超浅埋大断面隧道明暗结合施工技术

2010-11-05邓尤波

山西建筑 2010年7期

邓尤波

1 工程概况

集包增建第二双线铁路卓资一号隧道位于内蒙古集宁市卓资县境内,地处内蒙古低中山区,地形崎岖复杂,沟谷切割强烈,隧道穿越地层局部埋深浅,起讫里程:DK549+390～DK550+997,全长 1 607 m,是本工程重点控制工程。

卓资一号隧道进洞口段属于浅埋新黄土,隧道埋深在-2 m～20 m,开挖断面积140.88 m2,浅埋段一般都带有偏压,施工难度大,很容易造成塌方,特别是超浅埋(埋深在-200 cm～300 cm)大断面(开挖面积大于120 m2)隧道施工难度更大,更易造成塌方引发安全事故。针对超浅埋大断面隧道施工,研究制订了本施工方法,巧妙地规避了塌方风险,成功解决了超浅埋大断面隧道施工难度大、易塌方这一技术难题。

2 施工方法

2.1 工艺流程

施工准备→测量放样→衬砌轮廓外土体开挖→修整上弧导胎模→胎模覆盖塑料布→布钢架、连接筋和钢筋网→浇筑拱圈混凝土→上弧导开挖→左右交错开挖中导→施作中导初期支护→左右交错开挖下导→施作下导初期支护→仰拱开挖→顺序浇筑仰拱及填充→施作二次衬砌。

2.2 操作要点

1)沿隧道衬砌外轮廓将地表覆盖的多余的土石清除掉,同时将缺少部分补齐,两侧拱脚处加宽,使其形成一个比隧道衬砌外轮廓稍大的胎模。要求胎模圆顺,胎模轮廓比设计衬砌外轮廓大20 cm,两侧拱脚加宽100 cm,胎模上覆盖塑料布以防止拱圈混凝土与胎模岩石粘结。

2)在胎模上布钢拱架、连接筋和钢筋网。钢拱架采用Ⅰ20型钢钢架,间距80 cm,连接筋采用Φ 22螺纹钢,环向间距 60 cm,上下两层交错布置,钢筋网采用φ 10盘条焊接成15 cm×15 cm网格。钢筋网与钢架离开胎模轮廓一定距离,确保混凝土保护层不小于5 cm。钢架要伸入扩大拱脚基底30 cm,并用砂土埋设。

3)在上弧导拱架外侧和扩大拱脚处安装模板,浇筑C25混凝土,使其形成一个厚度不小于60 cm的钢筋混凝土刚性拱圈。

4)待拱圈混凝土强度达到后,在钢筋混凝土刚性拱圈的保护下进行洞身开挖。开挖施工步骤见图1。

a.上弧导采取预留核心土环形开挖,开挖进尺根据初期支护钢架设置间距确定,最大不超过1.6 m,上台阶要求开挖矢跨比大于0.3。b.中导左右两侧马口交错开挖,先后交错2 m～3 m,开挖进尺根据初期支护钢架设置间距确定,最大不超过2.4 m,及时施作初期支护。c.下导左右两侧马口交错开挖,先后错开2 m～3 m,开挖进尺根据初期支护钢架设置间距确定,最大不超过2.4 m,及时施作初期支护。d.掘进3 m～5 m后,按上中下顺序挖除核心土,上中下三个台阶长度保持在3 m～5 m。e.分段开挖仰拱,仰拱开挖长度控制在3 m～5 m,开挖后及时施作仰拱初期支护、仰拱及填充混凝土使支护体系尽早闭合成环整体受力。

5)采用移动式栈桥进行仰拱混凝土施工。

6)混凝土灌注前按设计要求做好钢筋安装、防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。

3 监控量测技术

需进行的监控量测项目见表1。

表1 监控量测项目一览表

隧道内每隔5 m布一个量测断面,每个断面布置一个拱顶下沉测点和两条水平净空收敛量测基准线。隧道内测点布置见图2。并在隧道拱顶地表与隧道内量测断面对应位置布置地表沉降观测点,地表观测频率与隧道内量测频率相同。

净空水平收敛量测和拱顶下沉量测采用相同量测频率。测量频率见表1,实际量测频率从表中根据变形速度和距开挖工作面距离选择较高的一个量测频率。

水平收敛量测采用激光断面仪量测,开挖后按要求迅速安装测点并编号,在开挖后12 h内读取初读数。拱顶下沉量测采用激光断面仪、精密水准仪、收敛计和铟瓦尺进行量测,喷射混凝土后迅速在拱顶设点。

根据量测结果,绘制位移—时间曲线,进行回归分析,判断围岩及支护稳定情况,及时反馈,以指导施工。

4 施工效果分析

采用本施工方法与原设计施工方法相比较,每延米可节约超前支护费用约1 300元,或节约临时支撑费用约9 000元,功效提高节约费约1 100元,增加刚性拱圈混凝土费用约4 000元,增加胎模钢拱架费用约2 300元,合计每延米可节约成本5 100元,在205 m超浅埋段施工过程中,累计节约成本约105万元。