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      天平鐵路六盤山特長(zhǎng)隧道施工關(guān)鍵技術(shù)的研究

      2011-08-26 08:10:56肖學(xué)勇錢治國(guó)
      中國(guó)建材科技 2011年5期
      關(guān)鍵詞:明洞洞身光面

      肖學(xué)勇 錢治國(guó)

      (1 天平鐵路有限公司,甘肅天水 741020;2 甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅蘭州 730070)

      1 概 況

      天平鐵路六盤山特長(zhǎng)隧道位于甘肅省平?jīng)鍪腥A亭縣六盤山山脈,隧道總長(zhǎng)16719m,除進(jìn)口端長(zhǎng)度365.05m 位于R-1200m的曲線上,其余斷落均位于直線上;進(jìn)口576m 段落為蓮花臺(tái)車站雙線斷面,出口16143m 為單線斷面;隧道全部段落均為下坡,為全線第一長(zhǎng)隧。隧道洞身最大埋深700m,隧道洞身以N36°E的走向穿越六盤山,其嶺脊呈近東西走向;山勢(shì)陡峻,嶺高溝深,地面高程1530~2570m,相對(duì)高差300~800m。施工工期定為35個(gè)月。

      2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

      單線隧道建筑限界采用《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(鐵道部令第29 號(hào))中客貨共線鐵路建筑限界(V≤160km/h)的《隧道建筑限界圖(電力牽引區(qū)段)》限界標(biāo)準(zhǔn),即“隧限-2A”;雙線隧道內(nèi)輪廓線適用于時(shí)速120km/h(<160km/h)線間距5.2m的車站要求。

      3 主要工程內(nèi)容和數(shù)量

      3.1 主要工程內(nèi)容

      明洞、正洞及斜井洞口、洞身開挖、洞身支護(hù)(超前支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)、初期支護(hù))、仰拱及填充、防排水、二次襯砌、綜合接地及預(yù)埋、道床以及棄碴場(chǎng)防護(hù)工程施工。

      3.2 工程數(shù)量

      正洞:?jiǎn)尉€隧道長(zhǎng)16143m,雙線隧道長(zhǎng)576m;

      斜井:5 座總長(zhǎng)5721m。

      4 水文地質(zhì)

      4.1 水系

      隧道洞身經(jīng)過(guò)地區(qū)受地貌單元、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制與影響,地下水賦存條件各不相同,水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜,地下水分布類型為巖溶裂隙潛水、承壓水及構(gòu)造基巖裂隙潛水。

      4.2 地下水分布特征及類型

      六盤山特長(zhǎng)隧道地下水的分布、埋深與含水層(體)的富水性,受控于地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和氣候條件。本區(qū)出露的地層主要有上第三系泥巖,白堊系砂巖夾泥巖、砂巖夾礫巖,三疊系砂巖及震旦系白云巖。受構(gòu)造影響,砂巖夾泥巖、砂巖夾礫巖區(qū)巖體風(fēng)化嚴(yán)重,節(jié)理裂隙發(fā)育,有利于地下水的入滲及儲(chǔ)存,白云巖生成年代早,溶隙、裂隙發(fā)育有利于地下水排泄,隧道區(qū)植被茂密,蓄水能力強(qiáng),為大氣降水補(bǔ)給入滲創(chuàng)造了條件。隧道工地下分布形式主要有風(fēng)化裂隙水,構(gòu)裂隙水及巖溶水。

      4.3 水化學(xué)測(cè)試

      隧道區(qū)地表水、泉水、鉆孔水,水質(zhì)良好,對(duì)圬工不具備氯鹽和硫酸鹽化學(xué)侵蝕性。

      5 施工關(guān)鍵技術(shù)

      針對(duì)六盤山特長(zhǎng)隧道施工的特點(diǎn)、施工組織,本文只對(duì)施工的關(guān)鍵技術(shù)做出了相應(yīng)的研究,期望能夠?qū)ο囝愃频墓こ套龀鲋笇?dǎo)。

