苏家川隧道过沟明洞扣拱段施工(修).doc

苏家川隧道过沟明洞扣拱段施工(中水四局 　 朱广琼、王福鼎）1工程概况１．1设计及地质情况宝兰客运专线１０标段二工区通渭至榆中苏家川隧道位于定西市安定区，隧道全长759m，为双线隧道隧道洞身均位于直线上，洞身纵坡为３‰的单面上坡，洞身均为黄土、围岩为Ⅴ级隧址区地貌形态属黄土高原沟壑、梁峁区，地面相对高差约60ｍ，区内黄土梁峁起伏，沟壑纵横,自然坡度约为２0°～60°之间，隧道顶谷深切多呈“V”字型，山坡上多为风积黄土包裹，梁顶植被包裹较差隧道进口、出口均为东河的支沟，平时干涸无水,仅在暴雨季节有暂时性水流，水量一般不大.隧道区内地下水主要为第四系松散层孔隙水.松散层孔隙裂隙水赋存于第四系上更新统砂质黄土中,无统一潜水面,受大气补给，水量小，季节性变化大，水位埋藏变化大地下水对混凝土存在氯盐、硫酸盐侵蚀性,侵蚀性等级为L2、Ｈ２1.２隧道主要技术标准苏家川隧道为单洞双线隧道,设计时速２５０Ｋm/h,隧道衬砌后断面最大净宽12.81m，净高8.６8m,采用Ve衬砌断面类型3施工地形复核及补探情况苏家川隧道浅埋明洞段位于山间谷地，洞身上横跨宽度３ｍ的乡村道路;勘探时试验结果显示该段黄土具有湿陷性，基地承载力较小,需采用水泥土挤密桩进行地基加固。

设计施工采用明挖法通过现场实测，实际地形与设计地形略有差异，其中DK929+530～+549隧道顶部最小埋深为—１m,出现露顶;洞顶有既有乡村道路通过且山间降水经过洞顶沟底汇集自流而下,施工地质条件较差，极易坍塌、下陷，成拱能力差2０13年11月12日～2１日,我工区联系监理单位、设计单位在苏家川明挖段现场确定2个探孔位置（DK9２９+５５1、DK92９+５36）,安排专人开挖取土送至甘肃环通工程试验检测有限公司，委托其对隧道探孔土样的常规和湿陷性进行检测，监理工程师全程鉴证；检测成果显示隧底以下围岩取芯无湿陷性， 另根据静力触探试验结果，明挖段地基承载力为1５8kｐa，符合设计要求，该段基底采用三七灰土置换施工2施工方案选择在浅埋隧道施工中,明挖法与暗挖法各有各的优势,通过现场实际施工环境、施工技术、施工效益、施工安全等方面的对比，选择较为优越的施工方法㈠ 明挖法不利因素①由于隧道穿过山谷之间的凹地，洞顶又有既有乡村道路，明挖施工时必须进行道路临时改移,保证当地居民通行；该处施工设计图纸未明确排水问题,施工时段必须考虑错开雨季；②明挖施工时需大中型机械设备进入,而该处右侧紧邻乡村3m水泥道路，大型机械无法进入；为防止重型机械压坏路面，当地居民严禁通行，开挖不具备条件。

③明挖施工对山体扰动较大，若处理不当极易引起边仰坡及山体失稳，发生山体滑坡、坍塌；明挖土方量大；明挖弃土需再次征收土地,对当地环境影响较大，且二次征地困难④明挖施工隧底作业面狭小，左、右侧需进行顺坡.⑤由于苏家川隧道整条隧道长度较短（隧道全长759m），采取单向掘进，若施工明洞段，或者在暗洞开挖至明洞段时施工，或者增加人员设备在暗洞段未到达前独自施工明洞段㈡ 套拱明洞暗挖的优点根据对甘肃定西市近几年气候变化及降水情况的调查，合理安排明洞暗挖施作时段，确保施作时段错过雨季.① 隧道正洞（暗洞)开挖至距离明洞一定长度后,停止掌子面开挖及时施作套拱，完成后正洞正常掘进此法易于施作，并有利于隧道施工安全② 明洞暗挖对山体及周围环境影响小,对山体扰动小，减少征地，免去施工道路的修建及改移费用③ 明洞暗挖方便洞顶渡槽施工，减少洞顶填土通过明挖与明洞暗挖两种施工方案的比较，施工套拱明洞暗挖比明挖法更具有优势,不仅减小对山体的扰动及对环境的破坏,还充分利用了现有资源,加快施工进度，所以采取变更手续对明洞段采用套拱明挖暗做３施工方案３1洞口防护排水暗洞距离明洞段分界里程约40m时，测量人员对明洞段进行放样，采用白灰撒正洞开挖轮廓;结合现场实际情况,安排人工开挖临时排水沟，对可能发生的降水进行妥善引排，防止其进入正洞浸泡基地。

