浅埋偏压小净距公路隧道开挖施工

46 京包高速公路工程 组组 长 刘长 刘 泽泽 编写人 蒲晓容编写人 蒲晓容 发表人 蒲晓容发表人 蒲晓容 小组所在单位 小组所在单位 中铁二局四公司京包高速公路第七项目部中铁二局四公司京包高速公路第七项目部 小小 组组 名名 称 称 偏压小净距隧道开挖施工偏压小净距隧道开挖施工 QCQC 小组小组 浅埋偏压小净距 公路隧道开挖施工 中铁二局 2007 年度 QC 成果资料 目目 录录 一一 QC 小小组组基本情况基本情况 1 二二 工程工程简简况况 3 三三 选题选题理由理由 5 四四 现现状状调查调查 6 五五 小小组组活活动动目目标标 7 六六 原因分析原因分析 7 七七 要因确要因确认认 8 八八 针对针对要因制定要因制定对对策措施策措施 9 九九 实实施施对对策策 11 十十 效果效果检查检查 14 十一十一 主要成果主要成果 15 十二十二 巩固措施巩固措施 15 十三十三 总结总结及下一步打算及下一步打算 16 附附图图 17 1 浅埋偏压小净距公路隧道浅埋偏压小净距公路隧道 开挖施工开挖施工 QC 小组名称成立日期小组人数注册号活动时间 偏压小净距隧道开挖 施工 QC 小组 2007 1 20 10 人京包 2007 012007 1 25 2007 11 28 序号姓 名性别年龄文化程度现任职务组内分工TQM 教育时间 1 骆 斌男 36 本 科项目经理顾 问60 小时 2 刘 泽男 32 本 科总工程师组 长80 小时 3 刘家英女 40 大 专安质部长质量控制50 小时 4 蒲晓容女 28 大 专资料管理资料管理75 小时 5 葛 春男 23 本 科隧道质检质量控制50 小时 6 袁先海男 23 大 专隧道质检质量控制50 小时 7 白联刚男 33 大 专监控量测监控量测60 小时 8 林玉成男 23 大 专测 量测 量50 小时 9 黄 刚男 34 高 中领工员现场配合40 小时 10 谢财斌男 23 本 科地质预报地质预报50 小时 小组成员平均年龄 29 4 岁 文化程度包括本科 大专 高中三个层次 职务有领导 技术人员 相关工作人员 平均接受 TQM 教育时间 56 5 小时 小组平均每月出勤 1 6 次 出勤率 94 4 发言率大于 94 一一 小组组建及成员情况 小组组建及成员情况 一 一 QCQC 小组的基本情况小组的基本情况 2 偏压小净距隧道开挖施工偏压小净距隧道开挖施工 QCQC 小组活动会议室小组活动会议室 年度小组名称获奖情况 2003 长管棚科研 QC 小组省 局优秀 2003 监控量测科研 QC 小组省 局优秀 2003 CRD 工法施工 QC 小组局 处优秀 2003 超深基坑施工 QC 小组局 处优秀 2003 暗挖风道注浆 QC 小组局 处优秀 2004 暗挖车站顶纵梁施工 QC 小组国家 省优秀 2004 大跨度浅埋暗挖地铁开挖施工 QC 小组局 处优秀 2005 城区浅埋暗挖地铁施工安全文明工地建设 QC 小组局 处优秀 2005 北京地铁支撑拆除代换 QC 小组部 局优秀 二二 小组历年活动简况 小组历年活动简况 3 工程名称 京包高速公路 六环路 德胜口 工程第 7 合同段德胜口隧道 工程地点 北京市昌平区南口镇 结构部分 德胜口隧道 结构形式施工方法施工步序长度工程数量 隧道开挖宽 16 2m 高 11 65m 初期支护采用 I22a 型钢 30cm 厚 C20 喷 射混凝土 二次衬砌采用 65cm 厚 C30P8 钢筋混凝土 台阶分部分 拱部 环形开挖预留核心 岩 中台阶和下台 阶分左右侧开挖 超前支护 拱部环形 开挖支护 中台阶左 右侧开挖支护 下台 阶左右侧开挖支护 左线隧道偏压段 160m 右线隧道偏压段 78m 开挖 5 2 万方 I22a 工钢 652t 