隧道地下互通分岔部大断面、小净距及连拱隧道施工技术.doc

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1、隧道地下互通分岔部大断面、小净距及连拱隧道施工技术1 工程概况厦门市机场路XXX标是由万石山隧道出口左右线、钟鼓山隧道A、B洞及A、B、C三条匝道等7条隧道组成的地下立交隧道群，是目前国内最完整的一座地下立交工程，本标段隧道总长度5908.9m，共设六个分岔部，一个并线段，四个下穿段，十五种隧道净空断面，最大开挖宽度26.4m，最大开挖高度11.94m。从结构设计上分：分岔部分为万石山隧道与匝道分岔部、钟鼓山隧道与匝道分岔部及并线段三种。第一种是万石山隧道与匝道分岔部（WF型），由6个扩大断面、一个连拱断面及一个小净距断面组成（如图1所示）；第二种是钟鼓山隧道与匝道分岔部（ZF型），由3个扩大

2、断面及一个小净距断面组成（如图2所示）；第三种是钟鼓山隧道A、B洞并线段（DK型），是钟鼓山隧道在南普陀端为避开藏经洞而将A、B洞并为四车道隧道，并线段由三个扩大断面、一个连拱断面、一个小净距断面及两个明洞断面组成（如图3所示）。每个分岔部及并线段所处的位置围岩差异较大，因此从工程地质上分为、级围岩条件下的分岔部，、级围岩条件下的分岔部，断层破碎带的分岔部及既有坍方地段的分岔部。从施工条件上分为新施工分岔部和扩挖分岔部。2 根据不同围岩情况及不同施工条件对分岔部确定不同的施工方法由于分岔部的结构多样化，各个分岔部所处位置地质条件差异较大，施工条件存在较大差别，施工顺序也不尽相同，因此每个分岔部

3、的施工方法也存在较大的差异。2.1ZF型大断面ZF型大断面开挖是在既有洞室的基础上扩大，围岩已被扰动一次，且部分段落处在既有坍方地段，施工难度比较大。下面将ZF型各种断面在不同围岩条件下的施工方法作简要介绍：ZF1型断面在、级围岩条件的施工方法由于ZF1型断面是ZF型分岔部中最小的断面，最大开挖跨度只有14m，和普通双线铁路隧道断面相差不大，将一般断面的开挖台架适当改装就能施工，因此，ZF1型断面在、级围岩条件下采用全断面法开挖。具体施工步续见图4。ZF1型断面在、级围岩条件的施工方法ZF1型断面在、级围岩条件下采用CD法开挖，将既有隧道的一侧边墙保留，作为部分临时支护，既有隧道起拱线到隧道顶

4、部为新设临时支护（见图5）。ZF2型断面在、级围岩条件的施工方法ZF2型断面最大宽度为18.46m，最大高度为9.91m，在综合考虑开挖台架、工序作业时间、施工干扰等条件的情况下，ZF2型断面在、围岩条件下采用两部开挖，中隔壁采用5cm厚喷射混凝土（如图6）。ZF2型断面在通过断层破碎带的施工方法在A匝道与钟鼓山隧道A洞分岔部的F2断面，有一条5m宽的断层破碎带从线路左侧以20度夹角沿大里程方向延伸，断层左侧围岩整体较好，围岩强度高，右侧围岩整体好，但强度低，在既有隧道施工时已发生过大型坍方，坍方长度近30m，坍方高度5060m。该段在拆出既有隧道衬砌时发生坍塌，并将A洞封闭。坍方后首先将坍体

5、喷20cm厚的C20混凝土封闭，然后沿拱部周边按20cm间距打设6m长注浆小导管并进行注浆，注浆完毕后从左侧最大断面处开始按23m一段型钢长度进行开挖，开挖一段支护一段，并逐步加设竖向支撑，使第一榀型钢从左侧最宽位置逐步延伸到右侧最宽位置。之后拆除左侧竖向支撑，并先开挖及支护围岩较好的左侧上半部分，并在中隔墙位置设置临时支护，支护型钢采用5m长的自进式锚杆固定在围岩上，型钢支护在靠中隔墙一端采用I16型钢做连接筋。左侧上半部分开挖支护5m后，在纵向连接工字钢的上部打设5m长的横向小导管，注浆后进行右侧开挖，每完成两榀型钢支护打设一环纵向注浆小导管。当拱部支护完成5m后，恢复左侧开挖及支护，并利