施工要求安排干旱季节２套拱暗挖施工㈠技术方案正洞（暗洞)开挖至距离明洞段分界里程２８m时（或明洞暗挖开挖至明洞分界里程），停止掌子面开挖施工，对掌子面进行素喷4cm混凝土封闭，架设正洞上导Ｉ25a钢拱架钢拱架间距06m，钢拱架与已喷护钢架采用Ф２2连接筋连接成为整体，连接筋环向间距１m为保证拱脚基础牢固，防止拱顶下沉量过大,对拱脚位置采用槽钢或木板支垫.将原设计套拱位置ＤＫ929+56１、ＤＫ92９+511分别调整至DK929+55５、DＫ９２9+５33套拱采用两榀I20ａ型钢钢架,纵向间距50cm，钢架间采用Φ22钢筋连接成为整体,套拱拱身现浇C25混凝土厚1m、宽1m；套拱两端施作宽度１．５m、厚度40cｍ扩大脚.套拱与围岩连接采用φ10８mm管棚并注浆DK929＋555管棚单根长度为30m、DＫ929+５３3管棚单根长度为４5m，环向间距40cm,外插角１°～10°(不包含线路纵坡)采用φ108无缝钢管，壁厚6mm套拱结构示意图 （单位：cm）导向钢管示意图３－1套拱施作方案示意图-—明洞暗挖向正洞施工3—2套拱施作方案示意图--正洞向明挖段暗挖施工3-４　DＫ9２9+５55长管棚正面布置示意图两导向墙之间２２ｍ（ＤK９29+５３4～DK929+55５段)埋深较浅，采取上台阶明挖扣拱，中、下台阶暗做施工方法,DK9２9+51１~DＫ9２9+533、ＤK9２9＋555～DK９２9+5６１段明洞暗做。

暗洞初期支护按三台阶临时横撑法施作,设置Ф22、L=35m系统锚杆，间距(环向＊纵向）1．2m＊10m;Ф8钢筋网片，网格间距２0＊2０ｃm;喷射35cm厚C２５混凝土覆盖I２5钢拱架复合式衬砌结构采用Ⅴe，二衬C４５钢筋混凝土厚80ｃm㈡施工工艺① 测量放样精确测量，放样出线路中心线，相关高程等数据;提前计算正洞向明挖段暗挖长管棚设置里程,准确控制套拱钢架基础高程② 架立钢架钢架按要求弯制，现场按1:１大样进行试拼装，合格后方可进行洞内安装钢架安装时，测量对钢架竖直度进行控制,使钢架前后左右偏差在设计要求及规范要求之内钢架底脚必须落在牢固的基础上,底脚虚渣必须人工清理干净，为减小钢架拱顶沉降，钢架底脚增设纵向I２５a型钢托梁或铺设纵向厚木板.③ 管棚施工管棚钢管在加工厂集中加工，管棚钢管采用φ108×6ｍm热轧无缝钢管制作，每节钢管长度为4～６ｍ，每节钢管采用内外丝扣连接，钢管四周按设计间距15０mm钻φ10mm注浆孔、梅花形布置，尾部留150cm不钻孔的止浆段,管头焊成圆锥形,便于入孔下管以人工推拉顶进为主,必要时辅以挖机推顶.顶进过程中钢管按分节连续接长,管棚节间用φ11４×6mm连接钢管丝扣连接,为使钢管接头错开,第一节管采用4m和6m交替布置，编号为奇数的第一节管采用4m长钢管，编号为偶数的第一节采用６ｍ长钢管，以后每节均采用６m长钢管。

钢管用钻机顶进，单号孔顶进有孔花钢管，双号孔顶进无孔钢管为了提高管棚的抗弯能力，在管棚注浆前管内增设4根Ф18mｍ钢筋制成的钢筋笼,管口上安装三通接头.管棚采用砂浆泵灌注M20水泥砂浆,使钢管内填充紧密，增强管棚刚度和强度3.3冒顶段明挖扣拱施工DＫ929+533～ＤK9２9＋5５5段由于埋深较浅，该段施工按照三台阶临时仰拱法施工，上台阶开挖高度4m,采取明挖施工，线路两侧按照1：1放坡，边坡采取锚喷临时支护，支护参数如下:φ２５锚杆，Ｌ=3.*1．5m梅花形布置,挂网φ８＠２5*２５cm，喷Ｃ25混凝土10ｃm,对边坡进行锚喷防护后进行上台阶扣拱施工,拱内设I２5a工字钢,间距0．６ｍ，扣拱混凝土采用单层Ф14＠25＊25cm结构钢筋，采用C25模筑混凝土填充，厚度５0cｍ模筑混凝土强度达到70%后于扣拱混凝土表面铺设一层防水卷材（即土工布+防水板），将扣拱整体遮盖，防止地表水下渗.扣拱两侧均匀对称回填，每层回填厚度控制在30cm以内，采用蛙式打夯机打夯,拱顶回填厚度控制在９0cm.拱顶回填土完成后，按照三台阶临时仰拱法施工工艺进行中、下台阶施工图3-3苏家川隧道ＤK929＋533～ＤＫ929＋5５5明挖扣拱施工断面图3．4管棚段三台阶临时仰拱法施工套拱管棚施工部位为围岩薄弱段，采用三台阶临时横撑法施作,开挖前对围岩采用超前小导管注浆进行预支护。

