连拱隧道钻爆施工开挖方法探讨.pdf

第 2 7 卷 第4 期 2 0 0 7年 8月 中 外 公路 1 5 3 文章编号 ： 1 6 7 1 2 5 7 9 ( 2 0 0 7 ) o 4 一o 1 5 3 一o 2 连拱隧道钻爆施工开挖方法探讨 钟放 平 ( 湖南省 常吉 高速公路建设开发有限公司 ， 湖南 常德4 1 5 i 0 0 ) 摘要 ： 结合 常( 德) 一吉 ( 首) 高速公路湘西段工 程实践 ， 探 讨两 车道连拱 隧道 4 、 5 级 围 岩条件下钻爆施工时三导洞先墙后拱 和中导洞上下 台阶先拱后墙 两种工法 的利弊 ， 供 连拱 隧 道施工参考 。 、 关键词 ： 连拱隧道 ；开挖方法 ；中导 洞 ；台阶法 湖南常吉高速公路是国家重点规划建设的长沙至 重庆公路的一段 ， 全长 2 2 3 7 k m， 在湘西段 5 0 k m 范 围内分布有 2 o座隧道， 单洞长 3 0 k m， 其中连拱隧道 8 座 ， 隧道限界净宽 2 9 7 5 m， 限界净高 5 0 m， 围岩 主要为强一弱风化钙、 泥质砂岩和薄层状泥岩 ， 节理裂 隙较发育 ， 顶板以上岩层厚度薄 ， 以 4 、 5级围岩为主。 原设计 4 、 5级围岩地段在中导洞施工、 中隔墙浇筑完 成后， 正洞施工采用侧导坑方案 ， 即采用三导洞先墙后 拱法方案 。为加快施工进度 ， 降低工程造价 ， 本文通过 分析连拱隧道开挖方式对围岩稳定性的影 响， 讨论三 导洞法与上下台阶法的优缺点 ， 探讨两种开挖方式的 适用性， 确定较为合理的开挖方法 。 1 开挖 方式对 围岩稳 定的影 响 1 1 掌子面周围的空间效应 隧 道开挖破 坏 了 围岩 原 有 的应 力 平衡 ， 围岩 需 通 过应力重分布来达到新的平衡 ， 在宏 观上表现为 围岩 的收敛变形 。隧道开挖后 ， 纵 向及横向由于掌子面、 已 支护段和开挖后边墙处围岩的支撑作用 ， 使开挖后围 岩应力释放受到一定程度的抑制 。若开挖跨度 、 循环 进尺、 掌子面高度的减小 ， 以及 已施作段初期支护刚度 增大 ， 施作及时， 这种空间的支撑效应越明显。因此 ， 在常吉高速公路湘西段施工 中， 应 根据围岩地质条件 和水平分层且岩层厚度薄等实际情况 ， 及时进行初期 支护； 对隧道进出洞和 5 级围岩地段 ， 可以通过调整开 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 2 2 4 作者简介： 钟 放平 ， 男， 高级 工程师 e ma i l ： y a n g me i l i a n g 1 6 3 c o m 挖方式如采用三导洞法来增强开挖面 的空 间支撑效 应 ， 维持围岩的暂时性稳定 ； 对极差的围岩地段， 可设 置超前支护， 主动加 固围岩达到延长围岩暂时稳定的 目的； 坚持“ 勤量测、 勤观察 ， 动态施工” 。 1 2 爆破 作业 的影 响 山岭隧 道 的开挖 方 式 多采 用 钻 爆 法施 工 ， 新 奥 法 理论强调围岩的自承作用。由于爆破会使一定范围内 的围岩松动 ， 分块开 挖时， 围岩受到爆破扰 动次数愈 多 ， 围岩的稳定性愈差。为减轻爆破对围岩的扰动 ， 施 工时应控制好超、 欠挖 ， 采用光面爆破或预裂爆破 ， 做 到“ 弱爆破 ” 。 