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【摘要】在一些小间距的隧道施工过程中,已经具有一些难度,在小间距的软岩隧道施工过程中更是会遇到很多问题。本文主要通过介绍几种软岩施工的方法并进行比较、几种施工时应该注意的保护措施以及施工可以达到的效果等几个方面来论述。
【关键词】软岩;隧道;小间距;施工技术
前言
在进行软岩隧道的施工过程中,会遇到很多常见的问题,例如长期的风吹日晒而导致地层风化较严重、由于岩石较软导致围岩的稳定性太差、浅埋、偏压、有裂隙水发育等,但是这些问题在施工方法和施工过程中只要稍加注意,就能解决,因此一定要多加注意。
小间距的软岩隧道是一种较为特殊的隧道形式,它的双线之间的净间距应该是在隧道与双线分离式隧道的净距离之间,在施工时需要非常精细。但是又由于小间距隧道有一些长隧道所没有的独特优点,例如小间距隧道所受的地形限制条件较小、占地面积比较少、间距较小所以线形顺畅、施工的周期相对较短、所需要的工程造价比较低等,在近些年来越来越受到隧道工程界的重视。对于小间距隧道的施工来说,必须要根据不同工程的特点首先计算其模型,然后选择较为合适的开挖方法进行适当、合理的模拟分析,经过反复论证之后,根据哪种方法的可行性更大而选择合适的开挖方法。本文主要分析以下几种开挖方法,并对其各自的优缺点进行分析与比对。
一、几种常用的开挖方法
1、中壁法
中壁法通常使用在一些掌子面较不稳定,岩层埋深较浅,周围岩石较软、较差的隧道工程之中。使用这种方法可以纵向分割岩层的断面,所以可以确保岩层掌子面的稳定性,这种方法开挖出的掌子面比其他两种方法小,在开挖时如果有及时的支护,就可以防止软岩隧道周围的一些软岩、围岩因为开挖的松弛而扩大。当隧道施工中部分地质情况变化较大时,可以采用CD法或者CRD法等方法进行施工的转换[1]。
2、CD法
CD法主要用于大面积的分割工程,这种方法的施工技术难度相对来说较低,并且施工工序也很简单,可以减少工程施工的工期与工程造价,所以经常在许多大型水电站以及城市的地下建设工程中使用。但是这种方法由于有中壁的存在,导致施工的工作空间减少,只能使用中小型机械进行施工。在CD这种施工方法中,中壁扮演着一个非常重要的受力构件的角色,一定要把握好中壁的拆除时机,因为中壁承受着整个洞室的重量,它的拆除将直接影响到洞室的稳定性。所以,在这种隧道施工时,应该在整个的开挖完成之后,确保洞室中的支护结构能够形成一个整体的闭合环,最后再拆除中壁[2]。
3、CRD法
CRD的开挖方法对于一些跨度较大的地下工程、超浅埋的工程最为有效。CRD的施工方法最法的特点就是把较大的断面分割成小断面,一步一步地紧紧相扣,其每一个施工的阶段都是由一个非常完整的受力体系构成,受力的结构非常明确,洞室的变形小,施工时的安全系数更高。在使用CRD的方法进行施工时,一般都会配合使用一些较为超前的支护手段,要严格控制好施工的每一个尺寸,并且在每一步都要及时测量,根据测量的信息和模型所设定的信息进行施工进尺的调整[2]。
4、比较法
通过大量的实际测量资料相比对,使用CRD的方法比CD的方法能够减小地面的沉降将近百分之五十,所以在进行CRD法的施工过程中,一定要严格按照施工步骤进行施工,在确定好每一个台阶步距并且经过认真的测量确认过后才能施工,认真对待每一个施工细节,这样就可以很有效地减小地表的下沉幅度与地中土体的移位。但是虽然在一些超浅埋和大跨度的工程施工中,也可以使用CRD法把地表下沉的幅度控制在三十五毫米以内,同时把水平位移控制在十毫米以内[3]。
