超小断面隧道设计与施工技术

超小断面隧道的设计与施工一、方案比选在DIK1587+800倒虹吸施工过程中发现倒虹吸竖井落在路堑边坡的碎落台上，该路堑深8m左右，此时才发现该倒虹吸存在严重的设计隐患：首先是矩形槽落在路堑边坡上，边坡高度8m左右，矩形槽根本无法施工；然后是安全防护问题，后期若需要对倒虹吸进行养护维修，由于离列车行车区太近，人员在矩形槽上方行走时极有可能被列车通行的风从8m高的高空吹下。鉴于上述情况，现场对该倒虹吸进行了优化设计，当时考虑的方案有3个：方案一：边坡大开挖，将倒虹吸竖井移到路堑开挖边坡线外，接长倒虹吸管节，然后回填。方案二：类似沉井的结构，设中隔墙，跳挖，逐节施工护壁，下挖到位后将倒虹吸接长，竖井放到路堑开挖边坡线外，然后回填。方案三：在路堑开挖边坡线外设竖井，然后采用小断面隧道向线路方向开挖，接长倒虹吸。各方案的优缺点：级方案偏优点捧缺点损备注行方案一必施工速度快，封可利用机械。细经济。挪需放坡开挖，宾开挖面积大，篇对现场影响大窑。纹管节安装好回墙填后极有可能蒜会造成边坡沉末降。割方案二启安全；来开挖面积小，盐对现场影响小救耗工、耗时；沫管节安装好回终填后极有可能酿边坡局部沉降测。胸工程费用较高慢方案三境1男、开挖工程量纠最小，对现场丛影响最小艳施工及技术难弃度大；轿工程费用较高裤；优危险，安全保酒证难度大。由于倒虹吸地处管段内重点工程牛轭湾隧道施工的交通要道，该倒虹吸处的处理方案直接关系到隧道是否能正常出碴及二衬施工，因为工期压力大，故经过比选现场采用的施工方案为方案三。二、方案设计因倒虹吸在设计院是属于桥梁专业的设计范围，使用方案三将需要隧道专业设计。隧道虽小但需要有地质专业（提供地质资料）、桥梁专业（提供设计标高）、路基专业（提供路基设计断面）的配合，而小隧道的埋深又浅，施工风险较大，设计院无人愿意接手此设计。在此情况下，现场对该倒虹吸的优化方案三进行了设计，设计步骤如下：首先考虑的是现场水系，要求测量人员提供现场水系处实测路基断面及既有水系标高，断面及水系资料一定要搞准，要不然设计出来的东西还得改。竖井位置的确定，倒虹吸管节为厂制，管节长度为2.0m。故竖井位置放置在路基边坡开挖线附近并应保证后续加长管节为整管节。竖井平面尺寸的确定，由于倒虹吸接长管节后期需要通过竖井输送到小隧道中安装，故竖井除应满足倒虹吸管节长度外还应保证管节安装施工人员的操作空间，现场考虑除管节所需空间外，还考虑了两人能下到位，并加入适当的工具操作空间和危险反应空间，设计时竖井平面尺寸空间为250×225cm，鉴于其为永久性结构，故竖井壁厚35cm，采用C20钢筋混凝土。竖井基础的确定，因竖井后期要流水，承受水压力，故其应选用扩大基础，设计时沿用原设计基础厚度，并将基础平面尺寸加大，保证襟边尺寸20cm。指竖井标高的确废定，竖井底部锐应保证比倒虹栋吸管内壁底乡低馆50c盘m倍左右，以起到忌沉泥作用。璃地表加固方案任，由于隧道埋坏深极浅，地质林情况较差。在唐此处借鉴公路古隧道进洞前的呼反压护拱方案讲，在地表边坡究打薯设案Φ僵2丸2键砂浆锚杆，锚确杆长誉2.0奥m荒，间距承1.5×1.薄5m合，注浆密实。俗挂网惑格甚20×20c职m索φ祥8士钢筋网，浇筑骂20cm虹厚冤C20魔地表混凝土，耐将地表先吊起慧来，形成整体袋。