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閿鄉(xiāng)隧道下穿連霍高速段變形控制技術(shù)總結(jié)

 倉川 2012-09-06

閿鄉(xiāng)隧道下穿連霍高速段變形控制技術(shù)總結(jié)

[日期:2009-05-15] 來源:臺(tái)村隧道經(jīng)理部  作者: [字體: ]

一、工程概況

1、工程介紹

閿鄉(xiāng)隧道地處黃河二級(jí)階地,全長770m,洞口段60m采用明挖法施工,下穿連霍高速公路段274m采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工,其余436m采用CRD法施工。隧道開挖斷面積為164m2,凈空斷面積為100m2。

2、地質(zhì)

全隧位于第四系砂質(zhì)黃土層中,均為V級(jí)圍巖。土質(zhì)為灰黃色,疏松、孔隙率大,節(jié)理發(fā)育,土體間粘結(jié)力極差。本隧道施工區(qū)域內(nèi)主要不良地質(zhì)有黃土陷穴、黃土沖溝及水源抽水井,特殊巖土有濕陷性黃土、松軟土及棄填土。

3、連霍高速公路通行情況

下穿連霍高速公路段洞頂覆蓋層為10.3m。路面寬度24.5m,公路中線與隧道中線的交角為15°。連霍高速公路是我國東西走向的運(yùn)輸大動(dòng)脈之一。車流量大,重車多,交通繁忙。通行車輛最大的載重量為450T,平均每天車流量為2240次。


4、施工重難點(diǎn)分析

隧區(qū)秦人古墓穴分布密集,且圍巖分布不均勻,下穿段高速公路路面要求沉降量控制在5cm之內(nèi)。因此有效控制沉降是施工的重難點(diǎn)。

二、下穿段支護(hù)參數(shù)介紹

作業(yè)項(xiàng)目

作業(yè)內(nèi)容

拱部超前支護(hù)

159大管棚雙層支護(hù),兩環(huán)管棚中至中間距為0.4m,管棚環(huán)向間距為0.4m,每環(huán)127根;大管棚超出設(shè)計(jì)開挖輪廓線0.3m以上時(shí),掌子面拱部邊緣加設(shè)¢50超前小導(dǎo)管加固土體。小導(dǎo)管長3.5m,每2.5m施作一環(huán),環(huán)向間距為0.4m,每環(huán)46根。

掌子面預(yù)加固

下穿連霍高速公路段掌子面采用¢25纖維錨桿進(jìn)行預(yù)加固,錨桿長度分為12、8m、4m三種長度,第一環(huán)三種長度的錨桿均打設(shè),各約占錨桿總數(shù)的1/3,其后每開挖4m打設(shè)約1/312m長錨桿,保證掌子面前方總有約1/3的錨桿長度大于8m。纖維錨桿間距分2層設(shè)置,上部0.8m,下部1.0m,采用等邊三角形布置。

初期支護(hù)

第一層

拱墻設(shè)¢8鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距為20*20cm。全環(huán)噴C2535cm厚,拱墻砼內(nèi)摻入聚丙烯微纖維,設(shè)全環(huán)I25a型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù),鋼架間距為0.5m,鋼架間縱向設(shè)¤22連接筋,環(huán)向間距為1m,并間隔1m設(shè)¤22加強(qiáng)連接筋進(jìn)行加強(qiáng),每榀鋼架兩側(cè)大拱腳處各設(shè)4根¢42鎖腳錨桿,每根長為4m。

第二層

拱墻設(shè)¢8鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距為20*20cm。全環(huán)噴C2525cm厚,拱墻砼內(nèi)摻入聚丙烯微纖維。設(shè)全環(huán)4肢¤22格柵鋼架加強(qiáng)支護(hù),格柵間距為1m,格柵鋼架間縱向設(shè)¤22連接筋,環(huán)向間距為1m。

臨時(shí)支護(hù)

