铁路双连拱隧道施工技术总结

铁路双连拱隧道施工技术总结摘要：双连拱隧道在目前铁路建设中不很常见，本文对铁路双连拱车站隧道的施工过程中不同于普通隧道的关键部位总结出几点施工经验，以供参考。关键词：双连拱隧道优化施工方案 中隔墙保护 临时支护初期支护防排水处理二次衬砌1、 前言：宜万铁路白云山隧道全长6827米，我公司承建进口段工程。隧道进口段1253米属车溪车站段，车站设置在隧道内，其中705米为四线双连拱隧道，182米为双线大跨隧道，366米为分岔燕尾段隧道。本文主要介绍四线双连拱隧道的施工经验，双连拱隧道是相对于分离式隧道而言的，是上行线路与下行线路用中隔墙分开的并体连拱隧道。它占用土地少，在铁路建设中适用于地形变化较大和土地资源匮乏的山岭地区修建小型车站，由于施工工序复杂，所需建设工期相对较长，故除必要时设置隧道内车站，在中长隧道中极少采用，由我单位承建的宜（昌）-万（州）铁路二期工程第六合同段内白云山隧道，是全线控制工期的关键工程，1253米车站隧道占我公司施工任务70%的工程量，如何安全、优质、高效地完成705米双连拱隧道的施工任务是确保我公司工期任务的首要问题。2、 工程概况：白云山隧道位于宜昌至万州线第二批内资土建工程六标段，是全线十三座重点隧道之一，属关键控制性工程。隧道进口位于车溪车站内，隧道进口DK40+550〜DK41+803全长1253米为四线双连拱隧道和燕尾式隧道，DK41+803〜DK47+377段为单线隧道。正洞右侧40m处设有一贯通平导，进口里程为DK40+557，全长6854m，采用与隧道一致的坡度。由于地质情况复杂为此在铁路施工中历史性地将综合地质超前预测预报纳入施工循环中，本隧道采用的有红外探水、TSP、隐伏岩溶地质雷达、超前地质钻孔等。围岩级别超前支护初期支护二次衬砌开挖断面积锚杆喷砼钢拱架拱圈仰拱m ①25中空注浆锚杆@120*120L=30015cmC25钢纤维砼 40cm钢筋混凝土255.23m3W 必要时超前锚杆及超前小导管注浆 ①25中空注浆锚杆@100*120L=35025cmC25钢纤维砼 I16工字钢拱架100cm一棉50cm钢筋混凝土 50cm钢筋混凝土298.69m3连拱隧道段洞内一般断面衬砌支护参数表3、 地质情况隧道区属构造剥蚀、侵蚀、溶蚀深切割中低山区，基本地形配置为台原山地和深切峡谷。受区域内NE向和EW向构造影响，山脉一般沿NE向和EW向延伸。地形条件对区内岩溶发育起明显的控制作用，岩溶发育总体呈深切峡谷型特征。隧道区位于淮阳山字型构造西翼反射弧构造的东半部之南部，主要发育北西西向和北西向的褶皱和断层。受地形、地质及构造等各种条件的影响，区内岩溶发育强烈，溶洞、暗河、落水洞、漏斗及岩溶洼地等岩溶现象多见。影响隧道施工的地下河发育规模大、水量大，正常涌水量为167354t/d，最大涌水量427315t/d,对隧道会造成极大的危害，极易产生突水、突泥等地质灾害。另外，距望洲坪1#暗河进口约500〜600m处，发育一岩溶大厅，长100m、宽80m、高80m，在隧道洞身附近可能发育有较大的岩溶大厅。4、 施工方案4.1确定开挖及支护步骤原设计施工图按照常规施工方法给定的施工方案为超前导洞法，通过对地质资料和实际中导洞开挖后围岩情况的判断，我们经与监理、设计部门协商对施工方案进行了优化，实际施工中采用如下施工方案。4.1.1施工步骤：中导洞超前开挖(含临时支护)。中导洞采用靠右洞超宽开挖，中隔墙设置在中导洞左半侧，在中导洞开挖100米后开始浇注中隔墙，中隔墙右侧可正常通行机械，不影响中导洞施工。中隔墙砼达到设计强度后，左洞开挖，及时施作初期支护。左正洞的开挖超前80米后施工二次衬砌。因中导洞肩负双线大跨、燕尾段施工主要通道任务，左洞贯通后进行风水电由中导洞改移至左洞。