高速公路双连拱隧道施工工法.doc

高速公路双连拱隧道施工工法
一、前言
随着我国高速公路建设的发展和五纵七横高速公路骨干网的逐步形成,高速公路设计为满足线路选线和美观的需要,设计了许多高速公路双连拱隧道,其中一部分已竣工交付使用。我局自1997年至今相继施工了山西省晋城至河南省焦作高速公路省界连体隧道和湖北省襄十高速公路秦家沟隧道。施工采用五导坑先墙后拱法,成功地解决了在软弱围岩中施工大跨度双连拱隧道的难题。我们对之进行了总结,形成本工法。
二、工法特点
1、能有效地控制围岩变形和地表下沉。
2、采用五导坑先墙后拱法施工,开挖过程中辅以超前管棚、超前小导管、超前小钢管和锚杆、径向系统锚杆(中空注浆锚杆、砂浆锚杆、早强药卷锚杆)、挂网、钢拱架、喷射混凝土等支护手段,加之开挖对围岩扰动小,故大大提高了施工的安全度。
3、本工法采用分部开挖,其中导坑可以起到超前地质预报的作用。
4、采用新奥法施工,其初期支护系统能很好地适应围岩的变化,与围岩形成一个整体,能充分发挥围岩的自承能力。
5、能利用监控量测等信息化管理方法指导施工,使整个施工过程均处于受控状态。
6、施工作业简便,不需用特殊的施工机械和设备,故容易推广使用。
三、适用范围
本工法适用于双连拱隧道和类似结构地下工程施工。
四、工艺原理
双连拱隧道施工采用五导坑先墙后拱法施工。根据双连拱隧道的结构特点(见图1),中隔墙为左右线隧道拱部的共用支点,必须先开挖中导坑,施工中隔墙衬砌,然后分别开挖左右侧导坑,施工左右侧边墙初期支护及二次衬砌,再开挖左右主洞上导坑,施工拱部初期支护和二次衬砌,最后开挖中槽核心土和仰拱,施工仰拱、仰拱回填和路面
。掘进过程中左、右侧导坑以及左、右主洞开挖掌子面应始终保持20米以上的距离。根据地形和覆盖层厚度先施工山体压力较大一侧的隧道,滞后一段时间施工另一侧隧道。主洞开挖前,将中导坑另一侧回填密实,以增强中隔墙的稳定性,减轻山体偏压对中墙的影响。
五导坑先墙后拱法将开挖断面分成7部分,按照施工的先后顺序逐步开挖。此法以新奥法的基本原理为依据,在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动,通过超前支护、钢拱架、锚(网)喷洞壁初期支护系统,使开挖断面及早闭合,控制围岩的变形并使之趋于稳定。同时,建立围岩支护结构监控量测系统,随时掌握施工过程中的动态变化,合理安排、调整施工工艺和修改设计参数,确保施工安全。
五、施工工艺
(一)施工工艺流程
首先进行洞口段工程的施工。施工工序见图2。洞顶截水沟施工完成以后进行明洞开挖,边、仰坡防护与明洞开挖同步进行。洞口段开挖时成洞面要求保留核心土,非核心土部分开挖至成洞面。明洞开挖完成后立即进行明洞衬砌施工,其次进行洞口Φ108长管棚的施工。先作长管棚导向墙(套拱砼),预埋导向钢管,按设计要求钻孔,间隔注浆。洞门墙和明洞回填在后期施工。
中导坑先期施工,洞口段采用扩大断面,进洞后渐变为设计中导坑断面,以便于隧道出碴运输和支护的施工。中导坑主要施工工序见图3。开挖过程中施工中导坑初期支护以及顶部加强锚杆,中导坑贯通后施作中隔墙基底加固锚杆,从出口往进口方向浇筑中隔墙,中隔墙浇筑完成40米以上且顶部回填密实具备一定强度后开始侧导坑开挖,中隔墙施工完成后选择与主洞开挖一致的侧边回填。侧导坑开挖从出口向进口方向进行,左侧导开挖待右侧导进洞20米时迅速跟进,并始终保持左、右侧导开挖掌子面间距20米,且中墙顶回填至右侧导开挖掌子面距离20米。中隔墙浇筑完成且墙顶回填7天后开始从进口施工右侧导,滞后20米从进口开始施工左侧导。左、右侧导分别由进口、出口相向掘进,侧导贯通后立即开始边墙二次衬砌的施工。侧导坑施工工序见图3。
二衬边墙完成一部分并具备一定强度后立即开始右洞主洞上半断面的开挖及初期支护,左洞主洞开挖在右洞进洞20米之后立即跟进,并始终保持20米距离。右洞开挖之前中导坑左侧必须回填。主洞开挖采用短台阶法施工,一次开挖至调平层设计高程位置。主洞拱部二次衬砌按设计要求距离主洞开挖掌子面一定距离后立即展开施工。主洞施工工序见图4。
拱部二衬完成后立即开始仰拱及仰拱回填和调平层的施工。后续进行砼路面的施工和电缆槽、边、水沟的施工,最后进行喷涂、装饰施工和照明系统的安装。
隧道衬砌施工的各阶段统一做好防排水工程的施工。另外注意照明系统预埋管道和预留洞室的施工。
隧道进出口洞门安排合适的时间施工。
(二)施工关键技术
1、保持合理的分部开挖断面和先后顺序,保持各分部开挖掌子面纵向最小间距。中导坑和侧导坑开挖断面不能太大。各分部开挖轮廓要圆顺,以减少出现应力集中现象。
2、主洞上半断面开挖前将中导坑一侧回填密实,以增强中隔墙的稳定性,减轻山体偏压对中墙的影响。回填材料可采用夯填土、C10混凝土等。
3、钢拱架各节点连接一定要对齐,确保