大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的适用条件探讨修改.doc
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1、 大断面大断面隧道隧道浅埋段浅埋段采用盖挖法施工的合用条件采用盖挖法施工的合用条件探讨探讨 唐红宁 云桂铁路云南有限责任公司 昆明 650200 摘摘 要要 文章通过实例介绍,总结了铁路双线大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的关键技术,对大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的合用条件进行了探讨,提出在交通、环境等外部施工条件具有时,在一般地层隧道覆跨比为 0.40.6 的超浅埋段,岩溶洼地覆跨比为 0.61.0 的浅埋段可考虑采用盖挖法替代浅埋暗挖法施工。关键词关键词 盖挖法盖挖法 浅埋暗挖浅埋暗挖 隧道覆跨比隧道覆跨比 1.1.前言前言 地下结构的施工通常可分为开槽明挖法、暗挖法、半明挖法三大类。盖挖
2、法,是由地面向下开挖至一定深度后,先修筑地下结构的顶板、然后在顶板的遮护下安全、顺利地修建地下结构其他部分的半明挖施工方法的通称1。因其在 20 世纪 50 年代的意大利米兰地铁的区间隧道和车站工程中取得了成功,曾被称为“米兰法”、“布鲁塞尔法”。盖挖法的实质是一种半明挖法,兼有明挖与暗挖法的优点2,合用于埋深较浅的地下工程施工。20 世纪 80 年代以后,盖挖法在我国市政工程、地铁等领域得到了广泛应用,近年来在铁路和公路隧道施工中也被灵活运用,为浅埋隧道施工安全、施工进度提供了有效的技术手段。2.2.盖挖法在铁路双线盖挖法在铁路双线大断面大断面隧道浅埋段应用实例隧道浅埋段应用实例 云桂铁路(
3、云南段)在石林隧道、老笑一号隧道浅埋地段分别采用了有边桩(墙)及无边桩(墙)两种盖挖法进行施工。2.12.1 有边桩盖挖法有边桩盖挖法 云桂铁路石林隧道全长 18218m,为全国最长单洞双线隧道,进口端DK652+110DK652+205 段,长 95m,埋深 6.89.4m。隧道浅埋段区域为灰岩强烈溶蚀区,石芽发育,覆土层厚 3.116.8m。地下水不发育。设计为级围岩浅埋,最大开挖宽度为 14.58m,覆跨比 0.470.64。按照盖挖法理念,该浅埋段采用有边桩盖挖法施工,拱部采用明挖法施工,在明挖基槽内,人工挖设加固边桩,运用钢拱架上悬吊钢模灌注钢筋混凝土形成护拱(盖子),其余部分在护拱
4、施工完毕后采用洞内暗挖施工。重要施工工序如图 1 所示。图图1 1 有边桩有边桩盖挖施工重要工序示意图盖挖施工重要工序示意图 施工顺序:施做地表临时排水系统拱部基坑开挖,并施作临时边右线线路中线隧道中线左线线路中线1 截水沟2 基坑开挖及边仰支护4 护拱施工明挖基坑底面线3 基桩施工6 洞内暗挖5 回填覆土仰坡防护加固桩施工(隧道两侧最大跨以下为黏土时)混凝土找平层及托梁施工架设拱部钢架安装护拱内外模浇筑护拱混凝土待护拱混凝土达成设计强度后,回填覆土按新奥法暗挖施工其余部分。2.22.2 无边桩盖挖无边桩盖挖法法 云桂铁路老笑一号隧道处在低山丘陵地貌,全长 411m,DK671+866DK67
5、1+904 段,长 38m,埋深 0.71.2m,局部洞室外露(呈负埋深),属超浅埋。隧道浅埋段区域,地表上覆第四系全新统坡残积粉质粘土,下伏基岩为下第三系始新统路美邑组泥岩、砂岩夹砾岩。设计为级围岩浅埋明挖,最大开挖宽度为 14.82m,拱顶覆盖厚度 0.9m。按照盖挖法理念,结合地表 03m 为粉质黏土,以下为泥岩砂岩及砾岩,护拱(盖子)地基承载力相对较高的特点,该浅埋段采用无边桩盖挖法施工。拱部采用明挖法施工,在明挖基槽内先施做套(护)拱条形混凝土基础,在运用钢拱架上悬吊钢模灌注钢筋混凝土护拱,其余部分在护拱施工完毕后采用洞内暗挖施工。重要施工工序如图 2 所示。图图2 2 无无边桩边桩