臨時(shí)側(cè)壁噴C2535cm厚,設(shè)I25臨時(shí)鋼架,鋼架間距為0.5m,臨時(shí)鋼架間縱向設(shè)¤22連接筋,環(huán)向間距為1m,并間隔1m設(shè)¤22加強(qiáng)連接筋進(jìn)行加強(qiáng);臨時(shí)側(cè)壁上半斷面設(shè)¢50超前小導(dǎo)管,長3.5m,環(huán)向間距0.5m,縱向間距2.5m一環(huán)。

C35鋼筋砼 ,65cm厚。

二次襯砌

C35鋼筋砼 ,55cm厚。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、下穿連霍高速公路段施工方法

1、拱部超前預(yù)支護(hù)

拱部超前預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)為施作雙層¢159大管棚。常規(guī)管棚的作業(yè)方法為濕式鉆進(jìn),即先鉆孔,待鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,一次性安裝導(dǎo)管,最后注漿。閿鄉(xiāng)隧道下穿段由于土層極其松散,采用濕式鉆進(jìn)成孔后安裝管體的過程中塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重。按照常規(guī)方法難以施作,為此我們采用跟管鉆進(jìn)法來施工大管棚。所謂跟管鉆進(jìn)法指的是邊鉆孔邊安裝導(dǎo)管。即管棚體分節(jié)制作,待鉆進(jìn)深度夠一根導(dǎo)管長度后,就安裝一節(jié)導(dǎo)管,然后接著鉆進(jìn),每夠一節(jié)導(dǎo)管長度后就安裝一節(jié),以免塌孔。

跟管鉆進(jìn)法的原理是利用有線導(dǎo)向方法,回旋鉆進(jìn)破碎孔前黃土結(jié)構(gòu),使用壓縮空氣排渣,最大限度減小打設(shè)施工對(duì)周圍土體的影響。鉆進(jìn)過程中控制風(fēng)壓,保持出渣通暢。鉆進(jìn)采用一次成孔法,用異型接頭把鉆桿與鋼管連接起來,鋼管前端安裝有線導(dǎo)向儀,鋼管隨進(jìn)度連續(xù)接長,直到設(shè)計(jì)位置。

采用常規(guī)濕式鉆進(jìn)法作業(yè)時(shí)導(dǎo)管管壁要鉆溢漿孔,采用跟管鉆進(jìn)法作業(yè)時(shí)由于要靠導(dǎo)管作為高壓風(fēng)管排渣,因此管壁上沒有溢漿孔。

2、掌子面超前預(yù)支護(hù)

閿鄉(xiāng)隧道前期施工時(shí),通過監(jiān)控量測我們發(fā)現(xiàn),在離掌子面10多米遠(yuǎn)的地方地表即開始出現(xiàn)下沉,另外洞內(nèi)掌子面有外移的現(xiàn)象。鑒于此設(shè)計(jì)上掌子面按等邊三角形布設(shè)¢25纖維錨桿,以此一方面來控制掌子面的位移,另一方面通過對(duì)纖維錨桿桿體注漿來固結(jié)掌子面前方的土體。

纖維錨桿的施作工藝同中空注漿錨桿,即采用煤電鉆成孔,插入桿體后注漿而成。

3、下穿段開挖方法

閿鄉(xiāng)隧道下穿連霍高速公路段全部采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。該雙側(cè)壁法是參照臺(tái)灣高鐵的作業(yè)方法優(yōu)化而成的。

3.1與傳統(tǒng)雙側(cè)壁法的區(qū)別

一是側(cè)導(dǎo)洞的大小設(shè)置不同。閿鄉(xiāng)隧道雙側(cè)壁法側(cè)導(dǎo)坑設(shè)置的較小,中間導(dǎo)坑5號(hào)洞室較大。這樣設(shè)置的目的是使先行施做的兩側(cè)導(dǎo)坑盡可能地減小到圍巖的擾動(dòng)。

二是側(cè)導(dǎo)的初支仰拱封閉時(shí)間不同,傳統(tǒng)的雙側(cè)壁法是在最后才進(jìn)行仰拱的封閉,而閿鄉(xiāng)隧道雙側(cè)壁法是在開挖中間導(dǎo)坑之前先封閉側(cè)導(dǎo)初支仰拱,而后再行施作中間洞室,以此來控制沉降量。

