CN102562074A - 大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法 - Google Patents

大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法 Download PDF

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本发明公开了一种铁路隧道的施工方法,特别涉及一种大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,该方法包括:开挖施工、初期支护、仰拱及衬砌施工的步骤,其中开挖施工过程中当隧道掌子面上部硬围岩厚度小于2m时,开挖施工方法为三台阶七步法,当隧道掌子面上部硬围岩厚度大于2m时,开挖施工方法为三台阶法。本施工方法具有施工进度快、安全性高,施工经济好的特点。

Description

大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法技术领域[0001] 本发明公开了一种隧道的施工方法,特别涉及针对上硬下软复合地层的隧道施工方法。背景技术[0002] 在隧道施工时,会遇到各种异常地质情况,如遇到隧道开挖断面上部为硬岩,围岩级别为II级、III级,下部为软岩,围岩级别为IV级、V级,如何综合判断围岩级别进行施工就非常重要,而现有技术中,上软下硬地层施工较多,上硬下软地层施工却没有切实可行的施工方法。[0003] 我们针对八苏木隧道现场地质条件,进行了技术攻关,研究制定了大断面隧道上硬下软复合地层施工方法,顺利的完成隧道施工,该方法具有施工安全,施工进度较快,经济性好的施工特点。发明内容[0004] 本发明的发明目的是为了克服已有技术的不足,提供一种切实可行的针对上硬下软地层施工的隧道施工方法。[0005] 本发明的技术方案是:一种大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,该方法包括开挖施工、初期支护、仰拱及衬彻施工的步骤,本方法针对不同的上硬下软复合地层特点,对开挖施工、仰拱及衬砌施工采取如下不同的施工方案进行施工,包括以下施工步骤:1)、当上部硬岩厚度小于ail时,开挖选择三台阶七步法施工,对拱部120°范围内出现泥岩的位置采用Φ42小导管进行超前支护,长度不小于3. 5m,开挖每循环进尺不大于 1. 6m,中台、下台左右侧开挖采用错开施工,错开距离不小于Im ;当上部硬岩厚度大于时,开挖选择三台阶法开挖,上台、中台、下台开挖高度控制在3. 5m左右,上台中部因高度较高,开挖时设置an高简易拼装台架,以便于进行开挖作业,隧道每循环开挖进尺寸不大于2. Om,掌子面上部玄武岩开挖采用光面爆破,周边眼不大于60cm,掌子面下部采用松动爆破,挖掘机配合;2)、初期支护及时紧跟,每步开挖完成后,及时进行支护,初期支护采用喷锚构筑法,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;根据掌子面上部玄武岩厚度采用以下三种不同初期支护方式;当上部硬岩厚度小于3m时,全环设置118工字钢架,每榀间距0. 8m,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度4. Om,间距1. OmX 1. Om ; 当上部硬岩厚度大于等于:3m且小于6m时,拱部采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ8,网格间距20X20cm,喷射混凝土厚度15cm,边墙采用118工字钢架支护,每榀间距1. Om,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度3. 5m,间距1. 2mXl. ;当上部硬岩厚度大于等于6m时,隧道全环均采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ8,网格间距 20 X 20cm,喷射混凝土厚度12cm,拱部系统锚杆长度3. Om,间距1. 2mX 1. 2m ;3)、隧道仰拱下部均为泥岩,遇水易软化,施工前,在开挖仰拱前方设置积水井,将仰拱中积水进行抽排,仰拱每循环开挖不大于5m,开挖成形后,及时喷射混凝土将围岩进行封闭;仰拱、衬砌采用钢筋混凝土,厚度应不小于40cm,施工时,应严格控制仰拱、衬砌距离掌子面距离,仰拱距离掌子面不宜超出40m,衬砌距离掌子面不宜超出70m。[0006] 上述洞内上台、中台的临时排水沟和仰拱积水井距离边墙不少于lm,以免软化基石出。[0007] 上述拱架基础下部设置纵向钢带,采用20#槽钢,扩大拱脚。[0008] 上述初期支护采用型钢拱架支护时,系统锚杆尽量与型钢拱架相连,下部锁脚锚杆每处设置不少于2根;如拱部有支护拱架时,在其拱部设置4根锚杆,起悬吊作用,以减小下部拱脚荷载。[0009] 本发明的有益效果是:针对不同的上硬下软复合地层特点,对开挖施工、衬砌施工、仰拱及衬砌施工采取不同的施工方案进行施工,是一种切实可行的施工方法,且此施工方法具有施工进度快、安全性高,施工经济好的特点。