軟弱圍巖大斷面鐵路隧道大拱腳臺(tái)階法施工技術(shù)研究

陳曉濤　段長利　饒有權(quán)

摘 要：文章介紹在軟弱圍巖大斷面鐵路隧道中實(shí)施大拱腳臺(tái)階法的工作工藝流程和操作要點(diǎn)，重點(diǎn)介紹此施工技術(shù)的控制要點(diǎn)，以及其實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)能環(huán)保措施。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；鐵路隧道；大斷面；大拱腳臺(tái)階法

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0108-02

1 引言

在軟弱圍巖地質(zhì)大斷面鐵路隧道的施工中，大拱腳臺(tái)階法具有至關(guān)重要的作用，在施工過程中發(fā)揮出此方法的作用，使工程最終交付使用能達(dá)到預(yù)期效果。在鐵路隧道施工過程中采用大拱腳臺(tái)階法施工工藝處理實(shí)際的問題時(shí)，需要對(duì)軟弱圍巖地質(zhì)大斷面的相關(guān)特征有著必要地了解，促使這種施工工藝使用中能夠符合工程建設(shè)的具體要求，促進(jìn)現(xiàn)代化鐵路隧道服務(wù)功能的不斷完善。

2 大拱腳臺(tái)階法施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

施工工藝流程見圖1所示。

2.2 操作要點(diǎn)

采用此方法進(jìn)行開挖時(shí)，應(yīng)遵循“先預(yù)報(bào)、管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”的施工原則，將臺(tái)階長度盡可能的減小，在工序銜接處的鋼架末端采用設(shè)置鎖腳錨桿的方式進(jìn)行處理，來提高鋼架基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。而且在實(shí)際操作中確保初期支護(hù)快速封閉成環(huán)，而且后續(xù)的仰拱和襯砌等工序也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行，盡快形成一個(gè)穩(wěn)定的支護(hù)體系[1]。

2.3 施工工序說明

大拱腳臺(tái)階法開挖分布工藝見圖2所示[2]。

第1步：采用上一個(gè)工序架立的鋼架進(jìn)行隧道拱部Φ42mm超前小導(dǎo)管的施作，并對(duì)上部的弧形導(dǎo)坑即圖中的①導(dǎo)坑進(jìn)行開挖，開挖的同時(shí)進(jìn)行拱部的超前支護(hù)，之后進(jìn)行上部弧形導(dǎo)坑的開完，在開挖的過程中應(yīng)預(yù)留出核心土，長度控制在3～5m，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2。在進(jìn)行導(dǎo)坑①的K開挖施作后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)的施作，在其導(dǎo)坑內(nèi)壁初噴4cm厚的混凝土，并采用掛鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼架等大拱腳系統(tǒng)支護(hù)的方式，然后在鋼架拱腳的底部進(jìn)行鎖腳錨桿的施作，具體位置是緊貼鋼架兩側(cè)邊，打設(shè)的方向?yàn)橄聝A角45°的方向，打設(shè)完成后需將錨桿與鋼架進(jìn)行焊接，并對(duì)所有的徑向錨桿打設(shè)完成之后重新進(jìn)行噴射混凝土的操作，其厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。在開挖過程中，應(yīng)按照初期支護(hù)鋼架間距確定其開挖進(jìn)尺的數(shù)值，通常在0.6m左右。第2步：左側(cè)②部中臺(tái)階開挖。此過程需在上一步中的①開挖約3～5m之后進(jìn)行，而且根據(jù)初期支護(hù)的鋼架間距來確定開挖進(jìn)尺的數(shù)值，且通常為3.5～4m，與上一步類似，需在開挖施作中及時(shí)對(duì)其采取初期支護(hù)措施，噴射的混凝土厚度同樣為4cm，也需要進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng)、接上鋼架，和打設(shè)鎖腳錨桿等支護(hù)措施，而且在徑向錨桿鉆社完成之后再進(jìn)行一次混凝土的噴射，厚度也應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。第3步：右側(cè)③部中臺(tái)階開挖。此步驟應(yīng)在上一步驟②開挖約2～3m后進(jìn)行，支護(hù)方式同②部中臺(tái)階的一樣。第4、5步：開挖上臺(tái)階④部、中臺(tái)階⑤部。此步驟應(yīng)在上一步③開挖約3～4m后進(jìn)行，開挖的順序應(yīng)先開挖④部后開挖⑤部，而且這兩部分的臺(tái)階循環(huán)尺寸應(yīng)一致。第6步：隧底⑥部開挖。此步驟應(yīng)在上一步驟的⑤部開挖約4～5m后進(jìn)行，同樣應(yīng)在開挖后初噴4cm厚混凝土，并且在安設(shè)仰拱鋼架且與左右側(cè)落地鋼架焊接牢固之后，進(jìn)行混凝土的復(fù)噴，并確保厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在此步驟的施工過程中，需要采用棧橋過渡方案來確保車輛的正常進(jìn)出，并在開挖完成后及時(shí)進(jìn)行仰拱及仰拱回填施作，仰拱分段長度一般為4～6m。

