双侧壁导坑工法在浅埋偏压及软弱围岩隧道中的应用

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  摘要:根据机械设备的条件、地质情况和隧道设计的要求,实施客运专线的隧道建设,对于浅埋、偏压以及软弱围岩等地质条件较差的隧道,需要使用双侧壁导坑法进行施工。
  Abstract: Construction of passenger line of the tunnel varies according to the conditions of the machinery and equipment, the geological conditions and requirements of tunnel design. The method of double wall guide hole should be adopted in those poor geological areas, such as shallow, biased and soft wall rock.
  关键词:双侧壁导坑、围岩、应用
  Key Words: double-wall guide hole, wall rock, apply
  中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-2104(2011)12-0000--00
   铁路隧道在软弱围岩和浅埋、偏压等地质条件不佳的地段进行施工时,可以使用双侧壁导坑的工艺进行施工,在地质较差的围岩中可以根据“弱爆破、短进尺、勤测量、早封闭和强支护”的特点进行施工,对隧道周围的围岩进行及时的测量,根据围岩的支护能力、围岩量测、围岩位移和围岩应变等数据,及时的调整和修改设计参数,保证隧道的支护体系和施工过程之中的安全性和高效性。
  1、工程概况
   本文以寺前王隧道为例,寺前王隧道的全长685m,该隧道设计为双线隧道,设计时速为350km。由于寺前王隧道受到地质构造运动的影响,地壳的运动十分频繁,通过海陆的不断变化,寺前王隧道内部的软弱围岩和浅埋、偏压围岩的长度是91m,隧道的宽度为12.5m,寺前王隧道的出口地段是浅埋地段,此地段的深埋深度不足6m。出口地质概况为表层为褐黄色夹灰白色、硬塑粘土厚越1-1.5m,下伏侏罗系上统J3c凝灰岩,灰黄-灰褐色,全-弱风化,全风化1-2m,强风化层厚度1.5-3.5m。
  
  寺前王出口断面示意图
  
  
  
  2、双侧壁导坑的施工技术
   寺前王隧道围岩的地质条件不佳,隧道在软弱围岩和浅埋、偏压等地质条件不佳的地段进行施工,地下水十分丰富,采用双侧壁导坑的施工技术。在施工的过程之中,应该按照设计规范,进行隧道挖掘的工作,采用这种先进的施工技术,可以保证隧道洞口地段的施工质量和施工安全。
  2.1双侧壁导坑的施工原理
   在软弱围岩和浅埋、偏压等地段进行隧道施工的过程之中,应该使用双侧壁导坑的方式进行,在隧道的一边开挖边支护的技术,这种技术的实施原理就是将隧道整体的横断面分割为若干个小的横断面进行施工,单独的对每一个小横断面进行掘进的工作,最终连接为一个巨大的隧道。根据土壤自身具有的在短时期之内的自身稳定能力,使用网状支护的形式,在土壤或者围岩的浅层形成密贴型的支护结构,使用这种薄壁支护结构承担一部分压力,尤其在砂层、粘性土层和砂卵层等地质之中使用十分合适。
  