线路改移完成开始右正洞开挖支护。右正洞二次衬砌。优化后的施工方案创造了更多的施工作业面，在工期任务非常紧张的情况下中导洞由封闭状态变为超前开挖施工的一条主要通道，在少量增加大型机械设备的情况下，只需多配备一套施工人员，最大限度地发挥了机械设备使用率，不仅加快了施工进度，而且也有利于挖潜增效。4.2开挖及运输方法：采用简易钻孔台车配7655型凿岩机钻孔，装载机配合自卸汽车出渣。简易钻孔台车是我们自己设计加工的工作平台，且钻架的高度和宽度可根据开挖面的不同进行调整，钻架可由装载机拖动，进出方便，不必拆卸，操作安全可靠。4.3中隔墙防护：在双连拱隧道正洞开挖前，中隔墙砼已经浇注并达到设计强度，在正洞开挖时必须注意加强对成品中隔墙的防护。由于采用超前导洞法施工，正洞开挖时应充分利用中导洞开挖形成的临空面进行简单的防护，并调整爆破顺序、装药量，避免石渣出向中墙方面，从而避免了对中隔墙的破坏。5、 支护：在新奥法施工体系中“锚喷支护”是十分重要的环节，在双连拱隧道中，由于采用超前导洞施工，所以支护又分为导洞临时支护和正洞初期支护。5.1导洞临时支护：中导洞作为较长时间施工主要通道，临时支护是确保到施工安全的主要措施，不同围岩级别导洞临时支护参数见下表。围岩级别超前支护系统锚杆钢筋拱架喷砼III 拱部e22钢筋砂浆锚@120X120、L=2.0m 5cm厚20#喷砼W拱部必要时超前锚杆，e22、L=5m,@50拱部e22钢筋砂浆锚@120X100、L=2.5mI14工字钢拱架100cm一棉 10cm厚20#喷砼导洞开挖后形成的是临时轮廓线，在扩挖正洞后不再存在，所以导洞内的临时支护。在施工中应注意以下几方面：中导洞的拱顶是正洞扩挖时岩体的支承点，是承受集中荷载的位置，故除在开挖过程中严格控制拱顶超欠挖外，在临时支护时要确保格栅拱架顶紧岩面，喷砼要逐层喷实。当导洞内为方便装渣和会车需开凿避车洞或连通导洞时，应注意按照开挖断面增设临时支护，确保施工安全。5.2正洞初期支护初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施，初期支护施作后即成为永久性承载结构的一部分，它与围岩共同构成了永久的隧道结构承载体系。不同围岩类别初期支护与设计参数详见衬砌支护参数表。5.2.1超前小导管施工：小导管设置在洞口和W级围岩区段。其施作的关键在于上仰角度的控制和管尾支撑的稳固，在一排炮出渣完成后先对掌子面喷砼5cm封闭，然后施作下一排小导管，在小导管全部注浆完成掌子面破碎围岩固结后回头再做中空锚杆、钢拱架等后续工作，这样可以确保有足够的空间施作上仰15°钻孔，而且可以把管尾支承在工字纲顶部，确保支承牢固有效。5.2.2中隔墙施工时，在其顶部要用干硬性混凝土回填密实，确保承受围岩荷载时受力均匀，两肩部位需预埋初期支护工字钢拱架的连接支座时，预埋支座的平面位置、标高、一定要精确控制，否则正洞钢拱架无法按设计尺寸拼装就位，或勉强拼凑致法兰连接不紧密，影响拱架整体受力，造成安全质量隐患。5.2.3中空锚杆循环注浆支护在施工中应注意，在使用前应先去除杆体表面油污，以免影响锚固力，安装锚头时应仔细检查杆体和锚头是否连通，防止影响注浆效果，最后应拧紧杆尾螺栓。5.2.4喷射混凝土表面应大致平整，避免有突出的尖角和硬物，以防刺破防水板，影响防水效果，也防止因凹凸不平，防水板变形能力有限，造成砼背后脱空。6、 防、排水处理：白云山隧道是车站隧道，宜万铁路开通时速160km/h，是我国目前修建标准非常高的准高速铁路线隧道，所以对洞内防水要求非常高，必须做到滴水不渗。该线隧道防水以排为主，防排结合，具体为在二次衬砌与初期支护间铺设一层背挂式复合防水卷材，施工缝处设E5型橡胶止水带，沿隧道纵向每5m设一道①50软式透水管盲沟，汇入中墙和边墙预埋的纵向排水盲沟，形成完整的排水系统。