关子岭隧道大跨断面施工方案PPT课件

1、进口段大跨断面种类形式见下图：第1页/共41页1.2工程特点： 1、隧道断面跨度大，拱顶高，大断面跨度达22.4米，拱顶高达15.4米。 2 、大跨度断面代表的隧道短，断面变化多，大跨段隧道长度123米，有4种不同形式断面。 3、开挖施工组织复杂，衬砌台车设计复杂。 4、施工安全风险大。第2页/共41页二、设计方案优化 1、建议将原设计15米长四线断面和18米长三线加道岔线断面两种形式的隧道断面合并为一种形式，均按照四线断面形式设计施工。 变更的理由：两种断面代表的洞身长度较短，按照一种断面形式设计可方便施工，主要有以下几方面的优点： （1）洞口段为级围岩，拟采用双侧壁导坑工法开挖施工，采用一

2、种断面施工，可以减少工序转换损耗的时间；充分利用开挖作业辅助台架，便于资源优化配置。 （2）关子岭隧道施工方法是利用横洞双向掘进，施工方向是从洞内至洞口。进口段因断面跨度大，地质条件差，设计增加108管棚超前支护，洞口段管棚施工需从洞口向洞内打设，选用相同断面便于采用长管棚施工。 （3）断面形式改变在二衬施工中会增加二衬台车改装、组装带来的工期损失，经济损失，违反级围岩地段“早支护、快衬砌”的施工原则，采用同种断面在衬砌施工中可缩短衬砌成型时间，减少围岩收敛变形量，增强联合支护的共同效应。第3页/共41页2、建议将原设计DK431+057DK431+072(四线断面)段18米管棚DK431+0

3、72DK431+090(三线加道岔线断面)段21米管棚两种长度的管棚合并成为长度36米的长管棚，便于从洞口方向向洞内打设管棚，减少洞内管棚作业对其他工序的工期影响，可使洞口大跨段提前地层加固，同时也可提高超前支护的效果。第4页/共41页3、建议将设计“兰渝施隧I-56-29图中双侧壁导坑法工序断面设计图”中部分设计参数作调整：双侧壁导坑内增加临时仰拱钢架，采工20型钢制作，仰拱拱度50Cm； 变更的理由：因本方案鉴于隧道断面跨度、高度均较大，双侧导坑的跨距和高度也较大，加设临时仰拱钢架是为了增强导坑侧壁的稳定性。第5页/共41页三、大跨度断面总体施工方案 总体原则：在确保安全、质量的条件下充分

4、利用现有施工设备，遵循隧道施工“短进尺、强支护、勤量测、早封闭、快衬砌”的施工原则。配备充足的劳动力，缩短各分部开挖、支护作业时间和工序循环作业时间，使初期支护尽早封闭成环，二次衬砌及时跟进，尽量减少初期支护后的收敛变形时间和变形量。 施工至DK431+180断面时停止开挖，及时组织大断面的超前地质预测、预报，利用TSP203探测仪和超前水平钻孔综合判定围岩条件，根据地质条件适时调整施工参数和施工方法。第6页/共41页总的施工方向：开挖从大里程向小里程掘进施工，二衬从大里程向小里程顺序施工，及由小断面进入大断面；开挖掌子面距离二衬步距保持在6080米范围，若围岩比预想的更差时还需进一步缩短步距

5、。 施工方案选择： 级围岩大跨断面拟采用双侧壁导坑法施工；级围岩三线大跨断面拟采用单侧壁导坑法施工；级围岩大跨断面开挖采用三台阶七步法施工。二次衬砌采用分离式全液压衬砌台车和主辅门架组合液压衬砌台车两种结构形式的台车模筑成型。第7页/共41页 分离式液压衬砌台车利用现有标准断面的台车改装而成，负责承担三线与四线过渡段和四线段衬砌，一次模筑长度6米。主辅门架组合液压衬砌台车负责承担三线段衬砌，利用坪石板隧道衬砌施工用的台车，一次模筑长度6米。台车更换件和面板由合格生产厂商制造，提前预定制作。第8页/共41页四、工期安排 大断面的施工工期起点受双线标准段施工工期制约，大断面与双线标准断面的分界里程

6、DK431+180，当标准断面施工至该里程时安排大跨段施工。预计节点开工时间至2011年3月；大跨段的施工工期计划173天，隧道竣工日期至2011年8月20日。 大跨段各阶段的工期安排见下表：第9页/共41页第10页/共41页五、具体施工方法 大跨段施工前进行超前地质探测，判断围岩地质条件，根据地质条件采用以下几种开挖方法：级围岩大跨断面开挖采用双侧壁导坑法施工；级围岩大跨断面开挖采用单侧壁导坑法施工；级围岩大跨断面开挖采用三台阶七步法施工，各种施工方法叙述如下：第11页/共41页5.1级围岩大跨断面开挖方法 根据现有地质资料和施工图拟定大跨度断面施工方法如下： 关子岭隧道大跨度级围岩段里程D