格栅钢架 205t C20 喷射砼 3000 方 锚杆 2 2 万米 京包高速公路是北京市西北货运通道 为重载交通要道 德胜口隧道南端洞口段为浅埋大跨偏压小 净距隧道 该段开挖宽 16 2m 高 11 65m 设计净宽 13 5m 限高 5m 行 车 道 中 线 2 1 0 5 16 2 行 车 道 中 线 11 65 地面线 8 31 22预应力锚杆 L 6m 0 5m YK33 769 37ZK33 787 11 65 16 2 I22a工钢 纵向间距50cm 22砂浆锚杆 L 4m 纵向间距50cm 环向间距100cm 湿喷C20混凝土30cm 防水板EVA土工布 8S25混凝土衬砌 C厚cm65 6双层钢筋网 20 20cm 拱部 42超前小导管支护 L 3m 环向间距40cm 左右线隧道暗洞横断面图 施工环境 二 工程简况二 工程简况 4 隧道洞口位于北京市昌平区南口镇太平庄村小虎峪沟深沟内 隧道洞口偏压严重 左线隧道左侧最 小覆盖层厚度 96cm 右侧覆盖层厚度达 24m 右线隧道左侧拱部最小覆盖层厚度仅 1 26m 右侧覆盖层 厚度 10m 左右线隧道暗洞洞口纵向错开布置 纵向间距 43m 左右线隧道横向开挖边线之间最小距离 8 31m 隧道开挖跨度达 16 2m 开挖高度 11 65m 隧道洞口段围岩为 级围岩 从上到下围岩为全风化 泥晶白云岩 强风化泥晶白云岩 弱风化泥晶白云岩 ZK33 787 2 1 0 3 1 0 5 1014 6 57 16 2 11 65 0 96 左线隧道暗洞口部横断面图 1 0 3 1 0 5 1 26 地面线 16 2 8 1110 右线隧道暗洞口部横断面图 左线隧道 明洞中线 右线隧道 明洞中线 隧道开挖线 隧道开挖线 5 隧道明洞开挖图片 1 受地形限制 隧道洞口段集浅埋 偏压 小净距为一体 施工难度非常大 隧道位于北京市昌平区十三陵世界文物保护区内 隧道洞口不允许设置在外部 受山体倾斜等影 响 隧道洞口设置在小虎峪沟深沟内 三 选题理由三 选题理由 左线隧道 洞口位置 右线隧道 洞口位置 小虎峪沟 6 隧道洞口原始地貌图 隧道洞口设计高程距深沟底部高差 4 6m 小虎峪沟填筑后便道方可到达隧道洞口 洞口场地狭 小 这对洞口场地布置和施工非常不利 山体倾斜 隧道左侧覆盖层薄 最小值仅 96cm 右侧覆盖 层厚 最大值 24m 最大高差 23 04m 隧道洞口段偏压严重 左线隧道与右线隧道洞口段开挖边线 之间的距离仅 8 31m 在偏压严重条件下设小净距隧道 明洞开挖安全和破口进洞施工是难点 ZK33 760 YK33 752 YK33 737 8 31m 隧道洞口段平面位置及地形图 2 京包线为重载交通高速公路 隧道断面大 洞口特殊环境条件下大断面隧道施工难度大 京包高速公路设计目的是解决北京市西北方向的重载交通运输问题 隧道设计为两车道加一个紧 急停车带 开挖跨度达 16 2m 开挖高度 11 65m 特殊环境下大断面隧道施工面临诸多难题 世界遗产文物保护区内施工环境保护 洞口偏压段开 挖施工 左线线隧道 8 31m 的小净距开挖等难题 3 德胜口隧道工程为北京市和首发公司第一座大断面 洞口偏压小净距段开挖面积 160 8m2 长隧 道 左线隧道长 3000m 右线隧道长 3010m 受到多方关注 隧道洞口特殊环境条件下的施工安全和 质量控制是重点和难点 隧道开工前业主组织相关人员到多座隧道考察调研 2006 年 12 月 19 日和 25 日组织两次大型的 隧道施工专家论证会 可见业主对该隧道施工的重视程度 首都北京进行工程施工容不得出现半点闪失 其中隧道洞口段为浅埋偏压大跨小净距隧道 施工 难度大 受到多方关注 为确保特殊环境和复杂地形条件下隧道施工得以安全 优质 快速实施 特 选题 浅埋偏压小净距公路隧道开挖施工 