大断面软弱围岩隧道三台阶临时仰拱分区施工工法

'大断面软弱围岩隧道三台阶临时仰拱分区施工工法　　摘要：随着经济的不断发展，交通基础设施有实现了迅猛发展，进而推动了软弱围岩隧道施工方法的发展。在施工过程中，通过采用三台阶法进行施工，能够有效地降低施工成本，提高工效，同时能够确保施工的安全性和稳定性，进而在一定程度上为大断面软弱围岩隧道施工提供参考依据。Abstract：Withthedevelopmentofeconomy，thetransportationinfrastructurehasalsoachievedrapiddevelopment，thustheofmethodsoftsurroundingrocktunnelconstructioniswidelyused.Intheprocessofconstruction，usingthethreestepmethod，caneffectivelyreducetheconstructioncost，improveworkefficiency，andcanensurethesafetyandstabilityofconstruction.Toacertainextent，itprovidesareferenceforlargesectionsoftrocktunnelconstruction.关键词：大断面施工；三台阶；仰拱Keywords：large-sectionconstruction；methodofthreesteps；invertedarch7 中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）08-0148-030引言随着高等级公路、铁路建设的迅猛发展，软弱围岩隧道的施工方法也不断发展，目前软弱围岩隧道的施工方法，主要有台阶法和双侧壁导坑法、中隔墙法等。但在工程实践中，发现双侧壁导坑法和中隔墙法存在施工空间小，施工进度缓慢，临时支护多，投入大，施工方法调整时间长等缺点。施工现场多采用三台阶法施工，能有效的降低施工成本，提高工效，进度稳定，工期保障性强，能适应不同跨度和多种断面形式；但软弱围岩隧道地质复杂，常伴随有局部不良地质段落和围岩压力比较大的区域，如断层破碎带、煤系地层、砂土及全风化的页岩、湿陷性黄土等段落，初期支护沉降、收敛大；常伴有初支钢架变形、断裂；喷射砼开裂、掉落；仰拱底鼓等现象。如果三台阶法临时仰拱施工法，不能有效控制上述风险，这时便需要对三台阶临时仰拱施工法进行延伸。在阿尔及利亚T1隧道采用三台阶临时仰拱分区施工法有效的解决了炭质页岩地段的沉降及收敛大的问题，施工安全、进度等问题得以有效解决，使该隧道顺利的实现了贯通。1工程实例1.17 阿尔及利亚东西高速公路T1隧道，全长785米，为全风化炭质页岩，沉降、收敛大，经常出现拱架变形，喷射砼掉块，初期支护开裂，底鼓等现象，月进尺不足20米，由于工期紧迫，其他工法不能满足施工要求，后期采用三台阶临时仰拱分区施工法，使隧道月掘进速度增加了60%，保证了施工进度，满足了工期要求。1.2武广客专茶屋隧道，全长800米，隧道进口段为坡积黄土，雨季施工时围岩无自稳能力，呈软朔装，不良地段采用了本工法，月掘进速度在45米左右，沉降收敛基本可控。2工法特点2.1在三台阶临时仰拱施工法的基础上将隧道划分为上中台阶、下台阶、初支仰拱、衬砌仰拱等几个分区，采用临时仰拱、初支仰拱、衬砌仰拱及时闭合的方法，斜撑、托梁、管桩等措施灵活应用，使各分区及时闭合成环。2.2操作简单。在不改变三台阶施工工法的基础上，只需在初期支护拱脚处增设临时仰拱即可；临时仰拱施工与初支仰拱施工方法相同，无需进行特殊处理。2.3形式多样，灵活多变。施工中可在上台阶及中台阶施作临时仰拱，在施工完成的中台阶地段，可在临时仰拱上施作斜撑对上台阶拱脚进行支撑。2.4保证安全，可循环利用。