[精选]双连拱隧道施工技术.pptx
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1、双连拱隧道施工技术双连拱隧道施工技术1双双连连拱拱隧隧道道形形式式正在建设中的铜陵黄山的汪王岭隧道2主主要要内内容容 1 1 引言引言 2 2 开挖方案开挖方案 3 3 中导洞的设置与施工中导洞的设置与施工 4 4 各局部之间的施工顺序各局部之间的施工顺序 5 5 中隔墙的稳定性中隔墙的稳定性 6 6 洞口施工洞口施工 7 7 建议与结论建议与结论 3近几年快速开展的公路、铁路工程中，双连拱形式的隧道近几年快速开展的公路、铁路工程中，双连拱形式的隧道越来越多，尤其在丘陵山区中更为常见，如：越来越多，尤其在丘陵山区中更为常见，如：广环公路白云隧道广环公路白云隧道广邻公路冯家垭口隧道广邻公路冯家垭
2、口隧道沪蓉公路金竹林隧道沪蓉公路金竹林隧道宁波宁波329国道于家岭隧道国道于家岭隧道铜汤高速公路汪王岭隧道、焦家山隧道铜汤高速公路汪王岭隧道、焦家山隧道沿江高速公路大尖山隧道等沿江高速公路大尖山隧道等我国起步较晚，尚有很多施工工艺技术问题不够成熟，甚我国起步较晚，尚有很多施工工艺技术问题不够成熟，甚至存在着争议，如：至存在着争议，如：开挖方案确实定开挖方案确实定中导洞的设置中导洞的设置各局部的施工顺序各局部的施工顺序中隔墙的稳定性保护等中隔墙的稳定性保护等1 引言4特点：特点：平面线路流畅、占地面积少、便于运营管理。平面线路流畅、占地面积少、便于运营管理。断面比较大，整体跨度大断面比较大，整体
3、跨度大2030m、结构复杂、结构复杂长度比较短大多在长度比较短大多在600m以内以内施工工序多、施工难度大、效率低施工工序多、施工难度大、效率低造价高造价高开挖方案既定性开挖方案既定性中导洞施工法，广泛采用中导洞施工法，广泛采用52双连拱隧道的开挖方案双连拱隧道的开挖方案 首先在中隔墙位置开凿中导洞，并进行临时支护，待中导洞贯穿后，再开挖两侧正洞。正洞开挖视围岩稳定性状况可采用全断面施工法或两侧导坑开挖法或者台阶法等。1正洞全断面施工方案 在中导洞贯穿在中导洞贯穿后利用凿岩台架后利用凿岩台架钻眼，全断面一钻眼，全断面一次爆破开挖两侧次爆破开挖两侧正洞，并进行初正洞，并进行初次支护。该法适次支护
4、。该法适用于比较稳定的用于比较稳定的、类围岩类围岩中导洞施工法中导洞施工法672正洞台阶施工方案正洞台阶施工方案 正洞开挖采用正台正洞开挖采用正台阶分层开挖，先拱后阶分层开挖，先拱后墙进行初次支护。分墙进行初次支护。分层数一般为层数一般为23个。个。考虑到正洞支护与考虑到正洞支护与中隔墙的连接施工，中隔墙的连接施工，顶层台阶的底板应低顶层台阶的底板应低于中隔墙顶面。于中隔墙顶面。3 3双侧导洞施工方案双侧导洞施工方案 又称又称“三导洞法。即三导洞法。即在两个正洞的外侧各开一个在两个正洞的外侧各开一个导洞，导洞超前正洞一定深导洞，导洞超前正洞一定深度或整个不良围岩。侧导洞度或整个不良围岩。侧导洞
5、按初次支护设计施工。导洞按初次支护设计施工。导洞的尺寸以装渣、运渣方便为的尺寸以装渣、运渣方便为度。视围岩稳定性状况，导度。视围岩稳定性状况，导洞也可全断面开挖或短台阶洞也可全断面开挖或短台阶开挖。使用最为广泛。但由开挖。使用最为广泛。但由于屡次开挖对围岩的扰动大，于屡次开挖对围岩的扰动大，次数多。次数多。8侧侧导导洞洞施施工工94正洞台阶两侧导洞施工方案该法是上述台阶法和两侧导洞法的组合方案，即在两侧导洞基础上，正洞剩余局部再采用台阶法，先进行拱部支撑，再开挖下部。该法适用于围岩稳定性较差的隧道。103 3 中导洞的设置与施工中导洞的设置与施工 1中导洞的位置中导洞的位置 根据与中隔墙的位置
6、关系，中导洞位置有根据与中隔墙的位置关系，中导洞位置有:对称布置对称布置:中导洞的垂直中线与中隔墙的中线重合。中导洞的垂直中线与中隔墙的中线重合。缺点是当中隔墙浇筑好后，两侧的通道宽度比缺点是当中隔墙浇筑好后，两侧的通道宽度比较狭窄，影响前方施工。较狭窄，影响前方施工。非对称布置非对称布置:二者的中线相错一定距离。二者的中线相错一定距离。两侧通道宽度不同，较宽的一侧作为施工通道，两侧通道宽度不同，较宽的一侧作为施工通道，通行比较便利；较窄的一侧作回填用，可减少回填工通行比较便利；较窄的一侧作回填用，可减少回填工作量。作量。中导洞高度相同情况下，非对称式有利于降低中中导洞高度相同情况下，非对称式