四 现状调查四 现状调查 7 六 原因分析六 原因分析 解决严重偏压 隧道拱顶两侧高差 23 04m 地形条件下隧道暗挖破口进洞难题 确保洞口 结构和地层安全 优化浅埋偏压小净距段开挖施工方案 达到确保施工安全 防止偏压 加快进度 2007 年 11 月 25 日完成偏压段上台阶开挖的目标 地层及洞内结构变形值控制如下 项目拱顶沉降地表沉降水平收敛地表位移侧墙位移拱顶位移 预期目标45mm30mm30mm10mm10mm10mm 通过小组活动 圆满完成预期目标 五 小组活动目标五 小组活动目标 针对京包高速公路德胜口隧道南端洞口段特殊环境和复杂的地形条件 分析明洞开挖岩体现 状 为解决浅埋偏压小净距隧道暗挖破口进洞和暗洞偏压段施工难题 QC 小组根据类似工程施 工的经验和教训 结合本隧道浅埋偏压大跨小净距的特殊情况 为了完成预定目标 我们利用全 面质量管理方法 绘制关联图如下 隧道洞口段地形对施工非常不利 隧道洞口位于小虎峪沟深沟内 四周为十三陵林场 山体左侧低右侧高 隧道设计标高位置 悬空 距沟底 4 6m 洞口位置距村庄机耕道 800m 距离南涧路 2 5Km 洞口地形对施工场地布 置 施工组织 施工安全控制 材料运输 环境保护等非常不利 安全控制难度大 隧道明洞位于倾斜地形 右侧边坡非常高 左线隧道明洞长 27m 左线隧道明洞右侧边坡高 达 24m 右线隧道明洞长 15m 右线隧道明洞右侧边坡高度 18m 2007 年 1 月份开挖 冬季气温 低 施工安全风险大 隧道暗洞破口施工难度大 隧道暗洞左侧覆盖层厚度薄 顶部为土层夹杂孤石和强风化泥晶 白云岩 岩层呈块状 向明洞方向倾斜 开挖极易往下脱落 左线暗洞口部左侧最小覆盖层厚度 96cm 右线隧道暗洞口部左侧覆盖层 1 26m 设计拱顶沉降控制值 45mm 地表沉降控制值 30mm 如何确保破口施工安全 防止坍方是一大难题 左右线隧道洞口段均为偏压 开挖边线净距仅 8 31m 左线偏压段长达 160m 右线偏压段长 达 78m 施工过程中如何解决偏压 确保开挖施工安全 是整个隧道的重点和难点 工期压力大 京包高速公路第 7 合同段于 2006 年 4 月中标 受征地拆迁影响 直至 2006 年 12 月 29 日隧 道洞口段林场范围内树木迁移和征地拆迁才完成 但施工便道拆迁仍未解决 仅能从村庄小道临 时通行 隧道工程要求 2008 年贯通 洞口冬季才开始施工 施工组织和施工进度压力非常大 隧 道洞口偏压段是施工难点 该段必须在 2007 年 11 月份完成 方可为后续工序施工以及冬期施工 保温创造条件 初期拟定施工方案 明洞从上往下分层开挖支护 冬季锚喷支护搭设暖棚养生 明洞开挖 至隧道起拱线高度 暗洞口部施作一环超前小导管后破口进洞 暗洞口部 30m 采用 CRD 工法开 挖 之后采用台阶分部分开挖 起拱线高度环形开挖留核心岩 下部分为左右两幅开挖 见第 7 页 右线隧道破口进洞初步方案 左线隧道破口进洞初步方案 暗洞口部偏压小净距段开挖初步 方案 8 1 0 3 1 0 5 地面线 16 2 8 1110 42L 3m 2 1 0 3 1 0 5 1014 0 96 I22a 小组现场召开会议讨论制约隧道洞口段施工的因素右线隧道破口进洞初步方案 上台阶开挖线 超前小导管 明洞开挖至上台阶高度 施作 拱部超前小导管破口进洞 上台阶开挖线 超前小导管 左线隧道破口进洞初步方案 明洞开挖至上台阶高度 施作 拱部超前小导管破口进洞 暗洞口部偏压小净距段开挖初步方案 地表及洞 内结构变 形大 右线左侧墙体 支护不合理 偏压段侧墙 锚杆设置不 合理 开挖过程 中的偏压 控制 隧道暗洞破 口施工安全 控制难度大 暗洞口部 未设套拱 技术交底 不到位 边坡开 挖高度 过高 安全意 识淡薄 洞口浅埋偏 压小净距段 施工难度大 