6、用右侧平台对断层带进行径向注浆，如图7所示。ZF3型断面施工方法由于ZF3型断面所处位置围岩均为、级围岩，所以开挖采单侧壁导坑法开挖，由于围岩较好，中壁不设临时支护，单侧型钢采用R32自钻式锚杆固定在围岩上。如图8所示。 2.2WF型断面WF型断面均通过匝道施工，开挖断面开始从匝道断面扩大到WF6断面，然后再从WF6断面逐渐变为普通断面，且开挖台架的高宽受限制，开挖均采用长台阶法开挖。WF型型断面属新洞开挖，在、级围岩条件下，跨度小于17m的断面上部采用全断面一次开挖成型，下半断面采用左右交错开挖，跨度大于17m的断面上半部采用侧壁导坑法开挖，中壁不设临时支护，单侧型钢采用R32自钻式锚杆固定

7、在围岩上。下半断面采用左右交错开挖。如图9、图10。 在级围岩条件下跨度小于17m的上半断面采用CD法开挖，下半断面采用左右交错开挖，跨度大于17m的上部采用双侧壁导坑法开挖，临时支护采用I18型钢、20cm厚C20喷射混凝土，间距1.2m1.2m、长度2m砂浆。施工部序见图11、图12。 2.3 DK型断面DK型断面施工主要介绍DK2型断面的施工，DK3型断面和ZF3型断面施工方法相同，DK2型断面处在既有坍方地段，且覆盖层厚度均小于10m，跨度为24m，隧道跨度大于埋深的两倍，围岩为强风化花岗岩，施工难度非常大。采取的施工方法是先回填既有洞室，然后采用双侧壁导坑法开挖双侧壁及中壁开挖均采用

8、台阶法开挖，开挖总共分六部(图13)。3 小净距隧道施工根据隧道小净距施工的原则，尽量减少由于隧道开挖爆破引起的围岩应力二次分布而产生中间围岩柱的高应力集中区。因此，在既有隧道与匝道分岔部的小净距隧道，施工采取先进行既有钟鼓山隧道改造，初期支护完成后再施工匝道。钟鼓山隧道扩建采用全断面施工，匝道采用侧壁导坑法施工。匝道开挖时，首先开挖远离中间围岩柱一侧，再施工靠近中间围岩柱一侧，增加爆破临空面，减少对中间围岩柱的影响。开挖采用“短进尺、弱爆破”，严格控制同一段位药量，适当将爆破段位的延时时间加长，减少因为爆破产生共振的几率。同时在爆破靠近中间围岩柱一侧的围岩时，采用预裂爆破技术，减少扰动。施工

9、部序图如图14。4 连拱隧道施工机场路XXX标内共有4处连拱隧道，连拱隧道主要设置在匝道与万石山隧道分岔部及并线段A、B洞交叉处，匝道与万石山隧道分岔部的连拱隧道均为新开隧道，并线段连拱隧道为在既有隧道及既有人防洞之间开设，所以在施工方法上有所不同。新开连拱隧道施工方法为：在匝道施工进入连拱隧道5m时，首先从匝道内开设横洞，横洞高度按中隔墙高度加一定的操作空间控制，宽度5m，深度按中隔墙底宽控制，到达中隔墙的底边缘线后，转向开挖中导洞，中导洞的宽度按中隔墙底宽进行施工，高度按横洞高度进行施工。中导洞施工完成后，在中导洞底部打设连接锚杆，使中隔墙混凝土和底部岩石有良好的连接。锚杆施作完毕后冲洗中

10、隔墙底、绑扎钢筋、安装模型、设置型钢拱架预埋件及灌注混凝土。最后对中导洞和中隔墙之间进行注浆填充，注浆完成后进行匝道开挖，开挖采用台阶法开挖，循环进尺控制在1m左右，如图15。并线段连拱隧道施工方法是采用保留既有隧道衬砌拱圈混凝土，先拆除B洞边墙混凝土，从侧面按中隔墙的几何尺寸将开挖成型，再按中隔墙的施工程序施工中隔墙。之后将中隔墙的顶部采用同级混凝土回填到人防洞室的顶端。回填完成后改造B洞，连拱地段支护完成后进行中隔墙顶部和初期支护之间的回填（见图16）。5 体会厦门市机场路XXX标的地下立交工程是目前国内最完整的地下立交工程，所处位置地形、地质条件、设计结构、施工条件、施工方法复杂，在结构

11、上有15种衬砌断面形式，另有17种衬砌断面形式的人防隧道，在隧道形式上有普通公路隧道、超大断面隧道、连拱隧道、小净距隧道、双孔箱形明洞、拱型明洞、竖井、梯步斜井等多种形式的隧道，所通过的地质条件有级围岩、断层破碎带、既有隧道施工时的坍方成了隧道扩建的不良地质，该工程可谓是隧道大全，该项目的实施将对将来的城市地下空间开发利用，各类隧道的施工技术有着极其重要的指导意义。在该项目的实施中，由于隧道关系复杂，所以在交通运输、施工通风、施工协调等方面十分复杂，由于断面形式多，施工方法改变频繁，给施工技术管理带来巨大难题。摆在施工管理人员和技术人员面前的是巨大的挑战，同时也给参战人员提供了提高自身能力的广阔空间。