【摘 要】观景台隧道位于河北省兴隆县-遵化县112国道八仙沟-车道峪-小子庄段,北起南湾子村南侧500m,向南经三道梁子、八仙沟村东,至车道峪村。隧道全长6520m。由于隧道进口施工场地狭小,洞口位于一陡坡上,同时考虑隧道土石方开挖方量较大,为保证工期,提前顺利进洞,在dk343+472处设置一横洞,横洞长132m。
【关键词】横洞;挑顶;棚洞;托梁
1 工程概况
张唐铁路东起河北张家口,途径承德,东至河北唐山,为我国第三条能源大通道的一期工程。线路全长662公里,总投资397亿元。以货运为主,兼顾客运。线路西起张集线兴和站,经张家口尚义、张北、沽源南,进入丰宁上黄旗后,与在建的虎多铁路交汇,利用在建的虎多铁路至天桥,经滦平至大屯设承德西站,向南经承德县、营子区、兴隆县进入唐山境内,终点至曹妃甸港。
观景台隧道是张唐铁路控制性工程,隧道全长6520m。由于隧道进口施工场地狭小,隧道土石方开挖方量较大,在dk343+472处设置一长132m的横洞.横洞以控制爆破为主要掘进手段,以锚杆、钢筋网片、喷射混凝土和钢拱架为主要支护方法,结合围岩量测指导整个施工过程。
横洞与主洞成72°夹角,与主洞交接段围岩为石英砂岩,强~弱风化,节理较发育,岩体较破碎,呈碎石状结构,设计为iv级围岩,按照v级复合式衬砌进行支护。
2 横洞与正洞过渡形式
为满足施工机械作业、行驶净空,车辆通行安全、畅通,并保证横洞能快速进入正洞及进入正洞后的施工进度,横洞与正洞交接处采用直角相交的施工方案
3 开挖方法
因该段交叉口处开挖净空扩大,施工工序多,施工难度大,开挖后支护闭合时间长等诸多不利因素,该段虽为iv级围岩但仍采用三台阶开挖法进行开挖。
横洞掘进接近正洞相交里程时,逐渐抬高横洞拱顶高程,接长钢架。拱顶抬高坡度控制在30%以内。
横洞掘进至正洞开挖轮廓线后,在交叉口处施做加强环及托梁,及时施做横洞交汇段二次衬砌。
在横洞与主洞相交处,采用棚洞进入正洞,棚架斜向上爬坡至洞顶后,以平坡向前开挖至正洞外侧台阶拱脚位置。
在棚洞内设置套拱,在套拱内施做正洞上台阶支护。
沿隧道正洞方向,拆除棚洞一侧的临时支护,向前按正洞v级围岩开挖方法和支护参数施工上部弧形导坑。向前开挖4m后,喷射混凝土封闭掌子面,暂停该方向开挖。
掉头拆除棚洞另一侧的临时支护,按正洞v级围岩开挖方法和支护参数施工上部弧形导坑向前开挖4m后,喷射混凝土封闭掌子面,暂停该方向开挖。并喷射混凝土封闭掌子面。
待施工空间满足后,两侧同时施工正洞落底。正洞落底后要及时进行正洞衬砌施工,以便初期支护与拱架尽早成环,确保施工安全,
开挖过程中严格控制进尺,每循环进尺1-1.5m,每次开挖后及时进行初喷混凝土,上台阶开挖完成后及时架立钢架,并根据围岩情况及围岩量测结果,上台阶主洞部分开挖时采用i20钢架支撑。
4 支护方案
4.1 支护参数
4.1.1 横洞在靠近主洞洞口5m段采用i20型钢钢架,钢拱架间距1m,钢架间采用φ22螺纹钢筋纵向连接筋焊接在一起,连接筋环向间距1m,采用φ42锁脚锚管定位。
4.1.2 横洞拱墙喷射c25混凝土厚27cm,拱墙设φ22砂浆锚杆,长3m,间距1.0m×1.0m,按梅花型布置,拱墙挂φ8钢筋网,间距25cm×25cm,搭接1-2个网格,逐点焊接。
4.1.3 结合钢架设φ42超前小导管超前支护,小导管长3.5m,环向间距0.4m,纵向搭接不小于1m。
4.1.4 主洞加强段为dk343+452~dk 343+472段20m按设计采用v级围岩复合式衬砌(洞口段)衬砌,支护参数为:
a.设置i20钢架,间距1m,钢架间用φ22纵向连接筋焊接在一起,拉杆环向间距1m,采用φ42锁脚锚管定位。
b.拱墙喷射c25混凝土厚27cm,拱部为φ25中空注浆锚杆,边墙设φ22砂浆锚杆,两种锚杆均长3m,间距1.2m×1.2m,按梅花型布置,拱墙挂φ8×φ6钢筋网,间距20cm×20cm,搭接1-2个网格,逐点焊接。
c.设φ42超前小导管超前支护,小导管长3.5m,环向间距0.4m,纵向间距2.5m。
4.2 横洞钢架与主洞钢架相交处连接
4.2.1 为保证主洞钢架有稳固落脚点,将横洞与主洞相交处距离主洞线路左侧7.9m处布设i20工字钢托梁,托梁用三榀i20钢架焊接而成。主洞钢架落在托梁上并与托梁焊接在一起,拱架间距为1榀/1.0m,共加工11榀,相交处托梁布置如下图。
图2-2-1托梁与横洞拱架连接示意图
4.2.2 主洞钢架拱脚处加设锁脚锚管,与横洞钢架连接处拱脚设4根(增设两根)长4m的φ42锁脚锚管,以保证拱架稳固。
4.2.3 横洞纵向拉杆向主洞延伸1m,并与主洞钢架或纵向拉杆焊接牢固,横洞伸入主洞的超前小导管也与主洞钢架焊接在一起(小导管多余部分割掉)。
4.2.4 横洞与正洞相交处的托梁和钢架之间采用i20钢支撑(两榀焊接而成)焊接在一起,i20钢支撑间距为1.2m(与主洞钢架间距一致),主洞钢架落在钢支撑上顶在托梁上,具体布置如托梁与主洞钢架和钢支撑连接布置图。
托梁与主洞钢架连接布置图
5 安全保证措施
5.1 由于横洞与正洞交界处交叉口段净空较大,开挖过程必须严格遵循“弱爆破、短进尺、快封闭、强支护、勤量测”的原则,各项支护加强措施必须落实到位。
5.2 加强该段的监控量测,增大量测频率(每天1-2次),增设量测点(5m/个),随时观察围岩变化,如发现围岩变形加快等迹象时及时加强支护,待围岩变化稳定后再进行下步施工。
总结:
在隧道进洞过程中特别是长达隧道进洞过程,由于受地形条件的,增加横洞(支洞)是常用的手段,而横洞和主洞交叉口是整个施工的重点。观景台隧道横洞施工中严格按照新奥法指导施工,充分利用围岩的自稳性,允许围岩有一定的变形,又要防止围岩过度变形,在挑顶开挖过程中严格控制装药量,像爱护自己的眼睛一样爱护围岩;同时深化施工组织管理,加强作业人员素质能力培养,通过对作业人员的培训指导,提高技术水平和作业能力,这些也是提高施工质量和加快施工进度的关键。
参考文献
[1]钟桂彤主编. 铁路隧道.北京.中国铁道出版社,1990
[2]李德武主编. 隧道. 北京.中国铁道出版社
[3]中铁一局集团有限公司主编.铁路隧道工程施工技术指南. 北京.中国铁道出版社.2010下载本文