大断面黄土隧道贯通施工技术.doc

大断面黄土隧道贯通施工技术 赵善同(中铁三局桥隧分公司，河北.邯郸 056036)【摘要】以郑西铁路客运专线函谷关隧道各工作面贯通工法为例，总结出针对CRD、弧形导坑等不同开挖方法间的贯通要点。该工法适用于大断面黄土隧道安全、快速的要求，特别当黄土隧道断面大于160m3时更为有效。 【关键词】 郑西铁路客运专线 黄土隧道 贯通 1、工程概况函谷关隧道为大断面黄土隧道，进口横洞1号（DK270+429-DK272+810）属V级围岩，正洞洞身采用级黄土加强衬砌，级地段设计支护参数如下：支护采用I25a型钢钢架全环布置，间距0.6m；拱墙设22系统锚杆，间距1.01.0m，拱部药包锚杆长2.5m，边墙药包锚杆长4m；初期支护喷砼厚35cm，8钢筋网网格间距20cm20cm拱墙布置，仰拱喷砼厚度同拱墙； C35二衬钢筋砼衬砌厚度为60cm，仰拱C35钢筋砼衬砌厚度为70cm。1号2号3号(DK272+810-DK277+140)属IV级围岩，正洞采用弧形导坑法进行开挖，IV级地段设计支护参数如下：支护采用I22a型钢钢架全环布置，间距0.8m；拱墙设22系统锚杆，间距1.01.0m，拱部药包锚杆长2.5m，边墙药包锚杆长3.5m；初期支护喷砼厚30cm，8钢筋网网格间距20cm20cm拱墙布置，仰拱喷砼厚度同拱墙； C35二衬钢筋砼衬砌厚度为50cm，仰拱C35钢筋砼衬砌厚度为60cm。 2、贯通里程及贯通方向2.1、贯通里程1）进口横洞贯通里程DK270+980，横洞郑州方向开挖至贯通里程后停止开挖，最终由进口西安方向完成贯通， 经过现场踏勘DK270+980埋深37米，距离2号冲沟沟心（DK271+015）35m，贯通处地势平缓，可进行贯通。2）横洞1号贯通里程DK271+770，1号郑州方向开挖至贯通里程后停止开挖，最终由横洞西安方向完成贯通，经过现场踏勘DK271+770埋深50米，距离5号冲沟沟心（DK271+715）55m，贯通处地势起伏较小，可进行贯通。3）1号2号贯通里程DK273+628，1号西安方向开挖至贯通里程后停止开挖，最终由2号郑州方向完成贯通， 经过现场踏勘DK273+628埋深108米，贯通处地势起伏较小，地质条件较好，可进行贯通。4）2号3号贯通里程DK275+578，2号西安方向开挖至贯通里程后停止开挖，最终由3号郑州方向完成贯通， 经过现场踏勘DK275+578埋深191米，贯通处地势起伏较小，地质条件较好，可进行贯通。2.2贯通方向1）进口横洞贯通里程DK270+980，目前进口距贯通点开挖剩余20m，仰拱距掌子面35m，衬砌距掌子面63m，横洞郑州方向距贯通点开挖剩余10m，仰拱距掌子面32m，由于进口台车具备贯通前紧跟掌子面并完成贯通段衬砌施工的条件，故选择由进口贯通横洞郑州方向。2）横洞1号贯通里程DK271+770，目前横洞西安方向距贯通点开挖剩余125m，仰拱距掌子面45m，衬砌距掌子面65m，1号斜井郑州方向距贯通点开挖剩余85m，仰拱距掌子面25m，衬砌距掌子面57m，由于横洞采用CRD法贯通较弧形导坑法安全，最终由横洞西安方向完成贯通。3）1号2号贯通里程DK273+628，由2号郑州方向完成贯通。目前1号西安方向距贯通点开挖剩余31m，仰拱距掌子面35m，衬砌距掌子面66m，2号斜井郑州方向距贯通点开挖剩余46m，仰拱距掌子面30m，衬砌距掌子面51m。4）2号3号贯通里程DK275+578，由于3号斜井已经与出口贯通，洞内空气条件及衬砌压力较2号西安方向小的多，故选择2号西安方向开挖至贯通里程后停止开挖，衬砌台车挑头回衬，最终由3号郑州方向完成贯通。目前贯通区间剩余470m。3、隧道贯通方法3.1、CRD法贯通（进口横洞）3.1.1CRD法待贯通面加固（横洞郑州方向）CRD法部掌子面距离贯通地点6m时，开始施工长3m、高30cm管棚工作室。CRD法部掌子面距离贯通地点3m时，采用50超前小导管进行超前支护，导管长9米，间距30cm，支护范围拱部120。超前小导管施做完成后，部按正常断面向前施工至贯通里程，各部室顺序跟进。CRD法部掌子面距离贯通地点6m时，开始施工长3m、高30cm管棚工作室。CRD法部掌子面距离贯通地点3m时，采用50超前小导管进行超前支护，导管长9米，间距30cm，支护范围拱部120。CRD法部距离部6米处停止开挖，中隔壁采用“V型支护”进行加强，同时临时横撑紧跟部掌子面，为了加强临时横撑的支护强度，对部下方临时横撑采用隔两榀喷两榀（“隔2喷2”）的对喷砼带强化初期支护成环受力效果。