1 3 初期 支 护施作 对 围岩稳定 的影 响 一 方面开挖方式影 响围岩应力释放， 影响整个断 面初期支护施作顺 序以及闭合 时间， 也影响初期支护 效果 ； 另一方面及时施作初期支护对 围岩的稳定性影 响很大 ， 及时封闭围岩， 对 围岩施加径向抗力 ， 能改善 围岩的受 力状 态 ， 防止 由于 围 岩局 部 松 动 引发 的失稳 破坏 ， 因此 ， 施工中应做到“ 紧支护” 。 2 开挖 方式对施工进度的影响 不 同的开挖方式对施工工序、 技术、 机械、 人员等 因素有不同的要求 。隧道与地面结构物不同， 其工作 面狭窄 ， 施工难以多点展开 。在分块开挖的情况下 ， 考 虑到各工序间的相互影响 ， 开挖支护作业必须错开一 定距离 。同时施工时只能使用小型机具 ， 作业环境恶 维普资讯 1 5 4 中 外公路 2 7卷 劣 ， 效率低下。因此， 在 围岩条件允许、 施工安全及质 量有可靠保证的前提下 ， 采用大断面开挖， 使用大型机 械 ， 可以达到快速施工的 目的。图 l和图 2分别为两 车道高速公路连拱隧道三导洞先墙后拱法、 中导洞上 下台阶先拱后墙法开挖设计图。对比分析如下 ： 图 1 三导洞先 墙后 拱法施 工工序 图 图 2 中导洞上下台阶先 拱后墙 法施工工序 图 图 1中各施工工序说明如下 ： 开挖 中导洞一 中导洞初期支护一 中隔墙施工一 开挖左洞侧导 洞一 左洞侧导洞初期支护一 开挖左洞上 台阶一 左洞上部初期支护一 开挖左洞下台阶一 施作 左洞防水层、 二次衬砌及仰拱一 开挖右洞侧导洞一 右洞侧导洞初期支护一 开挖右洞上台阶一 右 洞上部初期支护一 开挖右洞下台阶一 施作右洞 防水层 、 二次衬砌及仰拱 。 图 2中施工工序为： 开挖中导洞一 中导洞初 期支护一 中隔墙施工一 开挖左洞上台阶一 左 洞上台阶初期支护一 开挖左洞下台阶一 左洞下 部初期支护一 施作左洞 防水层 、 二 次衬砌一 开 挖右洞上 台阶一 右洞上部初期支护一 开挖右洞 下台阶一 右洞下部初期支护一 施作 右洞 防水层 及 二 次衬砌 。 两种开挖方式的差异主要是主洞开挖 时， 是否采 取侧导洞方案 ， 三导洞先墙后拱法主洞开挖采用侧导 洞 ； 而中导洞上下台阶先拱后墙法是中导洞开挖 ， 中隔 墙施作后， 主洞采用台阶法 。两种开挖方式对 围岩稳 定、 施工进度等的影响见表 1 。 表 1 开挖方式对 围岩 稳定 等的影响 综合对比表中各方面可以看出， 三导洞先墙后拱法 的优点在于减小开挖断面， 必要时可以及时施作主洞边 墙永久支护， 控制围岩的变形量 ， 拱部开挖不会扰动边 墙 ， 初期支护传力 良好 ， 有利于围岩稳定 。但存在爆破 扰动和施工干扰等不利因素。中导洞先拱后墙法在施 工方面具有很大优势， 同时对 围岩的扰动次数较少 ， 但 先拱后墙后扩挖边墙时会对拱部支护造成一定的影响。 因此， 对于两车道高速公路连拱 隧道进 出口 5级 围岩地段 ， 为控制围岩 的变形量 ， 宜采用三导洞先墙后 拱法方式开挖 ； 而对于 4级围岩连拱隧道 ， 三导洞先墙 后拱法施工存在的不利因素较多， 钻爆作业对 围岩稳 定的影响较大， 采用 中导洞上下 台阶先拱后墙 法施工 方便 ， 开挖引起的扰动次数小 ， 但开挖 断面较大 ， 开挖 后应力释放引起 围岩应力重分布范围增大 ， 隧道周边 维普资讯 第 2 7 卷第 4 期 2 0 0 7年 8月 中 外 公路 1 5 5 文章编号 ： 1 6 7 1 2 5 7 9 ( 2 0 0 7 ) o 4 0 1 5 5 -0 5 浅埋大跨双连拱 隧道施工方案及技 术要点 陈袁兵 ， 崔颖超。 ， 周浩文。 ( 1 中铁二局股份有限公司 ，四川 成都6 1 0 0 3 2 ； 2 河南许 昌至扶沟高速公路有限公司 ；3 河南 高速公 路发展有 限责任公司) 摘 要 ： 该文分析了河南省登 封市卢 店乡东南部槐树 坪隧道大跨浅埋 及周围建筑物密集 的特点 ， 对不同地段采取了不同的施工方法 ， 同时对施工要点和监测量测进行 了介绍 。 关键词 ： 浅埋大 跨 ； 双连拱隧道 ； 施工方案 ；施工要 点 1 工程 概 况 槐树坪隧道位于河南登封 市卢店乡 ， 线路与槐 夏 公路斜交 ， 该隧道为上下行双管六车道连拱隧道 ， 行 车 道 测量基 线 间距 为 4 9 m， 隧道 长 2 9 5 m， 隧道 最 大埋 深约 1 5 m， 为浅埋 隧道 ， 最 大跨 度 达 3 4 3 m。隧道设 在直线上 ， 左右线间距 1 7 4 9 7 m。隧道纵坡采用单一 坡 ， 隧道进 口处 在 r一4 2 4 5 6 1 4 m 的竖 曲线上 ； 出 口处 在 r一2 1 7 7 9 7 7 8 m的竖 曲线上。隧道 内纵坡坡度分 别为 1 5 、 2 4 的上坡。隧道里程为进 口 k 8 1 +2 0 0 ， 出口k 8 1 +4 9 5 。隧道设计采用三心圆曲边墙( 图 1 ) 。 的变形量增大 。在施 工中可根据 具体情况采取短进 尺 ， 必 要 时预 留核 心 土 开 挖 ， 控 制 下 台 阶 一 次 开 挖 长 度 ， 做好拱脚的加固工作 ， 防止拱圈悬臂过长而导致混 凝土拉裂等方法弥补其开挖方式的不足， 在保证安全 的前 提下加 快施 工进度 ， 取得 较好 的技 术经 济效果 。 3 结 语 连拱隧道开挖方式对 围岩稳定 、 施工进度和工程 造价等方面有较大的影响。根据以上分析 ， 对于常吉 高速公路湘西段两车道连拱隧道 的 5级围岩地段 ， 应 采用三导洞方式开挖， 即中导洞施工 、 中隔墙浇筑完成 后 ， 正洞施工采用侧导坑方案； 而对 于 4级围岩地段 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 6 2 1 作者 简介： 陈袁兵 ， 男， 大学本科 ， 工程师 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 ： ram) 该 隧道处 于 级 ( 类 ) 围岩 地 段 4 0 m， 级 ( 类) 围岩地段 2 5 5 m， 隧道上覆地层为第 四系人工填土 和冲洪积亚粘土 ， 人工填土主要由粘性土、 碎块石等组 采用中导洞上下台阶先拱后墙法施工更方便。各施工 单位依据上述原则 ， 结合不同的围岩条件 ， 分别选择三 导洞和上下台阶法开挖方式 ， 保证结构受力合理及 围 岩稳定 、 降低 了工程造价 ， 加快了施工进度， 获得了良 好的技 术经 济和安 全 效益 。 参 考文 献 l 1