下断面开挖 爆破不当 明洞右侧高 边坡不稳定 CRD 工法开挖 分块 中间支 撑易被振倒 边坡 6 钢筋网太 小 监测点和监 测项目不能 反映偏压 未制定应 急预案 相关各方 人员经验 不足 砂浆锚杆 锚固所需 时间长 暗洞口部围 岩不稳定 单层小导管 不能固结口 部松散体 锚杆角度未 垂直岩体层 理面 左右线之间 岩体不稳定 左右线开挖掌 子面之间错开 距离不合理 锚杆施工 质量差 9 影响隧道浅埋偏压小净距段开挖施工主要因素关联图影响隧道浅埋偏压小净距段开挖施工主要因素关联图 序号末端因素确认方法确认情况负责人 是否要因 1安全意识淡薄调查 分析 工人基本为民工 未从事过类似工程施工 未对工人 和现场管理人员进行安全教育培训 刘家英否 2 相关各方人员经验不 足 调查 分析 作业工人为民工 未接触类似工程施工 设计院未设 计过偏压小净距隧道 监理和业主未施工过隧道 经 理部技术人员未接触过类似偏压小净距隧道的施工 刘 泽是 3技术交底不到位调查 分析 仅对领工员和技术干部下发施工图 未对隧道现场施 工管理人员和作业工人进行详细的技术交底 边施工 边摸索 没有头绪 安全质量意识淡薄 刘家英 蒲晓容 否 4边坡开挖高度高现场监测 测量 明洞右侧边坡最大开挖高度达 24m 冬季开挖 气温 低 未及时施作边坡锚喷支护 直接开挖至起拱线高 度未支护 未支护的高边坡不稳定 存在较大安全风 险 刘 泽 白联刚 否 5 锚杆角度未垂直岩层 面 现场调查 分析 洞口段开挖岩体向洞口方向倾斜 锚杆垂直边坡面 直接施作在岩层缝隙内 不能锁住岩层面 刘家英 黄 刚 否 6 砂浆锚杆锚固所需时 间长 现场测试 分析 采用砂浆锚杆 砂浆达到强度需要的时间较长 不能 及时发挥锚杆锚固作用 刘 泽 葛 春 是 7 单层小导管不能固结 松散体 现场测试 分析 暗洞口部拱部岩体松散 施作 L 3m 单层小导管 注 浆前未喷射混凝土封闭掌子面 注浆效果差 单层小 导管刚度小 口部没有支撑体 破口不安全 刘 泽 骆 斌 是 8暗洞口部未设套拱调查 分析 隧道暗洞口部偏压严重 左侧覆盖层厚度仅 96cm 顶 部为松散岩体 暗洞口部不设套拱直接破口进洞 存 在较大的安全风险 刘 泽 谢财斌 是 9 CRD 工法分块开挖 中间工钢支撑易被爆 破冲塌 分析 CRD 工法分为四块开挖 爆破开挖时中间工钢支撑容 易被爆破冲击波振动 推倒 容易带动拱部初期支护 变形 且 CRD 工法开挖工序繁琐 制约施工进度 刘 泽是 10 偏压段侧墙锚杆设置 不合理 调查 分析 设计图中左右侧边墙锚杆长度均为 3m 不利于控制右 侧较大覆盖层岩体形成的偏压 刘 泽 白联刚 是 11 右线洞口段左侧墙体 支护不合理 调查 分析 右线隧道暗洞起点 YK33 752 与左线明洞起点 ZK33 760 之间纵向错开距离 18m 右线隧道左侧对应 该段外侧边坡设 4m 长普通砂浆锚杆 岩层最小厚度 3 6m 在岩体偏压情况下 隧道开挖时该段岩体受振 动后稳定性差 刘 泽 骆 斌 是 12锚杆施工质量差测试 分析 砂浆锚杆灌浆不饱满 锚杆不能充分发挥锚固岩体的 效用 锚杆端头未设锚垫板 与工钢之间的连接不到 位 骆 斌 刘 泽 是 13下断面开挖爆破不当调查 分析 左右线隧道开挖边线之间距离仅 8 31m 开挖时微差 爆破段位间隔太小 不能为左侧岩体创造临空面 刘 泽 袁先海 是 14 左右线隧道开挖掌子 面之间纵向错开距离 不合理 调查 分析 洞口偏压段左右线隧道开挖边线之间距离仅 8 31m 为小净距隧道 两个隧道开挖掌子面之间纵向错开距 离小于 50m 这对左右线隧道之间岩体的保护不利 刘 泽 蒲晓容 是 15 监测点和监测项目不 能反映岩体偏压 现场调查 分析 洞口段仅进行地表沉降 拱顶沉降 水平收敛监测 没有对测点进行横向位移监测 