交叉隧洞施工方法(五).doc

交 叉 隧 洞 施 工 工 法 中铁十三局五公司 张新 摘要　　　交叉隧洞分台阶施工；大拱脚浇筑混凝土加强支护；先上层后下层隧洞开挖支护。 　 关键词　　先上后下　三台阶 交叉隧洞　　大拱脚　　　　 1、工程概况 云鹏水电站左岸导流隧洞(上层隧洞)洞身段全长784.00m，有压段，断面形状为圆形，开挖直径D=12.0m；无压段，断面形状为城门洞形，开挖尺寸为10m×13m（宽×高），围岩主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；下层隧洞（交通洞）开挖断面尺寸为7.5m×8.4m（宽×高），全长397m，围岩主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。交通洞与导流洞交叉部位长度为２３米，交叉段下层隧洞（交通洞）为Ⅳ类围岩，由破碎的粉砂质泥岩组成；上层隧洞（导流洞）为Ⅴ类围岩，由破碎的泥质粉砂岩组成，属于断层破碎带。下层隧洞顶板开挖线与上层隧洞底板开挖线高差仅为0.221米，上层隧洞顶板开挖线与下层隧洞低板开挖线总高差22米。 2、开挖方法 先开挖支护上层隧洞，上层隧洞开挖高度为13米，开挖采用三台阶分步法开挖，第一台阶高6米先行，第二台阶高4米，第三台阶高3米，第一台阶开挖循环进尺保持在1.0米左右（围岩破碎防止塌方）；第二、第三台阶开挖循环进尺保持在2米左右（为加快施工进度），采用错台法开挖（防止掉顶）；初期支护紧跟开挖面（防止应力释放较大，破坏原有的围岩结合力）。上层隧洞开挖支护完毕后，再进行下层隧洞开挖支护。下层隧洞开挖采用全断面开挖（结合围岩情况而定，IV围岩可以全断面开挖，同时加快施工进度），光面爆破，循环进尺保持在1米左右（进尺太长对围岩扰动较大，防止对上层隧洞支护的破坏），初期支护紧跟开挖面，先上层隧洞开挖支护，后下层隧洞开挖支护（先上层后下层优点：上层开挖支护完毕后，围岩的压力几乎全部转移至大拱脚部位，大拱脚部位采用混凝土浇注；下层开挖时顶部几乎无围岩压力，施工安全可靠。先下层后上层缺点：先下层开挖支护后，再进行上层开挖，上层开挖破坏了上层隧洞的围岩结合力，对下层隧洞的支护强度要求较高，需投入更多的资金，加强下层隧洞支护，一般需下层隧道衬砌后进行上层隧道施工，工程造价高，同时影响施工进度） 3 压力计算（在开挖支护前应进行应力计算，确保施工安全，确定合理的支护方案，减少资金投入） 导流洞位于软若破碎岩体中，埋深50米，围岩容重γ=24KN/m3，内摩擦角ψ=36，岩体抗压强度R=12 Kpa，隧洞宽b=10米，隧洞高ht =13米。 岩石坚固性系数fkp=R/10=12/10=1.2(R---岩体抗压强度) 压力拱高h=1*[b+ht tan2(45°-ψ/2)(b---隧洞宽度, ht---隧洞高度, ψ---内摩擦角) =1*[10+13tan2(45°-36°/2)]/1.2=11.15m 隧洞顶部垂直压力q=γh=24×11.15=267.6Kpa(γ---岩石容重, h---压力拱高) 水平压力 e1=γhλ=267.6 tan2(45°-36°/2)=69.6 Kpa e2=γ(h+ ht)λ (267.6+24×13)×tan2(45°-36°/2)=150.75 Kpa λ= tan2(45°-ψ/2) 交通洞位于软若破碎岩体中，埋深60米，围岩容重γ=24KN/m3，内摩擦角ψ=36°，岩体抗压强度R=12 Kpa，隧洞宽b=7.5米，隧洞高ht =8.4米。 岩石坚固性系数fkp=R/10=12/10=1.2(R---岩体抗压强度) 压力拱高h=1*[b+ht tan2(45°-ψ/2)(b---隧洞宽度, ht---隧洞高度, ψ---内摩擦角) =1*[7.5+8.4tan2(45°-36°/2)]/1.2=8.07m 隧洞顶部垂直压力q=γh=24×8.07=193.69Kpa(γ---岩石容重, h---压力拱高) 水平压力 e1=γhλ=193.69 tan2(45°-36°/2)=50.37 Kpa e2=γ(h+ ht)λ (193.69+24×8.4)×tan2(45°-36°/2)=102.77 Kpa λ= tan2(45°-ψ/2) 4、支护方法 4.1上层隧洞支护形式 上层隧洞初期支护I18工字钢支撑，排距为50cm; 系统锚杆Φ25间排距1.0m×1.0m，L=5m,梅花型布置；Φ25连接筋，间距30cm；喷砼C20厚20cm； 钢筋网 φ6.5@２０cm×２０cm。 　　 4.2.下层隧洞支护形式 下层隧洞全断面开挖支护 拱部：大拱脚C30钢筋混凝土浇注，大拱脚上部采用C30素混凝土回填，钢筋混凝土用双层钢筋绑扎, 环向Φ28，纵向Φ25，间排距15 cm；Φ28架立筋支撑，间排距50 c