施工下台阶时，可不必拆除临7 时仰拱，待下台阶施工3-5m时，及时施作初支仰拱，闭合成环，防止围岩发生大的变形，保证了下台阶及仰拱闭合施工安全，拆除后临时仰拱拱架可循环利用2-4次。2.5提高工效，保障工期。本工法只是在不良地段施工，不改变原有工法，施工进度、工期有保障。3适用范围本工法适用于Ⅴ级围岩不良地段，拱顶下沉和周边位移变化较大，特别是前期采用三台阶法施工，施工工期紧，施工难度大，不易转换施工工法的隧道。4工艺原理三台阶临时仰拱分区施工工法就是将大断面划分成自上而下三个小单元进行开挖，缩小开挖断面；采用临时仰拱就是使每个小单元及时封闭成环，形成环向受力，有效地发挥初期支护整体受力效果，有效阻止支护结构变形。5工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图1。5.2操作要点在中台阶施工完成后，初期支护拱顶下沉及水平收敛变化大，难以凭借钢拱架支撑减小围岩变形，在上、中台阶拱脚处将初期支护临时成环，防止下沉与收敛。5.2.1临时仰拱安装准备7 临时仰拱应在拱架加工棚里统一加工，做成一定的弧度（比初支仰拱弧度小一些），防止施作后，受围岩两侧水平收敛发生底鼓现象。每榀拱架加工完成后应在水泥地面上试拼，周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应不小于2cm。上中台阶掘进2-3米时，检查上中断面稳定性，及时施作临时仰拱。5.2.2临时仰拱安设安设临时仰拱时，先将上、中台阶施工平台开挖成临时仰拱弧度，平台上的虚渣需人工清除干净；根据初支拱架间距逐榀安装临时仰拱，临时仰拱与初支拱架连接处应高出50公分，便于下台阶开挖立架，临时仰拱之间用Ф22钢筋连接，连接钢筋间距1m，梅花形布置，拱架之间铺设？覬8钢筋网片，喷射砼至设计厚度。依次上中台阶及临时仰拱再施工一个循环后暂停施工。（图2）5.2.3施作下台阶下台阶每次开挖长度不应过长，一般不大于1米，开挖时可以采用机械与人工配合开挖，防止机械操作时损坏临时仰拱，开挖后及时初喷，施作锚杆网片，架立拱架，复喷至设计厚度。5.2.4拆除临时仰拱当临时仰拱妨碍了下台阶开挖支护时，需及时拆除临时仰拱，拆除时可采用破碎锤或者风镐将喷射砼拆除，拆除时应先凿除临时仰拱拱架间砼，再行拆除钢支撑。不可将钢支撑与砼一并用挖掘机拆除掉。下台阶施工4-6米时再施工上中台阶及临时仰拱。6质量控制6.1隧道初期支护施工时严格按照设计图纸及规范要求施工，加强隧道洞内及地表围岩量测，及时施作临时仰拱。7 6.2临时仰拱施作时，上、中台阶施工平台需挖成与临时仰拱拱架同样的弧度，确保与临时仰拱拱架密贴，与初期支护拱架连接处需焊接牢固，拱架之间采用连接板连接，喷射砼需密实。6.3下台阶及初支仰拱施工完成后应及时施作衬砌仰拱及衬砌。6.4施工时加强围岩监控量测，初期支护拱部及水平收敛变化较大时可在中台阶临时仰拱上施作斜撑，上台阶及中台阶拱脚处设置连续托梁等加固措施。如图3、4。7安全措施7.1严格按设计要求进行拱顶下沉和周边收敛位移量测，通过监控量测的信息反馈，及时调整视乎参数，以保证衬砌结构的安全。7.2及时施作临时仰拱，有效阻止初期支护变形。7.3拆除临时仰拱时，作业人员必须系安全带，并且有专人在施工现场统一指挥，防止人工凿除砼时从高空坠落及坠物伤人。7.4严禁用挖掘机直接将临时仰拱拱架与砼直接挖除掉。防止拆除时带动初期支护变形。参考文献：7 [1]陈海军.三台阶七步开挖法在大断面浅埋偏压地质条件下的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（02）.[2]张华军.隧道简易仰拱栈桥设计[J].价值工程，2011（10）.[3]刘军.三台阶临时仰拱法在大断面软弱围岩隧道大面积塌方中的应用[J].工程建设，2013（02）.7'