关子岭隧道大跨度断面施工方案

3、建议将设计“兰渝施隧I-56-29图中双侧壁 导坑法工序断面设计图”中部分设计参数作 调整：双侧壁导坑内增加临时仰拱钢架，采 工20型钢制作，仰拱拱度50Cm；
变更的理由：因本方案鉴于隧道断面跨度、
高度均较大，双侧导坑的跨距和高度也较 大，加设临时仰拱钢架是为了增强导坑侧 壁的稳定性。
三、大跨度断面总体施工方案
三台阶七步开挖法工序平面图
5.3二次衬砌施工方法：



大跨段衬砌施工主要考虑衬砌模板方案，其余施工方法按 照常规施工方法实施。鉴于大跨断面洞身长度较短，截面 变化较多，依据常规模筑衬砌施工方法需投入满足不同结 构断面的液压衬砌台车四部，会导致衬砌台车更换的周期 较长，二衬不能紧跟，容易造成初支后的围岩变形周期延 长，变形量增大，降低岩体和支护结构的自稳性，增大施 工风险；同时也大大增加了施工成本。 为加快进度、节约成本采用两种结构形式台车完成二衬施 工：①四线大跨段采用分离式全断面液压衬砌台车，利用 现有标准断面台车改装，台车按照左右半幅独立设计，两 半副台车呈独立的支撑受力体系，将两幅台车合拢链接组 成全断面整体台车。台车设计充分考虑能使台车纵向和横 向移动的走行装置。分离式台车结构示意图见下图。②三 线断面衬砌利用坪石板隧道的液压台车施工，采用主副门 架法施工，台车结构见图。 台车长度按照6米设计，浇筑衬砌混凝土采用输送泵泵送 入模，混凝土一次浇筑成型，浇筑一模混凝土控制在15 小时以内。


Ⅲ级围岩段大跨断面里程DK431+146～180，长 度34m。该段采用三台阶七步开挖法。 施工步骤如下： 1、（1）利用上循环架立钢架施做超前支护。 （2）弱爆破分部开挖1部，同时每循环进尺一次， 掌子面喷5cm厚混凝土封闭。（3）分部施做1部 周边初期支护。 2、滞后于1部一段距离弱爆破左右交错开挖2、3 部。喷5cm厚混凝土封闭掌子面，施做初期支护。 3、滞后于3部一段距离弱爆破左右交错开挖4、5 部，施做初期支护。
2、建议将原设计DK431+057～DK431+072(四 线断面)段18米管棚DK431+072DK431+090(三 线加道岔线断面)段21米管棚两种长度的管棚合 并成为长度36米的长管棚，便于从洞口方向向 洞内打设管棚，减少洞内管棚作业对其他工序 的工期影响，可使洞口大跨段提前地层加固， 同时也可提高超前支护的效果。
总体原则：在确保安全、质量的条件下充分利用 现有施工设备，遵循隧道施工“短进尺、强支护、 勤量测、早封闭、快衬砌”的施工原则。配备充 足的劳动力，缩短各分部开挖、支护作业时间和 工序循环作业时间，使初期支护尽早封闭成环， 二次衬砌及时跟进，尽量减少初期支护后的收敛 变形时间和变形量。 施工至DK431+180断面时停止开挖，及时组织大 断面的超前地质预测、预报，利用TSP203探测仪 和超前水平钻孔综合判定围岩条件，根据地质条 件适时调整施工参数和施工方法。
分离式衬砌台车示意图
5.4地层加固方法：
大跨断面开挖前必须对施工范围内的围岩进行预 加固，从以下四方面进行注浆加固地层。 （1）至进口端33米长度洞身断面轮廓线外打设 超前长管棚，管棚从洞口向洞内施作，并进行注 浆加固，管棚施作范围从起拱线以上整环布置， 间距40cm。 （2）每个分部断面开挖施工时先打设超前小导管 并注浆，小导管长度4米，纵向搭接2米，环向间 距40cm。小导管注浆量、注浆时间通过现场试验 确定，根据试验检测效果必要时采取二次劈裂注 浆或双浆液注浆。

