超大斷面隧道開挖技術(shù)

1、超大斷面隧道分部開挖施工技術(shù))摘 要 隨著我國高速鐵路的發(fā)展， 大斷面隧道將成為高速鐵路隧道的重要組成部分。 本文 從施工技術(shù)方面對哈大客運專線筆架山隧道 CRM施工進行了詳細的闡述和總結(jié)， 對以后同 類型的隧道施工具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞高速鐵路大斷面隧道CRD法施工技術(shù)一、擴大斷面隧道研究背景、國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)的逐步完善，我國的高速鐵路建設(shè)又進入了一個新的大 發(fā)展時期。由于鐵路等級的提高和交通量的劇增， 包括大斷面在內(nèi)的各類鐵路隧 道數(shù)量會進一步增加。目前，國內(nèi)大力發(fā)展的客運專線鐵路基本上都是一次建成雙線，同時考慮工程技術(shù)作業(yè)空間、內(nèi)部配件空間、安全空間、救援通道以及考慮空氣

2、動力學的影 響所需，客運專線鐵路隧道設(shè)計內(nèi)凈空面積達到 100m2以上。哈大客運專線設(shè)計 時速達350Km/h,隧道最大開挖面積205m2,隧道斷面內(nèi)輪廓凈面積134.66m2, 開挖工序比較繁瑣，施工難度較高。目前在國內(nèi)，如此大斷面的雙線鐵路隧道開 挖施工是一個全新的課題，國外也很少有類似的經(jīng)驗可作參考(各國高速鐵路隧 道凈空面積見下表所小)0國 家線另I運營速度(km/h)斷面積(m2)日本新干線24030061 64法國大西洋線30071北方線、東南延伸線300100地中海線350100德國漢諾威維爾茨堡 曼海姆斯圖加特 漢諾威柏林25082科隆法蘭克福30092西班牙馬德里塞維利亞27

3、075韓國漢城釜山350107中國臺灣臺北高雄35090本文對客運專線大斷面淺埋隧道開挖技術(shù)做系統(tǒng)研究，以供同仁們共同商榷和探討工程概況筆架山隧道位于普蘭店灣北一公里處，隧道進口里程 DK67+255出口里程DK67+60Q隧道全長345m隧道位于直線上，隧道內(nèi)進口至 DK67+45的16%的 上坡，DK67+450S出口為3%的上坡，隧道最大埋深約31m筆架山隧道地層巖性：隧道分布古界薊縣系泥巖、砂巖，局部表覆第四系 全新統(tǒng)坡洪積層細角礫土。地質(zhì)構(gòu)造：依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，筆架山隧道區(qū)位于 新華夏構(gòu)造體系釣魚臺-鄧屯-李店構(gòu)造帶上，根據(jù)物探資料分析隧道區(qū)中部為 一褶皺，其北翼巖芯極其破碎。三、

4、筆架山隧道開挖-CRD法施工筆架山隧道開挖采用CRD法施工，CRD法源于日本，是中壁法和臺階法的 綜合，一般用于IV級圍巖，為了更好的控制圍巖變形時采用；同時由于本隧道為 滿足運梁車通過且為淺埋偏壓隧道，故采用此方法施工。施工初期按照原設(shè)計進行施工，但是施工進度較慢，主要原因是該隧道屬 于山嶺隧道，開挖需要爆破作業(yè)，使得整個施工環(huán)節(jié)屬于單工序作業(yè)。由此造 成大量的人員、機械、設(shè)備處于閑置狀態(tài)。按照全斷面進行計算平均每月最多 進尺30m嚴重影響施工進度。因此實際施工過程對開挖、支護體系轉(zhuǎn)換等工序進行了優(yōu)化。.原設(shè)計施工情況隧道圍巖級別為田、IV級，全部采用IV級支護方式。全隧道為淺埋隧道， 暗挖

5、段全部采用交叉中隔壁（CRD法施工，CRDi要施工方法是將隧道分成 四個小斷面洞室施工，同側(cè)上下部施工間距不宜大于 8m,同一層左右部施工問 距不宜大于15m,每部開挖后及時施作臨時仰拱和初期支護，使分部支護成環(huán)， 開挖采用弱爆破設(shè)計，隧道洞身二次襯砌均在初期支護收斂變形趨于穩(wěn)定后施 作（原設(shè)計情況如下圖所示）。實際施工過程經(jīng)過組織三次相關(guān)方對優(yōu)化方案進行論證，初步將筆架山隧 道CRDfi工工法進行部分優(yōu)化，最終確立 CRDffi工優(yōu)化方案如下：(1)中隔壁改為豎撐，通過鋼型進行連接，取消噴射混凝土。臨時仰拱改 為水平支撐，取消噴射混凝土。(2)、部開挖初期支護采取分步開挖，當開挖部時在部拉槽

