隧洞支洞施工方案優(yōu)化措施論文
1支洞施工方案優(yōu)化措施及建議
1號(hào)隧洞支洞工程歷時(shí)近50d開挖完成，受施工場(chǎng)地限制及圍巖淺埋透水、砂礫石地層膠結(jié)性差等問題困擾，施工方案經(jīng)多次調(diào)整完善后逐步摸索出適宜的工法，不僅提高了施工進(jìn)度，還減少了投資，取得了較好效果，而在工程實(shí)施過程中設(shè)計(jì)方案也暴露出一些問題及弊端，現(xiàn)將相關(guān)優(yōu)化措施及建議總結(jié)如下：
1.1進(jìn)洞方案的優(yōu)化調(diào)整措施
采用錨桿、管棚等超前加固支護(hù)措施是隧洞進(jìn)洞臉施工的有效工法，在1號(hào)隧洞支洞技施階段，設(shè)計(jì)采用準(zhǔn)45，L=4m管棚進(jìn)行圍巖加固，但在做施工方案現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)該型管棚鋼管強(qiáng)度小且鉆進(jìn)長(zhǎng)度有限，更無法實(shí)現(xiàn)在松散的砂礫石中預(yù)先造孔后期插入。鑒于上述情況，工程實(shí)際施工過程中對(duì)原方案進(jìn)行了較大調(diào)整，采用增設(shè)1m假洞固定準(zhǔn)108，L=3m管棚進(jìn)行超前支護(hù)，即在洞臉前先架設(shè)三榀型鋼拱架并在洞頂120°范圍內(nèi)間隔20cm預(yù)埋準(zhǔn)120導(dǎo)向管，拱架固定完成后架立模板澆筑混凝土形成1m假洞，待混凝土強(qiáng)度滿足要求后，采用CM356型潛孔鉆配準(zhǔn)108型偏心潛孔錘延預(yù)埋導(dǎo)向管鉆進(jìn)，達(dá)到錨固深度后將鉆機(jī)移位安裝注漿花管進(jìn)行注漿，待全部施工完成即可形成長(zhǎng)約2m的超前支護(hù)管棚。采用假洞固定準(zhǔn)108管棚可對(duì)洞臉拱架進(jìn)行有效固定并提供一定的側(cè)向壓力，大大提高了洞臉圍巖的穩(wěn)定性及施工效率，保證了支洞安全高效進(jìn)洞。
1.2超前支護(hù)形式優(yōu)化調(diào)整措施
在支洞段前期開挖施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)按原技施方案采用準(zhǔn)32，L=2m自進(jìn)式中空錨桿進(jìn)行超前支護(hù)，但由于錨桿較長(zhǎng)且材質(zhì)偏軟，在實(shí)際鉆進(jìn)過程中飄管情況嚴(yán)重，不規(guī)則的鉆進(jìn)面反而對(duì)巖體產(chǎn)生較大擾動(dòng)，致使坍塌情況更為嚴(yán)重。后期經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)調(diào)整，將超前支護(hù)改為材質(zhì)更硬且便宜的準(zhǔn)25，L=2m的螺紋鋼代替，并在錨桿擊入前在近掌子面格柵內(nèi)環(huán)加裝準(zhǔn)50，L=50cm的導(dǎo)向管，導(dǎo)向管與掌子面夾角控制在15°以內(nèi)，經(jīng)過改良有效地控制了錨桿鉆進(jìn)角度，錨桿緊密排列鉆進(jìn)面齊整有序，從根本上杜絕了飄管現(xiàn)象，超前支護(hù)體系整體支撐效果顯著，洞頂坍塌得到了有效控制。就經(jīng)濟(jì)比較來看，準(zhǔn)32，L=2m自進(jìn)式中空錨桿造價(jià)169元/根，準(zhǔn)25，L=2m的螺紋鋼錨桿及準(zhǔn)50，L50cm的導(dǎo)向管每套造價(jià)115元，僅此一項(xiàng)可直接減少工程投資近5萬(wàn)元，縮減比例超30%。
1.3二次襯砌方案優(yōu)化調(diào)整措施
支洞原設(shè)計(jì)方案采用型鋼拱架噴護(hù)混凝土加現(xiàn)澆混凝土二次襯砌支護(hù)形式，其中一次支護(hù)采用16號(hào)工字鋼，噴護(hù)C25混凝土，格柵榀距50cm，二次襯砌邊頂拱襯厚50cm，底板采用20cm厚素混凝土結(jié)構(gòu)，受無定型模板及開挖襯砌交叉作業(yè)等因素影響，在編制具體施工組織方案時(shí)發(fā)現(xiàn)該方案施工工序復(fù)雜、周期長(zhǎng)且干擾大，難以實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)。就上述問題參建單位進(jìn)行專項(xiàng)研究，經(jīng)結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算證實(shí)，在原方案一次支護(hù)基礎(chǔ)上再?gòu)?fù)套一層拱架并噴射混凝土，可以滿足結(jié)構(gòu)安全技術(shù)要求，達(dá)到永久支護(hù)目的。