小净距隧道施工技术汇报.ppt

福州机场特大断面小净距公路隧道 施工技术,中建五局土木工程有限公司 福州机场项目 二九年十一月二十日,汇报提纲 一、工程概况 二、洞口工程关键施工技术 三、洞身开挖及洞顶古建筑加固施工技术优 化 四、支护及二次衬砌关键施工技术,一、工程概况 1、工程特点 1）福州长乐国际机场高速公路二期工程 魁岐l号、2号隧道场址区属低山丘陵地貌，地形起伏大，线路沿北西向穿越低山丘陵区，旁依104国道鼓山隧道，洞顶建筑物多，地质复杂，施工难度大。 2）隧道为左右分离的双向八车道高速公路隧道。 3）类围岩隧道口位置埋深约040m，类围岩的隧道中部位置埋深度约5070m。建筑限界宽度为17.25m，净高5m。左右主线隧道均采用四车道，最大毛洞开挖跨度,为19.9m，高度10.838m，左右隧道间距为小净距(最小11m左右)，为浅埋特大断面小净距隧道。 2、工程难点 1）双向八车道特大断面小净距隧道，其结构构造复杂、结构对变形更敏感、基本上没有可供参考的工程实例借鉴。 2）该地区岩体构造比较复杂，节理较发育。 3）魁岐1号隧道左洞出口段浅埋、偏压。 4）洞口及洞顶有建筑物要保护，生态环境要保护。 5）施工不能影响既有鼓山隧道通行及结构安全。,魁岐隧道平面位置,104鼓山隧道,洞顶古建筑文物,魁岐隧道大断面小净距,最大毛洞开挖跨度19.9米,最小净距11米,3、技术支持 为进一步掌握i特大断面小净距公路隧道施工技术，项目成立了课题攻关小组。课题由中国建筑股份有限公司组织，中国建筑第五工程局有限公司承担，中国建筑第五工程局土木公司、重庆大学、业主及设计单位全力配合组织实施。项目研究组由中国建筑第五工程局有限公司蒋立红担任负责人。课题立项论证已于2008年4月24日在福州机场项目部会议室国内知名专家讨论通过。目前按计划安排正常进行。,课题主要研究内容 最小扰动准则下浅埋特大断面小净距隧道施工方法优化 （1）洞口施工开挖方案优化 （2）级围岩下施工开挖方案及施工顺序优化 （3）级围岩下施工开挖方案及施工顺序优化 （4）偏压情况下小净距特大跨公路两隧道开挖顺序的优化 （5）类围岩段全断面开挖研究,特大断面小净距隧道的围岩压力及变形规律研究 通过深入研究隧道的围岩应力及变形特征，明确此类特大断面小净距隧道的围岩应力及变形规律，推导出小净距大跨双洞情况下围岩压力计算公式，给隧道施工及运营期的稳定性评价和预测提供了可靠的基础依据。同时也为特大断面小净距隧道的合理、安全施工及衬砌支护结构设计提供了可靠的技术支撑。,特大断面小净距隧道的中间岩柱加固方法和效果研究 （1）小净距特大跨公路隧道间距的优化 （2）中夹岩柱失稳的突变特点 （3）中夹岩柱稳定性判据研究 （4）不同围岩条件下中间岩柱的加固方法,特大断面小净距隧道断面形式与衬砌结构设计参数优化 （1）特大断面小净距隧道断面形式 （2）支护结构的受力及变形特征 （3）衬砌结构设计参数优化 爆破振动对相邻隧道及围岩稳定性的影响研究 （1）爆破震动对隧道自身围岩及中间岩柱影响 （2）爆破震动对隧道相邻隧道影响 （3）爆破震动对隧道洞顶建筑物影响,二、洞口工程关键施工技术 1、隧道施工遵循原则 早进洞，晚出洞，边坡仰坡不得大挖大刷，确保坡面稳定。 2、魁岐1号、2号隧道遵循以上原则，实施“零开挖” 进洞施工技术。,3、技术要点 1）、前提条件 隧道洞口开挖前，认真调查地质情况，对洞口段地形地貌进行复测，根据调查、复测结果提出进洞专项施工方案。 2）、施工工艺 （1）施工洞顶截水沟，形成临时排水系统。 （2）洞口土石方施工避开雨季，边仰坡微开挖，开挖完 成及时进行支挡防护，坡体采取喷锚网支护。 （3）进洞辅助措施施工：临时套拱+大管棚支护体系。,（4）暗洞施工。