小净距隧道技术论文
科技情报开发与经济
(2007)20-0261-03文章编号:1005-6033
SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2007年第17卷第20期
收稿日期:2007-03-30
高垄口小净距隧道主要工序施工技术浅论
林芝萌1,毛利炎2
(1.浙江黄衢南高速公路有限公司,浙江衢州324000;2.衢州交通建设集团有限公司,浙江衢州,324000)
摘
要:介绍高垄口小净距隧道超前支护、洞身开挖、中夹岩柱加固、锚喷支护、监控量
测等关键工序的施工方法及施工技术要点。关键词:小净距隧道;中夹岩柱;加固技术;施工工序中图分类号:U45
文献标识码:A
随着我国高速公路的快速发展,上、下行隧道之间的净距带来的隧道选线、土地征用、建筑物的影响、环境保护等问题的矛盾日益突出。在优此情况下,小净距隧道以其净距小于规范规定,洞门结构形式壮观、施工难度、施工周期介于连拱隧道及分离式隧道之间,美,而工程造价、
在高速公路建设中受到青睐,成为高速公路建设中的选择之一。
3
3.1
洞身开挖及施工顺序
高垄口小净距隧道施工原则及要点
淋水的具体情况,遵针对高垄口隧道进、出口地段围岩差,有滴水、
循新奥法原理,按照“先排水、管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快反馈”的施工原则,在施工中注意了以下要点:第一,合理地确定施工方法、施工顺序及工序之间的距离;第二,采用三台法阶开挖,台阶长度3m~5m,及时支护封闭;第三,采用小导管注浆和预应力锚杆及时加固中夹岩柱;第四,采用微震控制爆破技术,严格控制后行洞最大一段装药量;第五,严格监控量测,及时反馈信息,做好信息施工,确保施工安全。
1工程概况
高垄口隧道位于黄衢南高速公路浙江省衢州市境内,是黄衢南高速
公路第一座小净距隧道,左洞长367m,右洞长365m。两隧道之间的净距为6.30m~7.50m,隧道净宽11.40m,为双线双洞小净距隧道。
隧道围岩地质条件较差,进出口端为残坡积含少量碎石的亚黏土,全风化、强风化砂岩破碎松散,有少量的滴水、淋水,隧道中部为弱风化砂岩。
隧道设计:Ⅴ级围岩132m,两洞均采用单侧壁导坑台阶法施工。Ⅳ级围岩115m,先行洞采用台阶法施工,后行洞采用单侧壁导坑法施工。
3.2V级围岩地段施工及开挖顺序
高垄口隧道从出口端单向开挖,右洞先于左洞施工。洞口段V级围
左洞采岩浅埋段左、右洞均采用侧壁导坑法施工,其余V级围岩地段右、取三台阶法开挖。
Ⅲ级围岩119m,先行洞全断面开挖,后行洞先在断面底部开挖超前小导坑(宽2m~3m,高4m~5m),剩余断面开挖一次到位。
隧道按新奥法施工,强调在施工中严格微震光面爆破及两隧道之间净土柱的加固。
3.2.1洞口段Ⅴ级围岩浅埋段施工及开挖顺序
洞口Ⅴ级围岩浅埋段右洞侧壁导坑及剩余主洞部分开挖先于左洞
侧壁导坑开挖。
下台阶6步流水作业法施工(1上台阶Ⅰ先行洞:侧壁导坑采用上、
超前支护→2上台阶Ⅰ开挖→3上台阶Ⅰ初支→4下台阶Ⅰ超前支护→5下台阶Ⅰ开挖(落后上台阶3m~5m)→6下台阶Ⅰ初支);主洞剩余部分施工为方便打设中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆,采用三台阶11步流水作业法施工(7上台阶Ⅰ超前支护→8上台阶Ⅰ开挖→9上台阶Ⅰ初支→10中台阶Ⅰ超前支护→11中台阶Ⅰ开挖(落后上台阶3m~5m)→
2
2.1
洞口开挖及超前支护
洞口开挖
遵循隧道施工“早进晚出”的原则,洞口明洞地段及其边坡、仰坡从
仰坡的扰动,维持上到下进行分层开挖、分层支护,尽可能减少对边坡、边坡、仰坡的稳定。
进口端偏压地段处理:采取隧道两侧边坡刷坡减载,进行洞顶分层填筑,填筑高3m~仰坡稳定。3.50m。提前施作完善排水系统,保持边坡、洞口段尽量不用爆破开挖,必要时可采取浅眼松动爆破施工。