6、打坡 道保證、部施工進度。(3)仰拱施作按照先拆除不超過 2.0m范圍內(nèi)臨時支撐，初期支護封閉成 環(huán)后繼續(xù)拆下一段不超過2.0m的臨時支護。待支護封閉達到 6.0m后應立 即施作襯砌仰拱碎。為保證開挖仰拱時初期支護的穩(wěn)定性，在原設(shè)計原則 上每腳增設(shè)2根鎖腳錨管。(4)觀測收斂穩(wěn)定后，拆除68米中隔壁底節(jié)單元，分23次拆完，拆 除過程及時觀測，完成后施作仰拱碎。(5)隧底填充碎施作完成后，根據(jù)量測結(jié)果確定是否拆除剩余的臨時支撐。(6)為保證安全，拆除底節(jié)臨時支撐前應檢查每個連接部位及鋼架縱向連接情況B/2B/2B/21施導部工洞1施導部工洞實際施工情況.優(yōu)化后施工工序注意事項：(D為保證上部爆破

7、作業(yè)時，鉆孔臺架安全，其最短施工距離控制為 20ml 并作為機械裝磴平臺。裝磴、運輸機械進出導洞長度 20m帔度19%),臺階長度 共40m即 工序之間、 工序之間間隔40m(2)為減少相鄰作業(yè)面爆破作業(yè)干擾，隧道開挖工序之間、 工 序之間間隔10m(3)各工序循環(huán)開挖進尺12根拱架(4)初期支護、臨時支護之中隔壁必須隨開挖緊跟。上部臨時仰拱設(shè)置，在下部施工前必須設(shè)置，其設(shè)置為上部施工長度減40m臺階長度。(5)、工序開挖采用光面爆破，、工序開挖采用預裂爆破，嚴格 控制炸藥用量，采用減弱爆破方式。(6)仰拱碎隨工序施工而進行，距其學子面 10ml導洞施工在下部工序 已完成，轉(zhuǎn)到上部施工前施工，

8、采取預裂爆破方式施工。見下圖示。(7)臨時支護拆除時間根據(jù)量測結(jié)果確定，拆除順序為先橫撐，后拆除中 隔壁。臨時支撐距襯碎距離不大于12m并視情況，采取臨時支頂措施。段工施砌襯次二仰拱已施工段初期仰拱施工段廠-*m1段工施砌襯次二仰拱已施工段初期仰拱施工段廠-*m1L四，超前地質(zhì)預報與監(jiān)控量測在擴大斷面隧道作用隧道施工通過超前地質(zhì)預測預報、 監(jiān)控量測，主動獲取地質(zhì)信息，及時發(fā)現(xiàn) 異常情況，預報開挖面前方不良地質(zhì)的位置、 規(guī)模和性質(zhì)，以避免突發(fā)性地質(zhì)災 害的發(fā)生，為優(yōu)化、完善設(shè)計，制定科學、合理的施工方法提供地質(zhì)信息依據(jù)。為施工提前做好準備，及早制定預案，采取相應的技術(shù)和安全措施，以保證施工的正常

9、、安全進行筆架山隧道在施工過程中，除做好監(jiān)測必測項目同時還通過預埋傳感器采集 數(shù)據(jù)分析圍巖穩(wěn)定性，為初期支護的調(diào)整提供依據(jù)，確保施工及結(jié)構(gòu)安全，指導 下一步施工。通過多方努力，現(xiàn)筆架山隧道已經(jīng)正式貫通，取得了經(jīng)濟、進度兩 豐收。四、高速鐵路大斷面隧道存在的關(guān)鍵技術(shù)問題.施工指導問題由于大斷面隧道在斷面面積和跨度上具有鮮明的特點，由此引發(fā)了諸多的相 關(guān)工程問題（例如支護形式、支護參數(shù)、施工方法、圍巖穩(wěn)定、工程措施與工程 造價等），使得大斷面隧道施工沒有一個較為明確、實用的規(guī)范作指導。因此在 施工過程中應采取必要的監(jiān)控手段對隧道的支護進行優(yōu)化，保證安全、進度、效益受控。.防排水技術(shù)隧道防排水是一項

10、綜合工程，需要材料匹配、設(shè)計合理、施工精良、檢驗 有力、維護有效。從工程結(jié)構(gòu)方面來說，它是初期支護、防水層、排水網(wǎng)絡(luò)、襯 砌結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果，哪一方面出現(xiàn)問題，都可能導致整個防水體系的失效。 隧道在施工階段對隧道防排水工程的質(zhì)量進行嚴格控制，才能從根本上減少或避 免隧道滲漏水，事后補救效果往往欠佳。因此，筆架山隧道通過對施工人員培訓, 原材檢驗，施工過程采取多控手段來保證全包防水效果 五、結(jié)論.由于大斷面隧道在斷面面積和跨度上具有鮮明的特點， 使得大斷面隧道 施工沒有一個較為明確、實用的規(guī)范作指導根據(jù)隧道工程特點， 制定切實可行的 施工方案是隧道施工能否正常進行的關(guān)鍵。.不良地質(zhì)的施工量測尤為重要，圍巖較差地段要提前做好預測預防措施， 同時要盡早施做仰拱，及早使斷面封閉成環(huán)。堅持“管超前，嚴注漿，短開挖， 強支護，快封閉，早成環(huán)，勤量測”的原則，.大斷面隧道CRDS施工雖然工序繁瑣，但是只要能合理的安排人員和機 械，控制好施工工序和施工要點，一定可以保證施工順利安全進行。高速鐵路建設(shè)是當今世界各國鐵路建設(shè)的趨勢。 我國是一個多山的國家，隨 著高速鐵路