长大隧道辅助坑道进正洞施工技术

长大隧道辅助坑道进正洞施工技术

许志文

中铁六局集团路桥建设有限公司湖南省长沙市410011

摘要:随着我国西部大开发号角的吹响,越来越多的铁路修进大山深处,涌现出大量的长大隧道和特长隧道,为了确保长大隧道的施工工期,必须增加很多工作面以满足隧道施工的工期要求,因此,对于长大隧道设置很多辅助坑道,根据长隧短打的隧道施工理念来组织施工。坚持安全教育和制度约束。组织精干高效的隧道施工队伍,提高施工人员的自我保护和安全意识尤为重要,同时要加强日产的安全监管,以人为本加强管理,防止不安全的行为出现,认真开展日常班前安全教育和定期的技术培训,坚持标准化、规范化作业,建立良好的隧道施工环境,同时组织项目部技术人员学习施工规范、验标、施工图纸,掌握规范、设计标准,正确指导现场施工;严格要求每个作业人员遵守相关操作规程、工艺工法、技术标准,进行标准化施工,为安全生产创造有利的条件。

关键词:隧道;交叉口;正洞;开挖方法;

一、工程案例

1.工程概况。和乐隧道穿越玉溪盆地至峨山盆地间分水岭地带,全长7922m,为双线隧道,隧道净空为13.0m(宽)×11.6m(高),开挖断面面积为123.0m2。为满足工期要求,设置两座斜井作为辅助坑道。1号斜井全长880m,设计最大坡度10.0%,交叉口处隧道埋深约440m。斜井开挖宽度7.5m,高度6.2m,开挖面积46.2㎡。与正洞线路中线交点里程为D1K12+000,斜井中线与线路小里程方向平面夹角112º,交叉口处斜井拱顶低于正洞拱顶3.3m。

2.斜井进正洞方案比选。根据斜井与正洞的交角及坡度的不同,斜井进入正洞方式有两种:一种是坑道坡度逐渐降低,在距正洞一定距离时,斜井拱顶高程逐渐抬高至接近正洞拱顶高程,进入正洞后采用上下台阶法进行开挖;另一种为以正洞仰拱填充表面标高进行控制,斜井底板高程与仰拱填充表面高程相同,进入正洞后开始下台阶开挖,再以一定坡度在正洞进行爬坡导坑施工,开挖到一定高度后以标准上台阶掘进。

3.施工方法。(1)交叉口处开挖方法。斜井采用全断面开挖,直接进入正洞开挖。斜井开挖到距正洞60m处开始采用向上爬坡施工,逐渐抬高底板高程,直至斜井拱顶低于正洞拱顶1m处完成爬坡作业,贯通后立即对交叉口处按设计进行支护。为确保斜井进正洞的施工安全,斜00+05~斜00+00处的初期支护采用Ⅰ16工字钢加强支护,完成由垂直斜井中线到平行于正洞中线的过渡。架立钢架后挂网、喷混凝土,钢架间距1m,拱、墙打设¢22径向砂浆锚杆,锚杆长度3.5m,间距1.0m×1.0m(环×纵),¢6钢筋网尺寸为20cm×20cm。正洞支护按设计要求进行Ⅲ级围岩Ⅳ级加强支护。斜井与正洞交叉口扩挖至标准断面后,沿斜井方向的Ⅰ20b工字钢架支护必须及时跟进。在斜00+00处支立2榀Ⅰ20b加强环作为支撑,使用连接螺栓将交叉口处的正洞Ⅰ20b钢拱架与Ⅰ20b工字钢加强环连接并及时打设锁脚锚杆以及喷射混凝土回填密实。(2)进正洞时开挖方法。进入正洞洞身施工,由测量员现场测量放线确定底部与洞身交接位置AB,确定出b方向,使开挖沿b方向开挖,见图1。