12中台阶Ⅰ初支→13打设中台阶范围的中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆→14下台阶Ⅰ超前支护→15下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5m)→
16下台阶Ⅰ初支,拆除侧壁临时支护→17打设下台阶范围的中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆)。
后行洞:侧壁导坑采用上、下台阶8步流水法施工(1上台阶Ⅱ超前支护→2上台阶Ⅱ开挖(落后先行洞主洞下台阶40m~50m)→3上台阶
2.2超前支护
为防止洞口段软弱围岩地段开挖坍塌,洞口Ⅴ级围岩软弱浅埋段,
采用长管棚超前支护,注浆加固。长管棚单根长度30m,环向间距40
Ⅱ初支→4对上台阶范围的中夹岩柱的水平锚杆进行注浆,张拉锚固→5下台阶Ⅱ超前支护→6下台阶Ⅱ超支(落后上台阶3m~5m)→7下台阶
cm,采用d108mm×6mm热轧无缝钢管制作,管壁每隔10cm梅花形布眼,眼孔直径为12mm,采用水泥浆与水玻璃体积1∶0.50的双液进行注浆。
进行钻孔,将长长管棚沿隧道开挖轮廓线外40cm,以外插角2.50°
管棚送入围岩中,用锚固剂封堵孔口管与长管棚钢管之间的空隙后进行压注双液。
压注双液前,在每根长管棚的孔口外安设止浆阀,采用KBY50/70双液注浆机进行注浆。注浆顺序从两侧向中间进行压注浆液,注浆初压力0.5MPa~1.0MPa,终压2.00MPa。单孔注浆压力达到设计终压2.0
Ⅱ初支→8对下台阶范围的中夹岩柱的水平锚杆进行注浆,张拉锚固),主洞剩余部分采用三台阶10步作业法施工(9上台阶Ⅱ超前支护→10上台阶Ⅱ开挖→11上台阶Ⅱ初支→12中台阶Ⅱ超前支护→13中台阶Ⅱ开挖(落后上台阶3m~5m)→14中台阶Ⅱ初支→15下台阶Ⅱ超前支护→16下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5m)→17下台阶Ⅰ开挖→18下台阶支护)。
每循环进尺0.80m及1.30m,与工字钢型钢拱间距相适应,台阶间距3.0m~5.0m,开挖后及时施工做初期支护。
为减少后行洞开挖对先行洞的影响,后行洞侧壁导坑的开挖在先行网、喷砼初期支护,进行了中洞主洞开挖支护架设了型钢拱,进行了锚、夹岩柱对拉锚杆打设,施加预应力加固后进行。
后行洞侧壁导坑开挖滞后于右洞主洞开挖40m~50m。
MPa,注浆量达到计算值的80%以上,进行3~4次短时间闷压后,可结束该孔位的注浆。注浆过程中如遇注浆孔串浆或跑浆,可隔孔或隔几个孔压注浆液。当所有注浆孔均符合单孔注浆结束的条件后,可结束注浆。
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小净距隧道技术论文
洞口V级围岩浅埋段施工及开挖顺序见图1。后上台阶3m~5m)→6中台阶Ⅰ初支→7Ⅳ级围岩地段打设中台阶范围的中夹岩柱的水平贯通对拉预应力锚杆;Ⅲ级围岩地段打设涨壳式预应力注浆锚杆→8下台阶Ⅰ超前支护→9下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5
m)→10下台阶Ⅰ初支→11IV级围岩地段打设下台阶范围的中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆。Ⅲ打设涨壳式预应力注浆锚杆。
后行洞主洞开挖采用三台阶法施工,施工工序:1上台阶Ⅱ超前支护→2上台阶Ⅱ开挖(落后先行洞40m~50m)→3上台阶Ⅱ初支→4中台阶Ⅱ超前支护→5中台阶Ⅱ开挖(落后上台阶3m~5m)→6中台阶Ⅱ初支→7Ⅳ级围岩地段对上台阶范围的中夹岩柱的水平贯通对拉锚杆进行注浆,张拉锚固;Ⅲ级围岩地段打设涨壳式预应力注浆锚杆→8下台阶
3.2.2Ⅴ级围岩深埋段开挖及施工顺序
