大斷面隧道臺階法施工技術(shù)

中鐵五局二公司江陰海港大道項目經(jīng)理部大斷面隧道施工技術(shù)簡介張祖林2014年1月10日臺階法與雙側(cè)壁導(dǎo)坑法優(yōu)缺點4工程概況1施工方案選擇2工藝流程對比3施工中需注意事項

5目

錄1工程概況江陰市海港大道鳳凰山隧道（全長442m）、秦望山隧道（左線全長700m，右線全長665m）均屬于大跨度、小凈距、淺埋隧道。最大開挖寬度17.21m，隧道呈扁平狀，平均開挖斷面達(dá)165m2。隧道地質(zhì)為粉砂巖、砂巖，局部夾少量泥巖，單層厚2-10cm，其中泥巖為軟質(zhì)巖石，而粉砂巖為較堅硬巖石，其中淺埋段為中等風(fēng)化，深埋段為微風(fēng)化。隧道圍巖以IV、V級圍巖為主，隧道進(jìn)出洞采取φ108超前大管棚支護(hù)，洞內(nèi)采取Φ42超前小導(dǎo)管注漿，全環(huán)型鋼拱架、噴錨支護(hù)。隧道于2012年11月開始施工，2013年7月12日開挖支護(hù)全部完成，共計用時251天。鳳凰山隧道、秦望山隧道按一級公路雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，采用分離式雙洞單向行駛方案，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：設(shè)計行車速度為80km/h；隧道建筑限界：凈寬14.5m、凈高7.8m、建筑限界高度5.0m，如圖1所示。圖1隧道建筑限界及內(nèi)凈空斷面圖圖2秦望山隧道進(jìn)口洞口開挖2.1隧道圍巖設(shè)計參數(shù)原設(shè)計施工方法為V級圍巖采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖，各級圍巖復(fù)合式襯砌支護(hù)設(shè)計參數(shù)見表1所示：表1隧道圍巖復(fù)合式襯砌支護(hù)設(shè)計參數(shù)表2施工方案選擇由于受總體工期的影響，采用原設(shè)計的開挖方法無法在給定的時間內(nèi)貫通，經(jīng)施工單位提議，業(yè)主、監(jiān)理、專家組一起論證后，洞口段30m范圍采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，其余段落采用三臺階法施工。圖3秦望山隧道左洞進(jìn)口2.2斷面分割及施工順序（1）雙側(cè)壁法將工作面圍巖分割成6塊，如圖4所示。圖4雙側(cè)壁法施工斷面圖雙側(cè)壁法施工順序：左導(dǎo)坑上部開挖支護(hù)→左導(dǎo)坑下部開挖支護(hù)→右導(dǎo)坑上部開挖支護(hù)→右導(dǎo)坑下部開挖支護(hù)→中導(dǎo)坑上部開挖支護(hù)→中導(dǎo)坑下部開挖支護(hù)。圖5隧道進(jìn)口處雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工