7、K431+057DK431+090。开挖方法采用双侧壁导坑法施工，根据关子岭隧道地形、地貌呈左高右底的特征及洞身断面右侧加宽的情况，为平衡围岩变形应力分部和方便施工，考虑该段先施工左侧导坑，后施工右侧导坑。施工工法见“关子岭隧道级围岩（线间距13米）施工工法断面图”第12页/共41页具体施工步骤： 1.（1）利用上一循环架立的钢架施做隧道超前支护。（2）弱爆破开挖1部，开挖循环进尺2米。（3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）施做1部导坑周边初期支护和临时支护，并设锁脚锚杆。（5）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.（1）在滞后1部58m后，弱爆破开挖2部，循环进尺控制在2.5米内。（2

8、）导坑周边部分初喷4cm混凝土。（3）架设钢架及临时钢架。（4）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。第13页/共41页 3.（1）在滞后2部810m后，利用上一循环架立的钢架施做3部超前支护。（2）弱爆破开挖3部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同1。 4.在滞后3部58m后，弱爆破开挖4部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同2。 5.（1）在滞后4部35m后，利用上一循环架立的钢架施做中导拱部超前支护。（2）弱爆破开挖5部。（3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）导坑周边部分初喷4cm混凝土，架设拱部钢架。（5）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。第14页/共41页 6.

9、稍后，利用上一循环架立的钢架施做隧道超前支护。（2）弱爆破开挖6部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同5，56之间步距保持23米。 7.（1）在滞后6部23m后，爆破开挖7部。（2）在滞后7部58m后，弱爆破开挖8部。（3）导坑底部初喷4cm厚混凝土，安设钢架使钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。 8.逐段拆除靠近已完成二次衬砌68m范围内两侧壁底部钢架单元。第15页/共41页10.灌注部仰拱及仰拱填充（仰拱与填充应分次施做）。11.（1）根据监控量测结果分析，拆除临时钢架及横撑。（2）利用衬砌模板台车尽早一次性灌注部衬砌。第16页/共41页各部位的施工步距见平面“关子岭隧道级围岩（

10、线间距13米）施工工法平面图”。二衬仰拱左侧导坑右侧导坑中上导中中导中下导关子岭隧道V级围岩（线间距13米）施工工法平面图(单位：厘米）第17页/共41页5.2级围岩大跨断面开挖方法： 三线大跨断面级围岩施工里程段DK431+090DK431+146,长度90米,开挖方法采用单侧壁导坑法施工，本段加宽段设计为线位左侧加宽，从双线变三线，加宽5米。 开挖时考虑从右侧导坑先施工，左右导坑施工步距保持15米，各部位的施工工法及施工步距见“关子岭隧道级围岩（线间距10米）施工工法断面图、平面图”。第18页/共41页第19页/共41页第20页/共41页具体施工步骤： 1.右侧上导坑施工：（1）利用上一循

11、环架立的钢架施做隧道超前支护。（2）弱爆破开挖1部，开挖循环进尺22.5米。（3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）施做1部导坑周边初期支护和临时支护，并设锁脚锚杆。（5）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.右侧下导坑施工：（1）在滞后1部20m左右后，弱爆破开挖2部，循环进尺控制在2.53米内。（2）导坑周边部分初喷4cm混凝土。（3）架设钢架及临时钢架。（4）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 3.左侧上导坑施工：（1）在滞后1部15m左右后，利用上一循环架立的钢架施做3部超前支护。（2）弱爆破开挖3部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同1。第21页/共41页4.左侧下导

12、坑施工：在滞后3部20m后，弱爆破开挖 四部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同2，仰拱钢架封闭成环。5.滞后4部15米施工仰拱及填充层混凝土，临时侧壁钢架超前仰拱混凝土施工一循环拆除。6开挖进尺6580米后暂停掌子面开挖，开始拼装衬砌台车，准备二衬施工。 5.3级围岩大跨断面开挖方法：第22页/共41页 级围岩段大跨断面里程DK431+146180，长度34m。该段采用三台阶七步开挖法。 施工步骤如下： 1、（1）利用上循环架立钢架施做超前支护。（2）弱爆破分部开挖1部，同时每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚混凝土封闭。（3）分部施做1部周边初期支护。 2、滞后于1部一段距离弱爆破左