   2.2锚杆施工
   在锚杆施工的过程之中,应该针对地质条件的特征、锚固特征和要求,对锚杆进行选择。在进行砂浆锚杆施工时,应该使用YT-28的岩凿机进行钻孔,按照设计的标准制定出锚杆的位置,在设计的过程之中允许孔位有150mm的偏差,钻孔应该和围岩相垂直,钻孔应该比锚杆的长度长10cm左右。在第一次喷射混凝土之后,应该保证锚杆的垫板成为一个完整的基面,间距布置成为梅花形。尤其是在软弱围岩和围岩破碎、应力较大的部分,应该增加锚杆的数量,在进行注浆之后,砂浆进行凝固之前,不要碰撞、敲击和拉拔。
  3、围岩的测量
   对施工现场进行测量和监控是使用新奥法进行施工的三个要素之一,是在施工过程之中的重要技术。按照新奥法进行施工。在施工的过程之中加强对围岩的检查,测量其安全的状态,正确判断出进行二次衬砌的时间。同时通过反馈的监控数据,对施工的合理性和科学性进行检验,考察支护方案和施工方案的可行性,对整个支护的参数进行准确和及时的调整,不断改善施工程序和施工方法,提高在施工过程中的安全性和可靠性。在测量的过程之中应该按照规范的要求,结合施工地域的地质条件和水文条件,运用必测和选测进行测量项目的安排。必测项目包括,洞内和洞外的观察、拱顶下沉、全过程监测、全隧道监测、围岩收敛。选测的主要项目是对围岩的压力进行测量,对围岩的变形状况做出分析,使判断和分析符合围岩的实际情况,保证隧道在施工过程中的安全和隧道结构的安全。在布置测点和测量断面的时候,应该按照施工规范的要求,针对不同的围岩级别,采用不同的测量间距,对于必测项目,例如,拱顶下沉、围岩收敛和地表下沉等,应该设置在同一个断面之中。在施工的过程之中,应该在围岩的特性比较薄弱的地段增加测量面,使每一种岩石层都有测量断面。
  4、双侧壁导坑法施工的注意事项
   4.1在施工过程之中使用正确的施工方法
   在隧道洞口的浅埋、偏压地段十分容易引起塌方,所以应该在施工进行之前采用超前大管棚进行预防。横断面在开挖的过程之中,应该分为中间核心土和两侧的导坑等三个部分,在侧面的导坑之中一共分为上、中、下三个台阶,台阶的开挖长度为3m到5m,要分别对它们进行初期的支护,两侧的导洞都要设置临时的横撑和竖撑,将导洞及时的封闭成环。两个导洞之间核心土部分由上到下分成四个台阶,及时施作横撑和钢架,使拱顶的钢架和两边的钢架连接成环。依据测量监控的结果分析,在初期支护完成之后,应该拆除临时的横撑和竖撑。在施工的过程之中,应该加强对混凝土的测量和监控,使用信息化的手段进行监控,在施工时,双侧导坑不应该在同一时间施工,一边的导坑应该与另一边的导坑有3m到5m的距离,中间核心土的部分,在初期支护时应该与双侧的导坑有6m到10m的距离。管棚施工在施工之前应该进行套拱施工,使用套拱作为导向,同时配合混凝土的使用,稳定位于仰坡面的山体,只有当套拱混凝土的强度达到百分之百的时候,才能够进行管棚钻孔。为了保证管棚钻孔的质量,避免相邻的钻孔之间产生坍塌的现象,应该保证钻孔之间的间隔。先进行奇数孔的钻孔,再进行偶数孔的钻孔,保证钢花管的顺利安装。在奇数孔完成之后,应该及时安装无孔钢管或钢花管,进行水泥浆的压注。在偶数孔的钻孔完成之后,也应该第一时间安装钢管,避免坍塌事件的发生。同时在在偶数孔的钻孔完成之后,应该立刻对奇数孔的注浆质量进行检查,同时进行补充注浆,使注浆提高加固围岩的效果。
   4.2在施工过程之中使用正确的施工工序
   双侧壁导坑适合在在软弱围岩和浅埋、偏压等地段进行隧道施工的过程之中使用,施工的过程主要分
  为十个阶段。首先。利用在上一个施工阶段中建立的钢架作为隧道的小导管,喷射混凝土,对掌子面进行封堵,初次喷射4cm厚的混凝土,建立钢筋网络,之后再次喷射混凝土直到和设计的目标厚度相吻合。在一段时间之后,使用弱爆破挖开一侧的底部,对导坑周围的地区进行临时支护和初期支护。开挖另一侧的底部,在建设好拱部钢架结构之后,进行混凝土的复喷工作。
  5、安全、质量控制措施
   5.1建立完善的围岩结构支护测量监控系统
   双侧壁导坑法是根据新奥法的施工原理进行施工,在隧道挖掘的过程之中,降低对围岩的影响,导坑的断面接近椭圆形,使用圆顺的周边轮廓,避免应力集中的状况。使用钢架进行初期的支护,同时配合钢筋网、锚杆和混凝土等建立完善的支护体系,同时及时的施工,使导坑的断面尽快愈合,可以对围岩的自身承受能力充分的使用,将围岩变形的危害降到最低。最终建立起一套完善的围岩结构支护测量监控系统。
   5.2建立完善的现场监控测量系统
   双侧壁导坑法能够减少地表沉降的现象,如果在施工现场无法实施有效的监督,很产生由于无法及时封闭仰拱而形成的地表沉降。从施工现场的检测结果来观察,开挖仰拱会对隧道的变形产生很大的影响,所以应该减少挖开仰拱和封闭仰拱的时间。同时加强对拱角的保护,一旦出现洞内漏水的现象,应该对支护进行加强,暂停工程,在洞内设置横撑,防止临时的钢架产生坍塌。
  6、结语
   在施工的过程中使用信息化的手段进行管理,对施工进程中的动态变化及时的掌握和控制,同时合理调整、安排施工的设计参数和施工工体,提高施工过程之中的安全性。
  
  
  
  参考文献:
  
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  [3]张馨予,铁路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社,2004.
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