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隧道工程单向掘进双层小导管支护出洞工法

日期：2016-5-6 16:31:52　来源：转载　浏览数：
　

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1· 工程慨况
    大连高新园区风采路隧道位于大连龙王塘街道，本隧道进口起点桩号DK1 + 236，出口终点桩号DK1 + 744，隧道总长508m。本隧道开挖方向从终点向起点掘进，采用台阶法施工，上导开挖支护现已完成466m，据现场情况，隧道采用单向掘进贯通方案。
    2 ·地质概况
    大连高新园区风采路隧道地貌单元属于低山丘陵，北侧进口属低山地貌，为一陡坎，坡角在50° ～70°，隧道中线与陡坎斜交。整个地势向东南方向倾斜，地表植被茂密，山势陡峭，地层主要为碎石和强中风化变质的石英砂岩与板岩互层。
    3 ·隧道单向掘进出洞前准备工作
    大石洞隧道由出口向进口单向掘进，截止2014年7 月14 日，上台阶掘进至DK1 + 278，隧道进口明暗洞交接处里程为DK1 + 246，距离隧道全线贯通距离32m。隧道上台阶开挖于DK1 + 278 停止开挖掘进，目前已完成起点进口边仰坡的清表工作，进口覆盖层基本为坚硬的强中风化变质的石英砂岩，有利于大石洞隧道单侧掘进至隧道贯通。
    4· 隧道单向掘进出洞方案
    4． 1 爆破
    4． 1． 1 总体原则
    本隧道采用单侧壁导坑开挖法( CD 法) ，控制每次起爆总药量，以尽可能降低岩石的抛掷运动速率，减轻对隧道围岩及外部断崖处的振动，为安全起见爆破控制质点振动速度≤2cm /s。
    4． 1． 2 爆破控制措施
    ( 1) 爆破总的设计思想是拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。以尽可能减轻对围岩的深度扰动破坏，维护围岩自身的稳定性。
    ( 2) 钻眼深度0． 9m，严格控制炮眼深度; 炮眼按“浅、密”布置，控制单孔装药量，使有限的装药量均匀地分布在被爆体中，并采用毫秒雷管进行微差爆破，周边眼采用Φ25mm 的小直径低爆速药卷，以减小爆破震动。
    ( 3) 隧道爆破产生的地震动强度以掏槽和底板眼爆破为最大; 故而掏槽采用减压炮眼掏槽法，即在最初就为掏槽区提供第二个临空面; 底板眼采用分成几个段分开起爆，即以减少底板眼同段起爆，共同作用的炸药量，来改变底板眼抵抗线的方向，以缩小抵抗线的方式，达到减小底板眼爆破产生的地震动强度。
    ( 4) 在两个临空面条件下布置炮眼，考虑到爆破时，石碴向上抛掷会伤及临时支护的混凝土喷层，故第一排炮眼的最小抵抗线定为0． 5m，类似松动爆破; 先起爆的碴堆可以为下面几排炮眼起到覆盖作用，防止飞石对拱部临时支护的冲击。
    4． 1． 3 隧道炮眼布置、钻孔及爆破施工注意事项
    ( 1) 在开挖之前，测量人员应定出上下台阶的隧道中线和轨顶面标高以及开挖轮廓线，以确保开挖断面的准确性。
    ( 2) 周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，以确保开挖轮廓断面。
    ( 3) 掏槽炮眼可根据实际现场情况布置，可采用直眼掏槽或斜眼掏槽。
    ( 4) 辅助炮眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出石块块度适合装碴的需求。
    ( 5) 周边眼与辅助眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深10cm。
    ( 6) 在钻孔过程中，应设专人负责指挥钻孔位置和角度，提高钻孔质量。
    ( 7) 炮眼的深度和角度应严格控制，掏槽眼眼口间距误差不得大于5cm。
    ( 8) 辅助眼眼口排距、行距误差不得大于10cm，周边眼眼口位置误差不得大于5cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15cm。
    ( 9) 周边眼在断面轮廓线上开孔，要严格控制外插角，外斜率不得大于5cm /m，以确保前后两排炮接茬处台阶减少。
    ( 10) 当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度。
    ( 11) 钻眼完毕后，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。
    ( 12) 清孔吹出孔内残碴和泥浆。装药应按自上而下顺序，雷管要分段对号入孔，炮孔按规定药量装药并做好记录，炮口用炮泥堵塞25cm。
    ( 13) 爆破作业时，应由现场施工负责人统一指挥，确保洞内及北洞口施工安全。
    ( 14) 爆破后检查爆破效果，并分析原因及时修正爆破参数。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况以及爆破后石碴的块度，并依据爆破振速结果，及时修正单段起爆炸药量、眼距、雷管段数。
    4． 2 开挖掘进及初期支护
    DK1 + 278 ～ DK1 + 266 段采用台阶法施工，开挖时分上、下导坑进行开挖，每循环进尺控制在0. 8m 以内。初期支护形式为: 20a 工字钢钢架，间距0． 5m; 拱部中空注浆锚杆Φ25，每两榀25 根，换间距0． 8m，每根长4m; Φ6． 5 钢筋网( 双层) ，网格间距20cm × 20cm; 26cm 厚C25 喷射混凝土。
    DK1 + 266 ～ DK1 + 246 段采用单侧壁导坑法开挖，开挖时分为左、右导坑进行开挖，每侧导坑又分为两步台阶，每循环进尺控制在0． 8m 以内。初期支护形式为: 20a 工字钢钢架，间距0． 5m，横隔墙钢拱架为18 工字钢，间距0． 5m; 拱部中空注浆锚杆Φ25，每两榀25 根，换间距0． 8m，横隔墙中空注浆锚杆Φ25，每两榀9 根，换间距0． 8m，每根长4m;Φ6． 5 钢筋网( 双层) ，网格间距20cm × 20cm，横隔墙Φ6． 5 钢筋网( 单层) ，网格间距20cm × 20cm;26cm 厚C25 喷射混凝土，横隔墙24cm 厚C25 喷射混凝土。开挖后及时支护拱顶。
    单侧壁导坑法施工顺序为:
    ( 1) 开挖A 区岩体，施作初期支护;
    ( 2) 开挖C 区岩体，施作初期支护;
    ( 3) 开挖B 区岩体，施作初期支护;
    ( 4) 开挖D 区岩体，施作仰拱支护;
    ( 5) 拆除中隔墙。