三是大拱腳結(jié)構(gòu)不同,傳統(tǒng)的雙側(cè)壁法大拱腳為素砼結(jié)構(gòu),而閿鄉(xiāng)隧道雙側(cè)壁法大拱腳內(nèi)加設(shè)有型鋼支撐。

四是臨時(shí)支撐的彎制弧度不同,閿鄉(xiāng)隧道臨時(shí)支撐彎制的弧度更為圓順,更有利于控制圍巖變形。

3.2閿鄉(xiāng)隧道雙側(cè)壁法各洞室開挖順序及步長關(guān)系

Ⅰ、⑴拱部及掌子面進(jìn)行超前預(yù)加固。⑵人工開挖①部。⑶必要時(shí)噴5cm厚混凝土封閉掌子面。⑷施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù),即初噴4cm厚混凝土,架立型鋼鋼架和I25臨時(shí)鋼架,敷設(shè)鋼筋網(wǎng)并設(shè)鎖腳錨桿,安設(shè)I25橫撐。⑸復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

Ⅱ、⑴在滯后于①部2-3m后(①部由人工開挖,平臺(tái)過長不利于出碴),機(jī)械開挖②部,人工配合整修。⑵必要時(shí)噴5cm厚混凝土封閉掌子面。⑶導(dǎo)坑周邊初噴4cm厚混凝土。⑷接長型鋼鋼架和I25臨時(shí)鋼架,敷設(shè)鋼筋網(wǎng)并安裝鎖腳錨桿。⑸復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

Ⅲ、在滯后于②部1.5m后(預(yù)留1.5m主要是減小②部的一次開挖高度,防止②部坍塌),對(duì)側(cè)導(dǎo)小仰拱進(jìn)行封閉。

Ⅳ、在滯后于①部2m后開挖③部,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同①部。

Ⅴ、在滯后于③部2-3m距離后,機(jī)械開挖④部,人工配合整修,并施作導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù),步驟及工序同②部。

Ⅵ、在滯后于④部1.5m后,對(duì)側(cè)導(dǎo)小仰拱進(jìn)行封閉。

Ⅶ、⑴在滯后于④部6m,機(jī)械開挖⑤部,人工配合整修。⑵必要時(shí)噴5cm厚混凝土封閉掌子面。⑶導(dǎo)坑周邊初噴4cm厚混凝土,架立拱部型鋼鋼架,安裝鋼筋網(wǎng)及連接筋后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

Ⅷ、在滯后于⑤部2m,開始⑥部、⑦部的施作。

Ⅸ、在滯后于⑦部滿足一次仰拱模注長度后開始⑧部的施工,機(jī)械開挖,人工配合整修。⑵隧底周邊初噴4cm厚混凝土。⑶安設(shè)型鋼鋼架仰拱單元,并接長Ⅰ25臨時(shí)鋼架,復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度,使之封閉成環(huán)。



    四、下穿段施工監(jiān)控量測變形規(guī)律

1、地表沉降規(guī)律

地表監(jiān)控量測點(diǎn)位的布設(shè)情況:縱向每隔5m布設(shè)一量測斷面,橫向間隔5m布設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位,每個(gè)里程斷面共布設(shè)9個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位。

隧道地表監(jiān)控量測資料表明:當(dāng)隧道掌子面未開挖到該斷面時(shí),沿隧道開挖方向的地表各點(diǎn)已產(chǎn)生了沉降,開挖掌子面對(duì)前方土體的影響范圍一般為 0.5h~0.8h(其中:h為洞頂覆蓋層厚度),從布點(diǎn)至洞內(nèi)掌子面到達(dá)地表觀測點(diǎn)斷面止一般下沉量為4~10mm。地表最終沉落量一般為洞內(nèi)沉落量的110%~140%,另外地表沉降時(shí)間主要取決于圍巖情況,一般二襯施作完后75~100天地表沉降趨于穩(wěn)定。隨著隧道的開挖,洞頂?shù)乇砭嗨淼乐芯€兩側(cè)0.5h~0.9h會(huì)出現(xiàn)一條貫通的裂縫,裂縫兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)明顯的錯(cuò)臺(tái),裂縫寬度為1~2cm。如果開挖暫停5d以上,則對(duì)應(yīng)掌子面的地表會(huì)出現(xiàn)一條細(xì)微的橫向裂縫,與縱向裂縫連通成為懷抱式。地表的橫向沉降曲線為一拋物線,距離隧道橫向距離越大,沉降越小,在邊緣處地表有隆起現(xiàn)象。