除了上述以外,在施工中会遇到临时中隔墙或者横撑的情况,在遇到这类问题时,开挖的阶段是一个非常重要的步骤,作为整个工程的支撑构件,使得CRD发能够发挥其步步封闭的特性。但是当整个初期的支护封闭之后,隧道中中墙和水平横撑并没有很明显的作用,把它们拆除之后对地表下沉或者地中土体以为的影响都很小,所以它们可以进行重复使用,不仅能节省工程造价,还能节约能源。
5、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法主要就是把相对较大的断面分割成许多较小的断面之后,再进行断面的开挖,这种方法较为封闭和安全,尤其适用于容易塌方松散的岩层、坡积土、破碎的岩层带、溶洞堆积体等地方,所以使用这种方法的工程主要是一些地下工程,例如地铁和地下停车场之类的,并不适合在山岭隧道的工程中使用[4]。双侧壁导坑法的主要特点是:第一,工程的步骤较多,能够施工作业的面积较小,不利于机械化的使用,因此施工进度相对较慢。第二,可以很好的控制地表及其内部的一些变形,减少拱脚下沉的幅度与拱顶的压力。第三,会使用多次支护结构的转换,工程造价相对较高。第四,对测量及加固等施工要求较高,在拆除拱架的施工时也不太安全。
6、环形开挖预留核心土的方法
使用这种施工方法最先应该加固隧道及其周边的围岩,并对断面上半面的环行部分进行人工与挖掘机的共同挖掘,可以在挖掘机上安装一些勺形的牙齿,以便加快施工进度。这种方法具有以下几点特点:第一,要注意到围岩所形成的拱作用,在测量之后对其支护参数进行适当调整。第二,在进行断面上半部分的开挖之前,要先了解好各部分的地质情况,根据不同的需要来调整支护,并且发挥围岩本身的自承能力。第三,如果支护不能满足断面的需要,就应该加强支护,把大断面的施工改为小断面施工,及时进行监控测量。第四,因为这种方法可以使用机械施工,所以施工速度较快,更容易进行各种公益的转化。第五,不利于控制隧道的变形[1]。
二、对以上三种方法所做的比较
以上所述的三种开挖方法的比对如表1所示:
三、施工的保证措施
1、做好监控测量
软岩隧道最重要的决策依据就是其监控测量的数据,要根据这些数据进行比对分析,才能選出应该使用哪一种更为合适的开挖方法。进行监控测量是为了掌握围岩在施工中的实时动态,在围岩变形之前提前做好预防措施。应该成立专门的监控小组,一方面确保施工的安全,另一方面要在洞室内部进行详细的测量与判定。每天都应测量一至两次,如果发现异常,更要增多测量的次数,进行数据的分析,确立正确的施工方法[1]。尤其是对于浅埋与偏压的地段要重点监测,对于监测数据要认真分析,使用及时加固的措施,选取合适的施工方法,防止出现意外。
2、对施工进行动态管理
由于之前有一些隧道在施工时遭遇了坍塌,鉴于这些教训,每一位施工人员都应该非常谨慎,对于施工方案进行反复的推敲与论证,直至找到最为合适的方案再进行施工。如果在施工中遇到了问题,一定要及时询问专家的意见,对开挖方法进行适当的修改。同时,要引进先进的科学技术与设计理念,更加优化隧道的设计,成立一个动态管理小组,对施工的每一部分进行管理,在施工遇到问题时及时决策,超前指挥,加强施工的安全管理与技术管理,每一步骤完成、每一天的工作、每一星期的工作完成之后都要进行分析,严格按照管理人员制定的计划进行施工,确保隧道能够在预计的工期之内保质、保量、安全、有序地完成。
结语
不同地区的软岩隧道施工要选取不同的施工方法,在一种施工方法遇到问题时,可以换用其他的施工方法。环形开挖预留核心土的施工方法与中壁法相比,可以使用大型的施工设备,提高施工的效率,减少施工成本。
