一種通透肋式連拱隧道的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道工程領(lǐng)域，更具體地說涉及一種通透肋式連拱隧道的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國山脈縱橫，地形地勢陡峻險(xiǎn)要，地質(zhì)條件復(fù)雜。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，山區(qū)高等級公路工程建設(shè)正在加速進(jìn)行中，已成為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，其中，沿河谷、山谷修建的傍山道路占有相當(dāng)?shù)谋戎亍?br>[0003]傍山道路線路走向與山坡面平行或斜交，以往多采用深挖路塹方案。由于受到山區(qū)陡峭地形條件的限制，該方案往往需要大范圍開挖山體，不僅對周圍植被造成嚴(yán)重破壞，也帶來了高切坡穩(wěn)定性問題，同時(shí)其支護(hù)和后期維護(hù)的費(fèi)用也較高。
[0004]目前，淺埋傍山隧道逐漸取代傳統(tǒng)的深挖路塹方案，成為傍山道路的一種主要結(jié)構(gòu)型式。淺埋傍山隧道的隧址區(qū)地表傾斜，隧道傍山開挖形成洞室，埋深較淺，基本為半明半暗洞室結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的淺埋傍山隧道修建技術(shù)主要存在兩方面的技術(shù)難題，一是工程安全問題，二是環(huán)境保護(hù)問題。淺埋傍山隧道圍巖類別低，不能形成自然拱。其洞頂覆蓋層薄、地面橫坡較陡、洞身承受顯著的偏壓荷載，洞室開挖影響范圍波及到地表，故很容易造成隧道塌方、邊坡失穩(wěn)甚至山體滑坡，大量隧道洞口段的塌方事故以血的教訓(xùn)說明，淺埋隧道以及深埋隧道洞口段是隧道建設(shè)工程中的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。另一方面，對于淺埋傍山隧道，國內(nèi)外常用的主要有回填暗挖和棚洞等設(shè)計(jì)方案?；靥畎低诜桨覆捎酶叽蠼Y(jié)構(gòu)物進(jìn)行先期支擋后回填暗挖，而對山坡變形未予以有效控制，造成支擋結(jié)構(gòu)物承受過大的偏壓力，對隧道結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定十分不利。棚洞方案則采用先開挖山坡巖體后修筑棚洞，其實(shí)質(zhì)與深挖路塹方案類似，存在植被破壞和高邊坡穩(wěn)定性問題。傳統(tǒng)的淺埋傍山隧道修建方案一直沒有能很好地解決工程安全和環(huán)境保護(hù)相互協(xié)調(diào)的問題。因此，淺埋傍山隧道穩(wěn)定性和環(huán)境保護(hù)問題是該類隧道工程建設(shè)中面臨的主要技術(shù)難題。
[0005]為提高道路建設(shè)品質(zhì)，兼顧工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)，確保道路安全運(yùn)行，亟待研發(fā)新的傍山隧道結(jié)構(gòu)型式?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?00810048633.4，發(fā)明名稱為通透肋式拱梁隧道的專利申請文件中公開了一種隧道結(jié)構(gòu)，為通透肋式拱梁隧道;為了解決通透肋式拱梁隧道對環(huán)境地質(zhì)條件要求高的問題，并適應(yīng)大跨度、雙線通行的建設(shè)需求，進(jìn)一步提出通透肋式連拱隧道結(jié)構(gòu)。
[0006]由于通透肋式連拱隧道主要適用于地表傾斜的傍山地段，覆蓋層較薄、圍巖類別較低，偏壓效應(yīng)明顯，開挖施工過程中很容易出現(xiàn)冒頂、塌方等安全事故。