      5.1 施工測(cè)量

      5.1.1 洞外控制測(cè)量

      隧道開工前,首先復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)中線,嚴(yán)密平差,達(dá)到設(shè)計(jì)精度;對(duì)進(jìn)出口高程進(jìn)行聯(lián)測(cè)閉合,采用統(tǒng)一高程。洞外采用三角控制測(cè)量,每個(gè)洞口設(shè)置三個(gè)平面控制點(diǎn),將控制點(diǎn)設(shè)在能相互通視,穩(wěn)固不動(dòng),而且便于引測(cè)進(jìn)洞。

      5.1.2 洞內(nèi)控制測(cè)量

      1)高程控制測(cè)量采用三等精密水準(zhǔn)。

      2)洞內(nèi)施工放樣

      隧道開挖放樣分別采用BJSD-2 型三維激光斷面儀和J2 激光經(jīng)緯儀直接設(shè)站于洞內(nèi)中線點(diǎn)上,將掌子面里程和儀器高程輸入編程計(jì)算機(jī)后即可確定掌子面拱部中心,據(jù)此再放出開挖斷面。

      5.1.3 竣工測(cè)量

      竣工測(cè)量的主要內(nèi)容有:隧洞貫通測(cè)量、線路中線、隧洞凈空斷面和永久性高程點(diǎn)。

      將測(cè)量新成果作為凈空測(cè)量、調(diào)整中線起始數(shù)據(jù),并報(bào)監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)后使用。

      5.2 進(jìn)洞及洞口段施工

      5.2.1 洞口開挖

      (1)地表處理及截水天溝

      施工前做好邊坡開挖輪廓線和截水天溝,同時(shí)將洞口段開挖線以外10~15 米范圍的漏斗、洼地、危石等進(jìn)行處理,防止地表水向下滲漏或陷穴等繼續(xù)擴(kuò)大影響隧道安全,確保邊仰坡穩(wěn)定。

      (2)洞口土石方開挖

      洞口土石方用挖掘機(jī)開挖,開挖方法采用自上而下分層分臺(tái)階進(jìn)行。

      (3)邊仰坡刷坡與支護(hù)

      邊仰坡刷坡自上而下分層進(jìn)行,隨開挖及時(shí)進(jìn)行錨網(wǎng)噴或骨架護(hù)坡等支護(hù)。

      5.2.2 暗洞進(jìn)洞

      暗洞施工前首先對(duì)洞口襯砌外的邊仰坡進(jìn)行錨噴(網(wǎng))加固。洞口土石方開挖到達(dá)明暗洞交界處滿足超前管棚施作高度時(shí),開始施做超前支護(hù)。在超前支護(hù)施作完成后進(jìn)行暗洞洞身開挖。

      5.2.3 明洞施工

      (1)明洞開挖

      明洞土石方開挖采取橫向分層縱向分段的方法進(jìn)行施工。

      (2)仰拱及邊墻基礎(chǔ)施工

      仰拱施工采用全幅施工。鋼筋安裝前先設(shè)置定位鋼筋,再安裝鋼筋,保證鋼筋位置的正確。預(yù)留接頭鋼筋,并長(zhǎng)短錯(cuò)開,保證滿足鋼筋焊接需要。鋼筋焊接采用幫焊接頭,縱環(huán)向施工縫處設(shè)止水條。

      (3)拱墻混凝土澆注

      明洞襯砌均采用模板臺(tái)車作內(nèi)模,外模采用組合鋼模對(duì)拱墻襯砌混凝土一次性灌注,混凝土由自動(dòng)計(jì)量拌合站生產(chǎn),罐車運(yùn)輸,泵送入模,插入式振搗器振搗。

      (4)防水層施工

      明洞襯砌全部施工完畢后進(jìn)行防水卷材施工,但要在混凝土養(yǎng)護(hù)期滿后施工,先用砂漿將混凝土基面整平,然后然后再施作防水卷材。

      (5)明洞回填

      明洞回填施工在洞門施工完畢,混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。先施工兩側(cè)回填漿砌片石,然后回填碎石土,從下至上,按設(shè)計(jì)對(duì)稱分層進(jìn)行?;靥钔练謱雍粚?shí),采用人工配合機(jī)械進(jìn)行分層夯實(shí)。

      5.3 洞身開挖施工

      5.3.1 鉆爆施工

      鉆爆作業(yè)是隧道施工控制工期、保證開挖輪廓的關(guān)鍵。本隧道采用微振動(dòng)控制光面爆破技術(shù),并根據(jù)圍巖情況及時(shí)修正爆破參數(shù),達(dá)到最佳爆破效果,形成整齊圓順的開挖斷面,減少超挖,杜絕欠挖。

