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摘要:宜万铁路是在禁区中修建,通过白云山隧道车溪车站的施工,提高隧道施工的科技含量,解决连拱隧道以及大断面隧道的施工难题,以供类似工程借鉴。
关键词:铁路车站隧道;解决;科技含量;施工难题;借鉴
1 工程概况
白云山隧道位于宜昌市点军区的土城乡和长阳县的高家堰镇之间,东起杨叉构,西至景阳沟,进口里程DK40+550,出口里程DK47+377,全长6.827km。隧道进口段DK40+550-DK43+050坡度为5.9‰,出口段DK43+050-DK47+377坡度为15.3‰,整个隧道的坡度为单面坡。白云山隧道为宜万铁路全线12座隧道控制性工程,属于I级高风险隧道,地质条件复杂,技术要求高,施工难度大。
2 施工方案
(1)车站隧道按照新奥法原理组织施工,四线双跨连拱车站隧道采用中导洞先行,两侧台阶法施工,主要考虑同时施工中隔墙以及为以后的开挖预留行车通道。具体见图1。
四线双连拱车站隧道开挖工艺要点;中导洞开挖设置位置确定,必须考虑下一步工序的开展,一是要保证中隔墙的浇筑不受影响;二是要保证道路畅通,掘进工作正常进行。各道工序施工时间控制:中导洞开挖150米左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150米,在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。
(2)大跨双线车站隧道采用CRD工法施工,由四线车站隧道中导洞(DK41+255)进入到大跨双线车站隧道时,先以双侧壁导坑法掘进10m,即到DK41+265,然后由里往外扩挖大跨双线车站隧道的拱部,形成大跨双线车站隧道断面,完成工序的转换,而后以CRD法施工大跨双线车站隧道。见图2。
四线双连拱车站隧道施工工艺要点:中导洞开挖设置位置确定,必须考虑下一步工序的开展,一是要保证中隔墙的浇筑不受影响;二是要保证道路畅通,掘进工作正常进行。各道工序施工时间控制,中导洞开挖150米左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150米,在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。
(3)车站燕尾段连拱隧道中导洞先行,两侧台阶法施工,考虑以后快速平行施工,中导洞断面可以适当放大,在不影响中隔墙施作的情况下并且偏右设置,主要考虑同时施工中隔墙以及为以后的开挖预留行车通道。具体见图3。
燕尾段施工要点:先开挖中导洞,断面可以考虑采用偏左或偏右,主要考虑平行作业。开挖后立即进行中隔墙的施作,中隔墙设计(25素混凝土,墙底可以考虑施作锚杆,一是可以钎探底部地质情况,二是可以作为加强底部承载力。
3 车站隧道施工要点
(1)超前地质预报必须要按照设计要求作,探明前方地质情况,TSP203、超前地质水平钻、红外探水、超前炮孔、地质雷达等,必须借助科学的手段探明地质情况。
(2)中导洞的施工本身就是起到了超前预报,探明地质情况,为后期施工打下基础。
(3)初期支护要及时、要到位,要保证施工安全。
(4)全方位的进行监控量测,对隧道围岩变形要进行科学的观测和推算,通过围岩量测的数据,科学的指导施工。
(5)四线连拱隧道中导洞的具体位置设置,尺寸大小,便于平行施工作业。在中隔墙施工完毕强度达到要求后,可开挖左洞。洞身开挖采用上下导坑,开挖在采用控制爆破,采用合理的爆破参数,经计算在中隔墙不影响的情况下可以不用对中隔墙进行刚性支撑。
(6)大跨断面的施工,严格按照CRD法施工,以及从四线连拱到大跨的施工工艺的转变,从侧壁导坑法转入CRD法的施工转变。大跨断面中要注意左右上导的距离,中隔壁的拆出时间,临时仰拱的施作,左右下导坑以及与上导坑的开挖距离控制。开挖完成后立即施作仰拱,仰拱每次施作控制在10米以内。
(7)燕尾段开挖按照中导洞施工法,先开挖中导洞,再施工中隔墙,在中隔墙混凝土强度达到要求后,可开挖左、右洞,在开左洞时要对中隔墙进行刚性支撑,具体支撑见图。
4 铁路车站隧道施工技术对策