34．1超前支护超前小导管采用Φ4２mｍ壁厚3.5mm热轧无缝钢管加工制作,单根长3．5m,前端加工成锥形并封焊密实，管身设若干注浆孔，孔径１0ｍm，孔间距1５cm，按梅花型布置；尾部设长度不小于10０cm，作为不钻孔的止浆段小导管布置于拱部开挖轮廓线１44°范围内,环向间距４０ｃm,插入角度为10~１5°，纵向间距为2安设采用钻孔打入法,钻孔孔径比钢管直径大３～５mｍ.超前小导管构造示意图小导管注浆采用定量注浆，即每根锚管内注入300Ｌ浆液后即结束注浆;注浆材料为1：1（重量比)水泥浆液，注浆压力一般为０5～1.5Mpa3.4.2三台阶临时仰拱法施工（设Ｉ18型钢临时横撑）（一）施工工法该浅埋段黄土隧道采用三台阶临时仰拱法(设I1８临时横撑)施工，人工配合挖机开挖，开挖轮廓线内预留10~1５cm人工修边土,防止超挖；台阶开挖长度在3～5m，高度控制在３.5～4.0m，挖机开挖后直接装车,运输至指定弃渣场开挖时，上导每循环进尺06ｍ，中、下导每循环进尺12ｍ且左右交错进行施工，错开间距控制在2～３m黄土隧道三台阶临时横撑法施工，施工工艺流程见下图三台阶临时横撑法工序纵断面示意图（二）施工步骤⑴挖１部台阶.开挖隧道上台阶土体时,预留核心土确保开挖安全和初期支护顺利进行.上部环形导坑开挖进尺控制在０。

6m,开挖后及时进行初喷砼封闭开挖掌子面,施作洞身结构的初期支护及临时横撑，即先初喷厚4cm的混凝土，再铺设钢筋网片，然后人工配合机械架立型钢钢架.钢架设锁脚锚管,锁脚锚管设置于台阶钢架拱（墙）脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30～4５°打入，并与钢架采用“U"型钢筋牢固焊接拱脚支垫木板或槽钢,减小拱顶下量.由于部分段拱顶露天,喷射混凝土前于外侧铺设竹夹板或其它遮挡物，保证初支混凝土完全包裹钢架、喷射密实⑵打设径向锚杆后复喷混凝土到设计厚度底部架立临时横撑（I18钢架）,喷射混凝土封闭.⑶上台阶施工至适当距离后，先拆除1部2～3榀Ｉ１8临时钢架，再人工配合机械开挖２部台阶,导坑周边部分初喷厚4ｃm混凝土,铺设钢筋网片、架立接长钢架钢架，打设锁脚锚管及径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度架立临时横撑（I18钢架)，喷射C２５混凝土临时封闭仰拱.⑶开挖3部台阶，３部台阶分两次开挖完成即仰拱面以上和隧底两部分.根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除②部临时仰拱,开挖仰拱填充面以上，开挖完成后边壁初喷厚4cｍ混凝土，铺设钢筋网片、架立接长钢架钢架，打设锁脚锚管、复喷混凝土至设计厚度;隧底开挖掌子面距离上台阶开挖掌子面控制在20～２5ｍ,每次开挖进尺不得大于２榀钢架,开挖完成后及时接长钢架、喷射混凝土封闭初期支护并封闭成环。

⑷灌注该段的Ⅳ部仰拱及Ⅴ部仰拱填充(仰拱与仰拱填充分开施作)利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅵ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作)开挖过程中，根据施工时围岩的地质情况及监控量测资料调整支护结构形式，必要时加设中间竖撑（采用圆木），加强支护围岩,保证施工安全.同时加强各工序间的步距，使仰拱距离掌子面步距控制在10ｍ、各台阶尽量控制在3ｍ以内；二衬紧跟仰拱施工，距离掌子面步距控制在25m3.5地基处理该段暗洞基底采用三七灰土置换施工基底整体下挖1ｍ后，采用蛙式打夯机分层夯填，每层虚铺厚度。