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五龙岭隧道施工技术总结五龙岭隧道施工技术总结简介:
五龙岭隧道是某重点交通工程的关键控制性项目,全长约3.2公里,穿越复杂地质构造带,涵盖Ⅳ、Ⅴ级围岩及断层破碎带,施工难度大、安全风险高。为确保工程顺利推进,项目部坚持“安全第一、质量为本、科技引领”的原则,采用新奥法(NATM)结合动态设计与信息化施工管理,实施全过程监控量测,实时掌握围岩变形情况,及时调整支护参数。针对软弱围岩段,采取超前小导管注浆、管棚支护及钢拱架联合支护措施,有效控制了初期支护变形。在富水区段,通过超前地质预报与帷幕注浆技术,成功实现堵水加固,保障了施工安全。
隧道掘进过程中,推广机械化配套作业,配置三臂凿岩台车、湿喷机械手、自行式仰拱栈桥等先进设备,大幅提升了施工效率与作业安全性。同时,应用BIM技术进行施工模拟与进度管控,优化工序衔接,实现了精细化管理。环保方面,落实废水循环利用、粉尘控制及噪声防治措施,最大限度减少对周边环境的影响。
通过科学组织与技术创新,五龙岭隧道如期贯通,未发生重大安全质量事故,工程质量优良,积累了在复杂地质条件下长大隧道建设的宝贵经验,为类似工程提供了重要参考。
五龙岭隧道位于广东省翁源县连新镇塘心村阳河南面dgj32/tj 204-2016 复合材料保温板外墙外保温系统应用技术规程(附条文说明),近正交方向穿越五龙岭山脊。是北京—珠海高速公路主干线上一座六车道的双联拱隧道。
1.2结构形式(见下图)
隧道全长200m,位于半径为1220m的平面曲线上,路面超高横坡3%,路线纵坡0.5668%。隧道为扁坦形连拱结构,三心曲墙式复合衬砌,初期支护由注浆锚杆、喷射砼、钢筋网、工钢拱架组成,二次支护为C25模筑钢筋砼,在两次支护之间铺设PVC复合防水层。
进口洞门设计为削竹环框式结构,出口洞门为削竹挡墙式结构。
隧道采用三导坑先墙后拱法施工。中导坑宽5.8m,高6.4m,半圆拱形结构。中墙为2.3m宽钢筋砼,顶与中导坑拱顶高差0.5m。侧导坑宽4.71m,高6.98m(8.18m),双弧尖顶形结构。
隧道一次支护为型钢支撑锚喷支护,二次支护为模筑钢筋砼,支护设计参数见下表:
(1)隧道最大开挖宽度为32.6m,最大开挖高度11.6m,为连拱
结构形式,施工工艺复杂,施工工序多、相互干扰大。围岩经过多次扰动和应力迭加,支护荷载不断变化。
(2)隧道埋深浅,最大覆土厚度42m,覆跨比小于1.5,属浅埋
(3)隧道从山垭口穿越,围岩为断层挤压构造,地质条件差,微风化的灰岩与全~强风化的泥质砂页岩随机出现,土石混杂,软硬不均,且围岩自稳能力差,局部富含地下水,这些因素增大了施工难度。
(4)隧道一侧山势较高,另一侧山势较低,偏压十分明显。另外,左右线隧道的先后施工,使中墙受到明显的施工偏压。
(5)出口仰坡高而陡,施工影响高仰坡的稳定,高仰坡给施工也带来了附加的不安定因素。
3.1 施工工序(见下图)
隧道施工采用三导坑先行的施工方法。先进行中导坑开挖,随后相继开挖左右侧导坑,中导坑贯通后从中间向洞口浇注中墙,侧导坑则从洞口向中间施作边墙二衬。在三条导坑贯通后,且已完成中墙及边墙衬砌后进行左、右线拱部开挖及拱部二次衬砌,随后开挖中部及落底施作仰拱,形成封闭的支护结构。拱部施工时,左线超前右线30m。