監(jiān)控量測資料顯示:開挖期間隧道內(nèi)拱頂下沉趨勢與地表下沉趨勢基本一致。地表與洞內(nèi)沉降時(shí)間差一般不超過2個(gè)小時(shí)。

2、洞內(nèi)拱頂下沉規(guī)律

洞內(nèi)縱向布設(shè)點(diǎn)位與地表位于同一里程斷面,橫向3個(gè)洞室拱頂各布設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位。

隧道拱頂監(jiān)控量測資料表明,側(cè)導(dǎo)洞從掌子面開挖到側(cè)導(dǎo)初支仰拱封閉期間,下沉量比較顯著,平均3~5mm/d,之后下沉量逐漸減小,平均1~2mm/d。側(cè)導(dǎo)洞下部2、4號(hào)洞室落底及側(cè)導(dǎo)初支仰拱封閉作業(yè)期間下沉量明顯,平均為4~6mm/d。中間導(dǎo)坑5號(hào)洞室從開挖到施作大仰拱前下沉較為均勻,平均1~2mm/d,大仰拱開挖期間,下沉量比較明顯,平均為4~6mm/d。仰拱施作完成后至中隔壁拆除期間,整個(gè)初支形成了封閉的受力結(jié)構(gòu),拱項(xiàng)下沉趨于穩(wěn)定,平均下沉量為0~1mm/d。中隔壁拆除后前3d下沉量比較明顯,平均為2mm/d,之后逐漸趨于穩(wěn)定。整個(gè)開挖斷面?zhèn)葘?dǎo)下沉量比中間導(dǎo)坑下沉量大,中間導(dǎo)坑拱頂下沉量一般為側(cè)導(dǎo)坑拱頂下沉量的64%~87%

3、洞內(nèi)收斂規(guī)律

洞內(nèi)收斂觀測點(diǎn)在側(cè)導(dǎo)12、34號(hào)洞室各布設(shè)一對(duì)量測點(diǎn)位。量測方法為全站儀無接觸式量測。

隧道監(jiān)控量測資料表明,側(cè)導(dǎo)的兩個(gè)上部洞室收斂量較小,開累為5~8mm。開挖初期3~4天內(nèi)較為明顯,隨后每天的變化幾乎都在1mm以內(nèi)。側(cè)導(dǎo)24號(hào)洞室施作后,布設(shè)的量測點(diǎn)位收斂量變化較為明顯,2、4號(hào)洞室從施作到側(cè)導(dǎo)封閉前平均為3~5mm/d。施作側(cè)導(dǎo)初支仰拱期間,收斂量最大,平均為6~8mm/d。其后逐淅趨于穩(wěn)定。側(cè)導(dǎo)下部洞室布設(shè)的收斂點(diǎn)開累收斂量為19~33mm。中隔壁拆除后整個(gè)斷面收斂變形前3d較為明顯,平均為2mm/d,其后逐淅趨于穩(wěn)定。

五、下穿段變形控制措施

1、控制開挖進(jìn)尺及步長間距

根據(jù)圍巖的穩(wěn)定情況,下穿段1、2、3、45號(hào)洞室開挖循環(huán)進(jìn)尺均為一榀鋼架間距即0.5m。側(cè)導(dǎo)初支仰拱開挖循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)禁超過3榀鋼架間距。仰拱的循環(huán)作業(yè)長度為5.2m。通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)表明:仰拱及時(shí)封閉是控制沉降的最有效手段。為此施工中應(yīng)嚴(yán)控下列步距關(guān)系,一是控制側(cè)導(dǎo)初支仰拱的封閉,一般要求側(cè)導(dǎo)初支仰拱距前方掌子面的距離小于5m。二是控制大仰拱的封閉時(shí)間,要求中間洞室大仰拱距5號(hào)洞室掌子面的距離小于17m。三是控制5號(hào)洞室距側(cè)導(dǎo)初支仰拱的距離,一般要求封閉的側(cè)導(dǎo)初支仰拱距5號(hào)洞室掌子面的距離為2~3m,兩者之間距離過小,勢必導(dǎo)致側(cè)導(dǎo)初支封閉期間下沉量增大,距離過大勢必延長大仰拱的封閉時(shí)間。四是控制二襯距最前方掌子面的距離,一般要求控制在45m以內(nèi)。