(1)车站隧道与单线隧道相比,就是结构复杂、跨度大、净空断面大、围岩收敛变形大、施工工序转换多,由于车站隧道断面大。造成了隧道结构本身的不稳定。针对这种情况我们采取了以下施工措施。①科学合理的施工组织设计。针对车站隧道的施工复杂性,必须进行合理的、科学的、有效的施工组织设计,根据组织设计配备相应的设备、人员、机械等,必须要满足施工需要的资源配置。②超前地质预报。车站隧道结构复杂,断面大、跨度大,风险性高,必须严格的采用超前的地质预报,TSP203、超前地质水平钻、红外探水、地质雷达等科学的地质探测手段。③监控量测。只有通过对车站隧道围岩的监控量测,围岩变形收敛的大小,可以及时的采取相应的支护措施,从而保证施工安全。观测数值结果及时反馈到施工中,预留变形沉降量数值设置,从而有效地保证二次衬砌的厚度。④临时仰拱封闭及时。大跨断面采用CRD法,具体体现就在每个面都得设置临时仰拱,开挖后必须进行仰拱的设置,以避免围岩的继续变形,保证施工安全。为了更好地保证支护安全性,可以加设钢筋,钢筋与中隔壁、钢拱架连成一个整体、一个环,这样有效地防止围岩的变形过大。同时通过围岩监控量测,拱顶下沉量、拱脚的收敛量以及开挖断面净空收敛数值确定,基本在拱顶下沉7天内的增量在2ram以内,作为中隔壁的拆除时间控制。同时在开挖完成后立即施作仰拱。⑤锁脚和锁拱顶锚杆的加设。车站隧道初期支护采用钢拱架支护,为了保证钢拱架的支护稳定牢固,必须在拱脚1米的范围和拱顶加设锁脚锚杆。在拱脚1米的范围设置三排6根φ22钢筋2.5米,在拱顶设置两排4根φ22钢筋2.5米,方向保证与拱架内面垂直,与钢拱架连接采用焊接。⑥开挖质量要保证。开挖中严格按照钻爆设计进行施工,周边眼的眼间距必须控制在45cm左右,严格控制周边眼的装药系数,采用不偶合装药,以保证光爆质量,严控周边的超欠挖。只有这样才能保证钢拱架支护的作用。若是有大量的超挖必须采用内模进行同级混凝土的回填,不允许有空洞。同时其他的支护措施也必须保证,系统中空注浆锚杆和喷钢纤维混凝土必须按设计要求施作。⑦二次衬砌及时跟上。由于跨度大、净空收敛变形大、围岩应力释放大,为了保证施工安全,所以必须及时采取二次衬砌永久支护,衬砌采用整体式自动液压台车。
(2)预防车站隧道塌方。①开挖原则。开挖过程中,应遵循短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、紧封闭的原则,严格按钻爆设计施工。②支护保证。初期支护必须及时跟上,每排炮开挖完后,立即初喷钢纤维混凝土3~5cm,再进行钢拱架和锚杆的施作,在进行喷钢纤维混凝土,必须保证支护质量,达到规范要求。③监控量测及时。大跨隧道净空收敛变形必须跟上,只有及时作好量测,必须有收敛变形数据指导施工,掌握具体的变形数量,控制开挖预留变形量。④二次衬砌及时跟进。在开挖和支护完,围岩收敛变形稳定后,及时跟进二次衬砌,以保证安全。同时要保证施工混凝土的质量。
关键词:铁路车站隧道;解决;科技含量;施工难题;借鉴
1 工程概况
白云山隧道位于宜昌市点军区的土城乡和长阳县的高家堰镇之间,东起杨叉构,西至景阳沟,进口里程DK40+550,出口里程DK47+377,全长6.827km。隧道进口段DK40+550-DK43+050坡度为5.9‰,出口段DK43+050-DK47+377坡度为15.3‰,整个隧道的坡度为单面坡。白云山隧道为宜万铁路全线12座隧道控制性工程,属于I级高风险隧道,地质条件复杂,技术要求高,施工难度大。
2 施工方案
(1)车站隧道按照新奥法原理组织施工,四线双跨连拱车站隧道采用中导洞先行,两侧台阶法施工,主要考虑同时施工中隔墙以及为以后的开挖预留行车通道。具体见图1。
四线双连拱车站隧道开挖工艺要点;中导洞开挖设置位置确定,必须考虑下一步工序的开展,一是要保证中隔墙的浇筑不受影响;二是要保证道路畅通,掘进工作正常进行。各道工序施工时间控制:中导洞开挖150米左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150米,在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。
(2)大跨双线车站隧道采用CRD工法施工,由四线车站隧道中导洞(DK41+255)进入到大跨双线车站隧道时,先以双侧壁导坑法掘进10m,即到DK41+265,然后由里往外扩挖大跨双线车站隧道的拱部,形成大跨双线车站隧道断面,完成工序的转换,而后以CRD法施工大跨双线车站隧道。见图2。
四线双连拱车站隧道施工工艺要点:中导洞开挖设置位置确定,必须考虑下一步工序的开展,一是要保证中隔墙的浇筑不受影响;二是要保证道路畅通,掘进工作正常进行。各道工序施工时间控制,中导洞开挖150米左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150米,在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。