附图说明[0010] 图1为开挖施工步骤中三台阶七步法施工顺序示意图; 图2为开挖施工步骤中三台阶七步法开挖示意图;其中:1、上台,2、中台左侧,3、中台右侧,4、中台,5、下台右侧,6、下台左侧,7、下台,8、 超前支护,9、仰拱,10、衬彻。具体实施方式[0011] 本施工方法,针对不同的上硬下软复合地层特点,主要根据上硬岩的厚度,围岩的级别,下软岩的稳定性等特点,对开挖施工、衬砌施工、仰拱及衬砌施工采取不同的施工方案进行施工。[0012] 本实施例为京包线集宁至包头段增建第二双线八苏木隧道(全长818細),是京包线集宁至包头段增建第二双线重点控制工程,设计为单洞双线隧道,隧道开挖断面大于 130m2,开挖高度达11m,开挖宽度最大达Hm。隧道出口施工时,开挖揭示隧道开挖范围内为上硬下软复合地层,掌子面上部为玄武岩,厚度为1-9米,整体性较好,围岩级别能达到 II级,下部为泥岩,呈胶结状,具有一定自稳性,但遇水易崩解,稳定性差,围岩级别为IV级或V级。针对这样的上硬下软复合地层特点,如图1和图2所示本施工方法的步骤为:1、开挖施工当上部玄武岩厚度小于ail时,开挖选择三台阶七步法施工,对拱部120°范围内出现泥岩的位置采用Φ42小导管进行超前支护(8),开挖每循环进尺不大于1. 6m,中台左右侧及下台左右侧开挖采用错开施工,错开距离不小于lm。具体施工顺序如图1所示为上台(1) —中台左侧(2)—中台右侧(3)—中台(4)—下台右侧(5)—下台左侧(6)—下台(7)。[0013] 当上部玄武岩厚度大于ail时,开挖选择三台阶法开挖,上台、中台、下台开挖高度控制在3. 5m左右,上台中部因高度较高,开挖时设置ail高自制简易拼装台架,以便于进行开挖作业,隧道每循环开挖进尺寸不大于2. Om,掌子面上部玄武岩开挖采用光面爆破,周边眼不大于60cm,掌子面下部采用松动爆破,挖掘机配合。[0014]、初期支护施工1)支护参数选择初期支护及时紧跟,每步开挖完成后,及时进行支护,初期支护采用喷锚构筑法,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构。根据掌子面上部玄武岩厚度采用以下三种不同初期支护方式。当上部玄武岩厚度小于:3m时,全环设置118工字钢架,每榀间距0. 8m,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度4. Om,间距1. OmX 1. Om ; 当上部玄武岩厚度大于等于:3m且小于6m时,拱部采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ 8,网格间距20X 20cm,喷射混凝土厚度15cm,边墙采用118工字钢架支护,每榀间距1. Om,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度3. 5m,间距1. 2mX 1. ^ii ;当上部玄武岩厚度大于等于6m时,隧道全环均采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ8,网格间距 20 X 20cm,喷射混凝土厚度12cm,拱部系统锚杆长度3. Om,间距1. 2mX 1. &ι。[0015] 防止初期支护失稳措施因下部为泥岩,围岩遇水易软化,为防止拱脚下沉,具体采取如下措施:①洞内上台、中台临时排水沟和仰拱积水井距离边墙不少于lm,以免软化基础;②洞内安排专人进行排水二4小时值班,及时将掌子面的积水进行抽排;③拱架基础下部设置纵向钢带,采用[20槽钢,扩大拱脚;④初期支护采用型钢拱架支护时,系统锚杆尽量与型钢拱架相连,下部锁脚锚杆每处设置不少于2根;⑤如拱部有支护拱架时,在其拱部设置4根锚杆,起悬吊作用,以减小下部拱脚荷载;3、仰拱、衬砌施工隧道仰拱下部均为泥岩,遇水易软化,施工前,在开挖仰拱(9)前方设置积水井,将仰拱中积水进行抽排,仰拱每循环开挖不大于5m,开挖成形后,及时喷射混凝土将围岩进行封闭。[0016] 仰拱(9)、衬砌(10)采用钢筋混凝土,厚度应不小于40cm,施工时,应严格控制仰拱、衬砌距离掌子面距离,仰拱距离掌子面不宜超出40m,衬砌距离掌子面不宜超出70m。[0017] 二、施工注意事项①做好超前地质预报工作,配备有经验的地质工程师,及时了解地质情况变化。[0018] ②充分认识水对软弱围岩的破坏作用,及时对围岩渗水及施工废水进行合理排放,杜绝对施工台阶墙脚形成浸泡。[0019] ③施工前,对所有参建员工进行上岗前的安全教育。对从事电器、爆破、高空作业、 焊接、机动车驾驶等特殊工种的人员,经过专业培训,获得《安全操作合格证》后,方准持证上岗。[0020] ④隧道开挖后必须及时进行支护,尤其是下部的泥岩位置。[0021] ⑤加强监控量测工作,信息及时反馈,指导现场施工。量测人员发现量测数据有突变或异变时,应于量测后及时向现场负责人和技术负责人汇报,并立即采取应急措施或通知施工人员暂时撤离危险地段。[0022] 本实施例具有施工安全,施工进度较快,经济性好的优点,取得了较好的实施效果。