圖6雙側(cè)壁法右導(dǎo)坑上部開挖支護(hù)圖（2）臺階法分割成3塊，如圖7所示。圖7臺階法施工斷面圖臺階法施工順序：上臺階開挖支護(hù)→下臺階開挖支護(hù)→仰拱開挖支護(hù)。根據(jù)本隧道的地質(zhì)條件和原設(shè)計支護(hù)參數(shù)，按三臺階法施工能加快進(jìn)度，超欠挖容易得到有效控制，施工質(zhì)量得到提高。3.1臺階法施工工藝流程圖8臺階法施工工藝圖3工藝流程對比3.1.1主要操作要點（1）斷面測量利用全站儀與水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量放樣，對隧道周邊眼、輔助眼、掏槽眼等精確放樣。（2）鋼架及錨桿等的加工加工場地用砼硬化，精確抹平，按設(shè)計放出加工大樣。鋼架彎制結(jié)合隧道開挖方法采用型鋼彎制機(jī)按照隧道斷面曲率分節(jié)進(jìn)行彎制，彎制完成后，先在加工場地上進(jìn)行試拼。各節(jié)鋼架拼裝，要求尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順。要求沿隧道周邊輪廓誤差不大于3cm；型鋼鋼架平放時，平面翹曲小于2cm。型鋼鋼架各單元必須明確標(biāo)出類型和單元號，并分單元堆放于地面干燥的防雨蓬內(nèi)。錨桿構(gòu)件由材料供應(yīng)商統(tǒng)一供貨，經(jīng)檢驗合格后可以根據(jù)圍巖級別選用相應(yīng)的錨桿進(jìn)行安裝。（3）超前支護(hù)洞口段采用長30m，外徑Φ108mm，壁厚8mm的熱軋無縫鋼管超前支護(hù)，鋼管尾端焊接與套拱內(nèi)工25a工字鋼上。暗洞內(nèi)采用長4.5m，外徑Φ42mm，壁厚4mm的熱軋無縫鋼管超前支護(hù)，鋼管尾端焊接在初期支護(hù)內(nèi)工22a工字鋼上，按設(shè)計要求鉆孔、頂管、注漿，待注漿液達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后即可開挖上臺階掌子面圍巖，施工中注意保證超前鋼管搭接長度大于1.0m。超前支護(hù)是軟弱圍巖隧道施工質(zhì)量的控制關(guān)鍵，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，每循環(huán)均控制在1-2榀鋼架間距左右，保證超前支護(hù)的有效性。圖9上臺階超前支護(hù)（4）上臺階開挖及支護(hù)采用全站儀將上臺階斷面輪廓線、隧道中線、法線、爆破孔眼（周邊眼、輔助眼、掏槽眼、底板眼）測量放樣于工作面上。根據(jù)經(jīng)批準(zhǔn)的爆破設(shè)計方案鉆孔、洗孔、裝藥、爆破，每次爆破開挖進(jìn)尺控制在1-2m，即1-2榀鋼架間距。上臺階開挖高度5.0m，以確保挖掘機(jī)、裝載機(jī)等能進(jìn)入工作面作業(yè)。圖10上臺階周邊眼裝藥圖11上臺階初期支護(hù)上臺階開挖完成后及時進(jìn)行初期支護(hù)。采用“初噴-錨桿-鋼筋網(wǎng)-鋼架-鋼筋網(wǎng)-復(fù)噴”的施工順序施作初期支護(hù)。系統(tǒng)錨桿采用Φ25中空錨桿，縱×環(huán)間距為75cm×100cm；鋼筋網(wǎng)為φ8雙層網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm；噴射混凝土為28cm厚C25混凝土。施工時注意每榀鋼架鎖腳錨桿的施作，鎖腳錨桿為長6mΦ25中空錨桿，錨桿方向與鉛垂線夾角控制在45°以內(nèi)，尾部與鋼架焊接牢固。（5）下臺階開挖及支護(hù)下臺階滯后上臺階工作面30m時開始開挖，開挖進(jìn)尺長度與上臺階進(jìn)尺相同，最大進(jìn)尺長度不得大于3榀鋼架。施工時必須做到左右兩側(cè)交錯進(jìn)行，錯開距離為5m，以防止噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求前開挖下臺階。開挖后及時支護(hù)，支護(hù)參數(shù)與上臺階相同。圖11下臺階開挖支護(hù)圖12下臺階開挖支護(hù)（6）分段開挖仰拱及支護(hù)下臺階開挖支護(hù)完成后及時開挖仰拱，開挖進(jìn)尺長度控制在6m以內(nèi)，并按設(shè)計要求及時支護(hù)封閉成環(huán)。（7）斷面檢測開挖斷面檢測是控制隧道超欠挖的有效手段，可采用隧道斷面儀成圖進(jìn)行檢測，也可利用全站儀放樣設(shè)計輪廓線與實際輪廓線進(jìn)行對比，后一種方法更為實用，但成圖效果不佳。初期支護(hù)斷面檢測主要采用隧道斷面儀檢測，可以兼作監(jiān)控量測的輔助手段，能直觀反映整個弧形圓順情況及初期支護(hù)變形情況，根據(jù)多次斷面測量對比可以調(diào)整隧道預(yù)留沉降量，既確保了工程質(zhì)量又在經(jīng)濟(jì)上得到了有效控制。（8）監(jiān)控量測為確保施工及結(jié)構(gòu)安全，必須做好現(xiàn)場監(jiān)控量測工作。施工階段隧道監(jiān)控量測主要是對隧道開挖后圍巖變化情況及支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行量測，及時提供圍巖穩(wěn)定程度和支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠性的安全信息，預(yù)見