Ⅴ级围岩深埋段为进行中夹岩对拉预应力锚杆施工,均采用三台阶法施工,台阶间距3m~下台阶施作5m,开挖后及时进行初期支护及中、中夹岩柱的对拉预应力锚杆。后行洞上台阶开挖滞后于先行洞下台阶开挖40m~50m。
Ⅱ超前支护→9下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5m)→10下台阶Ⅰ初支→11Ⅳ级围岩地段对下台阶范围的中夹岩柱的水平贯通对拉锚杆进行注浆,张拉锚固。Ⅲ级围岩地段打设涨壳式预应力注浆锚杆。
3.2.4爆破作业
小净距隧道由于中夹岩柱的厚度较小,后行洞开挖爆破震动对先行
Ⅴ级围岩深埋段开挖及施工顺序见图2。
开挖的隧道的安全产生较大影响。应将先行开挖隧道衬砌处震动波速控制在15cm/s以内,并以此作为后行洞隧道开挖爆破设计及现场实施时控制最大一段爆破用药量的计算依据。在爆破中为避免爆破震动波的叠加,采用微差控制爆破,各段起爆时差按以往经验要大于100ms。
对于Ⅳ级、Ⅲ级围岩地段采用光面爆破,周边眼在爆破作业中用药量仅为计算用药量的60%,适当减少周边眼的装药量;通过有限元模拟计算,使围岩在变形释放荷载及爆破震动波瞬间作用于围岩时,Ⅳ级、Ⅲ级围岩是稳定的。通过监控爆破对周边及中夹岩柱破坏程度,以便对爆破震动加以控制,保证中夹岩柱的稳定。
图2Ⅴ级围岩深埋段开挖施工顺序图
先行洞采用三台阶法施工,施工顺序:1上台阶Ⅰ超前支护→2上台阶Ⅰ开挖→3上台阶Ⅰ初支→4中台阶Ⅰ超前支护→5中台阶Ⅰ开挖(落后上台阶3m~5m)→6中台阶Ⅰ初支→7打设中台阶范围的中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆→8下台阶Ⅰ超前支护→9下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5m)→10下台阶Ⅰ初支→11打设下台阶范围的中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆。
后行洞采用三台阶法施工,施工顺序:1上台阶Ⅱ超前支护→2上台阶Ⅱ开挖(落后先行洞40m~50m)→3上台阶Ⅱ初支→4中台阶Ⅱ超前支护→5中台阶Ⅱ开挖(落后上台阶3m~5m)→6中台阶Ⅱ初支→7对中台阶范围的中夹岩柱的水平贯通锚杆进行注浆,张拉锚固→8下台阶
4
4.1
中夹岩柱加固
中夹岩柱加固技术要点
由于小净距隧道中夹岩厚度小,为减少Ⅳ级、Ⅲ级围岩在开挖过程
中围岩变形及爆破震动的影响,通过对中夹岩柱加固,确保中夹岩柱在施工过程中的稳定。
中夹岩柱加固技术措施:Ⅴ级围岩地段中夹岩柱施作d42mm×4m超前小导管注浆;Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段中夹岩柱施作水平贯通中空预应力对拉注浆锚杆;Ⅲ级围岩地段中夹岩柱施作涨壳式中空预应力注浆锚杆。
左洞开挖前打设超前小导管注浆加固中夹中夹岩柱加固施工:右、
岩柱,开挖后施作中夹岩预应力锚杆。
Ⅱ超前支护→9下台阶Ⅰ开挖(落后中台阶3m~5m)→10下台阶Ⅰ初支→11对下台阶范围的中夹岩柱水平贯通锚杆进行注浆,张拉锚固。
3.2.3Ⅳ级及以上围岩开挖及施工顺序
为便于Ⅳ级围岩打设中夹岩柱的水平贯通预应力锚杆及Ⅲ级围岩右洞均采用三台阶法开挖,每一循环进打设涨壳式预应力注浆锚杆,左、尺采取微震光面爆破一次成型。
左洞开挖断面滞后右洞开挖面40m~爆破采用垂直楔形掏槽,50m。掏槽眼布设在每洞中线外侧,周边光爆眼采用小药卷间隔装药,适当减少装药量,减少爆破对中夹岩柱的影响。
4.2采用超前小导管注浆加固中夹岩柱
洞口经刷坡、临时支护后,在暗洞口施作砼套拱,打设长30md108
6mm的长管棚注浆加固围岩。对暗洞中夹岩柱两侧打设超前小导mm×
管注浆加固中夹岩柱。
(1)中夹岩柱两侧施作的超前小导管采用d42mm×4mm长度4m的热轧无缝钢管,管壁每隔7.5cm交错钻眼,眼孔直径8mm。
