隧道穿越巨型溶洞施工安全防护技术.doc

隧道穿越巨型溶洞施工安全防护技术 顾伟GUWei （中铁二十五局集团第四工程有限公司，柳州545000） （ChinaRailway25thBureauGroupFourthEngineeringCo.，Ltd.，Liuzhou545000，China） 摘要：本文介绍云桂铁路营盘山隧道溶洞施工通过提升式棚架进行安全防护，为今后隧道穿越溶洞施工安全防护技术，提供可参考的成熟经验。 Abstract：ThispaperintroducesthesecurityprotectiontechnologyofelevatingscaffoldingintheYunguirailwaytunnelcaveconstruction，toprovidematureexperienceforthesecurityprotectiontechnologyintheconstructionoftunnelcrossingthecave. 关键词：隧道工程；巨型溶洞；安全防护 Keywords：tunnelproject；giantcave；securityprotection ：U45：A：1006-4311（xx）18-0129-02 作者简介：顾伟（1983-），男，甘肃庆阳人，毕业于重庆交通大学，研究方向为施工技术。 0引言 隧道穿越岩溶发育地段，围岩的自稳力极差。溶洞内施工顶部极易出现掉块或坍塌。洞壁不稳定给施工和日后运营常带来巨大的安全风险的同时，对施工成本也产生影响。隧道穿越巨型溶洞安全防护技术难题目前国内未有成熟性成型经验可以借鉴。中铁二十五局四公司在云桂铁路营盘山隧道溶洞施工中，组织有关人员进行了科技攻关，在溶洞底部开始全面设置棚架防护并能提升使施工人员得到了安全保障；采用微震爆破、围岩干扰小，能保持溶洞壁原有的稳定。总结出防护棚架施工工艺、被动防护网施工工艺、局部锚网喷+主动防护网施工工艺。 1工程概况展示 1.1工程概况 营盘山隧道溶洞位于DK396+440左侧23m至DK396+700右6m之间，长度260m，宽度10-40m不等，溶洞呈“梨”状，向上收窄变小，高约10-94米不等。最大高差为115.5m，隧道从溶洞中上部穿过，溶洞顶最高处超过拱顶以上35m，轨面以下深度76m，溶洞体积约20万m3。 1.2溶洞形态展示 2溶洞防护设计工艺原理 洞壁排险，防止易掉块石对防护棚架冲击；通道固定防护棚架搭设；对溶洞底块石分解（用小棚架进行防护）整平；对局部进行锚网喷；底部注浆开始，溶洞底部用棚架铺满并在棚架上方设置被动网防护；浇筑第二层砼时棚架利用机械千斤顶上移并收窄至砼宽度防护；浇筑第三、四层砼时棚架上移；施工明洞护拱砼时用棚架防护。 3施工工艺 施工工艺流程：溶洞底部便道填筑便道部分棚架防护注浆棚架防护大体积砼回填提升式棚架防护明洞正洞施工棚架防护护拱施工棚架防护。 3.1洞壁排险 对DK396+540+640段大块石打眼装炸药解剖，同时震动洞顶、洞壁危石，通过观察若未起到良好效果，则在洞壁选择几个较凸出的部位，贴洞壁在每个部位捆绑2kg炸药，震动爆破，间隔两天再将炸药减半爆破一次，两天后进行便道及平台修筑。 3.2溶洞内施工通道防护棚架 施工通道防护棚架设置范围为DK396+480+540段，长60m，进入导洞填筑好施工平台后开始搭设该段棚架，采用型钢搭建，宽6m，高6m。立柱采用300钢管，顶棚采用I18型钢做纵横梁，纵向间距6m一榀，纵向立柱之间设置角钢斜撑，其上铺设钢板，基础设置1.5m宽*1.5m深的C20砼基础。其构造形式详见图2。 3.3提升式防护棚架 在溶洞内的主要作业区范围设置提升式防护棚架，布置范围为DK396+540+655段，根据溶洞形态，将提升式棚架用5*5m的小单元进行布置，从+540+600段先进行搭设布满，用自卸车倾填+600+655段时棚架以纵向5m的长度逐步搭设，直至+655位置（见图3）。 该提升式防护棚架采用钢管及型钢搭建，由立柱、纵、横梁、顶棚、斜撑、被动网等组成。在每层混凝土浇筑完成，需要进行下层混凝土浇筑时，钢柱高度每25cm呈对角钻四个直径2cm的孔，利用浇筑完砼面和插销接触，采用四台机械千斤顶呈对角形式同时顶起四个脚的方式逐段抬高防护棚架，抬高的同时砼面下预留25cm的钢柱埋深以确保棚架的稳定性，并按每层砼宽度布满设置，达到分层设置防护棚架的目的。 棚架布置时，按纵向5m，横向5m设置立柱，底层立柱高68m，每次浇筑砼厚度2米，逐级提升时每次提升立柱2m。立柱为套筒活动式，在混凝土浇筑过程中套筒可浇筑于混凝土中，立柱间斜撑、立柱上方纵横梁、顶棚钢板采用厚12mm人字型铺设，高度80cm，伸出立柱外30cm。被动网等构建采用连接钢板、活动螺栓连接，在逐级浇筑完混凝土后进行提升时可进行拆卸并用于下循环防护使用。 移动式棚架各构件具体施工图详见图4。 3.3.1荷载分析 偶然荷载：考虑危石突然下落到防护棚架上，分布面积1m2的荷载考虑。取0.5t重物体在高46m下落产生的撞击力计算。 截面验算： 1）弯曲强度验算： 以均布荷载按简支梁计算，考虑受压面积25m2，约6根工字钢，分配到每根工字钢的均布荷载为： q=719.3/6=119.9kN/m M=0.1ql2=0.1