魁岐1号、2号隧道洞口地质情况相对较 好，先进暗洞，由内向外施作洞口明洞。 4、社会效益及经济效益 1） 魁歧1号、2号隧道进出洞口施工采用零开挖（不切坡）进洞方法保持原地形的绿色植被坡面，减少边仰坡开挖和防护工程量及自然环境的破坏，使洞口施工更加规范化、标准化。 2）能较好地解决长期以来传统洞口施工方法造成的各种边仰坡病害。,传统隧道洞口工程,地形复测,魁岐1号、2号隧道洞口植被免遭破坏,减少边坡开挖,地质条件好，先暗洞,三、洞身开挖及洞顶古建筑加固施工技术优化 1、洞口浅埋段级围岩设计采用双侧壁开挖法施工；在级围岩地段采用中隔壁开挖法施工；洞身、级围岩地段采用分步开挖法施工。经科研攻关，洞口浅埋段级围岩地段优化为CRD开挖法。,级围岩地段双侧壁导坑开挖法,双侧壁导坑开挖法施工工序： 开挖左侧导坑上台阶；（2）施工上台阶初期支护和临时支护，施工上台阶锁脚锚杆；（3）开挖左侧导坑下台阶；（4）施工下台阶初期支护和临时支护；（5）开挖右侧导坑上台阶；（6）施工上台阶初期支护和临时支护，施工上台阶锁脚锚杆；（7）开挖右侧导坑下台阶；（8）施工下台阶初期支护和临时支护；（9）开挖中部上台阶上部分； （10）施工拱部初期支护；（11）开挖中部上台阶下部分 （12）施工中部临时仰拱；（13）开挖中部上台阶； （14）施工仰拱部初期支护； （15）施工仰拱第二层初期支护；（16）施工仰拱二衬；（17）拆除临时支护； （18）施工边墙及拱部第二层初支19）分步施工防排水和边墙、拱部二衬。,双侧壁导坑与CRD施工动态数值模拟对比分析,主要结论 双侧壁导坑在隧道围岩应力控制上要略优于CRD法，但两者相差不大； 双侧壁导坑对隧道顶部围岩的变形控制相对有利； CRD法对隧道拱腰、边墙处围岩水平变形控制较为有利； 两者对中间岩柱围岩变形及地表沉降的控制效用相当； 大断面小净距隧道拱顶围岩下沉量较大，水平变形相对较小,围岩力学状态分析,支护内力分析,注：比值= (CRD 法内力双侧壁法内力)/ 双侧壁法内力。,位移分析,左洞和右洞隧道拱顶围岩内位移比较图 中间岩柱内位移比较图,两方案计算位移对比,距右洞中心线距离/m,隧道地表沉降比较图,魁岐隧道CRD法开挖支护,双侧壁导坑开挖支护,双侧壁导坑开挖支护,CRD开挖法,CRD具体施工顺序 ： 开挖左侧导坑上台阶；施工上台阶初期支护和临时支护，施工上台阶锁脚锚杆（必要时可设置临时仰拱）；开挖左侧导坑下台阶；施工下台阶初期支护和临时支护（必要时边墙脚设置锁脚锚杆）；开挖右侧导坑上台阶；施工上台阶初期支护，施工上台阶锁脚锚杆（必要时可设置临时仰拱）；开挖右侧导坑下台阶；施工下台阶初期支护（必要时边墙脚设置锁脚锚杆）；拆除中隔壁临时支护；分步施工防排水系统和仰拱、边墙、拱部二次模筑砼衬砌。,2、两种开挖方法的比较 1）双侧壁导坑开挖法的特点 （1）开挖断面的每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，在施工中间变形几乎不发展，因此洞口浅埋段级围岩采用双侧壁导坑开挖法安全可靠,特别是很好地处理了拱部结构在施工过程中的安全; （2）施工工序多,对围岩和已建结构存在多次扰动； （3） 从经济上考虑,由于多导坑开挖和支护,加大了成本,隧道造价高； （4） 多导坑施工工序多,耗时长,施工断面小,不利于大型机械作业；,2）CRD施工法的特点 （1）减少了工序,降低了对围岩的扰动,缩短了全断面结构建成时间; （2）减少了导坑开挖支护,降低了工程造价; （3） 具有工序较简单、机械化程度较高、临时初期支护工作量小、施工进度较快,节约成本的特点，工期较短。 3、魁岐1号、2号隧道进口采用CRD 法施工，运用超前支护组合式注浆锚杆加固技术，施工安全，进度加快，经济效益显著。