3.（1）在滞后2部8～10m后，利用上一循环架立 的钢架施做3部超前支护。（2）弱爆破开挖3部 并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工 序同1。 4.在滞后3部5～8m后，弱爆破开挖4部并施做导 坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同2。 5.（1）在滞后4部3～5m后，利用上一循环架立 的钢架施做中导拱部超前支护。（2）弱爆破开挖 5部。（3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）导 坑周边部分初喷4cm混凝土，架设拱部钢架。（5） 施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
4.左侧下导坑施工：在滞后3部20m后，弱爆破开挖 四部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及 工序同2，仰拱钢架封闭成环。 5.滞后4部15米施工仰拱及填充层混凝土，临时侧壁 钢架超前仰拱混凝土施工一循环拆除。 6．开挖进尺65～80米后暂停掌子面开挖，开始拼 装衬砌台车，准备二衬施工。
5.3Ⅲ级围岩大跨断面开挖方法：



1、建议将原设计15米长四线断面和18米长三线加道岔线 断面两种形式的隧道断面合并为一种形式，均按照四线断 面形式设计施工。 变更的理由：两种断面代表的洞身长度较短，按照一种断 面形式设计可方便施工，主要有以下几方面的优点： （1）洞口段为Ⅴ级围岩，拟采用双侧壁导坑工法开挖施 工，采用一种断面施工，可以减少工序转换损耗的时间； 充分利用开挖作业辅助台架，便于资源优化配置。 （2）关子岭隧道施工方法是利用横洞双向掘进，施工方 向是从洞内至洞口。进口段因断面跨度大，地质条件差， 设计增加φ108管棚超前支护，洞口段管棚施工需从洞口 向洞内打设，选用相同断面便于采用长管棚施工。 （3）断面形式改变在二衬施工中会增加二衬台车改装、 组装带来的工期损失，经济损失，违反Ⅴ级围岩地段“早 支护、快衬砌”的施工原则，采用同种断面在衬砌施工中 可缩短衬砌成型时间，减少围岩收敛变形量，增强联合支 护的共同效应（1）利用上一循环架立的钢架施做 隧道超前支护。（2）弱爆破开挖1部，开挖循环进尺2～ 2.5米。（3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）施做1部 导坑周边初期支护和临时支护，并设锁脚锚杆。（5）施 做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.右侧下导坑施工：（1）在滞后1部20m左右后，弱爆破 开挖2部，循环进尺控制在2.5～3米内。（2）导坑周边部 分初喷4cm混凝土。（3）架设钢架及临时钢架。（4）施 做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 3.左侧上导坑施工：（1）在滞后1部15m左右后，利用上 一循环架立的钢架施做3部超前支护。（2）弱爆破开挖3 部并施做导坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序同1。
4、分台阶开挖6部。
5、（1）开挖7部，及时封闭初期支护；
（2）灌筑该段内Ⅷ部仰拱及隧底填充（仰 拱及隧底填充应分次施做）。 6、根据监控量测资料分析，待初期支护收 敛后，利用衬砌模板台车一次性灌筑 Ⅸ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
三台阶七步开挖法施工示意图
三台阶七步开挖法纵断面图
5.1Ⅴ级围岩大跨断面开挖方法
根据现有地质资料和施工图拟定大跨度断面施工 方法如下： 关子岭隧道大跨度Ⅴ级围岩段里程DK431+057～ DK431+090。开挖方法采用双侧壁导坑法施工， 根据关子岭隧道地形、地貌呈左高右底的特征及 洞身断面右侧加宽的情况，为平衡围岩变形应力 分部和方便施工，考虑该段先施工左侧导坑，后 施工右侧导坑。施工工法见“关子岭隧道Ⅴ级围 岩（线间距13米）施工工法断面图”

分离式液压衬砌台车利用现有标准断面的
台车改装而成，负责承担三线与四线过渡 段和四线段衬砌，一次模筑长度6米。主辅 门架组合液压衬砌台车负责承担三线段衬 砌，利用坪石板隧道衬砌施工用的台车， 一次模筑长度6米。台车更换件和面板由合 格生产厂商制造，提前预定制作。
四、工期安排
大断面的施工工期起点受双线标准段施工

进口段大跨断面种类形式见下图：
1.2工程特点：
1、隧道断面跨度大，拱顶高，大断面跨度
达22.4米，拱顶高达15.4米。 2 、大跨度断面代表的隧道短，断面变化多， 大跨段隧道长度123米，有4种不同形式断 面。 3、开挖施工组织复杂，衬砌台车设计复杂。 4、施工安全风险大。
二、设计方案优化
工期制约，大断面与双线标准断面的分界 里程DK431+180，当标准断面施工至该里 程时安排大跨段施工。预计节点开工时间 至2011年3月；大跨段的施工工期计划173 天，隧道竣工日期至2011年8月20日。 大跨段各阶段的工期安排见下表：
五、具体施工方法

