隧道浅埋下穿高速公路中隔壁法选取及施工要点

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年2月第6期   作者:赖志超
[导读] 大顶山隧道长度为6275米,K73+474~K73+574里程段下
        赖志超
        中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司,辽宁 沈阳 110065
        摘要:大顶山隧道长度为6275米,K73+474~K73+574里程段下穿沈阳至丹东高速公路,全段长度为100米。隧道与公路中心相交里程为K73+523.1。该隧道掘进拱顶面到公路路面的距离为13.2米,隧道围岩级别为Ⅴ级,工程地质为洞身穿越页岩、混合岩,F1、F2断层、岩体破碎,节理发育,极易发生坍塌甚至冒顶。岩层富含裂隙水,地表有山间河水,岩层裂隙有与地表河水连通的可能,且受多雨季节降水影响较大。根据施工现场围岩实际情况,采用中隔壁法开挖施工。
        关键词:隧道;浅埋;下穿高速公路;中隔壁法;稳定性。1、概述
        新建沈阳至丹东铁路客运专线大顶山隧道与沈丹高速公路交叉点位于桥头立交枢纽C、E匝道与主线分、合流处,高速公路桩号为K79+427,客专里程为K73+524.1,交角为58 o6′3″。对应客专下穿里程为K73+474~K73+574,长为100米,该段为3.0‰的上坡,围岩级别为Ⅴ级,工程地质为洞身穿越页岩、混合岩,F1、F2断层、岩体破碎,节理发育,极易发生坍塌甚至冒顶。沈阳至丹东高速公路为双向四车道,路基宽约24m,中央分割带宽2.0m,考虑高速公路远期规划,将路基由双向四车道加宽至双向四车道,原路基两侧各加宽4.0m,加宽长度为相交位置两侧各50m。交点处路面标高179.58m,隧道开挖拱顶顶面到高速公路路面的距离为13.2米,下穿高速公路K73+474~K73+574段均属隧道浅埋段,平均埋深约14.2m。

2、中隔壁法(简称CD法)施工方案的选取
        浅埋段隧道开挖施工,开挖支护的工作原理大体一致,利用超前支护、及时跟进初期支护为基础提供相对安全的施工作业面,常见的隧道开挖方法有全断面开挖法、台阶法施工、环形开挖留核心土法、中隔壁法、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法等,不同的开挖方法有其各自的优缺点及适用范围
        综合考虑大顶山隧道下穿高速公路浅埋段的围岩情况、含水量及埋深和设计要求等因素,该段施工方法采取中隔壁法)施工。
2.1、中隔壁法(简称CD法)施工
2.1.1、CD法简介
        中隔壁法,又称CD法。该施工工法将隧道划分成两大部分,是先开挖一侧暗洞,间隔一定距离后再开挖另一侧暗洞的施工工法。
        根据不同地质情况,中隔壁法在隧道左右两侧开挖时,可分台阶进行开挖施工。
        中隔壁法属于新奥法的一个分支,以新奥法基本原理为依据。其主要思想是通过设置中隔壁把地下暗洞大空间开挖分解成若干个小空间的开挖,不仅可以减小单次开挖断面的面积,同时也提高了初期支护的总体刚度和承载力,从而在开挖期间改善围岩的应力场,减小因开挖形成的塌落拱的高度,有效地提高隧道开挖期间围岩的稳定性。
2.2.2、CD法施工歩序

        CD法施工工序图

CD法施工歩序图
        1)施做拱部大管棚超前支护,大管棚分段打设,管棚采用双层大管棚进行超前支护。
        2)掌子面Φ25纤维锚杆预加固。
        3)开挖左侧①台阶土体,及时施做初期支护、临时支护及打设锁脚锚管。
        4)开挖左侧②台阶土体,及时施做初期支护、临时支护及打设锁脚锚管。
        5)开挖左侧③台阶土体,及时施做初期支护、临时支护、打设锁脚锚管,钢架尽快封闭成环。
        6)开挖右侧④台阶土体,及时施做初期支护和临时支护。
        7)开挖右侧⑤台阶土体,及时施做初期支护、临时支护及打设锁脚锚管。
        8)开挖右侧⑥台阶土体,及时施做初期支护、临时支护、打设锁脚锚管,钢架尽快封闭成环。
        9)在第一层初期支护达到设计强度,变形达到稳定之后,施做第二层初期支护,以及仰拱。
        10)第二层初期支护封闭达到设计强度100%之后,拆除临时设置的中隔壁。
        如此循环施工,大顶山隧道下穿高速公路段共计100米,施做三次超前大管棚支护,开挖采用CD法施工,后续及时跟进强支护措施,以保证安全开挖渡过隧道浅埋段施工。
        及时施做隧道防排水、二次衬砌、仰拱、仰拱填充、底座板及隧道两侧水沟电缆槽等后续隧道内结构物措施。
2.2、施工方案选取优点
        施工方案本隧道下穿高速公路段开挖采用中隔壁法(简称CD法)施工,在工期、施工方面取得了以下成果:
        1.浅埋段开挖采用CD法施工,施工相对安全稳定,易保证施工质量;
        2.CD法施工对隧道围岩扰动相对较轻,由于该隧道下穿段埋深较浅,该施工方法满足了对隧道顶部高速公路的最小扰动原则,保证了高速公路的正常安全行车。
3、结语
        大顶山隧道下穿沈丹高速公路由于隧道埋深较浅,为较少对高速公路的扰动造成开挖施工难度较大,需要选择合适的施工方案。经过对实际地质条件的勘测以及施工条件的调研,大顶山隧道下穿段采用中隔壁法(简称CD法)施工。方案选择在工期、施工方面取得了可观的成果。研究内容对现有隧道下穿浅埋段施工方法的选取及优化,具有一定的指导意义,将会为相似情况下选择施工方案的工程提供有价值的参考依据。

参考文献:
[1]黄斌才。 关于隧道浅埋及软弱围岩辅助措施施工技术的探讨[J]. 绿色环保建材,2017
[2]申敏。 超长距离下穿高速公路大跨浅埋暗挖隧道施工技术研究[J]. 交通世界,2017
[3]罗友宁。 浅埋暗挖隧道施工引起地表塌陷分析及控制策略[J]. 中外建筑,2017
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