開挖順序、施工間距、襯砌時(shí)機(jī)和支護(hù)方案決定著隧道圍巖受力變形的的大小，以及隧道結(jié)構(gòu)(二次襯砌、肋式拱梁、中隔墻)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)(申請?zhí)枮?00810048634.9，發(fā)明名稱:通透肋式拱梁隧道施工方法)公開了一種通透肋式拱梁隧道施工方法，該施工方法采用橫向管棚加固拱頂山坡，洞身開挖采用預(yù)留巖拱分步開挖方式，圍巖變形基本穩(wěn)定后，整體模筑內(nèi)側(cè)拱圈二次襯砌、拱頂?shù)亓骸⒎缆涫瘬鯄K、肋式拱梁、防撞墻，每一施工循環(huán)開挖進(jìn)尺為10?12m，整體模筑長度6?Sm，形成了一套適應(yīng)于通透肋式拱梁受力變形特征的施工方法，保證通透肋式拱梁隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0007]但通透肋式拱梁隧道施工方法是適用于單洞隧道的一套方法，對于跨度更大的通透肋式連拱隧道而言，面臨更多更復(fù)雜的施工技術(shù)難題，主要體現(xiàn)在以下方面:一是隧道采用更復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)特征更為顯著，不僅要考慮肋式拱梁的是施工穩(wěn)定性，還要考慮中隔墻、內(nèi)洞襯砌結(jié)構(gòu)的施工穩(wěn)定性;二是隧道開挖面更大，擾動(dòng)區(qū)域更廣，對拱頂山坡及圍巖的支護(hù)技術(shù)要求更高:三是隧道施工力學(xué)行為的時(shí)空演化規(guī)律更復(fù)雜，既存在縱向推進(jìn)的時(shí)空效應(yīng)問題，還存在左右洞推進(jìn)的相互影響問題，施工工序和施工控制條件更復(fù)雜；
[0008]因此，根據(jù)通透肋式拱梁隧道的結(jié)構(gòu)特征和受力規(guī)律，制定合理的開挖順序、支護(hù)方式、襯砌時(shí)機(jī)等施工工藝參數(shù)是保證該新型隧道成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種通透肋式連拱隧道的施工方法，旨在解決淺埋偏壓地段，具有顯著空間結(jié)構(gòu)特征的肋式連拱異型隧道，在開挖面更大、施工力學(xué)行為更復(fù)雜的條件下的隧道施工穩(wěn)定性問題。
[0010]本發(fā)明提供了一種通透肋式連拱隧道的施工方法，包括下述步驟:
[0011]步驟A:拱頂山坡注漿加固:
[0012]隧道開挖前，沿線路走向的拱頂山坡面上布置5?6排注漿鋼管及5?10排注漿小導(dǎo)管，注漿管以水平向下傾斜25°的角度鉆入，鉆孔軸線與線路走向正交，注漿鋼管長度延伸至洞身系統(tǒng)錨桿加固范圍內(nèi)，兩者形成連續(xù)的加固體系;注漿管打入圍巖后，水泥砂漿通過注漿孔充填注漿管與巖層之間的縫隙及圍巖內(nèi)部裂隙，共同起到加固拱頂邊坡巖層的作用；
[0013]步驟B:中導(dǎo)洞開挖:
[0014]采用臺階法開挖中導(dǎo)洞；
[0015]步驟C:中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù):
[0016]采用早強(qiáng)混凝土及工字鋼鋼拱架，并布設(shè)鋼筋網(wǎng)；其開挖面布置支護(hù)錨桿，實(shí)現(xiàn)中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)；
[0017]步驟D:中隔墻澆筑:
[0018]中隔墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中隔墻與左、右洞相臨的二次襯砌層先期整體澆筑，形成整體式中隔墻，中隔墻頂部與中導(dǎo)洞頂緊密接觸；
[0019]步驟E:橫向鋼支撐及中導(dǎo)洞回填:
[0020]采用漿砌片石進(jìn)行回填，回填高度為自中隔墻底以上3.6m，橫向臨時(shí)支撐采用鋼支撐，設(shè)置在中隔墻靠右洞一側(cè)；
[0021 ]步驟F:左洞臨時(shí)坡面開挖:
[0022]開挖擴(kuò)大基礎(chǔ)邊線周圍的山坡面，形成操作平臺，并采用噴射混凝進(jìn)行臨時(shí)邊坡防護(hù)；
[0023]步驟G:擴(kuò)大基礎(chǔ)澆筑:
[0024]擴(kuò)大基礎(chǔ)采用機(jī)械開挖和爆破方式，至設(shè)計(jì)高程后做地基承載力試驗(yàn);擴(kuò)大基礎(chǔ)為臺階形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沿線路縱向通長布置，其底部布有注漿小導(dǎo)管，采用梅花形布置，管心之間有間距用以增加基礎(chǔ)的水平承載力；
[0025]步驟H:左洞側(cè)導(dǎo)洞開挖:
[0026]采用臺階法施工，機(jī)械或弱爆破的方式開挖左洞側(cè)導(dǎo)洞；
