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大断面隧道台阶法施工技术

根据本隧道的地质条件 和原设计支护参数,按三台 阶法施工能加快进度,超欠 挖容易得到有效控制,施工 质量得到提高。
图7 台阶法施工断面图
3 工艺流程对比
3.1台阶法施工工艺流程
图8 台阶法施工工艺图
3.1.1主要操作要点 (1)断面测量
利用全站仪与水准仪进行测量放样,对隧道周边眼、辅助眼、 掏槽眼等精确放样。
图4 双侧壁法施工断面图
双侧壁法施工顺序:左导坑上部开挖支护→左导坑下部开 挖支护→右导坑上部开挖支护→右导坑下部开挖支护→中导坑 上部开挖支护→中导坑下部开挖支护。
图5 隧道进口处双侧壁导坑施工
图6 双侧壁法右导坑上部开挖支护图
(2)台阶法分割成3块,如图7所示。
台阶法施工顺序:上台 阶开挖支护→下台阶开挖支 护→仰拱开挖支护。
(8)监控量测
为确保施工及结构安全,必须做好现场监控量测工作。 施工阶段隧道监控量测主要是对隧道开挖后围岩变化情况 及支护结构的工作状态进行量测,及时提供围岩稳定程度 和支护结构可靠性的安全信息,预见事故和险情,作为调 整和修改支护设计的依据,并在复合式衬砌中,依据测量 结果确定二次衬砌施作的时间。
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工程概况
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施工方案选择

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工艺流程对比
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台阶法与双侧壁导坑法优缺点

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施工中需注意事项
1 工程概况
江阴市海港大道凤凰山隧道(全长442m)、秦望山隧道(左线 全长700m,右线全长665m)均属于大跨度、小净距、浅埋隧道。最 大开挖宽度17.21m,隧道呈扁平状,平均开挖断面达165m2。隧道 地质为粉砂岩、砂岩,局部夹少量泥岩,单层厚2-10cm,其中泥岩 为软质岩石,而粉砂岩为较坚硬岩石,其中浅埋段为中等风化,深 埋段为微风化。隧道围岩以IV、V级围岩为主,隧道进出洞采取 φ108超前大管棚支护,洞内采取Φ42超前小导管注浆,全环型钢 拱架、喷锚支护。隧道于2012年11月开始施工, 2013年7月12日开 挖支护全部完成,共计用时251天。
凤凰山隧道、秦望山隧道按一级公路双向六车道标准设计,采 用分离式双洞单向行驶方案,主要技术标准如下:设计行车速度为 80km/h;隧道建筑限界:净宽14.5m、净高7.8m、建筑限界高度 5.0m,如图1所示。
图1 隧道建筑限界及内净空断面图
图2 秦望山隧道进口洞口开挖
2 施工方案选择
2.1隧道围岩设计参数 原设计施工方法为V级围岩采用双侧壁导坑法开挖,各 级围岩复合式衬砌支护设计参数见表1所示:
在6m以内,并按设计要求及时支护封闭成环。 (7)断面检测 开挖断面检测是控制隧道超欠挖的有效手段,可采用隧道
断面仪成图进行检测,也可利用全站仪放样设计轮廓线与实际 轮廓线进行对比,后一种方法更为实用,但成图效果不佳。
初期支护断面检测主要采用隧道断面仪检测,可以兼作监 控量测的辅助手段,能直观反映整个弧形圆顺情况及初期支护 变形情况,根据多次断面测量对比可以调整隧道预留沉降量, 既确保了工程质量又在经济上得到了有效控制。
图9 上台阶超前支护
图10 上台阶周边眼装药 图11 上台阶初期支护
(4)上台阶开挖及支护 采用全站仪将上台阶断
面轮廓线、隧道中线、法线、 爆破孔眼(周边眼、辅助眼、 掏槽眼、底板眼)测量放样 于工作面上。根据经批准的 爆破设计方案钻孔、洗孔、 装药、爆破,每次爆破开挖 进尺控制在1-2m,即1-2榀钢 架间距。上台阶开挖高度 5.0m,以确保挖掘机、装载 机等能进入工作面作业。
(2)钢架及锚杆等的加工 加工场地用砼硬化,精确抹平,按设计放出加工大样。钢架
弯制结合隧道开挖方法采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进 行弯制,弯制完成后,先在加工场地上进行试拼。各节钢架拼装, 要求尺寸准确,弧形圆顺。要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm; 型钢钢架平放时,平面翘曲小于2cm。型钢钢架各单元必须明确 标出类型和单元号,并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。
锚杆构件由材料供应商统一供货,经检验合格后可以根据围 岩级别选用相应的锚杆进行安装。
(3)超前支护 洞口段采用长30m,外径Φ108mm, 壁厚8mm的热轧无缝钢管超前支护,钢 管尾端焊接与套拱内工25a工字钢上。 暗洞内采用长4.5m,外径Φ42mm,壁厚 4mm的热轧无缝钢管超前支护,钢管尾 端焊接在初期支护内工22a工字钢上, 按设计要求钻孔、顶管、注浆,待注浆 液达到设计强度后即可开挖上台阶掌子 面围岩,施工中注意保证超前钢管搭接 长度大于1.0m。 超前支护是软弱围岩隧道施工质量 的控制关键,施工中应严格控制开挖进 尺,每循环均控制在1-2榀钢架间距左 右,保证超前支护的有效性。
上台阶开挖完成后及时进行初期支护。采用“初 喷-锚杆-钢筋网-钢架-钢筋网-复喷”的施工顺序施作 初期支护。系统锚杆采用Φ25中空锚杆,纵×环间距 为75cm×100cm;钢筋网为φ8双层网片,网格尺寸为 20cm×20cm;喷射混凝土为28cm厚C25混凝土。施工时 注意每榀钢架锁脚锚杆的施作,锁脚锚杆为长6mΦ25 中空锚杆,锚杆方向与铅垂线夹角控制在45°以内, 尾部与钢架焊接牢固。
表1 隧道围岩复合式衬砌支护设计参数表
由于受总体工期的影响,采用原设计的开挖方法无法在给定的时 间内贯通,经施工单位提议,业主、监理、专家组一起论证后,洞口 段30m范围采用双侧壁导坑法施工,其余段落采用三台阶法施工。
图3 秦望山隧道左洞进口
2.2断面分割及施工顺序 (1)双侧壁法将工作面围岩分割成6块,如图4所示。
隧道施工前,编制监控量测施工方案和实施细则,并 成立小组,专人负责监控量测工作。其中必须对拱部下沉 量测、隧道净空水平收敛、洞内、外观察进行量测;地表 下沉、地表位移观察为选测项目。
(5)下台阶开挖及支护 下台阶滞后上台阶工作面30m时开始开挖,开挖进尺长度与上台
阶进尺相同,最大进尺长度不得大于3榀钢架。施工时必须做到左右 两侧交错进行,错开距离为5m,以防止喷射混凝土强度达到规范要求 前开挖下台阶。开挖后及时支护,支护参数与上台阶相同。
图12 下台阶开挖支护
(6)分段开挖仰拱及支护 下台阶开挖支护完成后及时开挖仰拱,开挖进尺长度控制
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