7、有利于降低中隔墙位置的顶板高度，减少无效开挖量和污工充填量。隔墙位置的顶板高度，减少无效开挖量和污工充填量。因此认为，一般情况下采用非对称布置比较有利。因此认为，一般情况下采用非对称布置比较有利。112 2中导洞顶板岩层稳定性的保护中导洞顶板岩层稳定性的保护 中导洞最先施工，顶板岩石将受到中导洞及左右中导洞最先施工，顶板岩石将受到中导洞及左右正洞开挖的正洞开挖的多多次爆破扰动，中导洞顶板的稳定是一个次爆破扰动，中导洞顶板的稳定是一个关键。施工的基本要求：关键。施工的基本要求：搞好光面爆破，少装药，浅孔爆破，减少初次搞好光面爆破，少装药，浅孔爆破，减少初次炮震的影响，减少围岩松动范围炮震的影响，
8、减少围岩松动范围适当加强顶板支护，保证支护质量适当加强顶板支护，保证支护质量施工正洞时要及时做好中隔墙的接顶施工正洞时要及时做好中隔墙的接顶3 3中导洞的宽度与高度中导洞的宽度与高度 宽度应根据中隔墙的宽度并考虑掘进出渣、通行宽度应根据中隔墙的宽度并考虑掘进出渣、通行及回填的要求确定。及回填的要求确定。高度主要依据中隔墙的高度以及正洞施工时的接高度主要依据中隔墙的高度以及正洞施工时的接顶要求而定。应尽量减少中隔墙顶部与中导洞顶板之顶要求而定。应尽量减少中隔墙顶部与中导洞顶板之间的高度，以减少污工充填。间的高度，以减少污工充填。124 4中导洞顶部的防水中导洞顶部的防水 中中隔隔墙墙与与拱拱结结
9、构构之之间间存存在在着着纵纵向向施施工工缝缝，是是隧隧道道防防水水的薄弱环节，在施工中应保证防水质量。的薄弱环节，在施工中应保证防水质量。中隔墙顶部要充填密实。中隔墙顶部要充填密实。所有施工缝位置要设置橡胶止水带和止水条。所有施工缝位置要设置橡胶止水带和止水条。必必 要要 时时 可可 预预 埋埋 导导 管管 将将 渗渗 水水 引引 至至 隧隧 道道 底底 板板 排排 水水 沟沟 内内。目目前前，比比较较好好的的作作法法是是中中隔隔墙墙分分两两次次三三层层砌砌筑筑，两两边边的的中中隔隔墙墙两两外外层层与与两两隧隧道道拱拱墙墙二二次次衬衬砌砌一一次次浇浇筑筑完完成成，拱拱圈圈衬衬砌砌与与中中隔隔墙
10、墙没没有有纵纵向向施施工工缝缝，所所以以在在结结构构整整体体受受力力与与中中隔隔墙墙防防排排水水等等方方面面有有了了根根本本的的改改善。善。1314 4 4 各局部之间的施工顺序各局部之间的施工顺序4.1 4.1 中导洞与中隔墙的施工顺序中导洞与中隔墙的施工顺序中隔墙一般在中导洞贯穿之后施工运渣方便。中隔墙一般在中导洞贯穿之后施工运渣方便。中隔墙施做方法：中隔墙施做方法：一是一是一次全厚浇注钢筋混凝土一次全厚浇注钢筋混凝土。二二是是分分次次浇浇筑筑钢钢筋筋混混凝凝土土。两两侧侧留留出出正正洞洞二二次次衬衬砌砌的厚度，待二衬时浇筑。二衬的整体性好，有利于防水。的厚度，待二衬时浇筑。二衬的整体性好
11、，有利于防水。4.2 4.2 中隔墙与正洞的施工顺序中隔墙与正洞的施工顺序 中中导导洞洞贯贯穿穿之之后后即即可可施施工工两两侧侧正正洞洞和和中中隔隔墙墙。中中隔隔墙墙一一般般从从洞洞口口开开始始由由外外向向里里施施工工，并并超超前前正正洞洞303050m50m，以以保保证证中中隔隔墙墙混混凝凝土土有有一一定定的的养养护护时时间间，到到达达一一定定的的承载能力。承载能力。154.3 4.3 左右正洞的施工顺序左右正洞的施工顺序两侧同时开挖，同时扣拱，同步进行，齐头并进两侧同时开挖，同时扣拱，同步进行，齐头并进两侧正洞先完成一洞，再施工另一洞两侧正洞先完成一洞，再施工另一洞两正洞掌子面错开一定距离
