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1、双联拱隧道在复杂地质条件下的施工技术ok3,两线隧道的净距为1.75~8.1m,埋深14.0~17.5m。该区间线路相互交错,断面类型较多,变化频繁,断面跨度大,结构较复杂。其中大跨度不对称双联拱地段位于DK28(+546.05￣+566.5),开挖跨度为21.7m,开挖高度10.21m,隧道拱顶埋深15.2m,是施工难度很大的地下洞室群。大跨度不对称双联拱段基岩为燕山三期(γy3)花岗岩。隧道洞身位于一条宽达15m的断层破碎带上,该破碎带岩石多为全风化花岗岩,绿泥石化严重,岩石呈碎粒、碎块状、地
2、下裂隙水丰富,岩石粘结力差,开挖易坍塌。由于该双联拱所处地段附近地面建筑物较少,仅北边20m外为某电脑城,故只需确保双联拱施工安全,防止双联拱地段出现较大沉降和地下失水,即可保证地面和地下结构物的安全。针对双联拱跨度大且不对称、地质条件复杂等特点,采用“中墙法+台阶法+CRD法”进行施工,并以超前注浆小导管为辅助措施确保施工安全。2模拟计算及隧道结构设计2.1结构计算模型结构尺寸设计时充分考虑地铁限界和暗挖结构的施工工艺要求,以及结构受力特性、围岩级别、地表建筑等条件,经计算分析优化并类比后综合确
3、定。结构计算采用荷载—结构模型平面杆系有限单元法,计算基本假定衬砌为小变形弹性梁,衬砌离散为多个等厚度直杆梁单元;用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与衬砌的相互约束;弹簧只承受压力,其受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗力;初期支护在施工期间承受水土压力。正常使用期间二次衬砌承受全水头压力;排水措施作为安全储备,不在结构计算中加以考虑。隧道所承受的荷载主要有土压力、水压力、围岩抗力、混凝土收缩作用力以及背后注浆压力等。考虑到大跨度不对称双联拱隧道为浅埋隧道,其荷载组合按作用基本组合和偶然组合进行分
4、析,根据经验,作用偶然组合对截面设计不加控制,故不作分析。基本组合关系如下:结构重要性系数1.1;各作用力及其分项系数分别为地面荷载1.4,土压力1.2,主体结构水压力1.1,活载产生的侧压力1.4。采用SAP8450程序进行计算,可得出大跨度不对称双联拱隧道初期支护弯矩及轴力如图1所示,据此进行结构设计。再通过计算得出挖土支护各工序(如图2),分别为:①中导洞上导挖支;②中导洞下导挖支;③双线断面右半侧上导挖支;④双线断面右半侧下导挖支;⑤中墙衬砌;⑥单线断面上导挖支;⑦单线断面下导挖支;⑧单线
5、断面仰拱衬砌及回填;⑨单线断面拱墙衬砌;⑩双线断面左半侧上导挖支;,⑾双线断面左半侧下导挖支;.⑿双线断面仰拱衬砌及回填;⒀双线断面拱墙衬砌。各工序开挖的最小错开距离分别为:①与②、③与④、⑥与⑦、⑩与⑾为3m,其余均为15m。2.2结构设计本隧道结构设计断面如图3所示。3施工方法结合单、双线断面的施工方法,该大跨度不对称双联拱的施工采取“中墙法+台阶法+CRD法”施工技术,先施工中导洞和浇筑中墙混凝土,再进行单线断面和双线断面施工。3.1中导洞施工中导洞按短台阶法进行施工,上下台阶拉开步距3~5
6、m,每循环进尺0.5~1.2m。根据现场围岩情况,开挖前沿中导洞开挖轮廓外侧拱部环向布置超前注浆小导管,采用f42热轧无缝钢管,壁厚3.5mm,L=4.0m,间距为环向0.35m,纵向2.4m,外插角约10°。开挖完成后及时初喷C20混凝土,厚约5cm,临时封闭掌子面,以防止掌子面失稳而出现坍塌,然后依次设格栅钢架,间距50cm,挂设钢筋网喷射混凝土至设计厚度。钢筋网采用f6.5150×150钢筋单层铺设于格栅外侧,喷射混凝土厚20mm以上。上导喷混凝土完成后进行下导施工,依次为开挖→立设格栅钢架
7、→挂设钢筋网→喷设C20早强混凝土,上下导保持步距为3~5m,然后几时进行中墙衬砌施工,处理基面→铺设PVC防水板→浇筑C25防水混凝土,抗渗等级S8。3.2单线断面台阶法施工中导洞施工完成后,应及时对中墙顶进行注浆,并回填拱部空隙,待中墙混凝土达到设计值的70%后方可进行单线断面施工。单线断面开挖前必须对中导洞右侧进行支撑,以防中墙受偏压产生位移。单线断面仍按短台阶法施工,上半断面环形开挖留核心土,上下导拉开步距3~5m,每循环进尺0.5~1.2m。按设计要求及现场围岩实际情况,考虑到围岩情况,
8、即Ⅱ类围岩、全风化花岗岩,与水溶解成泥状,依次进行掌子面临时喷混凝土封闭,超前小导管注浆加固围岩,浆液采用42.5R普通硅酸盐水泥浆,水灰比为1∶0.5~1∶0.8,注浆压力0.5MPa,浆液强度为20MPa。单线断面的初期支护为格栅钢架喷锚支护,格栅钢架间距为0.5m,喷射混凝土厚30cm。然后及时进行二次衬砌,需事先拆除中导洞侧墙格栅钢架及喷射混凝土,格栅钢架拆除采用微差松动爆破技术,施工过程中注意保护中墙混凝土面以及中墙顶预留的PVC防水板不受损坏,除在爆破中严格控制钻孔及装
