大断面黄土隧道开挖支护技术.pdf

隧道 地下工程 大断面黄土隧道开挖支护技术 蔺云宏任飞 中铁二十三局集团第三工程有限公司成都 6 1 1 1 0 0 摘要 配合人工修整 关键词 凤凰岭隧道为双线黄土隧道 V级围岩采用C R D法开挖 W级围岩采用台阶法加弧形导坑法开挖 详细介绍其施工工艺 及施工过程中 的主要技术对策 并对存在的问 题提出解决方案 铁路隧道黄土隧道施工铁路客运专线 工程概况 铁路客运专线凤凰岭隧道位于陕西省华阴市境 内 全长8 4 2 m 双线黄土隧道 旅客列车最高设计 行车速度3 5 0 k m h o V 级围岩开挖宽度1 5 2 m 高 度1 3 5 m 面积1 6 3 8 m 2 1 V 级围岩开挖宽度1 4 8 m 高度1 2 8 m 面积1 5 5 1 m 2 复合式衬砌 采用 带仰拱的封闭结构 衬砌和仰拱均采用钢筋混凝土 隧 道 进出口 内 轨 顶面 高程分别为3 9 0 4 2 5 m 收稿日 期 2 0 0 5 0 8 0 9 3 8 7 4 7 8 m 除隧道出口1 6 1 m位于直线段外 其余 隧道洞身均位于R二 1 2 0 0 0 m的曲线上 隧道纵坡 为3 5 的下坡 隧道位于憧关黄土台源区 源顶表层为第四系 上更新统风积砂质黄土 厚 1 0一 2 8 m 下伏中更新 统风积砂质黄土 中间夹数层粉质豁土古土壤层 其中湿陷性黄土地段的v级围岩3 1 2 m 位于老黄 土地段的W级围岩5 3 0 m o 隧道进口 采用削竹式洞门 出口 采用翼墙式明 洞门 隧 道进出口 段位于S C 2e o 地层 具有湿陷 性且 承载力较低 在进口段V级围岩基底采用树跟桩处 刊 一卜 一 卜 州 卜一十一 州 卜一 十 州 卜 州 卜翻 十 刁 一 州 卜目 十 闷 卜 刊 卜 一 卜 刊 卜 州 卜 一十目闷 一 州 卜 一卜一 州 卜 叫 卜 加 卜 闷 卜 一 卜一卜 十 州 卜 州 卜 一卜 斗 刊 卜 州 卜一十 十 一 卜一卜一 卜 十 一 州 卜 一卜 州 卜 图6 永久收口做法 5 8 破损部位的修补 铺设膨润土毯的过程以及绑扎和焊接钢筋时 一旦发现破坏点就须立即进行修补 修补的方法如 下 裁剪一块膨润土毯补丁 补丁一般为四边形 裁剪后立即用胶带粘在破口处进行封口处理 避免 膨润土颗粒流失 然后在四角部位用水泥钉固定 要 求补丁四周距破损边缘任意一点的距离均不得小于 3 0 c m 如果破损部位较大 则需要在补丁四周用封 口 压条进行封口 处理 封口压条水泥钉的间距不得 大 于3 0 c m 6 结束语 膨润土防水材料虽然在我国的南京地铁 北京 地铁局部车站中得到了应用 但还没有形成一套完 整的施工和验收规范 这就要求我们的设计 研究 和业主单位通过系统地总结经验 不断完善膨润土 材料的施工工艺 使之能够尽快应用于地铁工程防 水中 参考文献 杨世如 叶 妈 膨润土防水毯的 设计与施工 上海建材 2 0 0 0 5 鞠建英 膨润土在土木工程中的应用 铁道建筑技术 2 0 0 4 3 周献奇 膨润土防水毯防水技术概述 铁道建筑技术 2 0 0 4 增 铁道建筑技术 R A I L W A Y C O N S T R U C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 0 5 6 隧道 地下工程 理 以清除湿陷性和提高地基承载力 