在大断面小净距隧道施工中，在级围岩稍好的情况下,采用CRD施工法合适。,4、开挖爆破拱部采用光面爆破，边墙部采用预裂爆破，减小围岩扰动。大大地减少了超欠挖量，节约了大量的混凝土和回填片石，加快了施工进度；围岩壁面平整、危石少，减轻了应力集中现象，避免局部坍落，增进了施工安全，并为喷锚支护创造了条件。在松软的、特别是不均质和构造发育的岩体中采用光面爆破时，表面效果看来则较差，但对于减轻对围岩的震动破坏，减少超挖和避免冒顶等方面，其实质作用是很大的。从围岩稳定性着眼，愈是地质不良地段，更要采用光面爆破。,根据现场实际地质条件,采用数值模拟及监控量测手段,魁岐1号隧道采用侧壁导洞安全出洞,解决了进洞口管棚施工材料、设备运输无通道问题,加快了总体施工进度。,魁岐1号隧道侧壁导洞,魁岐1号隧道小导洞贯通,小导洞贯通后施作管棚,5、隧道洞口古建筑文物加固施工技术优化 魁岐1号隧道进洞口顶部古建筑文物需保护，但是根据现场实际地形不能平移，只能采用加固施工技术对建筑物进行加固。该建筑物坐落在洞口斜坡上，且基础为回填片石，砖砌结构。由于年限较久，墙壁有裂缝。控制爆破震动对于地表古建筑物安全性影响是关键。 古建筑文物加固施工技术优化：在地质调查的基础上，提出初步方案，通过数值计算模拟隧道爆破获得地表建筑物振速峰值与应力的基本变化规律和特征,指导魁歧1号隧道上方建筑文物的加固，在施工过程中加强监控量测。,魁歧1号隧道洞口施工影响范围内两栋古建筑物,原设计加固方案,爆破震动数值模拟分析,房屋震速测点布置立面与平面图,建筑物加固前振速分析,模型测点Vx速度时间曲线图,模型测点Vy速度时间曲线图,在房屋加固之前经过模拟可知振动速度结果如图所示。各测点数值模拟得出的振动速度最大值x方向为3.91cm/s，y方向为4.50cm/s，已经大于爆破振动速度标准中一般砌体结构3cm/s的振动限速，此时进行爆破开挖影响到建筑物的稳定。故建筑物必须经过加固，使得隧道爆破震动影响在安全控制范围之内，隧道方可进行爆破开挖。,优化加固方案,加固施工顺序： 房屋基础小导管注浆加固。在地下室基础部分水平打设小导管并注浆，小导管采用外径50mm，壁厚5mm的无缝钢管。导管若碰到围岩，应嵌入围岩2米，否则应穿过基础2米。小导管端头应预留50cm与挡墙一起浇注。 施工挡墙。在地下室基础外侧设置C15片石砼挡墙，挡墙顶与地下室地面平齐，平均高度约4.5米,顶宽1.2米，底宽约2米。挡墙基础设置&32植筋，植筋间距50cm梅花布置。 施工钢筋砼立柱。在地下室的两个窗户之间设置钢筋砼立柱以加强加固效果。立柱截面尺寸1X2m,立柱钢筋应伸入挡墙1m。,建筑物加固后振速分析,模型测点Vx速度时间曲线图,模型测点Vy速度时间曲线图,各测点数值模拟得出的振动速度最大值x方向为2.57cm/s，y方向为1.98cm/s，与之相应的现场监测得出的振动速度x方向为1.51cm/s,y方向为1.47cm/s。两者对比相差在允许范围以内，可以认为模拟结果是可信的。出现偏差的原因分析可能是由于现场监测撒爆破点距离建筑物正下方有相当的距离，岩石内部阻尼作用导致振动速度稍有减小，而模拟计算爆破点是选取在建筑物正下方隧道内，故两者存在偏差的可能。,各测点模拟与实测最大振速对比表,古建筑爆破监测,魁岐1号隧道进洞口加固建筑文物,加固房屋,加固贯通,四、支护及二次衬砌关键施工技术 1、支护关键施工技术：按“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针组织施工，初期支护紧跟开挖掌子面。 1）级围岩浅埋段复合式衬砌采用双层初期支护，第一层采用工字钢，第二层采用钢格栅。 2）钢拱架接头钢板采用机械钻孔，孔口采用砂轮机清除毛刺