志隧道断面的确铸定，因惩倒虹吸管节为仁厂制，外础径航Φ辰140cm旺。倒虹吸安装撤后需可能需要监人员到达存在竞问题的部位处完理，要考虑一汗个人能爬进去戚并爬出来，并析考虑到隧道施追工周期较长，膏必须考虑施工溉作业人员的作悟业空间，空间竿太小则无法支燥护丈并造成柴施工人员心情绩压仰。本来把姨断面设计成椭吉圆形的受力会亭更好些，但做蹲成椭圆形后会漏增加后期管节至与隧道间的填始充工程数量。祸设计时隧道开脉挖按欣2.5m严直径考虑，初倍支厚度按肉15cm朽考虑。退隧道初支设计森，因小隧道中敞所有施工材料蜜及器材均要通蚀过竖井上下，剃现场作业空间触极小，故设计随时采用了格栅校钢架，可以很寻方便地分节分港块运至洞中安奴装，格栅设计孝尺寸为农1洪0灿递cm阵（竖向）右×待1敏5奋cm高（纵向）冒。每断面重晌62.5kg脊，分朵成胡2谅块后可很方便专地运至现场安睡装，荣格栅钢架间距瓦60cm京/政榀。倾系统锚杆、超肌前支护设计，灰系统锚杆间萝距罩1.0笋m喊，鼓长排1.5宵m执，采竞用统Φ境2持2绣砂浆锚杆。超臭前支颗护争3.0员m萍Φ疫2众2谦砂浆锚杆，搭庭接考1.0亲m亿。进洞采纺用圾Φ化4浴2义小导管预支护呆。初支混凝土谁采用与正线隧思道相一致以的受C2舰5主喷射混凝土。插倒虹吸管节与两隧道间空间采热用与倒虹吸管锯节标号一致蛇的术C2珠5亦泵送混凝土，沃填充密实。受倒虹吸绳具体睁设计管见尿图仗1删、煮图恳2丸。跃善吴辟找柿图赵1斧倒洒虹例吸排1/敢2仁横断面图难榆晶慕缘造图术2法滩灌隧道结构图三、方案实施一）竖井施工1、竖井开挖岭竖井平面尺寸屈空间余为黄250×22少5c锄m贼，开挖尺寸想为协320×29密5c膀m色，井壁萌厚贷35c斑m注，采遥用荡C2脏0掌钢筋混凝土。奇竖井施工采用俗人工开挖，井使口高出地烘面件20c恐m彻以防止地表水喝及块石落入井仁内。雷开挖尺寸每侧瞎放滥大扑10c坝m第作为护壁混凝检土厚度切，香35c归m淋厚结构混凝土愈采用后期浇筑叶的方法进行。庆因围岩裂隙水逗极为丰富，嫂地表富水地段携开挖每循环定现为芦0.教3m侍，岩石地段每搂循环定为僻1.关1逆m苹。梦竖井盖采用人工开挖艘，井口配置卷筹扬机出碴，苹石方地段采用辟浅眼爆破。炮川眼深度不超灿过咸0.8对m烤，装药深度不猪超过炮眼深度李的阳1/踏3玉。护壁混凝土做强度未达植到题2.5M似p叮a顶时不宜爆破。凭放炮谷后目30mi手n矛后施工人员先看测定孔内无毒挤气后方可进入役井内。球2贡、竖井混凝土妇施工趋因竖井为矩形令结构，护壁未从采用内齿式搭饮接，模板采用横建筑钢模支立键，护壁上下层脆间准设陈10c异m距砼浇筑空间，坏采哗用价Φ锁12@200芳m填m畜长怪60c德m倦的连接钢筋进羽行连接，上节史施工时先弯体成慕L裂形，下节施工傍时掰直，埋入淘下一节护壁砼窗。甚竖井混凝土采笑用瓣串桶下放依，配节间砼空诉隙息采取红砖砌实章。二）地表处理喘地层主要为粉厉质黏土，层较覆厚。其下为强投风化板岩，岩鸦体破碎，节理笛发育，且基岩饮裂隙水防极为召发育还，番容易垂坍塌。宪在地表边坡打夜设衰Φ坟2低2梢砂浆锚杆，锚代杆长瞒2.0m涂，间距洁1.5×色1.5m尘，注浆密实。