防止隧道工后 沉降 2 开挖方案 在大断面黄土隧道的施工中 遵循 管超前 严 注浆 短开挖 禁爆破 快支护 早成环 勤量测 紧衬 砌 的原则 短开挖 即土质隧道每循环开挖长度控制在 0 5 一 1 5 m之间 禁爆破 是指土质隧道施工时 不得采用爆破 开挖 以降低对围岩的扰动 快支护 即开挖1 m支护1 m 随时将岩面喷 射混凝土封闭 对于试验段的大断面黄土隧道施工 更要实行 网络信息化管理 加强地质超前预报 加强对地表 围岩和支护的监控量测 及时对信息进行分析 以科 学的设计 合理的施工方法进行动态设计施工 加强施工用水的管理和排疏 避免基底软化 针对黄土遇水后结构迅速发生破坏的特性 尽量选 用无需用水的施工设备和施工工艺 提高黄土隧道 机械化施工程度 V级围岩开挖 进口 段2 0 7 m和出口段3 5 m明洞处于V级围 岩区 采用C R D法开挖 因洞口段埋藏较浅 属浅 埋隧道 且为湿陷性黄土 开挖后 围岩不能形成自 然拱 围岩自 稳性差且自 稳时间较短 故采用套拱进 洞 套拱施工前要清理边仰坡 并对边仰坡进行锚 杆挂网和喷混凝土封闭 具体施工方法是 当仰坡刷至起拱线时 下部适 当预留核心土 套拱边墙两侧开槽至设计里程 然 后测量放线 确定套拱位置及高程 立模浇筑套拱 混凝土 内 模采用型钢拱架 组合钢模板 外模采用 木模 并随混凝土浇筑高度增加而加高 浇筑拱部 时根据设计在混凝土内 按设计管棚间距和角度埋设 中 1 0 8 m m导向钢管 然后进行R 5 1 N管棚超前注浆 预支护 管棚施工完成后 施工明洞 然后在套拱下 按照 C R D法开挖进洞 3 1 隧道进洞方案 如图1 所示 V级围岩段采用C R D法将断面分 解 左右侧共六个部分进行开挖 根据采用型钢钢 架设置临时横竖支撑形式 先开挖左侧 后开挖右 侧 右侧滞后左侧1 2 m左右平行掘进 为满足小型 挖掘机作业空间 每侧上部台阶超前下部台阶1 2 m 左右掘进 下部台阶 超前底部1 0 m左右掘进 左侧 上部开挖高度为6 7 m 下部开挖高度为4 7 m 底 部 开 挖高 度为1 9 3 7 m o 中 8 钢筋网喷混 小 2 2 砂浆钻 凝土厚1 5 c m杆长 2 5 4 8 n fi Mf 11 15 c m 瑕15 V Vff K 2 5 m C 2 5 混 凝 土 套 拱产 截水沟 fi x i N N E r i A t 明洞旦 9 R 7 J I J 旦 门 5 R 5 1 N 超前 管棚支护 a 立面b 侧面 一截排水及边仰坡加固施工 C 2 一明洞土方开挖至起拱线 并预留拱部核心土 一套拱边墙两侧各开槽至设计里 程 一浇筑套拱混凝土并预埋管棚导向 管 Z R 5 1 N 超前管棚支护 石 卜施工明洞 一进洞施工 图1 隧道进洞方案 V 级围岩在开挖前左右侧拱部环向以4 0 c m间 距采用长1 0 m的R 5 1 N超前管棚对拟开挖岩体进 行注浆预加固 待浆液达到一定强度后 用小型挖掘 机开挖芯土 预留一定厚度由人工配合风镐修边到 位 保证轮廓的圆顺和平整 每一台阶开挖完成后 及时喷射厚5 c m微纤维混凝土封闭围岩 施作系统 铁道建筑技术R A I L W A Y C O N S T R U C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 0 5 6 