白联刚 林玉成 是 16 地表及洞内结构变形 大 数据对比 分析 前期地表沉降变形速率过快 右线隧道 YK33 756 拱顶 沉降变形速率达到 3mm 天 变形过快 刘 泽 白联刚 是 七 要因确认七 要因确认 10 17未制定应急预案调查 分析 未根据洞口特殊环境和地形条件制定应急预案 不利 于突发事件处理 刘 泽否 序号序号主要原因主要原因对对 策策目目 标标措措 施施地点地点完成日期完成日期 负责人负责人 1 相关各方人 员经验不足 请专家论证 对作业工人进 行培训 方案可行 操 作规范 施工前请专家授课 论证方案 确保设计 方案安全可靠 施工方案切实可行 对技 术人员和现场管理人员进行隧道施工工艺 操作要点 现场重点和关键点的培训 会议室 现 场 07 1 22 07 5 2 0 刘 泽 骆 斌 2 砂浆锚杆锚 固所需时间 长 调整锚杆锚固 方法 锚杆施作三天 后抗拔力达到 5t 更换锚杆砂浆 改为锚固剂进行全长锚固 确保锚固剂质量 正确使用锚固剂 锚固 药卷分次浸泡分次锚固 药卷浸泡时间控制 在 60 秒至 80 秒 浸泡水温控制在 8 度 14 度 不得超浸 锚固药卷浸泡后采用炮棍将 药卷稳稳送入孔内 计算每个孔内应安装的 锚固剂数量 确保锚杆全长锚固 现 场 07 2 20 07 11 28 刘家英 黄 刚 蒲晓容 3 单层小导管 不能固结松 散体 调整优化方案 固结左侧拱部 松散体 固结 范围至拱顶 50cm 范围 破口前在暗洞拱部施作双层小导管 单根 长度 4m 注浆前采用喷射混凝土封闭掌子 面 注浆采用纯水泥浆 管口设注浆阀 注浆压力控制在 0 5 1MPa 之间 使浆液充 分扩散到松散岩体内 现 场 07 3 8 07 4 1 0 刘 泽 葛 春 黄 刚 4 暗洞口部未 设套拱 增设套拱 暗洞破口时拱 部围岩稳定 安全进洞 左线明洞设 50cm 厚钢筋混凝土套拱 右 线明暗洞相接位置设两榀 I22a 工钢套拱 破口位置拱部小导管伸入套拱内并与钢筋和 工钢焊接连接 左线隧道暗洞口部左侧 13m 长度范围设 C25 反压回填砼 反压砼与岩体 之间采用 22 的钢筋连接 钢筋伸入混凝土 和岩体长度各 1m 左线隧道明洞左侧设 27m 长度的抗偏压挡墙 右线隧道左侧设 15m 长度的抗偏压挡墙 会议室 现 场 07 3 5 07 8 2 5 刘 泽 骆 斌 5 CRD 工法分 块开挖 中 间工钢支撑 易被开挖爆 破振塌 调整优化方案 开挖安全 围 岩及支护稳定 分块开挖每天 一个循环 开展专家论证 调整 CRD 工法方案 在确 保安全的前提下 更改为三台阶分部开挖 开挖循环进尺长度 50cm 加强监测 变形 值达到设计允许值的 2 3 时 及时加设竖向 和水平支撑 开挖后及时封闭 缩短工序 循环时间 每天开挖达到一个循环 会议室 现 场 07 3 15 07 10 20 骆 斌 刘 泽 刘家英 6 偏压段侧墙 锚杆设置不 合理 调整锚杆支护 方案 充分发挥锚杆 锚固作用 边 墙横向位移控 制在 20mm 考虑偏压问题 边墙右侧锚杆增长至 5m 加强初期支护与岩体之间的连接 锚杆采 用锚垫板与工钢连接固定 现 场 07 3 26 07 9 2 0 谢财斌 袁先海 7 右线洞口段 左侧墙体支 护不合理 优化设计方案 左侧岩体和边 坡稳定 侧向 位移控制在 30mm 调整左侧边坡支护方案 将 4m 长普通砂浆 锚杆改为 6m 7m 长预应力对拉锚杆 锚杆穿 过左侧岩体 一端固定 一端张拉 张拉力 控制在 8t 右线隧道左侧边坡外增设长 18m 的抗偏压挡墙 预应力对拉锚杆穿过左侧 岩体后伸入挡墙内 预应力锚杆张拉后进 行注浆 现 场 07 4 26 07 9 2 5 刘 泽 刘家英 白联刚 8 锚杆施工质 量差 加强过程控制 锚杆 3 天抗拔 力达到 5t 