CRD法各部室到达贯通位置后，采用锚网喷封闭掌子面，喷射混凝土厚度10cm，纤维锚杆长5m，8钢筋网间距20cm。图1 CRD法贯通示意图3.1.2CRD法贯通面加固（进口西安方向）CRD法部距贯通地点25米时，抓紧仰拱衬砌施工，部距贯通点还有5m 时，仰供距掌子面不大于20m，二衬距掌子面不大于30m。贯通过程中部开挖每次一榀，间距0.6米，拱脚每处施作四根长度4米的锁脚锚管。CRD法部距贯通点还有5m 时，采用人工进行开挖。隧道第一洞室贯通后，要快速进行下部封闭施工，下部室挖护作业最多不超过2榀，并要交替进行。例如CRD法的部不得同时施工。待各部室全部贯通并且贯通区域衬砌全部施做完成后，再拆除钢筋台架，重新拼装在台车后方，反方向回衬以前跳段区域。3.2、弧形导坑法贯通（2号1号；3号2号）3.2.1待贯通面加固（1号西安方向；2号西安方向）弧形导坑法部掌子面距贯通点6m时，开始施工长3m、高30cm管棚工作室。弧形导坑法部掌子面距贯通点3m时，采用50超前小导管进行超前支护，导管长9米，间距30cm，支护范围拱部120。超前小导管施做完成后，部按正常断面向前施工3m，各部室顺序跟进，中台阶（即、部）施工至距离贯通地点3米停止开挖，下台阶（即、部）施工至距离贯通地点6米停止开挖。弧形导坑法各部室到达贯通位置后，采用锚网喷封闭掌子面，喷射混凝土厚度10cm，纤维锚杆长5m，8钢筋网间距20cm，同时正洞初期支护采用“两竖两横”I25型钢加固，纵向型钢底部采用整体槽钢垫底，临时仰拱跟近至距离贯通面6米位置。图2 弧形导坑法贯通示意图3.2.2 弧形导坑法贯通面加固（2号郑州方向；3号西安方向）弧形导坑法法部距贯通地点25米时，抓紧仰拱衬砌施工，部距贯通点还有5m 时，仰供距掌子面不大于20m，二衬距掌子面不大于30m。贯通过程中部开挖每次一榀，间距0.6米，拱脚每处施作四根长度4米的锁脚锚管，。弧形导坑法法部距贯通点还有5m 时，拱部采用“拱部双侧壁导坑法”进行人工开挖，即把拱部分为三个洞室。三个洞室在拱部按先两边后中间的顺序依次贯通。隧道第一洞室贯通后，要快速进行下部封闭施工，下部室挖护作业最多不超过2榀，并要交替进行。例如弧形导坑法的部和部不得同时在一个断面施工。待各部室全部贯通并且贯通区域衬砌全部施做完成后，再拆除钢筋台架，重新拼装在台车后方，反方向回衬以前跳段区域。3.3、贯通前仰拱、衬砌的步长关系贯通时仰拱距离贯通面控制在20m以内，衬砌距离贯通面控制在30m以内，若衬砌距离较远，则拆除钢筋台架，衬砌台车跳打至允许范围内。3.4贯通施工步骤超前小导管掌子面封闭（开挖方向继续掘进）初支仰拱跟近仰拱跟近衬砌跳打跟近拆除（拼装）钢筋台架拱部三个洞室依次贯通下部衬支仰拱贯通二衬仰拱贯通衬砌贯通。4 几点体会4.1、施工过程中网片、锁脚锚管、锚杆等严格按设计规范进行施工，连接筋与连接筋搭接长度不小于20cm，并于拱架焊接牢固。4.2、为防止贯通时钢架间距不一致，两方向最后四榀拱架垂直度及法线方向要严格控制，最大误差不得大于1，即拱顶至拱脚垂直度误差不得大于7cm。每榀拱架必须在隧道同一法线上。4.3、考虑最终贯通时钢架不一致或者钢架本身存在扭曲变形，拱架统一抬高15cm，以保证最终贯通时线形顺直。4.4、考虑工作面停置时间较长，各部拱架在最后6米范围内拱脚采用整体槽钢连接，槽钢长50cm并提前钻眼，槽钢与槽钢间采用22钢筋连接牢固，以保证拱架的整体受力。4.5、为防止收敛过大，在弧形导坑工作面距离贯通面12m位置时加设3榀工字钢束（三根工字钢背靠背焊接）以保证拱架的整体稳定性。4.6、弧形导坑法施工的工作面拱部至仰拱预留整体核心土。中台阶预留2米长台阶保证核心土稳定，核心土坡度1：1，台阶上施工工字钢束，并进行锚喷加固，在施工完成中台阶后回填反压土，形成初期支护、整体核心土及临时仰拱共同受力的支护体系。4.7、贯通过程中，有许多不可预见的未知因素，施工过程中要加强隧道内的照明，注重对围岩地质的观察，派专人检查施工过程中掌子面变化情况，遇见异常情况应立即上报相关人员，同时加强监控量测与地面量测，及时掌握围岩变化情况，并对数据进行分析，遇异常情况立即采取相应措施。洞内应急抢险物资储备到位，如圆木、方木、木板、木楔、铁线、脚手架、铁锹、油锯或手电锯等等。参考文献：1 王梦恕.客运专线长大隧道设计施工的讨论.铁道工程学报，2005,(1