隧道3#斜井施工的正洞里程,深埋均大于200m,屬深埋圍巖,軟巖可能出現(xiàn)大變形,為了使軟弱圍巖大變形段安全、順利、快速并保證質(zhì)量地通過,特制定本施工方案。
二、編制依據(jù)
1、《新建鐵路龍巖至廈門鐵路象山隧道施工圖》。
2、現(xiàn)行鐵路設(shè)計、施工及質(zhì)量驗收規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定、和標(biāo)準(zhǔn)。
3、象山隧道實施性施工組織設(shè)計
4、《深埋特長隧道及其施工地質(zhì)災(zāi)害》
5、已建的深埋隧道高地應(yīng)力軟弱圍巖大變形施工經(jīng)驗及科研成果。
三、工程設(shè)計概況
1、設(shè)計地質(zhì)情況
象山隧道隧址區(qū)主要構(gòu)造線呈NE~SW,推斷最大水平主應(yīng)力方向為NW~SE,與隧道軸線夾角60°左右斜交,為N94°W。本地區(qū)地應(yīng)力強(qiáng)度屬中等應(yīng)力場地區(qū)。隧道除進(jìn)出口外,洞身大面積出露粉砂巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖等軟質(zhì)巖地層,DK25+040~DK33+350段隧道埋深>200m,最大埋深780m。隧道洞身在軟質(zhì)巖開過程中,DK25+040~DK33+350段圍巖可能會發(fā)生大變形,需加強(qiáng)支護(hù)。左(右)線隧DK(YKD)27+210~ DK(YKD)DK29+235地段,隧道可能存在軟巖大變形問題,除DK(YKD)28+315~ DK(YKD)DK28+355采用軟巖大變形襯砌外,其余地段設(shè)計暫時未考慮軟巖大變形的影響。
我工區(qū)施工管段內(nèi)的DK27+210~DK29+235,隧道埋深大,開挖過程中,圍巖會發(fā)生大變形,設(shè)計上DK(YDK)28+315~DK(YDK)28+355為Ⅳ級軟巖大變形段。
2、設(shè)計開挖支護(hù)情況
(1)超前支護(hù):超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用,設(shè)計參數(shù)如下:
①超前小導(dǎo)管規(guī)格:鋼管外徑42mm,壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管,鋼管長度為3.5m;
②環(huán)向間距及搭接長度:小導(dǎo)管環(huán)向間距40cm;縱向相鄰兩排的水平投影搭接長度不小于100cm;
③外插角:5°~10°;
④注漿材料:水泥砂漿水灰比0.5~1.0(重量比);
⑤注漿壓力:0.5~1.0MPa,對于涌水量較大的松散破碎帶,可采用具有針對性的注漿材料,有關(guān)參數(shù)具體設(shè)計時加以說明;
⑥設(shè)置范圍:拱部120°范圍,每環(huán)設(shè)置23根。
(2)開挖:采用臺階法開挖,按照30cm預(yù)留變形量。
(3)初期支護(hù):
初噴混凝土4cm后,架設(shè)Ⅰ18可伸縮性工字鋼架,鋼架間距0.8 m,相鄰拱架間采用Φ22鋼筋連接,環(huán)向間距1.0m?煽s性接頭處應(yīng)預(yù)留20cm左右寬的部位暫時不噴射混凝土,待接頭合攏或圍巖變形基本穩(wěn)定,再噴射混凝土。
在拱部設(shè)置長度為5.0m長的Φ25中空注漿錨桿,邊墻及仰拱設(shè)置長度為5.0m長的Φ22砂漿錨桿,環(huán)向間距1.0m,縱向間距0.8m,梅花形布置。
然后再鋪設(shè)網(wǎng)格間距為20cm×20cm的φ8鋼筋網(wǎng),最后噴射C25混凝土25cm。
(4)二次襯砌
采用C30防水鋼筋混凝土,主筋采用Φ22鋼筋,拱部厚50cm,邊墻厚67cm,仰拱厚60cm。
四、工程重點及難點
(1)本段屬于高地應(yīng)力條件下的軟弱圍巖大變形,其變形特點為斷面縮小,基腳下沉,拱頂上抬,拱腰開裂,基底鼓起等。變形初期不僅變形的絕對值很大,而且位移速度也很大,如不加控制或控制不及時,一旦大變形控制不好,可能出現(xiàn)塌方,也可能會出現(xiàn)初期支護(hù)侵入隧道凈空,引起二次擴(kuò)挖或換拱,影響施工進(jìn)度和安全,造成隧道修建成本增加。
(2)對大變形的預(yù)測很重要,但這又恰好是大變形研究和操作中最薄弱的環(huán)節(jié),地應(yīng)力測試?yán)щy復(fù)雜,參數(shù)不易獲取,而且當(dāng)前隧道設(shè)計對高地應(yīng)力條件下軟弱圍巖大變形沒有作出比較明確的規(guī)定,施工規(guī)范也只是指導(dǎo)性的,只有零星地見到各種科研結(jié)果,但這種科研結(jié)果非常有針對性,只針對某座隧道而言,適用性不強(qiáng)。
(3)象山隧道富水,在高地應(yīng)力下圍巖軟弱破碎,使其支護(hù)難度提高,變形更難控制。
(4)3#斜井為有軌斜井,混凝土運輸困難,仰拱的及時封閉和二襯提前施工比較困難。
(5)象山隧道工期異常緊張,在圍巖較差的情況下,要確保施工進(jìn)度,軟弱圍巖超前預(yù)支護(hù)和初期支護(hù)工程監(jiān)理量大,工序多,實現(xiàn)快速施工比較困難。
(6)從其他高地應(yīng)力條件下軟弱圍巖大變形隧道施工經(jīng)驗來看,支護(hù)參數(shù)均要通過現(xiàn)場監(jiān)控量測的結(jié)果對預(yù)設(shè)計進(jìn)行驗證和調(diào)整,監(jiān)控量測主要是位移監(jiān)測和應(yīng)力監(jiān)測,應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)較復(fù)雜,需要高等院校的科研機(jī)構(gòu)協(xié)作完成。