量等都有积极的作用,同时,该方法的成功应用,为浅埋黄土隧道工程提供了解决方案。
参考文献
[1]曹磊.铁路隧道下穿高速公路施工技术研究[J].铁道标准设计,2012,(S1):126-129.
关键词:浅埋隧道;下穿高速公路;施工技术
目前,随着对隧道围岩与支护相互作用认识的逐步深入,各类开挖方法得到了系统的研究与应用。本文结合太中银铁路工程的贺家塔隧道与梁家会1#隧道下穿离军高速公路的施工实践简单对护拱盖挖与浅埋暗挖的施工工艺进行了总结。
1 工程概述
太中银铁路贺家塔隧道、梁家会1#隧道位于山西省吕梁市离石区交口镇王家塔村及梁家会村,起讫里程分别为贺家塔隧道、梁家会1#隧道。贺家塔隧道下穿施工中的离军高速公路。然而施工的高速公路地质为Ⅴ级的围岩,较为软弱并且浅埋,不具备较好的自承能力,开挖后洞身围岩的稳定性更差,须采取较为稳妥的施工方法,确保隧道的施工安全。
2 施工方案的确定
2.1 隧道施工开挖进口段采用暗挖施工方法
(1)利用环形开挖预留核心土法,核心土长度3~5m;开挖进尺1榀/循环。
(2)暗挖掘进时采用双排小导管进行超前支护;同时利用M20的水泥浆进行注浆。
(3)初期支护用I22a工字钢钢架支撑+钢筋网+喷射混凝土+系统锚杆组成的复合式初期支护。
(4)在钢架拱脚设置锁脚锚管,每榀拱架设8根锚管,在施工后注浆M20水泥浆或水泥砂浆。
(5)二次衬砌采用加强衬砌,衬砌厚度为1.0m。
2.2 隧道施工出口段采用护拱盖挖相结合施工方法
(1)将拱顶以上覆盖层开挖完,随后进行拱部范围的开挖,中间的核心土要留下来,作为钢护拱的临时支撑,开挖进尺控制为3~5榀/循环。
(2)护拱采用I22a工字钢钢架支撑+环向加强筋+混凝土组成的复合式支撑。
(3)在钢架拱脚设置锁脚锚管,间距为30cm,每榀拱架设8根锁脚锚管,每脚设置4根,在施工后注浆M20水泥浆或水泥砂浆。
(4)在拱脚处设置扩大拱脚,扩大拱脚尺寸为宽1.5m×高1.0m。
(5)二次衬砌采用加强衬砌,衬砌厚度为1.0m。
(6)隧道洞顶回填采用C20片石混凝土进行填筑,并且在高速公路相交段设置20cm厚的贫混凝土基层+30cm厚的钢筋混凝土面层。
3 关键工序施工工艺及质量控制
3.1 超前支护施工
3.1.1 制作钢花管
小导管前端要保证为尖锥形,在尾部焊接φ8mm的钢筋加劲箍,在管壁上钻直径为6~8mm的眼孔,作为止浆段的尾部长度要超过30cm。
3.1.2 小导管安装
①测量放样,在孔位上标记,用凿岩机或者煤电钻钻孔。
②把小导管插入孔中,或者通過凿岩机打入小导管,同时露出20cm支撑在钢架上,和钢架构成预支护体系。
3.1.3 注浆
注浆前要喷射混凝土5~10cm厚封闭掌子面,形成止浆盘。
冲洗管内沉积物。单孔注浆压力达到设计要求值,注浆10min同时速度减为最初的1/4。
3.1.4 注浆异常现象处理
①串浆时及时堵塞串浆孔。
②可能会出现堵管,要进行停机检查。
③进浆量很大,压力长时间不升高,应重新调整砂浓度及配合比,缩短胶凝时间。
3.2 开挖施工
3.2.1 环形开挖预留核心土法开挖施工工艺流程
先开挖好上半断面;当开挖到下半断面,下半断面的马口错开开挖;在下断面开挖到一定距离后开挖仰拱,确保安全。
3.2.2 施工工序说明
步骤一,①部开挖后进行上台阶开挖的修边、整理,另外架设钢架、焊钢架连接筋,并复喷砼到设计的厚度。
步骤二,开挖②部和③部,同时进行下断面初期支护。
步骤三,在滞后①部的40~50m中进行开挖仰拱,填充好混凝土,并且封闭成环。
步骤四,根据围岩量测结果,适时施作二次衬砌。
3.2.3 施工注意事项
①预留核心土,面积应大于上半断面开挖面积的50%,核心土长度控制在3~5m;
②刷坡进洞阶段,拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体,作为仰坡挡土平衡块。
③掌子面距仰拱最大距离不超过50m。
④下台阶开挖严禁采用拉槽法。
⑤左右侧的马口交错开挖施工的距离要超过5m;同时控制好开挖进尺,严禁长距离开挖。
⑥开挖土质隧道时,利用人工风镐修整隧道的周边,减少对围岩的扰动,防止侧壁或者拱顶出现掉块。拱脚和墙角要留出30cm的人工开挖。
⑦开挖后要按照要求实施围岩量测,及时反馈量测信息。
⑧完成开挖后,要对围岩进行支护封闭,减少围岩暴露的时间。
3.3 支护及护拱施工
(1)钢拱架控制间距与纵横向尺寸,并用垫槽钢进行支撑以扩大受力面积。拱部钢架用纵向托梁32槽钢进行支撑,并采取锁脚措施。
(2)及时架设钢架,钢架间以螺栓连接。锚杆与钢筋网要及时的施作。
(3)钢架安装后,进行微纤维混凝土的喷射,按照由上到下的顺序喷射混凝土。
3.4 监控量测
地表沉降的观测点布设,地表沉降点和与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。
监控量测要按照工程特点以及设计要求进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。依据要求进行测点布设,依据实际调整量测内容。
4 施工方案实施注意事项
(1)现场监测,对施工中的高速公路路基下沉进行监测及既有堑坡进行观测。隧道开挖后一天每3h测量1次,以后根据结果适当延长到6、12、24h;
(2)浅埋、软弱围岩隧道下穿施工中的高速公路时,要考虑隧道施工方法稳妥,而且重视对施工高速公路加固措施;
(3)小导管施工,长度要满足穿过施工中的高速公路段的要求,外插角越小越好;
(4)浅埋、软弱的围岩隧道衬砌施工时应紧跟开挖面;
(5)与各部门共同维护施工安全。
5 结束语
太中银铁路工程贺家塔隧道和梁家会1#隧道两处下穿离军高速公路段已经完成,从目前来看,该段结构比较稳定。因此,在隧道浅埋地段,用该方法施工对缩短工期、保证质量等都有积极的作用,同时,该方法的成功应用,为浅埋黄土隧道工程提供了解决方案。
参考文献
[1]曹磊.铁路隧道下穿高速公路施工技术研究[J].铁道标准设计,2012,(S1):126-129.