隧道 地下工程 锚杆 按照3 棍 2 m间 距架立H W1 7 5 型钢钢架 每 侧用2 根科2 锁脚锚管将钢拱架两底脚锁定 最后 铺设钢筋网 复喷微纤维混凝土到设计厚度 完成一 个开挖循环 3 2 C R D法分部开挖方法 如图2 所示 将断面分隔成左右两侧 上 下部 及底部六个部分 根据临时支撑形式 先开挖左侧 再开挖右侧 右侧滞后左侧1 2 m左右施工 上部台 阶长度控制在 1 2 m 中部台阶长度控制在 1 0 m以 内 下部及时跟进 台阶长度控制在2m左右 A 一左侧超前管棚支护 s 一右侧超前管棚支护 1 一左侧上导 坑开挖 n 一左侧上导坑边墙 底部及中隔壁初期支护 3 一左 侧下导坑开挖 W一左侧下导坑边墙初期支护 V 一左侧基底 加固 6 一左侧底部开挖 W一下部中隔壁初期支护 I一左侧 底部仰拱支护及衬砌 9 一右侧上导坑开挖 x 一右侧上导坑边 墙及底部初期支护 1 1 一右侧下导坑开挖 X II 一右侧下导坑边 墙初期支护 规一右侧基底加固 1 4 一右侧底部开挖 W一右 侧底部仰拱支护及衬砌 X N 一仰拱填充 X V ll 一边拱二次衬砌 图2 V级围岩 C R D法开挖支护 后将横支撑接长至右侧边墙与初期支护的型钢钢架 焊连 形成完整的中间支护体系 通过围岩的监控量测 当围岩变形在设计允许 的范围之内以及中间支护承受应力减小到拆除不会 影响围岩变形之后拆除中间支护系统 另者考虑后 续作业的及时跟进 中间支护系统对其产生的影响 在保证拆除中间支护系统之后的安全性后 再行拆 除 如围岩稳定条件满足设计要求 下部竖支撑可 在仰拱填充作业前拆除 横支撑和上部竖支撑在隧 道仰拱填充施工完后防排水系统施作前一次性拆 除 为保证施工安全 限制围岩变形 中间支护也可 推迟到隧道仰拱填充施工完后防排水系统施作前一 次性全部拆除 竖支撑喷射混凝土拆除时要防止对支撑系统形 成大的振动和扰动 可用风镐拆除钢支撑之间的喷 射混凝土壁 人工凿除中间支护系统和初期支护连 接部位附着在钢架上的喷射混凝土 用气焊烧断与 初期支护连接部位 其它部位的附着喷射混凝土 在 钢架拆除运出洞外处理 竖支撑设计曲率同仰拱曲率 拆除后经过修整 可用于仰拱钢架支护 横支撑在进行防排水系统施 作和衬砌钢筋绑扎之前拆除 C R D 法开挖的一个重要环节就是按照各部开 挖顺序采用临时横竖支撑系统逐次对开挖断面采取 中间支护 以提高围 岩稳定性 确保施工安全 中间 支护系统采用型钢横竖支撑和中隔壁喷射混凝土 按照图2 所示的开挖顺序 在 1 部开挖完成后采用 H W1 7 5 型型钢钢架施作上部中隔壁和底部支撑 开 挖轮廓一侧与初期支护的型钢钢架连为一体 中心 接头部位用长3 5 m的科2 锁脚锚管锁定 横竖支 撑沿隧道轴向间距为3 棍 2 m 每两棍之间以环向 间距1 m的小 2 2 螺纹钢筋焊连固定 然后喷射中隔 壁混凝土 喷射厚度以覆盖型钢支撑5 c m为准 待 6 部开挖完后 将竖支撑接长到仰拱底部与仰拱型 4 IV 级围岩开挖 W级围岩段采用弧形导坑预留核心土法进行开 挖 将整个断面分成上 中 下和底部四个部分分台 阶错台开挖 其中上部超前中部3 一 5 m 中部超前 下部3 一 5 m 下部超前底部 1 0 m 逐级掘进开挖 为方便机械作业 上部开挖高度控制在4 5 m左右 中部台阶高度也控制在4 5 m左右 下部台阶高度 控制在3 