文档介绍：大跨度黄土隧道新奥法施工工法
一、前言
在黄土地区,已修建了为数众多的铁路隧道、公路隧道、仓库和各种用途的洞室,但大跨度的隧道并不多见,随着科学技术和经济建设的发展,在幅员辽阔的黄土地区修建大跨度的铁路、公路隧道及其它地下工程在所难免。黄土地质条件较差,遇水易发生湿陷;大跨度的黄土隧道开挖及支护技术难度较大。由中铁一局集团第三工程公司施工的黑山寺大跨度()黄土隧道采用新奥法施工技术取得成功,具有较好的社会经济效益。本工法是在黑山寺隧道的施工过程中形成的。
二、工法特点
(一)大跨度黄土隧道采用分部开挖,初期支护由钢拱架、喷锚等组成,二次衬砌采用模筑混凝土施工,施工技术可行、安全可靠。
(二)大跨度黄土隧道采用新奥法施工,便于机械操作,提高机械利用率,可加快施工进度,缩短工期。
(三)采用监控量测信息技术指导施工,使施工处于受控状态。
三、适用范围
本工法适用于在黄土地区修建大跨度铁路、公路隧道,对黄土地区修建其它地下工程亦有参考价值。
四、施工工艺
(一)工艺原理
大跨度黄土隧道施工以新奥法的基本原理为依据,以“短开挖、快封闭、强支护、勤量测”为指导。在洞室开挖后立即将开挖暴露出来的围岩进行喷锚及钢拱支护,由于这种支护是柔性的,容许围岩有一定的变形,达到一定的稳定状态,然后在初期支护的掩护下施做二次衬砌,充分发挥围岩的自持能力,因而使得二次衬砌承担的山体压力较小,而且施工过程不需要进行支撑顶替,避免围岩崩塌而产生较大的松驰压力,保证衬砌和围岩密贴且使衬砌有良好的稳定性。
(二)工艺流程
施工准备
分析地质
勘探资料
确定施工方案及施工方法
确定施工监测计划
开挖
现场施工监测
初期支护
防水隔离层
防水设施
二次衬砌
锚喷衬砌
结束
是否达到二次支护要求
否
(修正支护参数)
(改变开挖步骤、顺序)
施工工艺流程图见图1。
图1 大跨度黄土隧道施工工艺流程图
(三)施工要点
(1)风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置,机具设备、人员配置、材料准备、修建防排水设施等。
(2)根据地质勘探资料和施工设计,详细分析了解工程地质和水文地质情况,制定相应的施工方法和措施,认真编制施工组织设计,制定施工监测计划。
开挖采用正台阶分步开挖法,也称环形开挖留核心土法施工,分步施工顺序如图2所示。这种施工方法适用于土质易坍塌的软弱围岩隧道,上部留核心土支挡开挖工作面,利于及时做拱部初期支护以增强开挖工作面的稳定性,核心土及下部开挖在初期支护保护下进行。
说明:先开挖上半断面环形1后立即施作初期支护I;再开挖上半断面核心土2及开挖下半断面中槽3;然后开挖下半断面两侧土4后立即施做初期支护II;仰拱III及时封闭成环;最后进行二次衬砌IV施工。
图2 隧道分步施工顺序图
~,土质较好时,开挖进尺一般能达到1~2m,上下台阶距离一般控制在4~6m左右,这样不仅有利于施工安全,而且有利于上台阶出土。
上半断面采用人工及风镐配合开挖,机动翻斗车运输,由掌子面弃到下断面运出,开挖1工序后及时进行I工序初期支护,再开挖2工序。
下半断面用挖掘机开挖,自卸车运输,先开挖中槽3工序,拉开一定距离后(中槽不宜挖得太长),再开挖4工序,及时进行初期支护。
初期支护必须紧跟开挖进行,开挖完后及时施作仰拱封闭成环。
(1)施工程序:测量定位→钻孔→锚杆支护→喷混凝土→安设钢拱架→挂设钢筋网→喷混凝土
(2)通过对地质及支护状态、隧道周边位移、拱顶下沉、地表沉陷、钢拱架应力、锚杆拉拔力等的监控量测,判断支护是否稳定与可靠,必要时调整支护参数。
(3)开挖断面达到要求尺寸,及时出碴后立即初喷混凝土4~5cm,然后打设锚杆,再按设计要求安装钢拱架、挂钢筋网、最后分层复喷混凝土直到厚度。拱架与开挖轮廓之间所有间隙必须用喷射混凝土充填密实。先喷拱架与轮廓之间间隙,再喷拱架周围,最后再喷拱架之间。
(4)锚杆采用早强砂浆锚杆体系或药包早强锚杆;锚杆间距一般情况下取1m,拱脚处需设锁脚锚杆;锚杆长度取决于围岩类别和开挖后的塑性区域,在软弱围岩中布置的系统锚杆,锚杆的长度应穿透软弱层和破碎体,固定在塑性区域以外。实践和理论分析证明,在黄土地区修建隧道时,锚杆的设置是必要的。
(5)钢拱架的受力情况比较复杂,钢拱支护仍是必要的。钢拱架采用型钢刚架,对Ⅱ类围岩,,对Ⅲ类围岩,。
(1)二次衬砌施工时应满足的要求:①水平收敛(拱脚附近),;②施做二次衬砌前的收敛量已达