(2)沿中夹岩两侧的水平向前,外插角10°将小导管打入中夹岩柱内。小导管环向间距40cm,纵向排间距2.50m。
(3)在小导管管口处用锚固剂堵塞小导管与钻孔壁之间的空隙。待锚固剂达到强度后进行注浆。浆夜配合比为:水泥浆水灰比1∶1,水泥浆与水玻璃体积比为1∶0.5。
(4)铺设注浆管路,采种KBY50/70双液注浆机进行注浆。注浆初压
Ⅳ级围岩的每循环进尺约1.80m,Ⅲ级围岩的每循环进尺约为2.5m。Ⅳ级围岩地段打设水平贯通预应力对拉锚杆,Ⅲ级围岩打设涨壳式预应力注浆锚杆,对中夹岩柱进行加固。
Ⅳ级、Ⅲ级围岩段施工及开挖顺序见图3。
1
3上台阶Ⅰ2中台阶Ⅰ5下台阶Ⅰ9先行洞
图3
31
6
4
6477
8810111110
上台阶Ⅱ2中台阶Ⅱ
上中台阶分界线
为0.50MPa~1.00MPa,终压2.00MPa。单孔注浆压力达到2.00MPa,注浆量达到计算值80%以上,进行3~4次短时间闷压后,可结束该孔注浆。所有注浆孔均符合单孔注浆要求后,可结束该排小导管注浆。
5
下台阶Ⅱ后行洞
9
中下台阶
分界线
4.3初期支护
高垄口隧道小净距隧道初期支护包括喷素砼,挂E6定型钢筋焊接
网(15cm×15cm)及施作d25mm×5mm中空注浆锚杆和16号、14号工字钢型钢拱支撑等。
依据围岩类别不同分别进行施作,初喷砼、挂网、锚杆、架立型钢拱紧跟开挖面及时施作,复喷砼到设计厚度,初支距离掌子面不超过40
Ⅳ级和Ⅲ级围岩段施工工序
先行洞采用三台阶法施工,施工工序:1上台阶Ⅰ超前支护→2上台阶Ⅰ开挖→3上台阶Ⅰ初支→4中台阶Ⅰ超前支护→5中台阶Ⅰ开挖(落
cm。
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小净距隧道技术论文
4.4采用中空预应力锚杆加固中夹岩柱
(1)Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段应用水平贯通对拉中空预应力注浆锚杆加
通过量测数据的分析处理,预测和确认围岩最终稳定时间,指导施工顺序和施作二次衬砌的时间,提供修正支护参数,进行信息施工和信息设计。
固中夹岩柱。
Ⅴ级、Ⅳ级围岩水平贯通式对拉注浆锚杆采用d25mm×5mm中空钢质杆体,纵、横间距分别为0.5m×1.00m及1.00m×1.00m,张拉设备采用穿心式千斤顶,锚杆抗拔力为70kN,水平贯通锚杆中间固定,两端张拉。
采用风钻钻孔并进行清孔后,将锚头装入锚杆,用风钻均匀将两端包有塑料套管的锚杆推进到锚孔孔底,卸下风钻,装上止浆塞。铺设注浆管路进行注浆。
注浆2天后,安装预应力专用垫板及专用锚具,采用穿心式千斤顶进行张拉并同时用专用工具拧紧锚具上的螺母,达到设计所需预应力。
张拉时,施加初始预应力为设计张拉力的10%,并以此作为量取锚杆张拉伸长量的起算点。
张拉采用伸长量及张拉力双控。实际的张拉伸长量不得超过计算伸张拉时为避免产生局部压应力集中现象,在同一断面上应间长量的6%。隔进行张拉。
张拉时操作人员不得站在张拉设备的下方及后端,并加设安全防护措施。
(2)Ⅲ级围岩地段应用涨壳式中空预应力锚杆加固中夹岩柱。Ⅲ级围岩地段应用d25mm×5mm涨壳式中空预应力注浆锚杆,长4.00m,纵横间距1.00m×1.20m。
采用风钻钻孔并进行清孔,在锚杆的锚固端的端部涨壳内装上楔块,用风钻将端头装好楔块靠孔口端包有1/2杆体长塑料管的锚杆送入锚孔内,并用风钻将楔块送入涨壳内,待涨壳张开,将锚杆固定锚孔内。
其余操作同水平贯通对拉中空预应力注浆锚杆。
6结论
(1)在地形条件受到限制,征地困难,尤其是在城市修建隧道,采用
小净距隧道是一种较好的隧道结构形式。
(2)小净距隧道的净距应考虑洞口软弱破碎围岩地段围岩的自稳能力,采用合理安全的净距。