本工程采用三导坑先墙后拱法施工,初期支护和二次衬砌紧跟的支护原则。
3.2.1导坑均采用微台阶法施工。土质地段上部采用人工开挖,下部采用装载机直接挖运。石质地段采用控制爆破。为防止荷载转换造成中墙偏压倾斜及“群洞效应”对中导坑产生附加荷载,导致较大变形,中柱两侧与中导坑支护结构之间的空间用渣土回填夯实,上部1.5m范围内回填C10砼。
3.2.2正线隧道拱部开挖采用环形开挖法,开挖支护一次成型,初支完成后,用方木架立中立柱进行临时支撑,二次衬砌前进行拆除。
3.2.4二次衬砌采用先墙后拱法施工。在导坑初支完成后,进行中墙边墙衬砌,中墙每循环10 m,边墙每循环6m,边墙衬砌预留工钢牛腿(便于拱部衬砌拱架架立和架立防止边墙受推力产生倾覆的横支撑)。拱部二次衬砌紧跟初期支护,距离控制在一倍洞径以内,即16m。导坑的初期支护钢拱架在正洞拱部二次衬砌的基面处理时,进行割除,并随衬砌施工向前逐段切断,下部开挖时进行临时支撑的拆除。
为减少初期支护中爆破作业对二次衬砌结构的影响,采取了以下几个措施:
(1)采用微震控制爆破,控制单段装药量在3kg/段以内,尽量减少周边眼间距,控制在50cm。
(2)控制爆破进尺,一次掘进长度控制在0.7m左右,并采取分部爆破。
(3)在二衬砼施工过程及终凝前禁止爆破作业。
(4)在爆破时将防水板翻卷,用木板遮挡,保证防水板完好无损。
3.3.1防水施工原则
隧道防水遵循“以排为主,防排结合”的原则。
防水板背后每6m(施工缝处)设一环φ50mm的软式透水管作为排水管,与中柱和边墙下部φ100的纵向排水管相连,边墙下部每6m设一横向引水管,将水引入边沟排出洞外。中墙内部预埋φ117mm的铸铁管,与中墙顶的纵向排水管相连。
进出口同时进行隧道开挖,施工中在进出口各配备了1套土石方机械进行开挖。中侧导坑上部采用人工出渣,出渣至下断面,下部采用机械铲运辅以弱爆破,自卸汽车运输至存渣场。导坑施工期间的开挖机械:1台ZL40装载机+3台5T自卸汽车联合施工。正洞施工上部采用环向开挖,下部采用机械化开挖辅以弱爆破,开挖机械如下:1台反铲挖掘机开挖倒运,1台ZL40装载机装渣,配以3台5T自卸汽车运输。
导坑施工时,配备12M3+20M3电动空压机2台、PZ—5型喷浆机2台、TY—28型风钻5台、JW350搅拌机2台等。拱部施工时,配备12M3+20M3电动空压机2台、PZ—5型喷浆机4台、TY—28型风钻5台、JW350搅拌机2台等,2台喷浆机一组进行联机喷混凝土。
施工采用自拌混凝土,泵送入模。进出口各配备施工机械:2台SW350型混凝土搅拌机,1台SY60输送泵。
隧道进行信息化施工,及时反馈施工信息,为此隧道主要进行了如下量测项目:
(2)洞内拱顶下沉监测
(3)洞内水平收敛监测
从正洞的各项量测来看,由于按照衬砌紧跟、仰拱随后的施工工序进行施工,初期支护与二次衬砌紧跟距离较近,初期支护变形较小,平均为15mm左右,最大变形为24mm,拱部二次衬砌在仰拱施工前产生了一定的变形,一般为10mm,最大15.3mm,在仰拱施工完成后,结构基本稳定。综合分析,地表下沉是由于结构的变形及下沉引起,由于二次衬砌紧跟初期支护,围岩应力释放造成支护结构变形在初期支护阶段不彻底,使二次衬砌整体下沉,沉降量约占总量的40%。如及时封闭施工仰拱,结构引起的地表下沉会减少20%左右。