锚杆采用锚固剂锚固 全长锚固 锚杆 孔眼成孔后采用竹竿探孔 确保孔眼畅通 计算孔眼内理论填塞锚固剂数量 锚固剂 浸泡时间控制在 60 秒至 80 秒 严禁超浸 每 10m 抽测 3 根锚杆做抗拔试验 抗拔力 现 场 07 3 26 07 9 2 0 刘家英 黄 刚 八 针对要因制定对策措施八 针对要因制定对策措施 11 必须大于 5t 9 下断面开挖 爆破不当 优化爆破方案 不破口相临隧 道之间岩体 边墙超挖控制 在 15cm 内 开挖时边墙预留 2m 宽度后开挖 中部开挖 超前 3m 边墙开挖循环长度控制在 4 榀钢 架长度内 边墙采用微差爆破 外侧延时 爆破 分段段位间隔 2 段 开挖后人工配 合风镐清理边墙 严禁挖掘机清理扰动左侧 边墙岩体 现 场 07 6 20 07 10 20 骆 斌 刘 泽 10 左右线开挖 掌子面之间 错开距离不 合理 调整施工组织 增大左右线隧 道开挖掌子面 之间距离 右线隧道开挖 掌子面超前左 线 50m 左线隧道进洞前先施作明洞挡墙 暗洞口 部 6 套拱和左侧反压回填砼 右线隧道暗 洞口部施作超前小导管 2 榀工钢套拱后破口 进洞 右线隧道先进洞 超前左线暗洞 50m 后左线隧道方可破口进洞 现 场 07 2 20 07 9 2 0 刘 泽 黄 刚 11 监测点和监 测项目不能 反映偏压 调整监控量测 方案 能够监测开挖 岩体的偏压 及时反馈信息 洞口段增设地表位移 洞内拱顶横向位移 边墙侧向位移 3 项监测点 洞口段监控量 测点中线位置每 5m 设一个监测断面 地表 沉降监测宽度为两侧开挖边线 10m 范围 初期监测频率为 2 次 天 及时反馈信息 现 场 07 2 25 07 11 20 白联刚 林玉成 12 地表及洞内 结构变形大 调整支护参数 加强过程控制 拱顶沉降 地 表沉降 水平 收敛控制值 30mm 岩体侧 向位移控制值 20mm 分析变形异常部位洞内岩体和对应比表土 石结合情况 增设 L 2m 拱部径向注浆管 注浆压力控制在 0 4 0 6MPa 拱部开挖超过 2m 后及时进行拱部地层注浆 开挖采用三 台阶分部开挖 拱部开挖高度至 110 度范围 增设锁脚锚杆 在分层位置设两根 L 4m 锁 脚锚杆 加强工钢节点连接质量 预备 工钢 钢管等应急物资 变形值达到警戒值 时立即增设临时支撑 现 场 07 4 20 07 10 20 刘 泽 白联刚 隧道施工前现场放线测量调查 隧道洞口深沟原状 12 进洞前请专家论证方案 专家和小组现场分析制约隧道进洞的因素 现场测量洞外断层 分析地质 专家和小组成员现场分析洞口段变形较大的原因 1 针对业主 设计和监理相关人员首次接触浅埋大跨偏压小净距隧道的现状 2007 年 2 月 2 日 请专 家 首发公司领导 京包高速公路项目管理处 设计院 中航勘察设计院 监理公司 局北京分公司领 导召开隧道工程专题会 论证设计方案和施工方案 通过论证 相关各方对设计和施工方案有了更清醒 的认识 考虑洞口段严重偏压 拱部左侧覆盖层厚度最小值仅 96cm 的现状 结合工程地质情况 为解决 洞口偏压问题 在左线隧道明洞左侧增设 27m 抗偏压挡墙 暗洞口部左侧 13m 长度范围设 C25 反压回填 混凝土 右线隧道明洞左侧设 15m 长抗偏压挡墙 2007 年 2 月 15 日由小组长刘泽组织技术人员 现场 管理人员和作业班组进行技术交底 作业工人对洞口段施工难点和重点有了更清晰的认识 2 2007 年 3 月 8 日 基于明洞开挖边坡高度高 冬季施工未及时锚喷封闭 存在较大安全隐患的现状 小组组织现场管理人员和作业班组人员现场分析后制定了边坡锚喷支护方案 从下往上按 5m 高度分层搭 设钢管支架 分层修坡分层锚喷支护 为充分发挥锚杆锚固力 将原设计的砂浆锚杆改为锚固剂锚杆 全长锚固 锚杆垂直于岩层面 九 