2、控制工序施工質(zhì)量

建立隧道各工序的質(zhì)量卡控表,使每道工序質(zhì)量都處于受控狀態(tài),以質(zhì)量保證隧道施工的安全和達(dá)到控制變形的目的。各工序質(zhì)量要求如下:

開挖:1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)洞室掌子面核土面應(yīng)盡可能的留大。1號(hào)、3號(hào)洞室底部臨時(shí)橫撐應(yīng)采用掏槽法進(jìn)行安裝。

鋼架安裝:拱墻腳下墊槽鋼縱向應(yīng)連成一個(gè)整體,鋼架應(yīng)盡可能的貼緊掌子面的土體,鋼架接頭墊板應(yīng)密貼,連接螺栓應(yīng)上緊、數(shù)量上足。同一榀鋼架各單元拱架應(yīng)位于同一里程斷面內(nèi)。1號(hào)、3號(hào)洞室底部臨時(shí)橫撐應(yīng)緊跟核心土。

鎖腳錨桿:一是嚴(yán)控鎖腳的下插角度,一般與水平面成45°角;二是嚴(yán)控鎖腳的施作長度和數(shù)量;三是嚴(yán)控鎖腳錨管的注漿飽滿度;四是鎖腳與鋼架的連接必須焊接牢固。設(shè)計(jì)院在對(duì)開挖過程采用大型三維巖土有限差分軟件FLAC3D進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí),發(fā)現(xiàn)鎖腳在整個(gè)開挖過程中,一直處于受壓狀態(tài),受到的壓力值比較大,而且處于增大的趨勢,充分說明鎖腳的作用是明顯的,鎖腳錨桿施作質(zhì)量的好壞對(duì)變形量影響較大。

噴射砼:一是嚴(yán)控噴砼的密實(shí)度;二是各洞室接頭砼接茌部位的虛碴、浮土應(yīng)清除干凈;三是臨時(shí)鋼架與主拱架的接點(diǎn)部位應(yīng)加噴砼,該接點(diǎn)部位是應(yīng)力較為集中的部位,也是施工最薄弱的地方,故而應(yīng)通過噴射砼來補(bǔ)強(qiáng)。

臨時(shí)支護(hù):設(shè)計(jì)上主拱圈為雙層支護(hù),而臨時(shí)隔墻為單層支護(hù),通過前期的施工我們也發(fā)現(xiàn),臨時(shí)隔墻是引起變形的薄弱環(huán)節(jié)。因此施工中應(yīng)嚴(yán)控臨時(shí)隔墻的噴砼厚度。

加強(qiáng)對(duì)洞內(nèi)施工用水的管理,嚴(yán)禁積水浸泡初期支護(hù)基礎(chǔ)。

3、洞內(nèi)初支補(bǔ)強(qiáng)

洞內(nèi)初支補(bǔ)強(qiáng)采取的措施主要是:增加臨時(shí)支撐的噴砼厚度;增加鎖腳錨桿的數(shù)量;水平臨時(shí)橫撐滿噴砼;加密鋼拱架的間距;加打法向錨桿。