[0027]步驟1:左洞側(cè)導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)施工:
[0028]臨時(shí)支護(hù)采用早強(qiáng)混凝土及工字鋼鋼拱架，并布設(shè)鋼筋網(wǎng)；
[0029]步驟J:左洞坡面圍巖開挖:
[0030]采用臺階法施工，機(jī)械或弱爆破開挖；
[0031]步驟K:左洞仰拱施工:
[0032]左洞開挖完畢后，初噴早強(qiáng)混凝土，并采用早強(qiáng)混凝土及工字鋼鋼拱架支護(hù)；
[0033]步驟L:模注左洞肋梁、縱梁及二次襯砌:
[0034]采用整體式臺車全斷面整體模注左洞內(nèi)側(cè)二次襯砌、拱頂縱梁、肋式拱梁、防撞墻;左洞二次襯砌為鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，肋式拱梁為1/4圓弧形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，肋式拱梁的梁體截面為長方形；
[0035]每循環(huán)整體模注按6m?9m的長度推進(jìn)，預(yù)留3m?4m的操作空間，盡量增加使2根肋梁一次成型的循環(huán)數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)的整體性，增強(qiáng)穩(wěn)定性；多個(gè)肋梁形成通透式開間，各片肋梁的頂端與所述拱頂縱梁相連，各片肋梁的底部與所述防撞墻相連;左洞二次襯砌與中隔墻墻肩相連；
[0036]步驟M:右洞側(cè)導(dǎo)洞開挖:
[0037]采用臺階法施工，機(jī)械或弱爆破開挖；
[0038]步驟N:右洞側(cè)導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)施工:
[0039]采用早強(qiáng)混凝土及工字鋼鋼拱架，并布設(shè)鋼筋網(wǎng)，并在開挖面布置支護(hù)錨桿;實(shí)現(xiàn)右洞側(cè)導(dǎo)洞的臨時(shí)支護(hù)；
[0040]步驟O:右洞拱部圍巖開挖:
[0041]應(yīng)嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺和及時(shí)支護(hù)，并注意量測洞內(nèi)、地表變形。
[0042]步驟P:支護(hù)施工及鋼拱架架設(shè):
[0043]拱部圍巖開挖后，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)和架設(shè)鋼拱架;初期支護(hù)層采用早強(qiáng)混凝土，并布設(shè)鋼筋網(wǎng)及工字鋼鋼拱架;鋼拱架與開挖輪廓之間、鋼拱架之間均需噴射混凝土充填密實(shí)；
[0044]步驟Q:右洞核心土開挖:
[0045]初期襯砌完成后，分臺階逐步開挖預(yù)留核心土，并對隧道輪廓開挖面進(jìn)行襯砌、鋼拱架和注漿錨桿施工；
[0046]步驟R:右洞仰拱施工:
[0047]右洞開挖完畢后，初噴早強(qiáng)混凝土，并采用早強(qiáng)混凝土及工字鋼鋼拱架進(jìn)行支護(hù)；
[0048]步驟S:右洞模注混凝土:
[0049]右洞二次襯砌為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，兩端分別與仰拱和中隔墻墻肩兩端相連，形成環(huán)形封閉承載結(jié)構(gòu)。
[0050]其中，在步驟A中，注楽鋼管采用外徑108_、壁厚6mm的熱扎無縫鋼管，長度為15m，間距為2mX 2m，呈梅花形布置;注楽小導(dǎo)管外徑50mm，壁厚5mm，長度為6m，間距為2mX 2m, M梅花形布置。
[0051 ] 其中，在步驟C中，錨桿采用為Φ 22mm@60 X 10cm的早強(qiáng)砂漿錨桿，錨桿長度為3.0m0
[0052]其中，在步驟L中，肋式拱梁的梁體截面為寬1.2m、高1.05m的長方形;所述防撞墻寬1.05m、高2.5m。
[0053]其中，相鄰肋梁之間的中心間距為6.0m。
[0054]其中，通過開挖中導(dǎo)洞并施做中隔墻來連接左、右洞室，同時(shí)承受山體開挖引起的偏壓荷載。
[0055]其中，通過澆筑外洞的二次襯砌層、拱頂縱梁、肋式拱梁和防撞墻形成整體結(jié)構(gòu)，并通過與仰拱、拱腳擴(kuò)大基礎(chǔ)和中隔墻連接形