实施对策九 实施对策 13 3 为确保进洞安全 2007 年 3 月 20 日 暗挖进洞前请专家 业主 设计 勘察 监理和施工单位相关 人员现场察看 针对隧道破口位置顶部围岩破碎 洞口严重偏压的现状 右线隧道进洞前在暗洞口部设 双层 L 4m 30cm 42 4 超前注浆小导管 布设在隧道拱部 110 度和左侧 35 度范围 并在暗洞口部设两 榀 I22a 工钢套拱 超前小导管注浆后与套拱工钢焊接连接 左线隧道进洞前施作左侧套拱以下 4 75m 高 度的挡墙 暗洞左侧 13m 反压回填混凝土 并施作暗洞口部明洞范围内的 6m 钢筋混凝土套拱 考虑洞口 围岩破碎 进洞前在隧道拱部 110 度范围设双层注浆小导管 小导管注浆压力控制在 0 5 1MPa 右线 隧道左侧浅埋段从地表设 L 2m 22 砂浆锚杆 喷射 10cm 厚 C20 喷射混凝土 行 车 道 中 线 1 0 3 1 0 5 地面线 496621621174100 8111000 900 地表加固区 C25片石砼挡墙 暗洞口部I22a工钢套拱 2榀工钢 排距50cm 55 42 4小导管 40cm L 4m 200 100 80 35 30 15 55 R740 R820 R835 R865 R601 R681 R696 R726 1210150 22锚杆L 2m 间距1m 梅花型布置 170 697 25锚杆 挡墙 右线隧道暗洞口部优化后的施工图 暗洞口部段原设计为 CRD 工法分为 4 块开挖 分析认为 分块开挖中间设临时工钢支撑时 开挖爆 破容易将临时支撑损坏 支撑弯曲或偏移可能导致与之相接的初期支护工钢一起移动 为此 将 CRD 工 法改为三台阶分部法开挖 采用环形开挖预留核心岩开挖拱部 110 度岩体 拱部 110 度底部至起拱线高 度分为左右两部份开挖 最后下台阶分为左右两部份分块开挖 16 2 3 157 55 11 65 行 车 道 中 线 16 2 3 157 55 环形开挖 核心岩开挖 下台阶左幅开挖 下台阶右幅开挖 35 35 左半幅开挖 右半幅开挖 110 11 65 工钢支撑 工钢支撑 洞口段原设计 CRD 工法开挖 优化后三台阶法开挖 14 4 针对左右线隧道开挖边线净距仅 8 31m 为偏压小净距隧道 2007 年 3 月 28 日小组长刘泽组织小组 和监理讨论 从安全角度出发 两个隧道开挖掌子面纵向错开距离按大于 50m 控制 左线隧道洞口段偏 压更严重 进洞前工程量大 为此 调整施工组织 右线隧道暗挖上台阶先破口进洞 左线隧道暗挖在 右线进洞超前 50m 后开始进洞 2007 年 4 月 24 日右线隧道正式破口进洞 5 通过监测发现右线隧道洞口段拱部地表及拱顶沉降速率过大 YK33 756 地表最大沉降速率达 3mm 天 YK33 759 拱顶拱顶沉降速率达 2 5mm 天 2007 年 5 月 12 日小组现场调查分析 发现拱部地层中夹杂树 根 泥土 其中树根已经伸入开挖断面内 为此 采取加固措施 在 YK33 754 YK33 759 段拱部初期支 护表面增设径向注浆小导管 L 2m 42 4 小导管 环向间距 1 2m 纵向间隔一榀钢架设置一环 蒲晓 容将编制的施工方案报监理审批 刘泽组织现场人员和技术人员交底后实施 刘家英检查落实情况 6 考虑隧道偏压 2007 年 5 月 18 日 设计院现场察看 小组成员参加现场分析会 为进一步监测洞口 段围岩偏压引起的水平位移 决定在洞口段隧道中线对应地表位置纵向按 5m 间距设一个水平位移监测点 在洞内拱顶中线位置纵向按 5m 间距设一个水平位移监测点 左右侧边墙上按 2 5m 间距设水平位移监测 点 采用全站仪直接测量监测点的坐标 通过计算判断围岩水平位移值 该项工作由白联刚具体执行 监测数据每天晚上 20 00 