    A 区采用短进尺、弱爆破、勤观测的基本原则进行开挖，确保施工安全。A 区贯通后从出口向进口逐步按C 区→B 区→D 区的顺序扩挖至设计轮廓，及时按照设计要求进行初期支护，待初期支护完成后马上对隧道进口明洞衬砌进行施工，确保洞口段施工安全。
    距离出洞口5m 以后开挖E 区( 开挖净空3m ×4m) ，开挖完毕后立即进行喷射C25 混凝土支护。隧道贯通后将E 区扩挖至A 区，再按照单侧壁导坑法逐渐开挖到设计轮廓。距离出洞口5m 时严禁爆破，采用挖掘机进行出洞挖掘施工。若岩层较坚硬，挖掘机无法作业，则采用欲裂爆破，使岩层松动，再配合挖掘机进行开挖掘进施工。
    4． 3 超前支护
    DK1 + 278 ～ DK1 + 266 段掌子面开挖，超前支护采用Φ42 × 4 超前小导管，小导管单根长5m，仰角5° ～ 8°，小导管环向间距35cm，搭接距离不小于1． 5m，小导管内注射水泥浆。

DK1 + 266 ～ DK1 + 246 段掌子面开挖，超前支护采用Φ42 × 4 超前小导管，小导管单根长5m，第1循环布置一排仰角为5° ～ 8°的小导管，第2 循环再布置一排仰角为15° ～ 30°，形成一层支护一层注浆固结的双层小导管支护体系，相邻两个循环小导管环向错位间隔布置，小导管环向间距均为35cm，搭接距离不小于1． 5m，小导管内注射水泥浆。

    4． 4 探杆布置
    隧道掌子面施工至距贯通面约10m 时，每循环钻眼增加2 ～ 3 个探眼，探眼深度5m，以探明具体剩余距离，便于安全出洞。
    5· 施工安全保证措施
    ( 1) 施工前安排专人对洞口围岩进行观察，对存在的安全隐患及时采取排除或加固措施。
    ( 2) 施工人员提前对进口进行警戒，爆破施工时对邻近区域进行清场并短暂封闭交通，防止飞石危及周边村民及施工人员。
    ( 3) 施工过程中，加强施工管理，减少由于人为因素导致的洞碴滚落。
    ( 4) 安全员保证对洞内外作业进行24h 巡查，确保施工安全。
    ( 5) 贯通距离剩余不足10m 时，每循环钻眼时增加2 ～ 3 个探眼，探眼深度5m，以探明具体的剩余距离，便于安全出洞。
    ( 6) 在爆破后进入掌子面施工前，应先对掌子面周边围岩进行详细调查，将因爆破震动产生的危石清理干净后方可继续进行正常施工。
    ( 7) 开挖后及时进行初喷和初期支护，并加强对掌子面附近围岩的巡回找顶工作，以防落石伤人。
    6· 监控量测
    6． 1 洞内监测
    围岩及支护状态观察: 采用观测的方法，判断围岩的岩性、岩质、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落、掉块现象、有无漏水等; 初期支护状态包括喷层时候产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈等。观察分析，进行描述、记录，以此作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。
    拱顶下沉、周边位移及收敛量测应布置在同一断面，断面间距为10m。拱顶下沉量测测点布置在拱顶。周边位移量测以初期支护上个点的绝对位移为主，同时增加水平及斜向收敛量测，以便校核水平位移结果。拱顶下沉、周边位移及收敛量测在开挖后尽早进行，拱顶下沉、收敛量测起始读数宜在12h 内取得，其它量测读数在开挖24h 内且在下一循环开挖前读取。测点应牢固可靠，易于识别，并注意保护，严防爆破损坏。
    6． 2 地表监测
    洞口段覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保洞口浅埋段的施工安全，进行地表沉降监测。地表浅埋段设置地表观测点，观测点与洞内量测点尽量布置在同一断面上，以便反映量测数据的关联性，地表量测断面间距为5m，每个量测断面上测点间距为5m，每日量测2 次。
    每日对观测数据进行统计分析，特别是洞口范围的洞内外监测数据，要进行综合分析，通过分析成果及时反映围岩下沉、收敛动态，正确指导施工，及时调整支护参数。