3 大拱腳臺(tái)階法施工技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）采用此方法進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)注意工序的銜接，要做到工序緊湊，而且需要對(duì)開挖長度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定確定循環(huán)進(jìn)尺的數(shù)值，初噴混凝土的厚度應(yīng)控制在4cm，盡可能的減少圍巖暴露的時(shí)間，確保圍巖的穩(wěn)定。（2）兩側(cè)拱腳的主要作用就是對(duì)隧道垂直方向的變形進(jìn)行控制，所以需要在開挖施工中確保拱腳的穩(wěn)定，采取的措施一是在其上部使用大拱腳鋼架，二是在鋼架底部的兩側(cè)按照一定方向打設(shè)鎖腳錨桿，并確保其與鋼架進(jìn)行牢固焊接，避免拱部的下沉和變形。（3）對(duì)超前錨桿支護(hù)外插角進(jìn)行嚴(yán)格控制以確保施工作業(yè)在超前支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行；在需要爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用弱爆破的方式降低對(duì)周圍圍巖的干擾，并應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控和測量，保證圍巖的穩(wěn)定和施工的安全。

4 大拱腳臺(tái)階法應(yīng)用中的節(jié)能環(huán)保措施

4.1 節(jié)能措施

（1）節(jié)材措施。此措施應(yīng)在保證工程安全與質(zhì)量的前提下進(jìn)行，對(duì)材料的采購、進(jìn)場時(shí)間和批次進(jìn)行合理的安排，減少庫存或二次搬運(yùn)。（2）節(jié)水措施，根據(jù)工程所在地的水資源狀況采取有效的節(jié)水措施，不采用居民生活自來水，嚴(yán)禁無措施澆水養(yǎng)護(hù)混凝土。（3）節(jié)能措施，施工現(xiàn)場分別設(shè)定生產(chǎn)、生活、辦公的用電控制指標(biāo)，采用聲控、光控等節(jié)能照明燈具。（4）臨時(shí)設(shè)施應(yīng)根據(jù)施工規(guī)模和現(xiàn)場情況進(jìn)行合理確定，盡量減少施工用地，并在占用臨時(shí)用地時(shí)盡可能的減小農(nóng)田和耕地的用地規(guī)模[3]。

4.2 環(huán)保措施

（1）嚴(yán)格按照國家《環(huán)境保護(hù)法》和《水土保持法》和地方政府有關(guān)規(guī)定，減少工程建設(shè)對(duì)沿線生態(tài)環(huán)境的破壞和污染。（2）建立專職環(huán)保自控組織機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)施工人員的環(huán)保意識(shí)，在施工過程中盡量減少水污染、揚(yáng)塵等空氣污染、噪音污染、光污染，加強(qiáng)對(duì)場地周圍植被的保護(hù)等措施。（3）隧道洞口、攪拌站設(shè)過濾沉淀池，對(duì)含有懸浮物的施工污水，必須采取過濾、沉淀等處理措施，做到達(dá)標(biāo)排放。（4）隧道棄渣（土）場必須嚴(yán)格執(zhí)行先擋后棄、先修排水設(shè)施后棄的原則，并對(duì)附近水源進(jìn)行先保護(hù)或改移河道后再進(jìn)行棄渣（土）。（5）施工人員駐地附近的施工場地、施工道路進(jìn)行硬化或采取灑水等措施，控制揚(yáng)塵。（6）在施工隧道邊仰坡、棄渣場前將熟土剝離存放和土地復(fù)墾工作結(jié)合起來，對(duì)已完成棄渣任務(wù)的逐步實(shí)施覆蓋恢復(fù)植被。（7）盡量避免或減少施工過程中的光污染。夜間室外照明燈加設(shè)燈罩，透光方向集中在施工范圍[4]。

5 結(jié)語

在可靠的大拱腳臺(tái)階法施工工藝的支持下，有利于提高鐵路隧道在軟弱圍巖地質(zhì)大斷面中的抗壓強(qiáng)度，降低工程施工成本的同時(shí)將會(huì)延長鐵路隧道的使用壽命，及時(shí)地消除隧道建設(shè)中可能存在的各種安全隱患。因此，在未來鐵路隧道施工計(jì)劃實(shí)施的過程中，結(jié)合隧道建設(shè)的實(shí)際需求，加強(qiáng)對(duì)軟弱圍巖地質(zhì)的深入分析，最大限度地發(fā)揮大拱腳臺(tái)階法施工工法的優(yōu)勢，提升鐵路隧道的潛在價(jià)值，優(yōu)化不同的組成結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)階段軟弱圍巖地質(zhì)大斷面鐵路隧道的實(shí)際建設(shè)情況，可知大拱腳臺(tái)階法的實(shí)際應(yīng)用范圍將會(huì)不斷的擴(kuò)大，對(duì)于現(xiàn)代化鐵路隧道工程建設(shè)水平的不斷提升具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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