13、右交错开挖2、3部。喷5cm厚混凝土封闭掌子面，施做初期支护。 3、滞后于3部一段距离弱爆破左右交错开挖4、5部，施做初期支护。第23页/共41页 4、分台阶开挖6部。 5、（1）开挖7部，及时封闭初期支护；（2）灌筑该段内部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施做）。 6、根据监控量测资料分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌筑 部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。第24页/共41页三台阶七步开挖法施工示意图第25页/共41页三台阶七步开挖法纵断面图第26页/共41页三台阶七步开挖法工序平面图第27页/共41页5.3二次衬砌施工方法： 大跨段衬砌施工主要考虑衬砌模板方案，其余施工方法按

14、照常规施工方法实施。鉴于大跨断面洞身长度较短，截面变化较多，依据常规模筑衬砌施工方法需投入满足不同结构断面的液压衬砌台车四部，会导致衬砌台车更换的周期较长，二衬不能紧跟，容易造成初支后的围岩变形周期延长，变形量增大，降低岩体和支护结构的自稳性，增大施工风险；同时也大大增加了施工成本。 为加快进度、节约成本采用两种结构形式台车完成二衬施工：四线大跨段采用分离式全断面液压衬砌台车，利用现有标准断面台车改装，台车按照左右半幅独立设计，两半副台车呈独立的支撑受力体系，将两幅台车合拢链接组成全断面整体台车。台车设计充分考虑能使台车纵向和横向移动的走行装置。分离式台车结构示意图见下图。三线断面衬砌利用坪石

15、板隧道的液压台车施工，采用主副门架法施工，台车结构见图。 台车长度按照6米设计，浇筑衬砌混凝土采用输送泵泵送入模，混凝土一次浇筑成型，浇筑一模混凝土控制在15小时以内。第28页/共41页分离式衬砌台车示意图第29页/共41页第30页/共41页5.4地层加固方法： 大跨断面开挖前必须对施工范围内的围岩进行预加固，从以下四方面进行注浆加固地层。 （1）至进口端33米长度洞身断面轮廓线外打设超前长管棚，管棚从洞口向洞内施作，并进行注浆加固，管棚施作范围从起拱线以上整环布置，间距40cm。 （2）每个分部断面开挖施工时先打设超前小导管并注浆，小导管长度4米，纵向搭接2米，环向间距40cm。小导管注浆量

16、、注浆时间通过现场试验确定，根据试验检测效果必要时采取二次劈裂注浆或双浆液注浆。第31页/共41页（3）洞口仰坡段一般围岩较差，按照设计要求打设10米长自进式锚杆，并进行注浆加固。保证洞口仰坡面围岩稳定。（4）洞内分部断面初期支护钢拱架安装完成后及时打设径向自进式锚杆，锚杆设置参数按照设计图，并进行注浆加固围岩。施工中根据围岩变形情况补充设置径向锚管注浆加固地层。 5.5监控量测第32页/共41页 本段大跨断面施工中必须全面做好监控量测工作的各项组织部署。将监控量测作为一道工序纳入施工管理中。成立专门的量测小组，定期对初支后的断面进行变形监测，用监控量测的数据来指导施工。具体监测断面和监测频率

17、如下： 级围岩大跨断面每5米设一个监测断面，量测频率：双侧导坑内测点：第一周每天3次，第二周每天2次，第三周每天1次，中导内测点每天不少于1次；初期支护全断面成环后每天1次。 级围岩大跨断面每10米设一个监测断面，量测频率：侧导坑内测点：第一周每天2次，第二周每天1次，第三周后每两天一次；初期支护全断面成环后每两天1次。第33页/共41页量测断面测点布置示意图见下图：第34页/共41页 建立监控量测数据库，每一测点断面均绘制出收敛变形回归曲线图，根据分析结果指导施工。对变形异常的断面采取以下处理措施： （1）停止掌子面的开挖，立即封闭掌子面，掌子面的封闭方法：掌子面开挖高度超过4米时，打锚杆挂

18、网喷浆封闭，锚杆长度不小于2米，间距1*1米，喷混凝土厚度不小于8cm；掌子面开挖高度小于4米时，直接喷混凝土封闭，喷射混凝土厚度不小于5cm.。 （2）侧壁支护未拆除前，发现导坑内变形异常，暂时停止拆除临时支护，增加临时仰拱钢架数量，中导拱顶增加竖向支撑，对危险段进行径向打小导管注浆。侧壁支护已拆除段的异常变形断面及时安装剩余部位的初支钢架，使其尽早封闭成环。对危险段打径向小导管注浆加固。 （3）缩短各分部开挖的施工步距，压缩工序作业时间，缩短初期支护封闭成环的时间，二衬作业及时组织施工，尽早使初支和二衬共同受力。第35页/共41页六、施工机具及人员配置情况施工机具及人员配置见附表1、附表2：第36页/共41页第37页/共41页七、安全、质量保证措施 建立高风险隧道施工安全、质量保证体系，