大跨段施工前进行超前地质探测，判断围岩地质 条件，根据地质条件采用以下几种开挖方法：Ⅴ 级围岩大跨断面开挖采用双侧壁导坑法施工；Ⅳ 级围岩大跨断面开挖采用单侧壁导坑法施工；Ⅲ 级围岩大跨断面开挖采用三台阶七步法施工，各 种施工方法叙述如下：
5.2Ⅳ级围岩大跨断面开挖方法：
三线大跨断面Ⅳ级围岩施工里程段DK431+090～
DK431+146,长度90米,开挖方法采用单侧壁导坑 法施工，本段加宽段设计为线位左侧加宽，从双 线变三线，加宽5米。 开挖时考虑从右侧导坑先施工，左右导坑施工步 距保持15米，各部位的施工工法及施工步距见 “关子岭隧道Ⅳ级围岩（线间距10米）施工工法 断面图、平面图”。

（3）洞口仰坡段一般围岩较差，按照设计要 求打设10米长自进式锚杆，并进行注浆加固。 保证洞口仰坡面围岩稳定。 （4）洞内分部断面初期支护钢拱架安装完成 后及时打设径向自进式锚杆，锚杆设置参数 按照设计图，并进行注浆加固围岩。 施工中根据围岩变形情况补充设置径向锚管 注浆加固地层。

总的施工方向：开挖从大里程向小里程掘进施工， 二衬从大里程向小里程顺序施工，及由小断面进入 大断面；开挖掌子面距离二衬步距保持在60～80米 范围，若围岩比预想的更差时还需进一步缩短步距。 施工方案选择： Ⅴ级围岩大跨断面拟采用双侧壁导坑法施工；Ⅳ 级围岩三线大跨断面拟采用单侧壁导坑法施工； Ⅲ级围岩大跨断面开挖采用三台阶七步法施工。 二次衬砌采用分离式全液压衬砌台车和主辅门架 组合液压衬砌台车两种结构形式的台车模筑成型。
关子岭隧道大跨度断面施 工方案
高恒魁
一、工程概况及特点
1.1工程概况 关子岭隧道为双线电气化铁路，隧道进口与洛溏 河车站桥连接，进口处洞身断面变化种类多，由 四线隧道变两线隧道，断面形式四种。从洞口至 大里程洞身围岩地质条件：Ⅴ级围岩有39米，Ⅳ 级围岩有50米，其余为III级围岩，地质为砂质板 岩夹砂质绢云千枚岩 、属硬岩；地下水不发育； 地表强风化层厚度约8米，进口洞口处地形复杂， 山体地面坡度较陡，无施工场地，洞口右侧紧邻 206省道，洞口标高距离省道路面高差约40米。 大跨段起止里程DK431+057～DK431+180,全长 123米，其中DK431+057～+072段长15米，加宽 8.6米，线间距13米；DK431+072～+090段长18 米，加宽7.1米，线间距11.5,米；DK431+090～ +180段长90米，加宽5.6米，线间距10米。
10.灌注Ⅸ部仰拱及仰拱填充（仰拱与填充应分次施 做）。 11.（1）根据监控量测结果分析，拆除临时钢架及 横撑。（2）利用衬砌模板台车尽早一次性灌注Ⅹ部 衬砌。
各部位的施工步距见平面“关子岭隧道Ⅴ级围岩 （线间距13米）施工工法平面图”。
左侧导坑
中上导
中中导
中下导
仰拱
二衬
右侧导坑
关子岭隧道V级围岩（线间距13米）施工工法平面图 (单位：厘米）

具体施工步骤：
1.（1）利用上一循环架立的钢架施做隧道超前支 护。（2）弱爆破开挖1部，开挖循环进尺2米。 （3）喷5cm厚混凝土封闭掌子面。（4）施做1部 导坑周边初期支护和临时支护，并设锁脚锚杆。 （5）施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 2.（1）在滞后1部5～8m后，弱爆破开挖2部，循 环进尺控制在2.5米内。（2）导坑周边部分初喷 4cm混凝土。（3）架设钢架及临时钢架。（4） 施做系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

6.稍后，利用上一循环架立的钢架施做隧道
超前支护。（2）弱爆破开挖6部并施做导 坑周边初期支护和临时支护，步骤及工序 同5，5～6之间步距保持2～3米。 7.（1）在滞后6部2～3m后，爆破开挖7部。 （2）在滞后7部5～8m后，弱爆破开挖8部。 （3）导坑底部初喷4cm厚混凝土，安设钢 架使钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚 度。 8.逐段拆除靠近已完成二次衬砌6～8m范围 内两侧壁底部钢架单元。