准时提交工程部和总工程师 7 下台阶开挖前 2007 年 8 月 28 日小组在会议室召开专题会 分析认为隧道右侧拱部覆盖层厚度大 左侧覆盖层厚度薄 考虑偏压 下台阶开挖时 隧道右侧边墙锚杆加长至 L 5m 根 锚杆采用锚固剂全 长锚固 端部设锚垫板与工钢焊接 为确保边坡围岩稳定 在右线隧道暗洞与左线隧道明洞之间纵向 18m 长度范围右线隧道左侧边坡上设 22 预应力对拉锚杆 上述措施由安质部刘家英和领工员黄刚负责 落实 8 下台阶开挖爆破未能有效保护两隧道之间岩体 2007 年 9 月 10 日 小组长刘泽召集小组成员和开挖 班组现场分析 认为小净距隧道中两隧道之间岩柱是关键 开挖时采用弱爆破 先开挖中部岩体 为边 部岩体开挖创造临空面 加强边墙收敛监测 开挖后前 10 天内每天监测两次 如无大的变化适当减小监 测频率 发现异常监测小组长白联刚立即报告 监测资料整理后每天晚上 20 00 准时上报 地面线 16 2 L 5 1m 22锚杆 11 65 径向注浆导管 42 4 L 2m 1 2m 锚垫板 10mm 10cm 10cm 5 1 1 5 1 0 3 22 L 2m 2m 右线隧道暗洞口部段加强支护措施图 左线隧道左侧反压回填砼横断面图 15 结合京包高速公路德胜口隧道南端洞口段集浅埋 偏压 大跨 小净距为一体 施工难度 大 风险大的实际情况 通过设计方案和施工方案的专家论证 小组讨论 充分利用监控量测 信息化施工理念 善于探索 总结 解决了德胜口隧道南端进洞和洞口偏压段的施工难题 保 证了安全和质量 达到了 QC 小组预定的目标 取得了良好的效果 通过对蒲黄榆车站二次衬砌施工支撑拆除代换全过程监控量测数据统计分析 变形如下 项目拱顶沉降地表沉降水平收敛拱顶位移侧墙位移地表位移 预期目标45mm30mm30mm10mm10mm10mm 完成效果 最大 25mm 平均 15mm 最大 30mm 平均 25mm 最大 10mm 平均 3mm 3mm5mm5mm 洞口偏压段开挖目标 2007 年 11 月 25 日 其中右线隧道偏压段 2007 年 9 月 25 日开挖完 提前 62 天完成开挖 左线隧道偏压段 2007 年 11 月 22 日开挖完 提前 3 天完成开挖 总结 通过小组讨论 专家论证及现场摸索 解决了德胜口隧道南端洞口进洞难题 偏压段开挖 施工难题 确保洞口段开挖施工过程中初期支护结构及地层的稳定 工期 质量及安全均在可 控之中 优化施工方案 合理安排施工工序 充分利用监测信息 降低了成本投入 取得了良 好的经济效益 社会效益和技术效益 隧道明洞高边坡调整锚杆角度 采用锚固剂 24m 的高边坡始终处于稳定状态 左线隧道左侧采用抗偏压挡墙和 13m 长度的反压回填砼 解决了隧道洞口 20m 高差形成 的偏压难题 地层最大位移仅 5mm 达到了预期目标 右线隧道暗洞破口前施作 L 4m 双层注浆小导管 口部设 2 榀工钢套拱后进洞 有效的 保护了覆盖层厚度仅 1 26m 的浅埋破碎围岩的稳定 安全进洞 左线隧道洞口施作 6m 套拱及拱 部注浆小导管 左侧反压回填砼后进洞 解决了隧道左侧拱部最小覆盖层厚度仅 96cm 破碎围岩 条件下的进洞难题 采取有效措施 解决了进洞难题 确保了隧道破口进洞施工安全和质量 洞口段开挖采用三台阶分部法代替原设计 CRD 工法 保证了施工安全 节约 CRD 工法 施工中间设的临时 I22a 工钢支撑 30t 根据监控量测信息 在洞口破碎围岩段拱部设 L 2m 42 4mm 径向注浆管并注水泥浆 有效的抑制了地表及拱顶沉降 均控制在设计允许值范围内 偏压段下台阶开挖时 在偏压侧 边墙上设 L 5m 22 锚杆 隧道开挖水平收敛最大值仅 10mm 针对隧道浅埋偏压采取一系列措 施 地表位移 洞顶位移 侧墙位移最大值仅 5mm 实现了预