(3)小净距隧道应遵循新奥法原理,按照“先排水、管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快反馈”的原则组织施工。
(4)小净距隧道设计和施工的关键是要加固好中夹岩柱,尤其是洞口软弱围岩地段应采取超前小导管预注浆及水平贯通对拉预应力注浆锚杆等加固措施,以确保中夹岩柱的稳定。
(5)小净距隧道对钻爆施工必须采取严格措施进行监控。应采取微差光爆技术,严格控制最大一段的装药量,以减小爆破震动对隧道结构的影响。
(6)小净距隧道施工应加强工序控制,合理安排双洞开挖顺序、工序之间间隔距离,有效控制因净距小而引起的围岩变形,确保隧道结构安全。
参考文献
[1][2]
交通部重庆交通科研设计院.JTGD70—2004公路隧道设计规范交通部重庆公路科学研究所.JTJ042—94公路隧道施工技术规范
(责任编辑:薛培荣)
[S].北京:人民交通出版社,2004.[S].北京:人民交通出版社,1995.
5
5.1
监控量测
监控量测的目的
监控量测是采用复合式衬砌隧道必须实施的项目,也是高垄口隧道
───────────────
第一作者简介:林芝萌,女,1963年生,2003年毕业于长沙理工大学,工程师,浙江黄衢南高速公路有限公司,浙江省衢州市三衢路39号,
324000.
施工组织设计的一项重要内容。
通过监控量测掌握围岩和支护状态,进行动态管理,确保施工安全;指导施工,检验和修正隧道预设计,为小净距隧道设计和施工积累类比参考资料。
"""""""""""""""""""""
更正
因作者不慎,原发表在2007年第3期第174页的图4有误,现更正为下图。
5.2监控量测项目
高垄口隧道除施工单位组织量测小组实施量测计划外,业主通过招
1.41.2输入/输出
1a
3
bab
ab
2
标成立了专门的监控量测小组进行量测。监控量测的项目:必测项目有工程地质描述及支护状态观察、周边位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉量测;选测项目有围岩内部位移监测、锚杆轴力监测、围岩压力及型钢拱应力监测等。
1.00.80.60.40.200
200
400
600时间/s
5.3量测数据处理与应用
量测小组每天整理现场量测数据,绘制时态曲线,当位移—时间曲
线趋于平缓时,应进行数据处理或回归分析,推算最终位移和掌握位移变化规律;当位移急剧增加时,表明围岩和支护已呈不稳定状态,此时应密切监视围岩的动态,并加强支护,必要时暂停开挖,采取加强措施进行妥善处理。
80010001200
a为本文控制系统;b为常规PID控制系统
DiscussiontheConstructionTechniquesinMainWorkingProcedures
inGaolongkouTunnelwithSmallFreeDistance
LINZhi-meng,MAOLi-yan
ABSTRACT:ThispaperintroducestheconstructionmethodsandkeypointsofsomecriticalworkingproceduresadoptedinGaolongkouTunnelwithsmallfeedistancesuchastheadvancesupport,tunnelexcavation,andreinforcementoftheintermediaterockpillar,shotcreterockboltsupport,andmonitoringmeasurements.
KEYWORDS:tunnelwithsmallfreedistance;intermediaterockpillar;reinforcementtechnique;workingprocedureofconstruction
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