软岩隧道仰拱二次开挖施工技术

发表时间:2019/4/28   来源:《基层建设》2019年第6期   作者:汤旭
[导读] 摘要:为了解决软岩隧道仰拱同步开挖后路面泥泞陷车,造成开挖出渣困难等问题,在初支仰拱紧跟下台阶同步施工的前提下,通过对仰拱软岩进行换填硬岩碎石,对软基进行处理来改善仰拱基础提高地基承载力,以解决软岩隧道泥泞陷车等问题,衬砌仰拱施工时在对仰拱二次开挖出渣进行仰拱衬砌施工。
        中铁隧道集团二处有限公司  河北燕郊  065201
        摘要:为了解决软岩隧道仰拱同步开挖后路面泥泞陷车,造成开挖出渣困难等问题,在初支仰拱紧跟下台阶同步施工的前提下,通过对仰拱软岩进行换填硬岩碎石,对软基进行处理来改善仰拱基础提高地基承载力,以解决软岩隧道泥泞陷车等问题,衬砌仰拱施工时在对仰拱二次开挖出渣进行仰拱衬砌施工。
        0  引言
        目前隧道工程数量和建设规模不断扩大,长大隧道、地质条件差、地质复杂多变,但工程质量不断提高,工期压缩越来越紧张。在围岩复杂多变的隧道中,如何保证隧道施工质量安全的前提下,提高施工进度,是隧道施工需要解决的问题。本文以新建铁路中条山隧道过程为背景,提出软岩隧道仰拱二次开挖施工技术。
        1  概况
        中条山隧道位于山西省运城市境内,隧道线路穿越中条山山脉。隧道进口端位于运城市盐湖区境内,出口端位于平陆县常乐镇刘卫庄村,设计为双洞单线隧道。隧道一般线间距设计为35m,隧道最大埋深约840m。
        隧道左线进口里程DK615+065,出口里程DK633+470,左线全长18405m;隧道右线进口里程DK615+075,出口里程DK633+485,右线全长18410m。
        二工区位于平陆县斜坡村王峙沟组,承担中条山隧道2#、3#斜井及相应正洞左右线5540m施工任务。
        2#斜井长2429m,综合坡度11.24%,与右线成40°夹角,交于DK624+400,左右线(DK623+160~DK625+900)2740m。
        3#斜井长2045m,综合坡度11.34%,与右线成76°夹角,交于DK627+600,左右线(DK625+900~DK628+700)2800m。
        2  工程地质条件
        (1)地形地貌、地层岩性
        本段可划分为三个地貌类型,以中条山为界,中条山北麓为运城盆地,中条山为构造侵蚀中山区,中条山南麓为构造-侵蚀堆积地貌。中条山总体走向:北东段呈北北东向,中段呈北东-北东东向,西南段呈北东向展布,总体为北东南西呈“S”型延伸。测区内海拔在400~1358 m,相对高差为800~950 m,总体地形南高北低,中等切割深度,局部切割强烈。山谷多呈V字型或U字型,分水岭以北地势陡峻,以南相对较平缓。
        隧道穿过的主要地层有太古界变质岩,岩性为片麻岩、斜长角闪岩、浅粒岩;震旦系和寒武系沉积岩,岩性主要有灰岩、白云岩、泥岩、页岩;第三系半成岩砾岩、泥岩、砂质泥岩;第四系新、老黄土层。
        (2)水文地质条件
        根据区内地形、地貌和岩性构造条件,同时遵循气象、水文特征整体性原则,区内可分为三个水文区划单元,即运城盆地水文区(Ⅰ)、中条山基岩水文区(Ⅱ)和中条山南麓水文区(Ⅲ)。
        中条山基岩水文区(Ⅱ)可细分为基岩裂隙水文亚区(Ⅱ1)和碳酸盐岩岩溶水亚区(Ⅱ2)。中条山南麓水文区(Ⅲ)可细分为承压水亚区(Ⅲ1),浅层潜水亚区(Ⅲ2),黄河高阶地亚区(Ⅲ3),黄河低阶地、河漫滩亚区(Ⅲ4)。其中黄河高阶地亚区(Ⅲ3),黄河低阶地、河漫滩亚区(Ⅲ4)位于隧道出口外侧。隧道出口段通过浅层潜水亚区(Ⅲ2)。
        3  设计支护参数
        中体山隧道采用单线双洞洞,线间距35m,Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法爆破施工,Ⅳ、Ⅴ级围岩采用短台阶法施工,仰拱与下台阶同步施工封闭成环。
        表1  中条山隧道设计支护参数表
       
       
        图1  现场施工布置图
        4  仰拱同步施工存在的问题
        掌子面开挖揭示主要为泥质白云岩、砂砾岩。节理较发育,软岩,薄层状,泥质填充,岩体破碎,地下水较发育,表现为普遍滴渗水、线性淋水,局部发育股状涌水。
        仰拱初期支护同步施工完成后,由于掌子面为软岩、砂砾岩、泥质填充,雨水融化,仰拱采用掌子面渣土回填,造成路面承载力差,路面泥泞陷车,严重影响施工进度。
        5  仰拱换填硬质石渣进行解决
        仰拱初期支护封闭完成后,采用自卸车将洞外硬质石渣倒运至掌子面,将仰拱回填至路面高度,采用硬质石渣对软岩仰拱进行换填,解决仰拱路面泥泞陷车问题。
        6  仰拱二次开挖
        仰拱衬砌施工采用自行移动式液压仰拱栈桥施工,每次施工12米,采用挖掘配合自卸车出差,对仰拱低渣进行二次开挖,
        7  建议与探讨
        软岩仰拱采取硬质石渣换填再进行二次开挖出渣,解决了现场行车难的问题,提高了施工效率。
        结果证明,软岩隧道仰拱二次开始施工技术可行的,提高了施工效率,解决了现场行车难得问题,为隧道施工提供了很好的解决方案。
        参考文献:
        1.刘招伟 .台阶法(带仰拱)一次开挖施工技术在软岩隧道中的应用.《隧道建设(中英文)》 2018年02期
        2.赵伟.单线铁路隧道石质软岩初期支护快速封闭成环施工技术.《工程技术:引文版》2016年 第03期
        3.许永发 .软岩隧道下台阶带仰拱同步开挖工程实践.《建筑知识》 2017年05期
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