Claims (4)

1. 一种大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,该方法包括开挖施工、初期支护、仰拱及衬彻施工的步骤,其特征在于针对不同的上硬下软复合地层特点,对开挖施工、仰拱及衬砌施工采取如下不同的施工方案进行施工,包括以下施工步骤:1)、当上部硬岩厚度小于ail时,开挖选择三台阶七步法施工,对拱部120°范围内出现泥岩的位置采用Φ42小导管进行超前支护,长度不小于3. 5m,开挖每循环进尺不大于 1. 6m,中台、下台左右侧开挖采用错开施工,错开距离不小于Im ;当上部硬岩厚度大于时,开挖选择三台阶法开挖,上台、中台、下台开挖高度控制在3. 5m左右,上台中部因高度较高,开挖时设置an高简易拼装台架,以便于进行开挖作业,隧道每循环开挖进尺寸不大于2. Om,掌子面上部玄武岩开挖采用光面爆破,周边眼不大于60cm,掌子面下部采用松动爆破,挖掘机配合;2)、初期支护及时紧跟,每步开挖完成后,及时进行支护,初期支护采用喷锚构筑法,以拱架、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土构成的初期支护为主要受力结构;根据掌子面上部玄武岩厚度采用以下三种不同初期支护方式;当上部硬岩厚度小于:3m时,全环设置118工字钢架,每榀间距0. 8m,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度4. Om,间距1. OmX 1. Om ; 当上部硬岩厚度大于等于:3m且小于6m时,拱部采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ8,网格间距20X20cm,喷射混凝土厚度15cm,边墙采用118工字钢架支护,每榀间距1. Om,喷射混凝土厚度25cm,拱部系统锚杆长度3. 5m,间距1. 2mX 1. 2m ;当上部硬岩厚度大于等于6m时,隧道全环均采用挂网喷射C25混凝土支护,钢筋采用Φ 8,网格间距 20 X 20cm,喷射混凝土厚度12cm,拱部系统锚杆长度3. Om,间距1. 2mX 1. 2m ;3)、隧道仰拱下部均为泥岩,遇水易软化,施工前,在开挖仰拱前方设置积水井,将仰拱中积水进行抽排,仰拱每循环开挖不大于5m,开挖成形后,及时喷射混凝土将围岩进行封闭;仰拱、衬砌采用钢筋混凝土,厚度应不小于40cm,施工时,应严格控制仰拱、衬砌距离掌子面距离,仰拱距离掌子面不宜超出40m,衬砌距离掌子面不宜超出70m。
2.根据权利要求1所述的大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,其特征在于洞内上台、中台的临时排水沟和仰拱积水井距离边墙不少于lm,以免软化基础。
3.根据权利要求1所述的大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,其特征在于拱架基础下部设置纵向钢带,采用20#槽钢,扩大拱脚。
4.根据权利要求1所述的大断面隧道上硬下软复合地层的施工方法,其特征在于初期支护采用型钢拱架支护时,系统锚杆尽量与型钢拱架相连,下部锁脚锚杆每处设置不少于 2根;如拱部有支护拱架时,在其拱部设置4根锚杆,起悬吊作用,以减小下部拱脚荷载。
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