通过科学施工和技术攻关,安全、优质地建成了五龙岭隧道。通过五龙岭隧道的施工,我们有以下几点体会,供大跨度、联拱隧道施工借鉴。
保证中墙稳定,是建成双联拱隧道的前提和基础
联拱隧道周边荷载通过拱部结构传递到中墙,使中墙集中受力。施工中必须有足够的措施,保证中墙不偏移、不倾斜、不发生不均匀沉降。五龙岭隧道将中墙与中导坑之间的空间用夯实粘土和砼回填,抵制了中墙左右位移,避免了正线隧道发生倾斜,但五龙岭隧道地质条件复杂多变南京市某住宅小区市政配套工程施工组织设计,围岩软硬不均,特别是中墙地基呈半土半石状。没有引起足够的重视,只采取垫层加宽加厚的处理方案,而没有对地基进行全面地处理,使得隧道在施工过程中,中墙发生了不均匀沉降,造成中墙墙体局部出现斜向和竖向裂纹,个别裂缝延伸至拱部。因此,联拱隧道施工时必须处理好中墙地基,必要时施作灰土桩、挤密桩、树根桩或注浆加固等对地基进行改良处理,提高地基承载力,达到均匀承载的目的。同时,施工中可采用加宽、加厚基础,提高其本身的抗不均匀沉降的能力,使隧道荷载通过基础进行分散,控制中墙上部荷载对中墙造成的“剪切”破坏。
导坑支护必须有足够的强度
从五龙岭隧道中导坑、侧导坑的施工来看,在土质地段初期支护均产生了不同程度的变形,为此,施工中通过变更增加仰拱,加锁脚锚杆、加横支撑等措施,改善了支护条件,抑制了施工中的结构变形。但由此说明了导坑支护设计的不合理。一是中导坑的支护强度偏低,二是侧导坑的支护不均衡。大跨联拱隧道施工一般采用导坑先行的减跨原则,导坑设计的合理与否关系隧道能否顺利建成。在很长一段时间是靠导坑初支结构来抵制围岩的全部荷载,从时间效应来看,它所单独承受荷载的时间比拱墙初期支护还要长,况且临时支护的失稳将会增加正洞整个结构附加荷载,因此临时支护的强度应不低于拱部初期支护的强度,绝不能只为经济考虑而减小支护强度。
必须解决好中墙顶部的防排水
五龙岭隧道施工完成后,在中墙与拱部施工缝出现多处渗水。分析其主要原因为①中墙顶为倒八字结构和客观存在蓄水效应,使得此处水压大,且此处为“直”“弧”交接,排水不通畅。②每榀初期支护的四根预埋螺栓必须穿过防水板,使完整的防水板产生一定的客观破坏,且通长的预埋和加压钢板很难保证密贴,保证不了螺栓孔处的防水质量。③中墙与初期支护为预埋螺栓钢板连结,受中导坑作业空间狭窄的限制,再加上中墙顶端为斜面,很难保证预埋钢板下的砼密实及砼与钢板密贴,形成流水通道。④防水板受施工过程的影响,局部出现破损,尤其是预埋钢板底部,难以修复。⑤中柱预埋泄水管,由于施工原因,泄水孔堵塞,使得中柱顶部流水不通畅。
以上说明,连拱隧道的防水重点是中墙顶部的防排水,连拱隧道的防水必须从设计和施工上不断进行改进,从根本上解决防水难点。目前,许多工程在尝试将倒“八”字结构形式改为环框式结构形式,解决中墙顶端的蓄水效应。
处理好初支与衬砌的关系
修建此大跨度隧道,二次衬砌紧跟是非常必要的,这是保证隧道施工安全的前提。但衬砌过于紧跟,不利于初期支护柔性变形,围岩应力来不及释放就被二次衬砌约束,且二次衬砌是在受力的条件下完成的强度增长,从而导致了二次衬砌结构变形开裂。从五龙岭隧道施工的经验来看,二次衬砌滞后初期支护30m,约一个月时间,可使初支柔性变形基本稳定。
tb/t 3475.2-2017标准下载导坑的结构形状有待改善