隧洞支洞施工方案優(yōu)化措施

時(shí)間:2022-07-22 02:40:22

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隧洞支洞施工方案優(yōu)化措施

1支洞施工方案優(yōu)化措施及建議

1號(hào)隧洞支洞工程歷時(shí)近50d開挖完成,受施工場(chǎng)地限制及圍巖淺埋透水、砂礫石地層膠結(jié)性差等問題困擾,施工方案經(jīng)多次調(diào)整完善后逐步摸索出適宜的工法,不僅提高了施工進(jìn)度,還減少了投資,取得了較好效果,而在工程實(shí)施過程中設(shè)計(jì)方案也暴露出一些問題及弊端,現(xiàn)將相關(guān)優(yōu)化措施及建議總結(jié)如下:

1.1進(jìn)洞方案的優(yōu)化調(diào)整措施

采用錨桿、管棚等超前加固支護(hù)措施是隧洞進(jìn)洞臉施工的有效工法,在1號(hào)隧洞支洞技施階段,設(shè)計(jì)采用準(zhǔn)45,L=4m管棚進(jìn)行圍巖加固,但在做施工方案現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)該型管棚鋼管強(qiáng)度小且鉆進(jìn)長(zhǎng)度有限,更無法實(shí)現(xiàn)在松散的砂礫石中預(yù)先造孔后期插入。鑒于上述情況,工程實(shí)際施工過程中對(duì)原方案進(jìn)行了較大調(diào)整,采用增設(shè)1m假洞固定準(zhǔn)108,L=3m管棚進(jìn)行超前支護(hù),即在洞臉前先架設(shè)三榀型鋼拱架并在洞頂120°范圍內(nèi)間隔20cm預(yù)埋準(zhǔn)120導(dǎo)向管,拱架固定完成后架立模板澆筑混凝土形成1m假洞,待混凝土強(qiáng)度滿足要求后,采用CM356型潛孔鉆配準(zhǔn)108型偏心潛孔錘延預(yù)埋導(dǎo)向管鉆進(jìn),達(dá)到錨固深度后將鉆機(jī)移位安裝注漿花管進(jìn)行注漿,待全部施工完成即可形成長(zhǎng)約2m的超前支護(hù)管棚。采用假洞固定準(zhǔn)108管棚可對(duì)洞臉拱架進(jìn)行有效固定并提供一定的側(cè)向壓力,大大提高了洞臉圍巖的穩(wěn)定性及施工效率,保證了支洞安全高效進(jìn)洞。

1.2超前支護(hù)形式優(yōu)化調(diào)整措施

在支洞段前期開挖施工過程中,現(xiàn)場(chǎng)按原技施方案采用準(zhǔn)32,L=2m自進(jìn)式中空錨桿進(jìn)行超前支護(hù),但由于錨桿較長(zhǎng)且材質(zhì)偏軟,在實(shí)際鉆進(jìn)過程中飄管情況嚴(yán)重,不規(guī)則的鉆進(jìn)面反而對(duì)巖體產(chǎn)生較大擾動(dòng),致使坍塌情況更為嚴(yán)重。后期經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)調(diào)整,將超前支護(hù)改為材質(zhì)更硬且便宜的準(zhǔn)25,L=2m的螺紋鋼代替,并在錨桿擊入前在近掌子面格柵內(nèi)環(huán)加裝準(zhǔn)50,L=50cm的導(dǎo)向管,導(dǎo)向管與掌子面夾角控制在15°以內(nèi),經(jīng)過改良有效地控制了錨桿鉆進(jìn)角度,錨桿緊密排列鉆進(jìn)面齊整有序,從根本上杜絕了飄管現(xiàn)象,超前支護(hù)體系整體支撐效果顯著,洞頂坍塌得到了有效控制。就經(jīng)濟(jì)比較來看,準(zhǔn)32,L=2m自進(jìn)式中空錨桿造價(jià)169元/根,準(zhǔn)25,L=2m的螺紋鋼錨桿及準(zhǔn)50,L50cm的導(dǎo)向管每套造價(jià)115元,僅此一項(xiàng)可直接減少工程投資近5萬元,縮減比例超30%。