图1进入正洞开挖方式示意图

当沿b方向开挖到预定尺寸后,测量放出正洞洞身中线及正洞洞身断面轮廓线,使b方向继续向前开挖时确定各炮眼深度,使得开挖时不会使正洞洞身线右侧形成大的超挖或欠挖,最终开挖到A'B'正洞轮廓边线。(3)正洞开挖方法。上台阶标准断面轮廓完成后,在交叉口处把开挖台车旋转90°,将斜井开挖台车改造成正洞上台阶开挖台车,利用开挖台车先在交叉口处开挖出正洞上台阶轮廓,后向重庆方向上台阶开挖25m,即交叉口处加强钢架部分开挖支护完成。交叉口开挖完成后,在重庆方向开挖到25m后返回到交叉口处再进行钢架支护,利用开挖台车和支护台车拼装成整体平台,对交叉口处进行钢架支护。交叉口处钢架支护完成后,交叉口处锁口完毕,根据工序时间安排,两个方向分别交错同时开挖,正洞两侧开挖达到总进尺140m后进行下台阶开挖。交叉口处下台阶开挖比较特殊,由于开挖后出砟、机械运转等比较困难,需要先开挖线路右侧,给交叉口处出砟车留出运输通道,此处开挖完毕后,立即进行初期支护。下台阶开挖支护后,形成140m的全断面作业空间。

4.工序难点分析。(1)交叉口支护。正洞与斜井相交段处于复杂的三维受力状态,为保证斜井进正洞施工的顺利完成,必须按要求支立钢架,正洞支护钢架底部必须稳定牢固,每循环不超过2榀,同时应加强该段正洞初期支护钢架的锁脚锚杆施工,并且焊接牢固。(2)台车组装问题分析。提前在安装台车的位置上方根据模板位置安装吊环,为安装模板吊装用,同时还需要汽车吊配合安装,提高效率,减少人工搬运。组装台车时,在吊环位置增加滑轮组,拼装模板时,根据即将安装的模板位置,移动二衬台车,提高拼装效率。

(3)加强监控量测。某隧道具有技术标准高,开挖断面大,围岩级别多等特点,其千枚岩自稳能力差、遇水强度低,并且交叉口应力集中、结构受力复杂。为了保证交叉口处施工安全,施工中把监控量测作为稳定性检测的手段尤为重要。在斜井向正洞转化过程中,必须重视监控量测工作。拱顶沉降观测采用精密水准仪,水平收敛采用数字式收敛仪进行。斜井进正洞后对未衬砌地段继续进行监控量测,及时掌握围岩的稳定状态,确保施工安全。该段施工量测结果为:隧道拱顶沉降累计最大值为10.6mm,水平收敛累计最大值为8.4mm,整个施工过程处于稳定状态。(4)交叉口处加固处理。1)斜井段加固处理。对斜井00+05~00+00里程段采用钢架加固,在斜井和正洞相交处设2榀Ⅰ20b钢架并排架立作为门架,便于此处正洞钢架支立;对斜井00+30~00+00里程段按设计要求进行模筑混凝土衬砌,确保交叉口处安全。2)正洞段加固处理。交叉口处正洞DK463+511~DK463+561按照Ⅲ级围岩Ⅳ级衬砌要求进行施工,即喷射混凝土厚度从12cm增加至23cm,并增加钢架及钢筋网片进行加固;二衬厚度由40cm增至45cm,确保结构安全。

二、隧道施工安全措施

1.加强方案选择及设备选型。自古就有兵马未动,粮草先行的典故,当然隧道施工也是如此,在隧道施工前,首先根据现场实际情况和设计图纸,制定适合现场施工的施工方案,防止因施工方法不当,支护不强而出现安全事故,同时在施工过程中根据围岩量测数据、现场地质条件等及时调整围岩支护参数和施工方法,做到岩变我变。采用新技术、新设备、新工艺、新材料四新技术,通过四新技术保证现场施工质量及安全。

结束语

总之,隧道施工安全管理,必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则进行,隧道施工安全管理是一项长期的工作,通过健全安全生产责任制度、强化安全制度建设、完善各项应急预案、加强现场安全管理、增强施工人员整体素质、规范施工等方法的运用,将对隧道施工安全管理起到有效的作用。

参考文献:

[1]马萍.铁路隧道施工安全管理及控制措施探讨2017.

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