施工中经认真分析总结，可能形成渗漏水的原因主要有以下几种。防水卷材由于施工原因破损。施工缝止水带安装不合格。预埋管道破裂或堵塞均有可能影响汇水无法排除，形成渗漏的水源。针对上述原因，我们对在不同施工阶段的隧道防排水工程采取了如下治理措施，效果很好：6.1二次衬前对喷砼表面进行检测，清除尖锐突起异物，必要时进行补喷要求喷砼表面平顺满足施工要求，避免防水卷材被刺穿。焊接防水卷材时必须认真仔细防止脱焊，搭接宽度不小地10cm，仔细检查防水卷材焊接效果，确保不破、无漏。绑扎钢筋中需要焊接作业时要采取垫木板的措施防止防水卷材被烧损。6.2安装止水带时为防止止水带在浇筑混凝土时移位，自行加工钢筋夹控制止水带的预埋宽度，钢筋夹一端与衬砌钢筋焊接固定。6.3预埋管就位后，应将进出水口用土工布扎口封堵，以免其它异物落入堵塞管道。6.4二次衬砌完成后，当拱部渗水严重且地下水及地表水资源充足，水压较高时，应从地表或洞内对隧道上部的围岩进行压浆止水(如采用水泥、水玻璃双液浆)处理，以切断补充水源及消除中隔墙上部的长期“水袋”效应。6.5对目前尚无渗漏水的混凝土干裂缝采用灌注膨胀型高弹性、高本体强度、高粘结强度化学浆液（如改性环氧树脂）。对裂缝不开槽，隔一定间距沿裂设置注浆嘴，用封缝胶及时封闭注浆嘴之间的裂缝，用注浆泵由低处向高处压注浆液至裂缝饱满。压浆完毕浆液固结后，凿掉注浆嘴及封缝胶，最后进行表面处理。7、衬砌：中隔墙衬砌中隔墙是双连拱隧道区别于分离式隧道的标志性构造，中隔墙分基础和墙身按二〜三次建筑完成，采用大块钢模板，I字钢横竖带穿拉杆支撑，并与围岩支撑加固，泵送混凝土浇筑。它必须在正洞开挖前浇筑完成。正洞开挖过程中，它是受力体系转换的关键，是整体大跨度隧道的中间支承点，故中隔墙的浇筑质量直接关系到整个隧道施工的成败。中隔墙浇筑完成后，距中导洞拱顶还会留有高约30〜40厘米宽度为100〜120厘米的空间（因不同围岩类别衬砌厚度不同而变化），该部分空隙必须在正洞扩挖前二次浇筑填满。浇筑时应采用与中隔墙相同等级的干硬性混凝土，立模时预留插捣小窗，仔细振捣，确保这部分混凝土的密实，并且要与中导洞拱顶的临时支护密贴。如果处理不好这个细部，可能出现砼破坏或围岩失稳，引发侵限、塌方等安全质量事故。正洞二次衬砌7.2.1由于结构型式的需要中隔墙必须先期完成，为了保证衬砌砼的外观质量，减少防水板接缝和砼施工缝，剩余的二次衬砌采用液压大模板衬砌台车和泵送砼工艺一次性浇筑完成，这时施作中的二次衬砌就是一个不对称偏压结构（中隔墙为直墙式）。为保证不对称偏压结构的稳定和衬砌质量，我们应取了以下措施：（1） 模板侧墙部位增设多道支撑，在侧墙下端增设多台千斤顶支撑侧模以平衡拱部和侧墙向下的压力。（2） 严格控制泵送衬砌砼的坍落度，防止产生过大侧压力和影响砼外观质量。（3） 控制砼浇筑速度并均衡布料，使台车受力均衡。（4） 为防止撑开模板的液压系统出现松驰情况。在每个液压均增设了丝杠支撑，并经常检查丝框有否滑丝、损毁等情况，如有出现及时更换。7.2.2采用背挂式隧道专用复合防水卷材施作防排水层时，由于自重会产生卷材下坠的现象，此时应把卷材长度比照初期支护轮廓线加长10%-15%，防止由下而上浇筑砼时逐渐绷紧卷材，导致拱顶衬砌砼厚度不足和卷材背后与初期支护之间脱空。7.2.3要求隧道的抑拱，填充和铺底垫层必须超前衬砌完成。这样不仅保证了施工现场的文明作业，而且避免了为调整台车高度而在台车走行轨下面铺垫过厚松碴或枕木而出现的台车整体下沉，支撑失稳现象，确保安全、质量。施工效果我单位在白云山进口双连拱车站隧道施工中由于我们不断改进优化施工方案，在多次出现大型岩溶时及时调整施工方案，确保安全、质量施工