在施工的过程中,一定要注意进行加固,确保施工时的安全与隧道的安全使用。在施工的每一步完成之后都要进行经验分析总结,不仅从施工的设计图上加深认识,更要提高自身的施工技术,确保小间距软岩隧道的质量,满足高速安全运营。
【关键词】软岩;隧道;小间距;施工技术
前言
在进行软岩隧道的施工过程中,会遇到很多常见的问题,例如长期的风吹日晒而导致地层风化较严重、由于岩石较软导致围岩的稳定性太差、浅埋、偏压、有裂隙水发育等,但是这些问题在施工方法和施工过程中只要稍加注意,就能解决,因此一定要多加注意。
小间距的软岩隧道是一种较为特殊的隧道形式,它的双线之间的净间距应该是在隧道与双线分离式隧道的净距离之间,在施工时需要非常精细。但是又由于小间距隧道有一些长隧道所没有的独特优点,例如小间距隧道所受的地形限制条件较小、占地面积比较少、间距较小所以线形顺畅、施工的周期相对较短、所需要的工程造价比较低等,在近些年来越来越受到隧道工程界的重视。对于小间距隧道的施工来说,必须要根据不同工程的特点首先计算其模型,然后选择较为合适的开挖方法进行适当、合理的模拟分析,经过反复论证之后,根据哪种方法的可行性更大而选择合适的开挖方法。本文主要分析以下几种开挖方法,并对其各自的优缺点进行分析与比对。
一、几种常用的开挖方法
1、中壁法
中壁法通常使用在一些掌子面较不稳定,岩层埋深较浅,周围岩石较软、较差的隧道工程之中。使用这种方法可以纵向分割岩层的断面,所以可以确保岩层掌子面的稳定性,这种方法开挖出的掌子面比其他两种方法小,在开挖时如果有及时的支护,就可以防止软岩隧道周围的一些软岩、围岩因为开挖的松弛而扩大。当隧道施工中部分地质情况变化较大时,可以采用CD法或者CRD法等方法进行施工的转换[1]。
2、CD法
CD法主要用于大面积的分割工程,这种方法的施工技术难度相对来说较低,并且施工工序也很简单,可以减少工程施工的工期与工程造价,所以经常在许多大型水电站以及城市的地下建设工程中使用。但是这种方法由于有中壁的存在,导致施工的工作空间减少,只能使用中小型机械进行施工。在CD这种施工方法中,中壁扮演着一个非常重要的受力构件的角色,一定要把握好中壁的拆除时机,因为中壁承受着整个洞室的重量,它的拆除将直接影响到洞室的稳定性。所以,在这种隧道施工时,应该在整个的开挖完成之后,确保洞室中的支护结构能够形成一个整体的闭合环,最后再拆除中壁[2]。
3、CRD法
CRD的开挖方法对于一些跨度较大的地下工程、超浅埋的工程最为有效。CRD的施工方法最法的特点就是把较大的断面分割成小断面,一步一步地紧紧相扣,其每一个施工的阶段都是由一个非常完整的受力体系构成,受力的结构非常明确,洞室的变形小,施工时的安全系数更高。在使用CRD的方法进行施工时,一般都会配合使用一些较为超前的支护手段,要严格控制好施工的每一个尺寸,并且在每一步都要及时测量,根据测量的信息和模型所设定的信息进行施工进尺的调整[2]。
4、比较法
通过大量的实际测量资料相比对,使用CRD的方法比CD的方法能够减小地面的沉降将近百分之五十,所以在进行CRD法的施工过程中,一定要严格按照施工步骤进行施工,在确定好每一个台阶步距并且经过认真的测量确认过后才能施工,认真对待每一个施工细节,这样就可以很有效地减小地表的下沉幅度与地中土体的移位。但是虽然在一些超浅埋和大跨度的工程施工中,也可以使用CRD法把地表下沉的幅度控制在三十五毫米以内,同时把水平位移控制在十毫米以内[3]。
除了上述以外,在施工中会遇到临时中隔墙或者横撑的情况,在遇到这类问题时,开挖的阶段是一个非常重要的步骤,作为整个工程的支撑构件,使得CRD发能够发挥其步步封闭的特性。但是当整个初期的支护封闭之后,隧道中中墙和水平横撑并没有很明显的作用,把它们拆除之后对地表下沉或者地中土体以为的影响都很小,所以它们可以进行重复使用,不仅能节省工程造价,还能节约能源。
