第三纪地层富水隧道快速施工工法-隧道及地下工程科技信息平台.PDF

第三纪地层富水隧道快速施工工法 1.前言 山岭隧道的修建由于选线条件的限制，长大隧道经常穿越复杂地质条件。针对不同的围岩情况， 合理地制定一套切实可行的施工工法，可以有效地控制施工质量，保证施工的安全，提高施工进度， 推动隧道的标准化施工。 太中银铁路兴旺峁隧道全长11055m，为单洞双线隧道，隧道洞身穿越的地层主要为第三纪地层， 且富含地下水，隧道整体位于地下水位以下。富水第三纪地层的累计长度占隧道全长的 75%。该区 段隧道开挖后富水第三纪地层的围岩软化速度快，伴随地下水软化成流砂状，围岩自稳能力极差， 隧道变形不易控制，施工风险高。在如此复杂的地质条件下如何保证施工安全、质量和进度，对隧 道施工组织提出了更高的要求。 针对大断面的第三纪地层富水隧道的施工，可借鉴的国内类似工程经验较少。为保证安全顺利 和按期建成该工程，为隧道支护结构设计和施工提供科学依据，我们组织开展技术攻关，以太中银 铁路兴旺峁隧道施工关键技术为主要研究对象，研究第三纪地层富水地质条件下的隧道支护系统参 数、施工方法及工艺，制定出一种能有效控制施工变形且能促进快速施工的开挖及支护施工方法， 从而确保兴旺峁隧道施工的安全、质量和进度满足要求。该课题于2009 年通过河南省科技成果鉴 定，关键技术达到国内领先水平，并获中铁隧道集团科技进步奖。中铁隧道集团二处有限公司施 工管段第三纪地层富水段长4185 米，开挖支护施工24.5 个月，单口开挖支护月进度指标最高值达 168.2 米。施工期间隧道的安全质量得到了有效的控制，受到建设、设计及监理单位的充分肯定， 社会效益和经济效益明显，对类似工程有很好的借鉴作用。 2.工法特点 2.1 利用合理的施工组织及施工方法，大幅度提高双线铁路隧道在富水的第三纪地层条件下， 安全、快速、高效地施工进度。 2.2 台阶长度短，初期支护封闭快，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，较早形成稳定的支护体系。 3.适用范围 第三纪地层富水双线铁路隧道及类似公路隧道工程施工。 4.工艺原理 采用台阶法开挖、支护作业，仰拱紧跟的施工方法，充分利用双线铁路隧道的断面尺寸及台阶 法的优势，在施工工序不减少的情况下，多安排平行工序施工，在同一时间段内，开展多个工序的 施作，从而减少作业面的单工序施工时间，有效地缩短作业循环时间；拱部遇到较厚的砂层时，缩 短施工进尺、加快开挖面的支护封闭速度；施作双层超前小导管注浆，改良拱部砂层结构、初支背 后注浆填充空隙，防止砂层大面积剥落、坍塌；进行全过程的监控量测，监视土体及结构的稳定， 需要时调整支护参数，确保主体结构能安全通过。 1 1 H ① ② 上台阶 H 2 H ③ 中台阶 3 H ④ 下台阶 ⑤ 仰拱 图4-1 台阶法分块施工示意 考虑到地质条件的不断变化，施工中台阶要素根据实际围岩条件进行调整，对于第三纪地层富 水段：上台阶高度为2.5～3.0m，中台阶高4.0～4.5m，下台阶高3.0m 左右；考虑到核心土纵向长 度要求，上台阶长度确定为6m 左右，中台阶长为4m、中下台阶左右错进 1.2m，仰拱封闭距上台阶 掌子面不大于35m。 5.施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 （见图5.1-1） 施工准备