钉挂网奏格燥20×拒20cm疼φ寒8熔钢筋网，浇筑纠20cm纪厚吐C20询地表混凝土，沈将地表先吊起自来，形成整体礼，另一方面，匠通过边坡砼的焦荷胆载反压边坡，蛮从而对边坡以捆压逼密作用，从而馅提高围岩的自幼稳能力绵。三）测量放样蒙因贤该工程舍较小，洒施工中未党采用先进的测节量仪器进行方为向定位梦，竖井开挖控樱制仅在竖井护涌壁顶部设四个伸中心点护桩，逢施工过程中以状吊线法控制竖恼井的开挖尺寸革与垂直度。标质高控制以井口印设水准点，然满后通过钢尺吊迹放来控制。窝因隧道为直线投隧道，施工隧职道时唤沿扎竖井壁上前后浮方向的护桩下撕引，然后通过疏延线法确定隧政道施工的中线象。标高控制通姻过将竖井壁上旬的水准点用钢仇尺下引至竖井造壁上，然后用逗塑料管中灌水酬将标高前引控披制每一循环隧筐道的标高。四）隧道施工1、隧道开挖占隧道地质情况膛为强风化砂质亩板岩，围岩裂豆隙水极为发育剧，施工过程中都采用两台污水巡泵抽排积水肤。兰钻孔凿岩配龄备养YT2鸟8汗风钻伪（磁Φ菌42m往m采），炸药选茧用谈2诉号硝铵甜乳化怪炸药，电雷管军起爆。屋由于隧道断面藏较小，施工时冻仅设置了掏槽杯眼与周边眼，贴掏槽眼间纲距浴0.85走m株，采取斜眼掏期槽，周边眼间碌距锦0.5伙m适，辞钻爆每方用药晓量愤1.1却5kg贴左右蹲，雷黑管铲4.娱1守个左右砖。会开挖每循环进鲜尺搅0.6获m积，仰出碴采用人工萌运至竖井内，摔再由竖井卷扬芒机味吊出嘉，最后用自卸少车将弃碴倒运胁到设计指定的赴永久的弃碴场罩。加2皇、系统、超前吸支护戚系统锚杆采嘱用完Φ侄2士2链砂浆锚杆，间老距创1.0孤m气，每根枯长苦1.5忧m誓。超前支漆护俩3.0吧m辉Φ析2点2轮砂浆锚杆，搭幻接苍1.0诚m座，荐每蔽2环m玩一循环。进洞匙采权用主Φ麦4棉2菌小导管预支护炭。初支采翅用睁C2僻5哄喷射混凝土。钉1晨）系统砂浆锚吹杆施工工艺许砂浆锚杆钻孔劣采亩用们YT2拳8蛾型风枪钻眼。重孔眼落沿法线说方向斥并尽量茫垂直于岩肌面列,瓶钻孔直径大于肉锚杆直另径寨15m贸m达。再砂浆锚杆采用袭锚固剂锚固，编杆体依外露端安装垫扶板嚷及螺母。挪2议）超前小导管寨超前小导管外雨径挤为蒙Φ鲜42mm枣，厚倾3.5mm政的热轧无缝钢犁管扫。因竖井尺寸演空间的限制，蹦进洞小导管采雀取掏长杯L=盏2栏.嘴2波m迫Φ忆42错钢管火，前端成尖锥假状，谊管身肤未设暗注浆孔，环向堆间距夏40cm悟，沿隧道开挖极轮廓线单排布腐置，外插角嫁8氧°装左右弹。钻孔采磁用沸YT2收8嗽型风枪钻孔，曾钻孔深度调2.0虹m刃，钻孔直或径比钢管直径鸟大慧3设～伐5m拒m失。小导管用锤扛击入，并用高仆压风将管内砂量石吹出电，搭1:处1贩水泥砂浆注浆肚密实，使之成芒为一个钢管砼位体。3）超前锚杆虏锚杆采飘用把Φ独22m胡m秩砂浆锚杆党，熟YT2倘8线型风枪钻孔。绒锚杆按坦8贵°射外插角练钻进催，讯锚杆躲采用锚固剂锚显固。4）挂钢筋网伪钢筋网在阔地面圣加工，延网眼尺抽寸绝15×15c尖m图，分三片运入幕洞内人工拼装撒，网片间搭接尤长度叨为忌1拜个网孔。桂钢筋网按受喷察面起伏铺设，铜安装时用电焊饭点焊固定在钢剩架及锚杆外露柄头上，以防喷洞射混凝土时晃击动。帆钢筋网在喷射慧一层初支砼后讯铺挂，蹲混凝土保护层模2缠cm贞左右录。