小半径曲线非对称连拱隧道开挖关键技术

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1、小半径曲线非对称连拱隧道开挖关键技术研究摘要：重庆市马家岩隧道立交工程是目前国内最小半径的曲线连拱隧道，施工过程中通过采取先进可靠的开挖方法、优化光面爆破参数和先进的测量、监测手段，实现了对小半径隧道超欠挖的有效控制，满足了工期、质量和安全要求，取得较好的社会效益和经济效益。关键词：小半径连拱隧道，中导洞，光面爆破，tps测量，监测一、工程概况及地质条件1.1，工程概况重庆沙坪坝区马家岩立交由小半径曲线非对称连拱隧道和二个下穿道组成。其中，隧道分a、b匝道双洞隧道。a匝道隧道全长150.242m，隧道进口净宽10.5m，位于直线段上。隧道出口处于

2、半径r=23.5m的园曲线上，隧道净宽9.61m，净高7.21m。整个隧道的平曲线从设计起点开始依次为r=∞，l=25m，r=57.5m，r=∞，l=23.5m。b匝道隧道出口在直线段上，隧道进口在半径r=25m的园曲线上。隧道全长114.011m，整个隧道的平曲线从原设计起点开始依次为r=∞,r=25m，b匝道隧道净宽11.42m，净高7.77m。见a、b匝道隧道平面图及断面图。1.2，工程地质条件场区属剥蚀丘陵地貌，地形高差大，最高处高程为378.60m，最低处为327.98m，相对高差50.62m。场地整体上东高西低。a、b匝道穿越了现有的

3、路线及邻近一小山丘。现有线路部分地形较平坦，地形坡角一般小于10°。丘陵部分地形较陡，自然斜坡部分坡角一般约35°—40°，局部人工开挖的边坡部分达70°。场地位于沙坪坝背斜东翼。据基岩露头调查得知，地层呈单斜产出，产状108°＜10°。场区发育有两组裂隙，场区内无断层及构造破碎带，裂隙不发育，地质构造简单。根据地表调查及钻孔揭露，路线区钻探深度范围内地层为第四系全新统土层（q4）及侏罗系中统沙溪庙组（j2s）的基岩。拟建场地位于浅丘斜坡地带，无崩塌、泥石流、滑坡、岩溶洞穴、煤与瓦斯、有毒有害气体、地温异常等不良地址现象。二、隧道开挖断面及方法2

4、.1，中导洞工艺代替原三导洞工艺本工程原设计是“三导洞”施工工艺，但该工艺存在诸多不足，主要是工序繁多，需要撤除的临时支护多，工作面狭小，不能使用大型机械，工效低，费用高，施工周期长。由于本工程位于主城区交通中心，工期紧张，采用三导洞施工工期不能保证。通过对工程的围岩情况研究，并根据以往的施工经验，向建设方，监理方提出将施工工艺改为中导洞工艺施工。即中导洞先行无侧壁导洞的工艺，二次衬砌是采用大型液压式钢模板台车全断面一次性浇筑。相对三导洞施工法，采用中导洞施工法具有以下优点；工序较少且简单，施工干扰少，省去了侧导洞开挖和部分临时初期支护及拆除工序

5、，施工空间大，便于使用大型机械设备，施工质量易于保证。在确保施工安全的同时，可加快进度、缩短工期、提高效益、降低造价。2.2，本工程中导洞施工工艺要点根据马家岩立交隧道工程中导洞开挖贯通的实际地质情况，对隧道主洞开挖方法再次进行研究，通过b洞出口试验段，证明采用中导洞上下台阶法开挖主洞是安全可行的，而且可以加快进度，针对隧道主洞开挖试验段提出以下工艺要点：2.2.1根据施工进度计划安排选择在b隧道出口段15m范围内作为试验段；台阶开挖的高度设在起拱线的位置，上台阶长度要大于10m；2.2.2严格控制爆破进尺和超欠挖，每循环进尺的最大长度控制在1.

6、5-2.0m；爆破采用光面爆破法，雷管的分段为15段。2.2.3初期支护加强：原类围岩的型钢支护的间距60cm变成50cm，其他超前小导管、锚杆、钢筋网及喷射混凝土的支护参数不变，ⅳ级围岩的型钢支护的间距80cm、变成60cm，超前小导管、锚杆、钢筋网及喷射混凝土的支护参数同v级围岩；2.2.4加强施工监控量测工作，加大试验段监控量测的频率，及时量测信息指导施工，通过反馈信息来不断完善设计，达到施工安全、快速、经济的目的。必测项目有拱顶下沉、洞内水平收敛位移、支护内应力量测、锚杆拉拔力及地震波检测。2.2.5在软弱围岩条件下，坚持“管超前，严注浆

7、；短开挖，弱爆破；强支护，早封闭；勤测量，二衬紧跟；信息及时反馈，及时修正”的原则；2.2.6开挖后，立即进行初期支护，缩短围岩暴露时间，确保喷射混凝土的强度和厚度，并紧贴岩面；2.2.7仰拱超前，二次衬砌距开挖面不超过30cm；2.2.8如发现局部边墙围岩变差，应用拱脚锁脚锚杆加强初期支护，控制拱顶下沉；2.2.9左右洞掌子面开挖，应错开50m以上，确定左右洞开挖间距的原则是，先行洞二次衬砌达到一定强度后，再进行后行洞开挖，以减少后行洞开挖对先行洞的不利影响。三、普通钻爆设计3.1，掘进循环进尺本工程围岩采用短进尺，多循环掘进。由于本隧道工程为

8、曲线小半径，为控制超挖值，对a洞、b洞的掘进进尺分别进行计算（计算步骤略）。经计算侧墙钻角定为外侧倾角0°即沿曲线切线方向钻孔，拱部外侧