12、，同时推进两正洞掌子面错开一定距离，同时推进 第一种顺序是铁路工程设计技术手册隧道第一种顺序是铁路工程设计技术手册隧道的要求，但实际上很难做到。因为不宜两个掌子面同时的要求，但实际上很难做到。因为不宜两个掌子面同时爆破，所以至少两个掌子面相差爆破，所以至少两个掌子面相差1 12 2个循环。个循环。有的人认为，第二种顺序比较好，不仅两洞要分别有的人认为，第二种顺序比较好，不仅两洞要分别施工，而且在一洞施工完成后还要滞后施工，而且在一洞施工完成后还要滞后20d20d左右再施工左右再施工另一洞。左右洞的开挖顺序应是先难后易，岩体较差的另一洞。左右洞的开挖顺序应是先难后易，岩体较差的一侧正洞要先开挖，
13、这样变形和位移较小；对偏压隧道一侧正洞要先开挖，这样变形和位移较小；对偏压隧道应先外侧后内侧。应先外侧后内侧。从维护中隔墙的稳定角度分析，笔者倾向于第三种从维护中隔墙的稳定角度分析，笔者倾向于第三种顺序，且偏压隧道时外侧正洞超前、及时进行初次支护，顺序，且偏压隧道时外侧正洞超前、及时进行初次支护，以平衡偏压力。以平衡偏压力。16 左洞右洞中隔墙中导洞施工顺序平面图侧导洞174.4 4.4 左右侧导洞的施工顺序左右侧导洞的施工顺序左右侧导洞两侧同步进行两侧不同步进行，以免引起围岩有较大变形和应力的急剧释放。特别是浅埋地段，容易引起塌方。侧导洞与正洞施工超超前前一一次次掘掘完完：不良岩层段长度不大
14、时数十米，可将侧导洞一次掘完，再施工正洞；分段超前交替施工分段超前交替施工。开挖顺序全断面开挖：全断面开挖：围岩比较好时台阶法开挖：台阶法开挖：围岩极不稳定时184.5 4.5 初次支护与二次衬砌的顺序初次支护与二次衬砌的顺序 初次支护肯定在二次支护之前。二次衬砌的时机要通过隧道变形监测确定。单行作业：正洞掘砌完后再施工内衬二衬。平行作业：长段平行作业：围岩不太稳定时采用，在掘进工作面的前方及时进行二次衬砌；短段平行作业：围岩很不稳定时，二次衬砌要紧跟初次支护进行。195中隔墙的稳定性中隔墙的稳定性5.1 5.1 受力分析受力分析在正洞开挖时，中隔墙处于垂直悬臂状态。在正洞开挖时，中隔墙处于垂
15、直悬臂状态。隧道中墙的最不利受载时间是在开挖过程之中，并不是出现在最终完工时，隧道中墙的最不利受载时间是在开挖过程之中，并不是出现在最终完工时，。中隔墙主要承受隧道左右正洞由衬砌结构传来的压力中隔墙主要承受隧道左右正洞由衬砌结构传来的压力。如果左右正洞同步开挖、同步衬砌，中隔墙将受到对称的外荷载，可以认如果左右正洞同步开挖、同步衬砌，中隔墙将受到对称的外荷载，可以认为中墙是稳定的；为中墙是稳定的；如果左右正洞非对称开挖，中隔墙就会受到来自先施工正洞的非对称压力，如果左右正洞非对称开挖，中隔墙就会受到来自先施工正洞的非对称压力，中隔墙的稳定性就会受到偏压影响。中隔墙的稳定性就会受到偏压影响。当隧
16、道处于傍山地段时，隧道还会受到来自右高左低或左高右低的上当隧道处于傍山地段时，隧道还会受到来自右高左低或左高右低的上覆倾斜山体的不均衡压力，叫着山体偏压。山体偏压一般发生在浅埋地段，深覆倾斜山体的不均衡压力，叫着山体偏压。山体偏压一般发生在浅埋地段，深埋隧道由于围岩具有埋隧道由于围岩具有“成拱作用，其作用荷载主要来自隧道周边一定破坏范成拱作用，其作用荷载主要来自隧道周边一定破坏范围内的岩体压力。围内的岩体压力。因此，因此，中隔墙会产生倾倒力矩和水平位移，隧道底板不好时，可中隔墙会产生倾倒力矩和水平位移，隧道底板不好时，可能还伴随有沉降。能还伴随有沉降。20受到山体偏压的受到山体偏压的隧道隧道2
17、1 中隔墙在由拱部衬砌结构传来的外荷载Pg作用下，将受到水平分力Pgh和垂直分力Pgv的影响。水平推力可能会使中墙发生水平位移、产生倾倒力矩绕墙趾A点发生转动、沿墙身产生纵向弯矩；垂直分力由于不作用于轴线上，将使中墙偏心受压，同时也产生纵向偏心弯矩。理论分析和现场实测都证明了这些现象的存在。22 5.2 5.2 隧道顶部岩体垂直压力的计算隧道顶部岩体垂直压力的计算 对于施工过程中的中墙，主要承受来自正洞拱顶岩体的垂直压力。垂直压力与隧道的埋深有关:浅埋隧道浅埋隧道：地面水平或接近水平，且隧道覆盖厚度小于2.02.5倍的自然平衡拱高度时或者8、9的规定时，应按浅埋隧道计算；深埋隧道深埋隧道：当大
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