5 m左右 W级围岩在开挖前拱部环向以间距4 0 c m用长 5 m的小 5 0 超前小导管对拟开挖岩体进行注浆预加 固 待浆液达到一定强度后 用小型挖掘机开挖 并 预留一定厚度由人工持风镐修边到位 保证轮廓的 圆顺和平整 钢钢架焊连 喷射混凝土覆盖 待右侧9 部开挖完 铁道建筑技术 5 体会 此大断面黄土隧道的施工存在下面几点问题 1 由于注浆锚杆打人土中 浆液中的水进人 土体 破坏土体物理结构 使其重新组成 也使锚杆 R A I L W A Y C O N S T R U C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 0 5 6 隧道 地下工程 值菊码斗地下连续墙施工技市 程道辉 中铁十六局集团第二工程有限公司 天津3 0 0 1 6 2 摘要阐述了在填海码头地质情况复杂的条件下地下连续墙关键施工技术 包括导墙制作 泥浆制备 成槽 施工 钢筋笼的加工吊 放和水下混凝土灌筑等内容 提出了关键工序质量的控制措施 关键词地下连续墙液压抓斗挖槽机泥装水下混凝土施工 1 工程概况 秦皇岛港散粮筒仓扩建工程中 新建筒仓7 个 筒仓基础坐落在人工填海部分的抛石围堰上 抛石 为大小不等的花岗岩块石堆积 密实度差 缝隙大 地下水与海水相通 给筒仓基础施工造成很大困难 经研究 决定在筒仓四周施作地下连续墙 作为筒仓 地下廊道支护 防水结构 地下连续墙深度分1 6 3 m和1 8 5 m两种 厚度分别为6 0 c m和8 0 c m 全长 6 7 2 m 在填海码头地质条件下进行地下连续墙施 工 地质复杂 地下水位高 因此应周密细致地进行 施工组织设计和关键工序的质量控制 在比 较了多头钻挖槽机 液压抓斗挖槽机 冲击式挖 槽机等机械的技术性能后 决定采用液压抓斗挖槽 机 其优点是设备简单 操作方便 行动灵活 工效 高 成本低 施工方法的确定 施工现场紧靠海岸线 与海水相通 采用 分条抓 地质情况复杂且地下水 方法进行挖槽施工 在 2 施工机具的选择 施工现场夹在南北向两条铁路中间 西侧为输 送皮带栈桥 东侧是装船运输主干道 工作面狭窄 地层以砂卵石为主 夹有大块抛石 根据以上情况 收稿日 期 2 0 0 5 0 8 0 8 挖槽时 先抓单元槽段的两侧 再抓中间 这样可避 免抓斗挖槽时发生侧倾 可保证抓槽精确度 挖槽 施工采取首开槽 顺开槽 闭合槽3 种形式 成槽机 机械性能 地质情况和混凝土供应能力决定了单元 槽段的长度 填海码头地下连续墙单元槽段长度不 宜太长 在5 m左右比 较合适 确定单元槽段长度 后 开始开挖首开槽段 然后向首开槽段两边开挖顺 开槽 尽量减少闭合槽段施工 填海码头地下连续 墙为封闭式结构 东侧紧邻大海 先进行东侧墙的挖 槽 灌筑混凝土施工 使东侧地下连续墙能早成形 早发挥作用 同一段导墙先进行直墙施工 后进行 州 卜 州 卜加一 卜 刊 卜二 州 卜加十 十 州 卜二 州 卜 十 州 卜一 卜 十 十 州 卜 州 卜一 卜 十 斗 卜 刊 卜 一 卜一 卜加 一 卜 十 斗 叫 卜 州 卜 州 卜二 州 卜 十 十 十 州 卜 州 卜一 卜 斗 州 卜 州卜一 卜 十 州 卜 州 卜 一 十 与土体浆液填充不密实 降低锚固效果 可以考虑用 自 进式螺旋锚杆 这样既可使土体免于渗水 又可使 锚杆与土体紧密接触 2 喷射混凝土由于含水量大在喷射层与岩