      本隧道周邊采用光面爆破,以確保開挖輪廓平整圓順,其光面爆破施工工藝流程見(jiàn)圖1 所示。

      5.3.2 鉆爆作業(yè)

      施工時(shí)按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆眼、裝藥、連線和引爆。如開挖條件出現(xiàn)變化需要變更設(shè)計(jì)時(shí),由主管技術(shù)人員確定,其它人員不可隨意改變。

      測(cè)量中的每一循環(huán)都由測(cè)量技術(shù)人員在掌子面標(biāo)出開挖輪廓和炮孔位置。鉆孔施工嚴(yán)格按照炮眼布置圖正確對(duì)孔和鉆進(jìn);力求所有炮眼(除掏槽眼外)眼底在同一垂直面上;鉆眼完畢,按炮眼布置圖進(jìn)行檢查,有不符合要求的炮眼重鉆,經(jīng)檢查合格后,才能裝藥起爆。

      圖1 光面爆破施工工藝流程圖

      5.4 單線隧道控制工程開挖

      針對(duì)不同的地質(zhì)、圍巖,制定不同的開挖方法,實(shí)現(xiàn)快速施工。Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面法開挖,光面爆破;Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用(短)臺(tái)階法開挖;黃土隧道采用上斷面環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工。出渣采用機(jī)械出渣、無(wú)軌運(yùn)輸。施工時(shí)及時(shí)采用物探技術(shù)對(duì)圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行超前探測(cè),堅(jiān)持“光面爆破、噴錨緊跟、監(jiān)控量測(cè)、及時(shí)反饋和修正”的原則。積極應(yīng)用隧道施工的新技術(shù)、新工藝,機(jī)械設(shè)備配套施工,形成開挖、出渣、噴錨支護(hù)與混凝土襯砌相配合的流水作業(yè)。Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖施工時(shí),加強(qiáng)掏槽爆破,控制周邊光爆,合理進(jìn)尺,控制超挖,杜絕欠挖,采取全斷面開挖;Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖堅(jiān)持“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌、快封閉”的原則,采取臺(tái)階法開挖;Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)段以及黃土隧道段采用上斷面環(huán)形開挖預(yù)留核心土法開挖,以風(fēng)鎬人工開挖為主,松動(dòng)爆破為輔。若需要使用松動(dòng)爆破工藝施工,必須堅(jiān)持“多打孔、少裝藥、弱爆破”的原則進(jìn)行施工,以減輕爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的破壞,確保圍巖的穩(wěn)定。

      5.5 雙線隧道開挖

      六盤山特長(zhǎng)隧道進(jìn)口為雙線隧道,長(zhǎng)576m,圍巖級(jí)別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)。Ⅳ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法施工;Ⅴ級(jí)圍巖采用環(huán)形開挖留核心土法施工,必要時(shí)采用CD 法施工。

      5.5.1 臺(tái)階法開挖

      Ⅳ級(jí)圍巖采用短臺(tái)階法開挖,短臺(tái)階法施工將斷面分為上下兩部分。臺(tái)階長(zhǎng)度5~8m,為了保證開挖輪廓圓順、準(zhǔn)確,維護(hù)圍巖自身承載能力,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),拱部及邊墻采用光面爆破。工藝流程圖見(jiàn)圖2 所示。

      圖2 臺(tái)階法施工工藝流程圖

      5.5.2 CD 法開挖

      Ⅳ級(jí)圍破碎段以及Ⅴ級(jí)圍巖采用CD法施工。工藝流程圖見(jiàn)圖3 所示。

      圖3 CD 法施工工藝流程圖(以Ⅴ級(jí)圍巖為例)

      [1]詹振炎.鐵路選線設(shè)計(jì)的現(xiàn)代理論和方法[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2001

      [2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2006

      [3]易思蓉.鐵路選線設(shè)計(jì)[M].西南交通大學(xué)出版社,2005.

      [4]范俊杰.現(xiàn)代鐵路軌道[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2004.

      [5]谷愛(ài)軍.鐵路軌道[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

      [6]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006.

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