5）格栅钢架蜡格栅夹钢架在地面的进加工场内进行熟加工，设巨立悔1财∶码1倍胎模加工工作半台，厦分泼2眨块加工，钟分次葡通过竖井运至发现场。安装时嘴各单元采用钢素板－螺栓连接跑。颗钢架安装完成丛后，和与之相璃接触的锚杆头悬焊接，使之成港为整体结构。耕6油）喷射混凝土顶采善用蔬ZSP-6娘D贤型湿喷机进行堪喷射混凝土施惹工。奸喷射顺序，从践下向上对称进查行，先喷射钢叠架与围岩之间衡空隙，后喷射嫩钢架之间混凝仁土。钢架全部莲被喷射混凝土按所覆盖。眨由于隧道出水突量较大，纱喷射作业时采汤取下列措施：哀喷射时，先从卫远离出水点处师开始，再逐渐紫向涌水点逼近充，将散水集中溜，安设导管，惯将水引出，再虚向导管逼近喷粱射。穗3顽、底板施工、徒水平管安装昂1据）混凝土垫层王洞身开挖完成甚后，经检查合义格后先在基底亭浇研筑华C1停5虎混凝土垫层，叫砼由竖井狮倒运回入洞身，人工害摊平，砼采用普插入式城振动器捣固，俯人工抹平，喂初凝后覆盖洒夫水养生。泽在浇筑完的垫彩层上测收入对水平管轴线、精高程，并用墨径线弹出管安装尊位置。币2戚）水平管安装然水平呈管节为厂制，寄外钻径族Φ恩140c惊m棵，每节谱长垫2筋m坊。基因隧道空间小秋，且水平管重漂量拆达稠3.8虽t梁，安装难度大慈。根据现场情攻况，决定扛用吊车将管节驼吊入竖井内，重然后蔽设计平板滑车米运输旧，匙滑车采用四个姜走行轮佳。贴管过节梯运到现场后，致采用营汽车丈吊将管节基吊至入到竖井底部初，论事先添将平板车放置努好挪，昨管节吊入后人震工配合清放平艰到滑车上监。愁滑行采用小型安电动卷扬机，见在浇筑眯底齐板垫层时预埋秩钢件用作卷扬贷机的固定点。叔自制平板滑车卵将管节运到安险装位置跌后底，区采用手拉葫芦调将管节吊起，锈将滑车退出至全竖井，千人工锐配合葫芦拿调整安装到垫没层上厦，淋三角垫块塞死戒，以防管节移轧位。五）管节防水测水平管接缝设搞沉落缝。缝签宽墓2c宅m幕。缝内镶嵌遇飞水膨胀止水条气。缝表面涂刷吉聚氯乙烯油膏幻，外再用沥青邪浸制麻筋包裹尼，宽度不小胀于其50c阴m霞。扁该工诚序团在每节管节安学装完成之后重音复。皇六您）填充砼施工旋倒虹吸管节与待隧道间空间采曲用剥C2闪5名混凝土填充密机实。采用砼输啊送泵泵入。线导路左侧隧道长劝14m团，右侧长祸12m弹，由于隧道空毁间较小，填充产砼分三次浇筑旋，隧道内每散4m哀管节立一次端孝模，端模伸入勿管节节头遭10cm滨，根据砼浇筑涌进度支立，邻填充酬砼采用插入式涌振动器进行振市捣慌，确保密实箩。幅四、瞒施工过程中的迎一些经验及教筐训挡1晃、亭由于楚考虑运送倒虹移吸管节，彻隧道竖井断面欺尺寸较大，原穴设计为竖井伪平面朱开挖尺寸巩为迅320×29怒5c鼻m蛇，采用拥35c妙m悔厚肿C2主0朽钢筋混凝土嘴永久支护亿。考实际施工时由吴于护壁无法整阀体浇筑，只能慎分节开挖，分门节支护。护壁抖施工完之后为运保证竖井在使猫用过程中不漏办水，又重新立茅模浇筑了一择次括35c获m抗厚钢筋砼竖井暮。台实际施工竖井从时平面开挖尺热寸只需漂要邪280×25握5c哀m愚，源按特15当㎝盏厚施作护壁。负该问题的出现授是由于对设计款原则未认真复把握，扎设计过程中也姐未认真考虑此莫问题，犹而圣施工命过程蹈中英未进行有效沟叹通，从而造成建圬工方量加大始。