1.3二次襯砌方案優(yōu)化調(diào)整措施

支洞原設(shè)計(jì)方案采用型鋼拱架噴護(hù)混凝土加現(xiàn)澆混凝土二次襯砌支護(hù)形式,其中一次支護(hù)采用16號(hào)工字鋼,噴護(hù)C25混凝土,格柵榀距50cm,二次襯砌邊頂拱襯厚50cm,底板采用20cm厚素混凝土結(jié)構(gòu),受無定型模板及開挖襯砌交叉作業(yè)等因素影響,在編制具體施工組織方案時(shí)發(fā)現(xiàn)該方案施工工序復(fù)雜、周期長(zhǎng)且干擾大,難以實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)。就上述問題參建單位進(jìn)行專項(xiàng)研究,經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算證實(shí),在原方案一次支護(hù)基礎(chǔ)上再復(fù)套一層拱架并噴射混凝土,可以滿足結(jié)構(gòu)安全技術(shù)要求,達(dá)到永久支護(hù)目的。按此原則在工程具體實(shí)施過程中,進(jìn)口段10m洞段仍按原設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土襯砌“鎖洞口”施工,其余洞段則在原設(shè)計(jì)一次支護(hù)基礎(chǔ)上,復(fù)套拱架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù),拱架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及加工工藝與原設(shè)計(jì)一致,施工中增設(shè)連接插筋保證兩層拱架連接牢固,分層噴護(hù)混凝土保證混凝土結(jié)合密實(shí),并在主支洞交叉段前15m增加一套收斂變形觀測(cè)儀,適時(shí)觀測(cè)圍巖變形數(shù)據(jù)確保施工安全。后經(jīng)持續(xù)1個(gè)月的觀測(cè),圍巖累計(jì)收斂變形僅4mm,可斷定已處于穩(wěn)定狀態(tài)。綜合分析上述優(yōu)化調(diào)整措施,采用復(fù)套拱架加強(qiáng)支護(hù)方案,可充分利用現(xiàn)有施工設(shè)備及人員實(shí)現(xiàn)復(fù)制作業(yè),在滿足支護(hù)強(qiáng)度要求確保工程安全前提下節(jié)約資金50余萬元,并實(shí)現(xiàn)提前40d主支洞交叉貫通,大幅縮短了工程建設(shè)周期。

1.4縮減支洞開挖尺寸的優(yōu)化建議

支洞原設(shè)計(jì)方案為襯后尺寸6.2m×6.2m的城門洞型,就此斷面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方案討論過程中曾提出縮小斷面的優(yōu)化建議,而設(shè)計(jì)單位以便于施工組織為由不同意進(jìn)行變更,但從實(shí)際施工效果來看,該支洞近1/4空間作為臨時(shí)倉庫被占用,并沒有實(shí)現(xiàn)雙向通車等理想使用狀態(tài)。就此情況,通過對(duì)1號(hào)隧洞支洞控制洞段施工方案及組織形式綜合分析,支洞具備單向通車能力就可以保障現(xiàn)場(chǎng)施工需要,再充分考慮行人通道、施工通風(fēng)、供水供電及襯砌臺(tái)車拼裝等因素,支洞襯后尺寸調(diào)整為5m×5m最為適宜,由此可在減少投資30余萬元的基礎(chǔ)上大大減少工程開挖及支護(hù)強(qiáng)度,可有效縮短工期10d以上。

1.5支洞設(shè)計(jì)坡度的優(yōu)化建議

1號(hào)隧洞支洞工程100m明挖段及64m洞挖段設(shè)計(jì)縱坡均為12%(相應(yīng)的傾角為7°),而就現(xiàn)場(chǎng)通用的施工機(jī)械爬坡能力及工作效率來看,這一縱坡明顯偏小。在該地區(qū)已建成另一隧洞工程新疆達(dá)坂隧洞Ⅲ標(biāo)段,全長(zhǎng)526.4m的支洞采用17%的縱坡,該支洞采用同樣的自卸車出渣工法有效地保證了5.2km主洞施工,但由于該縱坡坡度幾近出渣車輛滿載爬坡極限對(duì)設(shè)備磨損較大,在施工后期車輛拋錨降效情況較多,且維修成本較大。綜合考慮上述因素及現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況,支洞縱坡易采用15%(相應(yīng)的傾角為8.5°)較為合理,在最大限度發(fā)揮機(jī)械功效的基礎(chǔ)上可縮短明挖長(zhǎng)度20m,縮短洞挖長(zhǎng)度11m,減少投資20余萬元,縮短工期近15d。

2結(jié)語

1號(hào)隧洞支洞工程施工地質(zhì)條件差且外部環(huán)境復(fù)雜,在施工過程中通過對(duì)原設(shè)計(jì)中進(jìn)洞方案、超前支護(hù)形式、支洞二次襯砌方案多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,不僅降低了工程施工難度提高了施工效率,還可大幅減少工程投資及施工成本;對(duì)縮減支洞開挖尺寸及調(diào)增設(shè)計(jì)坡度的優(yōu)化建議,可供類似工程特別是長(zhǎng)支洞引用借鑒。

作者:劉林濤 單位:新疆伊河建管局