双线Ⅲ级水平砂岩层三台阶法施工技术

2013-12-31张勇

山西建筑 2013年9期

张勇

(中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆 400000)

1 工程概况

石楼隧道位于山西省吕梁市石楼县与隰县境内，为黄土高原丘陵地貌，地形起伏较大，隧道最大埋深约为252 m，最小埋深约为10 m。本隧道为单洞双线隧道，直线段线间距为4.0 m。隧道进口里程为DK221+415，出口里程为DK234+225，全长12 810 m。其中Ⅲ级围岩(水平成层)砂岩长度3800 m，主要位于石楼隧道2号、3号、4号斜井之间。

2 方案的产生

原设计Ⅲ级围岩(水平成层)采用全断面或两台阶法施工，但Ⅲ级围岩(水平成层)初期支护采用了130°范围拱架，下部不设拱架(即上台阶130°范围内设置格栅钢架)。

如采用全断面或两台阶法施工容易造成初期支护拱架在施工时存在一定难度，且对于130°拱架脚容易造成悬空。针对以上情况，并结合断面尺寸和设计参数，经过多次试验，决定Ⅲ级围岩(水平成层)采用三台阶法施工(见图1)。

图1 三台阶施工工法工序图

3 方案的实施

针对Ⅲ级围岩(水平成层)的岩性和设计支护参数，三台阶各台阶高度分布见图2。

3.1 施工方法

施工时将隧道分为三个台阶进行开挖。先开挖上部台阶(开挖高度控制在拱架脚位置)，上部开挖完成后施作上部洞身结构的初期支护，即初喷4 cm厚混凝土，架立钢架，然后钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。上台阶施工至3m～5 m后，开挖中部台阶，施作洞身结构的初期支护及封底，工序与上台阶相同。中台阶开挖10 m～20 m后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。下台阶开挖完成后及时灌注该段仰拱及隧底填充。最后利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)(见图3)。

3.2 钻爆设计

1)施工方法简述。钻眼采用简易钻眼平台，YT-28风钻打眼，起爆方式为非电雷管孔内微差起爆。钻爆参数为:掏槽眼深3.7 m，其他炮眼深3.5 m，计划循环进尺3.5 m，周边眼采用25 mm小直径药卷空气间隔装药，其他炮眼采用φ32 mm药卷连续装药，掏槽眼孔底加强装药。2)爆破布眼及各台阶布眼情况。各台阶炮眼深度及数量汇总表见表1。

图2 三台阶高度分布示意图

图3 工艺流程图

4 施工方法的优点

采用本方法施工Ⅲ级围岩(水平成层)130°拱架断面主要有以下优点:

1)施工过程中能有效的减少对围岩的破坏，对水平软弱砂岩层地段控制超欠挖起到很好的作用;2)对于这种130°拱架的断面对大拱脚起到了较好的保护，在开挖下台阶时能有效对上台阶拱架起到保护作用，对施工安全起到了至关重要的作用;3)采用本方法施工不需要施工台架，只在上台阶施工时临时做了一个简易施工台架进行钻眼和立架，节约了来回推钻爆台架的时间;4)在施工过程中，经过对工序衔接的研究，采用了以下施工工序:出碴→排危→立架→钻眼→装药→喷锚→放炮→出碴的工序，每道工序节约了一次拼装台架和打眼工序，大大的节约了时间;5)在施工过程中，对爆破参数进行了及时的调整，对水平岩层采用了一爆破一分析一调整的“三个一”方法，在控制超欠挖方面取得了较好的成绩，平均线性超挖9 cm，最大超挖15 cm;6)在施工过程中，采用了上、中、下台阶同时钻爆、同时支护、同时放炮，并且出碴采用了将上台阶的碴倒运至下台阶，上台阶立架时间下台阶出碴，每道工序相对于全断面和两台阶施工节约时间约1.5 h。