按此原則在工程具體實(shí)施過程中，進(jìn)口段10m洞段仍按原設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土襯砌“鎖洞口”施工，其余洞段則在原設(shè)計(jì)一次支護(hù)基礎(chǔ)上，復(fù)套拱架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，拱架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及加工工藝與原設(shè)計(jì)一致，施工中增設(shè)連接插筋保證兩層拱架連接牢固，分層噴護(hù)混凝土保證混凝土結(jié)合密實(shí)，并在主支洞交叉段前15m增加一套收斂變形觀測(cè)儀，適時(shí)觀測(cè)圍巖變形數(shù)據(jù)確保施工安全。后經(jīng)持續(xù)1個(gè)月的觀測(cè)，圍巖累計(jì)收斂變形僅4mm，可斷定已處于穩(wěn)定狀態(tài)。綜合分析上述優(yōu)化調(diào)整措施，采用復(fù)套拱架加強(qiáng)支護(hù)方案，可充分利用現(xiàn)有施工設(shè)備及人員實(shí)現(xiàn)復(fù)制作業(yè)，在滿足支護(hù)強(qiáng)度要求確保工程安全前提下節(jié)約資金50余萬(wàn)元，并實(shí)現(xiàn)提前40d主支洞交叉貫通，大幅縮短了工程建設(shè)周期。
1.4縮減支洞開挖尺寸的優(yōu)化建議
支洞原設(shè)計(jì)方案為襯后尺寸6.2m×6.2m的城門洞型，就此斷面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方案討論過程中曾提出縮小斷面的優(yōu)化建議，而設(shè)計(jì)單位以便于施工組織為由不同意進(jìn)行變更，但從實(shí)際施工效果來看，該支洞近1/4空間作為臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)被占用，并沒有實(shí)現(xiàn)雙向通車等理想使用狀態(tài)。就此情況，通過對(duì)1號(hào)隧洞支洞控制洞段施工方案及組織形式綜合分析，支洞具備單向通車能力就可以保障現(xiàn)場(chǎng)施工需要，再充分考慮行人通道、施工通風(fēng)、供水供電及襯砌臺(tái)車拼裝等因素，支洞襯后尺寸調(diào)整為5m×5m最為適宜，由此可在減少投資30余萬(wàn)元的基礎(chǔ)上大大減少工程開挖及支護(hù)強(qiáng)度，可有效縮短工期10d以上。
1.5支洞設(shè)計(jì)坡度的優(yōu)化建議
1號(hào)隧洞支洞工程100m明挖段及64m洞挖段設(shè)計(jì)縱坡均為12%（相應(yīng)的傾角為7°），而就現(xiàn)場(chǎng)通用的施工機(jī)械爬坡能力及工作效率來看，這一縱坡明顯偏小。在該地區(qū)已建成另一隧洞工程新疆達(dá)坂隧洞Ⅲ標(biāo)段，全長(zhǎng)526.4m的支洞采用17％的縱坡，該支洞采用同樣的自卸車出渣工法有效地保證了5.2km主洞施工，但由于該縱坡坡度幾近出渣車輛滿載爬坡極限對(duì)設(shè)備磨損較大，在施工后期車輛拋錨降效情況較多，且維修成本較大。綜合考慮上述因素及現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，支洞縱坡易采用15%（相應(yīng)的傾角為8.5°）較為合理，在最大限度發(fā)揮機(jī)械功效的基礎(chǔ)上可縮短明挖長(zhǎng)度20m，縮短洞挖長(zhǎng)度11m，減少投資20余萬(wàn)元，縮短工期近15d。
2結(jié)語(yǔ)
1號(hào)隧洞支洞工程施工地質(zhì)條件差且外部環(huán)境復(fù)雜，在施工過程中通過對(duì)原設(shè)計(jì)中進(jìn)洞方案、超前支護(hù)形式、支洞二次襯砌方案多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，不僅降低了工程施工難度提高了施工效率，還可大幅減少工程投資及施工成本；對(duì)縮減支洞開挖尺寸及調(diào)增設(shè)計(jì)坡度的優(yōu)化建議，可供類似工程特別是長(zhǎng)支洞引用借鑒。
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