6、盖挖施工重要工序示意图盖挖施工重要工序示意图 施工顺序:施做地表临时排水系统拱部预留核心土开挖,并施作右线线路中线隧道中线左线线路中线2 基坑开挖及边仰支护4 护拱施工明挖基坑底面线3 枕梁施工6 洞内暗挖5 回填覆土原地面线1 截水沟临时边仰坡防护护拱条形混凝土基础架设拱部钢架安装护拱内外模浇筑护拱混凝土待护拱混凝土达成设计强度后,回填覆土按新奥法暗挖施工其余部分。3 3.铁路双线铁路双线大断面大断面隧道浅埋段隧道浅埋段盖挖法施工的关键技术盖挖法施工的关键技术3 3 3.1.1 拱部明挖施工拱部明挖施工 隧道拱顶以上至地表部分,所有采用明挖法施工。当隧道明挖至拱顶以后,考虑到下道工序施工需要
7、,隧道范围内土(石)体暂不开挖,可运用该土(石)体作为护拱混凝土施工的内模(土模)。沿隧道外轮廓线开挖,开挖时边挖边护,开挖深度根据现场实际地质情况拟定,开挖及解决措施分以下三种情况:(1)当开挖至基岩,地基承载力能满足规定期,停止开挖,施作混凝土护拱基础。(2)当开挖到隧道两侧最大跨仍为黏土或软弱岩层,地基承载力不能满足规定期,停止开挖,施作加固边桩和钢筋混凝土托梁作为护拱基础。(3)当开挖碰到石芽出露(及土加石)时,核查地基承载力满足规定期,停止开挖,施作钢筋混凝土护拱基础。3.23.2 盖挖及暗挖过渡段施工盖挖及暗挖过渡段施工 铁路隧道多为山岭隧道,浅埋段一般位于隧道进出口,洞身穿越洼地
8、、沟谷地段,或者是避让道路管线等构筑物,或者是穿越城市等环境敏感地段。采用盖挖法(或明挖)施工地段,施工组织上总会存在从盖挖段落到暗挖段落,或暗挖段落到盖挖段落的过渡。盖挖到暗挖(或暗挖到明挖)过渡段设计上一般会采用大管棚作为前进、出洞的超前支护措施。采用盖挖法施工,在明挖至护拱基础面以后,要及时在盖挖与明挖分界处按设计施作管棚导向混凝土墙,并采用锚杆使其和洞口仰坡连成一体,然后施工大管棚。3 3.3 3 护拱基础施工护拱基础施工 护拱基础形式结合明挖基坑深度,地质水文条件拟定,一般为扩大条形混凝土基础或桩基础,采用桩基础时,桩基要设立在隧道开挖轮廓线以外,并加设托梁。护拱条形基础或托梁,要考
9、虑预留隧道拱部或边墙初期支护型钢拱架的连接板(如图 3),便于下一步护拱钢架与基础(或托梁)的连接,在下部暗挖时隧道初支钢架与护拱基础的连接。图图3 3 桩基托梁连接板施工图桩基托梁连接板施工图 后续护拱、边墙钢拱架施工时,钢拱架连接板与护拱混凝土(或托梁)顶、底面预埋钢板连接牢固。如图 4 所示。4016mm厚钢板焊接604016mm厚钢板焊接2022U钢筋22U钢筋2014320150 浇筑时覆盖彩条布20护拱C20混凝土I20b型钢钢架预留变形量二次衬砌C20钢筋混凝土托梁护壁混凝土C20钢筋混凝土桩粘土58压实软土预埋件预埋彩条布钢架连接板5mm钢板焊缝托 梁5 图图4 4 桩基、托梁
10、施工桩基、托梁施工 3 3.4 4 护拱混凝土施工护拱混凝土施工 待混凝土基础(或托梁)施作完毕后,根据隧道设计断面尺寸,安装拱部(墙部)型钢钢架,钢架间距与暗挖部分初期支护钢架间距一致。钢拱架拱脚与护拱混凝土基础(或托梁)顶面预埋连接板焊接牢固,并设立锁脚锚管。暗洞安装型钢钢架时,凿出护拱混凝土基础(或托梁)中的预埋钢板,接头采用螺栓连接。护拱内模采用在钢拱架上悬吊钢模施工。护拱外模采用木板加固而成。待护拱内、外模检查加固稳固可靠时,拱部(墙部)挂设钢筋网,浇筑护拱混凝土。3 3.5 5 暗挖施工暗挖施工 护拱施工完毕后,从暗挖段(或洞口)进入护拱内进行盖挖段剩余部分围岩的开挖和支护。盖挖段
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