4、初支背后注漿

為了使地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)密貼,減小地層沉降變形,改善結(jié)構(gòu)受力情況,在初期支護(hù)拱部背后進(jìn)行壓漿回填。第一層初期支護(hù)施工時(shí)拱部預(yù)埋φ42鋼管,長L-0.5m,環(huán)向間距3.0m,縱向間距1.0m,梅花型布置。注漿材料采用11水泥砂漿,注漿壓力為0.3~0.5MPa,注漿孔噴射砼前應(yīng)以編織袋封口,以免噴混凝土?xí)r堵塞注漿孔。初支背后回填灌漿應(yīng)分期進(jìn)行,第1期在開挖1#、2#洞室以后;第2期在3#4#洞室完成后;第3期在5#7#洞室完成后,4期仰拱封閉成環(huán)完成以后,施作二次襯砌以前。

5、洞頂?shù)乇硖幚?span lang="EN-US">

隧道洞內(nèi)施工前應(yīng)對(duì)洞頂?shù)乇淼臎_溝、陷穴、人工洞穴、已探明的墓穴等及時(shí)進(jìn)行回填處理,并應(yīng)完善地表的排水系統(tǒng)。另外施工過程中對(duì)于地表出現(xiàn)的裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌漿處理,防止雨水順著裂縫下滲。

6、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工生產(chǎn)

圍巖監(jiān)控量測應(yīng)貫穿于施工的整個(gè)過程。監(jiān)控量測應(yīng)安排專人進(jìn)行,過程中要及時(shí)對(duì)量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,及時(shí)繪制各種變形~時(shí)間關(guān)系曲線,參照收集的以往量測斷面施工各階段的變形量及變形速率來綜合預(yù)測變形發(fā)展趨勢及圍巖和隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況,以此來指導(dǎo)施工生產(chǎn)。

監(jiān)測管理值包括設(shè)計(jì)值(DD)、警戒值(DT)及允許值(DA,警戒值(DT)及允許值(DA)是依設(shè)計(jì)預(yù)估變形量的百分比制定。隧道的允許值為100%~125%的設(shè)計(jì)預(yù)估變形量,實(shí)際監(jiān)測變形量不得超過允許值的范圍。

①初支監(jiān)測斷面變形量的管理值如下:

開挖階段

設(shè)計(jì)值(mm

警戒值(mm

日變形速率( mm/

工程措施

側(cè)導(dǎo)坑開挖

40

20

〈6

1)加設(shè)鎖腳錨管(2)臨時(shí)側(cè)壁砼厚度增加(3)水平臨時(shí)橫撐滿噴砼(4)增加法向錨桿(5)加密鋼架間距

中間上半斷面開挖

40

20

〈6

1)加設(shè)超前小導(dǎo)管(2)加密鋼架間距(3)初支砼厚度增加

仰拱閉合

20

10

〈6

1)加設(shè)鎖腳錨管

②地表沉降觀測的監(jiān)測管理值如下:

項(xiàng)目

離隧道中線距離m

設(shè)計(jì)值(mm

警戒值(mm

允許值(mm

1

-20

4

2

5

2

-10

20

10

25

3

-5

36

18

45

4

0

40

20

50

5

5

36

18

45

6

10

20

10

25

7

20

4

2

5

8

沉降坡度

1679

1350

1280

③監(jiān)測警戒等級(jí)與應(yīng)對(duì)措施

隧道開挖過程中,當(dāng)監(jiān)測值分別超過三級(jí)(警戒、設(shè)計(jì)、允許)監(jiān)測管理值時(shí),參照下表所示監(jiān)測警戒等級(jí)劃分,采取相應(yīng)的對(duì)策。

項(xiàng)目

警戒等級(jí)