5、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法主要就是把相对较大的断面分割成许多较小的断面之后,再进行断面的开挖,这种方法较为封闭和安全,尤其适用于容易塌方松散的岩层、坡积土、破碎的岩层带、溶洞堆积体等地方,所以使用这种方法的工程主要是一些地下工程,例如地铁和地下停车场之类的,并不适合在山岭隧道的工程中使用[4]。双侧壁导坑法的主要特点是:第一,工程的步骤较多,能够施工作业的面积较小,不利于机械化的使用,因此施工进度相对较慢。第二,可以很好的控制地表及其内部的一些变形,减少拱脚下沉的幅度与拱顶的压力。第三,会使用多次支护结构的转换,工程造价相对较高。第四,对测量及加固等施工要求较高,在拆除拱架的施工时也不太安全。
6、环形开挖预留核心土的方法
使用这种施工方法最先应该加固隧道及其周边的围岩,并对断面上半面的环行部分进行人工与挖掘机的共同挖掘,可以在挖掘机上安装一些勺形的牙齿,以便加快施工进度。这种方法具有以下几点特点:第一,要注意到围岩所形成的拱作用,在测量之后对其支护参数进行适当调整。第二,在进行断面上半部分的开挖之前,要先了解好各部分的地质情况,根据不同的需要来调整支护,并且发挥围岩本身的自承能力。第三,如果支护不能满足断面的需要,就应该加强支护,把大断面的施工改为小断面施工,及时进行监控测量。第四,因为这种方法可以使用机械施工,所以施工速度较快,更容易进行各种公益的转化。第五,不利于控制隧道的变形[1]。
二、对以上三种方法所做的比较
以上所述的三种开挖方法的比对如表1所示:
三、施工的保证措施
1、做好监控测量
软岩隧道最重要的决策依据就是其监控测量的数据,要根据这些数据进行比对分析,才能選出应该使用哪一种更为合适的开挖方法。进行监控测量是为了掌握围岩在施工中的实时动态,在围岩变形之前提前做好预防措施。应该成立专门的监控小组,一方面确保施工的安全,另一方面要在洞室内部进行详细的测量与判定。每天都应测量一至两次,如果发现异常,更要增多测量的次数,进行数据的分析,确立正确的施工方法[1]。尤其是对于浅埋与偏压的地段要重点监测,对于监测数据要认真分析,使用及时加固的措施,选取合适的施工方法,防止出现意外。
2、对施工进行动态管理
由于之前有一些隧道在施工时遭遇了坍塌,鉴于这些教训,每一位施工人员都应该非常谨慎,对于施工方案进行反复的推敲与论证,直至找到最为合适的方案再进行施工。如果在施工中遇到了问题,一定要及时询问专家的意见,对开挖方法进行适当的修改。同时,要引进先进的科学技术与设计理念,更加优化隧道的设计,成立一个动态管理小组,对施工的每一部分进行管理,在施工遇到问题时及时决策,超前指挥,加强施工的安全管理与技术管理,每一步骤完成、每一天的工作、每一星期的工作完成之后都要进行分析,严格按照管理人员制定的计划进行施工,确保隧道能够在预计的工期之内保质、保量、安全、有序地完成。
结语
不同地区的软岩隧道施工要选取不同的施工方法,在一种施工方法遇到问题时,可以换用其他的施工方法。环形开挖预留核心土的施工方法与中壁法相比,可以使用大型的施工设备,提高施工的效率,减少施工成本。
在施工的过程中,一定要注意进行加固,确保施工时的安全与隧道的安全使用。在施工的每一步完成之后都要进行经验分析总结,不仅从施工的设计图上加深认识,更要提高自身的施工技术,确保小间距软岩隧道的质量,满足高速安全运营。