(3)车站燕尾段连拱隧道中导洞先行,两侧台阶法施工,考虑以后快速平行施工,中导洞断面可以适当放大,在不影响中隔墙施作的情况下并且偏右设置,主要考虑同时施工中隔墙以及为以后的开挖预留行车通道。具体见图3。
燕尾段施工要点:先开挖中导洞,断面可以考虑采用偏左或偏右,主要考虑平行作业。开挖后立即进行中隔墙的施作,中隔墙设计(25素混凝土,墙底可以考虑施作锚杆,一是可以钎探底部地质情况,二是可以作为加强底部承载力。
3 车站隧道施工要点
(1)超前地质预报必须要按照设计要求作,探明前方地质情况,TSP203、超前地质水平钻、红外探水、超前炮孔、地质雷达等,必须借助科学的手段探明地质情况。
(2)中导洞的施工本身就是起到了超前预报,探明地质情况,为后期施工打下基础。
(3)初期支护要及时、要到位,要保证施工安全。
(4)全方位的进行监控量测,对隧道围岩变形要进行科学的观测和推算,通过围岩量测的数据,科学的指导施工。
(5)四线连拱隧道中导洞的具体位置设置,尺寸大小,便于平行施工作业。在中隔墙施工完毕强度达到要求后,可开挖左洞。洞身开挖采用上下导坑,开挖在采用控制爆破,采用合理的爆破参数,经计算在中隔墙不影响的情况下可以不用对中隔墙进行刚性支撑。
(6)大跨断面的施工,严格按照CRD法施工,以及从四线连拱到大跨的施工工艺的转变,从侧壁导坑法转入CRD法的施工转变。大跨断面中要注意左右上导的距离,中隔壁的拆出时间,临时仰拱的施作,左右下导坑以及与上导坑的开挖距离控制。开挖完成后立即施作仰拱,仰拱每次施作控制在10米以内。
(7)燕尾段开挖按照中导洞施工法,先开挖中导洞,再施工中隔墙,在中隔墙混凝土强度达到要求后,可开挖左、右洞,在开左洞时要对中隔墙进行刚性支撑,具体支撑见图。
4 铁路车站隧道施工技术对策
(1)车站隧道与单线隧道相比,就是结构复杂、跨度大、净空断面大、围岩收敛变形大、施工工序转换多,由于车站隧道断面大。造成了隧道结构本身的不稳定。针对这种情况我们采取了以下施工措施。①科学合理的施工组织设计。针对车站隧道的施工复杂性,必须进行合理的、科学的、有效的施工组织设计,根据组织设计配备相应的设备、人员、机械等,必须要满足施工需要的资源配置。②超前地质预报。车站隧道结构复杂,断面大、跨度大,风险性高,必须严格的采用超前的地质预报,TSP203、超前地质水平钻、红外探水、地质雷达等科学的地质探测手段。③监控量测。只有通过对车站隧道围岩的监控量测,围岩变形收敛的大小,可以及时的采取相应的支护措施,从而保证施工安全。观测数值结果及时反馈到施工中,预留变形沉降量数值设置,从而有效地保证二次衬砌的厚度。④临时仰拱封闭及时。大跨断面采用CRD法,具体体现就在每个面都得设置临时仰拱,开挖后必须进行仰拱的设置,以避免围岩的继续变形,保证施工安全。为了更好地保证支护安全性,可以加设钢筋,钢筋与中隔壁、钢拱架连成一个整体、一个环,这样有效地防止围岩的变形过大。同时通过围岩监控量测,拱顶下沉量、拱脚的收敛量以及开挖断面净空收敛数值确定,基本在拱顶下沉7天内的增量在2ram以内,作为中隔壁的拆除时间控制。同时在开挖完成后立即施作仰拱。⑤锁脚和锁拱顶锚杆的加设。车站隧道初期支护采用钢拱架支护,为了保证钢拱架的支护稳定牢固,必须在拱脚1米的范围和拱顶加设锁脚锚杆。在拱脚1米的范围设置三排6根φ22钢筋2.5米,在拱顶设置两排4根φ22钢筋2.5米,方向保证与拱架内面垂直,与钢拱架连接采用焊接。⑥开挖质量要保证。开挖中严格按照钻爆设计进行施工,周边眼的眼间距必须控制在45cm左右,严格控制周边眼的装药系数,采用不偶合装药,以保证光爆质量,严控周边的超欠挖。只有这样才能保证钢拱架支护的作用。若是有大量的超挖必须采用内模进行同级混凝土的回填,不允许有空洞。同时其他的支护措施也必须保证,系统中空注浆锚杆和喷钢纤维混凝土必须按设计要求施作。⑦二次衬砌及时跟上。由于跨度大、净空收敛变形大、围岩应力释放大,为了保证施工安全,所以必须及时采取二次衬砌永久支护,衬砌采用整体式自动液压台车。
(2)预防车站隧道塌方。①开挖原则。开挖过程中,应遵循短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、紧封闭的原则,严格按钻爆设计施工。②支护保证。初期支护必须及时跟上,每排炮开挖完后,立即初喷钢纤维混凝土3~5cm,再进行钢拱架和锚杆的施作,在进行喷钢纤维混凝土,必须保证支护质量,达到规范要求。③监控量测及时。大跨隧道净空收敛变形必须跟上,只有及时作好量测,必须有收敛变形数据指导施工,掌握具体的变形数量,控制开挖预留变形量。④二次衬砌及时跟进。在开挖和支护完,围岩收敛变形稳定后,及时跟进二次衬砌,以保证安全。同时要保证施工混凝土的质量。