監(jiān)測值

工程措施

1

等級(jí)I

1)監(jiān)測值超越警戒值。

2)地表或隧道有導(dǎo)?,F(xiàn)象,例如位移突然增加或位移加速。

3)隧道內(nèi)輕微的突發(fā)事件,如發(fā)生損壞、表面輕微滑動(dòng)等。

1)檢查監(jiān)測程序。

2)確定發(fā)生變形的隧道位置。

3)提交每日監(jiān)測報(bào)告。

4)檢查是否需要變更施工方法或設(shè)計(jì)。

2

等級(jí)II

1)監(jiān)測值超越設(shè)計(jì)值。

2)位移情形嚴(yán)重加劇。

3)對(duì)噴砼襯砌或開挖面穩(wěn)定性有疑慮,噴砼壓力過大發(fā)生裂痕等。

1)立即停止開挖施工,采取必要的補(bǔ)強(qiáng)措施。

2)通知各相關(guān)單位人員,立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

3

等級(jí)III

1)監(jiān)測值超越允許值。

2)位移情形嚴(yán)重加劇。

3)對(duì)噴砼襯砌或開挖面穩(wěn)定性有較大疑慮,噴砼壓力過大發(fā)生掉塊等。

1)采取等級(jí)II的措施。

2)于事故區(qū)域內(nèi),禁止任何車輛進(jìn)入,確保該區(qū)域安全。

④變形速率(加速度)管理

變形速率分為日變形速率、月變形速率及日變形加速度。

日變形速率為監(jiān)測頻率的變形量與時(shí)間之比值,以R=d/t表示。

日變形加速度(A)為日變形速率的變化率,即后續(xù)變形的斜率A=R/t,以顯示圍巖處于穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)。日變形速率達(dá)到RRA(RA--日變形速率注意值,定義為支護(hù)架設(shè)后3日內(nèi)的變形量達(dá)到警戒值,以DA=DT/3表示),且后續(xù)變形加速度A0時(shí),作為補(bǔ)強(qiáng)的施工依據(jù)。其變形加速度的判斷標(biāo)準(zhǔn)如下表所示:

日變形監(jiān)測管理基準(zhǔn)表

項(xiàng)目

變形加速器

初支狀態(tài)

判斷

1

A0

趨于穩(wěn)定

依據(jù)日變形速率可接受

2

A0

趨于不穩(wěn)定

預(yù)期出現(xiàn)問題

月變形速率決定是否趨于平穩(wěn),進(jìn)而開始施作防水板及后續(xù)二襯施工,其監(jiān)測管理基準(zhǔn)如下表所示。此外,最終累計(jì)變形量與設(shè)計(jì)預(yù)估變形量的對(duì)比,作為監(jiān)測回饋參考,以決定是否應(yīng)加強(qiáng)二襯設(shè)計(jì),例如增加鋼筋配筋量,混凝土厚度或強(qiáng)度等。

月變形監(jiān)測管理基準(zhǔn)表

項(xiàng)目

月變形速率

初支狀態(tài)

判斷

1

01

穩(wěn)定

初支整體穩(wěn)定完成

2

12

趨于不穩(wěn)定

持續(xù)量測

3

23

潛變中

考慮后續(xù)補(bǔ)強(qiáng)措施

4

4

不穩(wěn)定

采取必要補(bǔ)強(qiáng)措施

7、高速公路路面防護(hù)

路面防護(hù)主要是盡可能的減少車輛對(duì)初支結(jié)構(gòu)的作用力。具體采取的措施一是對(duì)車輛進(jìn)行限速,在隧道穿越高速公路軸線兩側(cè)500m的位置設(shè)置減速及警示標(biāo)語,現(xiàn)場安排高速交警24小時(shí)值班,進(jìn)行強(qiáng)制限速;二是對(duì)隧道穿越區(qū)段實(shí)行間斷封閉半車道的方式通過車輛。

六、取得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及下一步需探討的問題

1、小導(dǎo)管代替大管棚。小導(dǎo)管技術(shù)是我國隧道施工中發(fā)明總結(jié)出來的一整套成熟的技術(shù)成果,日本在學(xué)習(xí)我國小導(dǎo)管技術(shù)的基礎(chǔ)上,將大管棚改成小導(dǎo)管修建了“粟山、大貫、第一原、旭丘,北四番丁等城市隧道,橫濱市地鐵區(qū)間及地鐵站等,獲得了極大成功。臺(tái)村隧道、閿鄉(xiāng)隧道在多次處理小范圍的坍塌冒頂時(shí)均是通過打設(shè)小導(dǎo)管后穿過坍塌段的。大管棚施作時(shí)由于對(duì)圍巖的多次擾動(dòng),導(dǎo)致控制沉降的實(shí)際作用不大,特別是采用跟管鉆進(jìn)法施工后管壁沒有溢漿孔,導(dǎo)管四周存在空腔,雖然最后也要注漿,但由于塌孔等多種原因?qū)е聺{液注的飽滿度較差。另外在開挖時(shí)大管棚只不過承受每榀開挖段(0.6m0.8m)的荷載,兩頭都有圍巖支撐,因此采用Φ159mm的大管棚也是不經(jīng)濟(jì)的??梢钥紤]采用小導(dǎo)管超前支護(hù)及其他輔助措施(如小導(dǎo)管背后背小木板)的綜合應(yīng)用以提高施工速度,降低造價(jià),這樣對(duì)工程來說才是最有益的。小導(dǎo)管開挖后可以立即施作,有效控制了沉降的應(yīng)力變化階段。小導(dǎo)管背后背木板的方法可以在塌方的第一時(shí)間對(duì)塌落松散土體進(jìn)行束縛,抵住上部土體防止再次塌方,在函谷關(guān)進(jìn)口下穿流砂段施工中得到了成功的應(yīng)用,效果很好,相比較閿鄉(xiāng)隧道采用Φ159mm管棚,則出現(xiàn)了管棚對(duì)其支撐面以下的土體擾動(dòng),開挖后支撐面以下土體經(jīng)常塌方,下方土體塌方又引起管棚缺少支撐,繼而管棚發(fā)生變形甚至斷裂的現(xiàn)象,另外管棚施工周期長影響進(jìn)度,增加了沉降的時(shí)間。當(dāng)然大管棚也有它自身的優(yōu)點(diǎn),在控制大面積塌方的惡性事故和事故的善后補(bǔ)救方面有很好的效果。

2、纖維錨桿的實(shí)際效果較差。纖維錨桿的作用本來是為了依靠注漿粘合開挖面土體,使錨桿和圍巖粘結(jié)形成整體受力,但是在砂質(zhì)黃土地層,注漿時(shí)漿液滲透效果極不理想,與土體粘結(jié)較差。相反纖維錨桿的打設(shè)擾動(dòng)了土體,更容易造成塌方,而且拉長了工序的作業(yè)時(shí)間反而不利于控制沉降?,F(xiàn)場我們?cè)?jīng)反復(fù)試驗(yàn)注水泥砂漿、水泥凈漿、水玻璃、水泥加水玻璃,但實(shí)際效果都不理想。

3、中隔壁噴砼35cm后,拆除時(shí)較為困難,現(xiàn)場作業(yè)時(shí)可提前預(yù)留“弱點(diǎn)”以利于后續(xù)施工??梢栽谂R時(shí)鋼架與永久鋼架連接處、豎撐與橫撐連接處填塞空心磚,空心磚抗壓強(qiáng)度大可以替代噴砼,拆除時(shí)用鋼釬打碎即可,大大地加快了拆除速度。

4、臨時(shí)支撐的加工弧度設(shè)計(jì)上與初支仰拱的拱架加工弧度不同,現(xiàn)場作業(yè)時(shí),可將臨時(shí)支撐的加工弧度調(diào)整為仰拱的拱架加工弧度,這樣臨時(shí)鋼架拆下后可用于仰拱之中,便于臨時(shí)鋼架的回收利用。

5、合理劃分各洞室的斷面大小及鋼架節(jié)點(diǎn)位置是加快施工進(jìn)度的有效途徑。1、3洞室由于作業(yè)空間的原因不能采用機(jī)械開挖,因此應(yīng)盡量減小1、3洞室的開挖斷面,適當(dāng)增大2、4洞室的開挖斷面,以利于加快施工進(jìn)度。

6、設(shè)計(jì)上要求1號(hào)距3號(hào)的距離為10m,3號(hào)距5號(hào)的距離為10m,現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)時(shí),將1號(hào)與3號(hào)的距離拉近至2m,步距調(diào)整后通過對(duì)量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,我們發(fā)現(xiàn)1號(hào)、3號(hào)步距拉近對(duì)地表的沉降影響極小,1號(hào)、3號(hào)步距拉近后,整個(gè)斷面的成環(huán)時(shí)間可以提前8-10天時(shí)間,反而大大地減小了最終沉落量。

 

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