浏阳河隧道技术特点及安全质量监控
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浏阳河隧道技术特点及安全质量监控
王登浩
1 工程概况
武广客运专线浏阳河隧道是我国铁路第一条下穿城市的市内隧道,该隧道工程起于长沙市潇湘西路南侧,穿越京珠高速与长永高速立交的牛角冲互通立交,通过长沙开发区的厂区密集群、学校与民房区后下穿浏阳河,终于机场高速南侧。隧道起始里程DIIK1560+785,终止里程DIIK1570+900,隧道全长10115m,是武广客运专线最长隧道。隧道设计最大纵坡为20‰,辅助坑道施工为3个竖井、1个斜井。隧道施工条件差,工期紧,是铁路施工风险较高的隧道。
2 工程特点[ 1 ] [ 2 ]
2.1 地质条件差、施工难度大
2.1.1人工填土。沿线多有素填土、杂填土,堆积时代较新,多结构疏松,松散~稍松,工程性质差且不稳定。最大填土厚度达1
3.9米。
2.1.2 红层溶洞及裂隙溶洞水。DIIK1561+700~DIIK1562+875段溶洞多为半填充至全填充,含承压水。DIIK1565+790~DIIK1566+303小溶洞较密集。
2.1.3 不均匀风化。DIIK1562+050~DIIK1562+875段为风化槽谷,DIIK1565+140~+575为全风化地段,风化最大深度达5
3.6米,施工时易造成坍塌失稳。
2.1.4穿越高速公路和建筑物较多。浏阳河隧道下穿高速公路有京珠高速、长永高速、长沙机场高速;穿越市内重要街道有京珠西辅道、开元西路、经贸西路、西霞路、海华路等;在DIIK1568+666~DIIK1569+028段下穿浏阳河河底;隧道上方既有厂房和住宅较多。
2.2施工风险高
浏阳河隧道由于是下穿市内的城市地下隧道,隧道埋深浅,地表建筑物多,地面公路车流量大,对隧道施工的变形控制要求严格,隧道变形控制不好容易引起地表建筑物沉陷和裂缝。且隧道下穿浏阳河河底,施工风险较高。
2.3 施工技术新、施工工法全
浏阳河隧道防水设计采用全包防水[ 3 ]理念,隧道防水板采用自粘式防水板,除DIIK1565+743~DIIK1567+097段采用纵向排水外,其余地段全部采用全包防水。
施工开挖原设计有明挖法、双侧壁导坑法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、铣挖法[ 4 ]等,被专家称为“隧道工法博物馆”,其中铣挖机作为隧道主要掘进设备在隧道施工中尚属首次。
3 隧道新技术及方案优化
由于是下穿市内隧道,地表有很多建筑物、高速公路、市内公路、管线等,隧道变形控制要求特别高,同时隧道排水设计以堵为主。隧道浅埋区、人工填土地段变形不易控制,隧道施工中针对不同地段、地质、建筑物等采用了一些特殊的方法和技术。
3.1盖挖法[ 5 ]
盖挖法是地铁车站在既有道路下进行施工的常用方法,铁路隧道很少采用。浏阳河隧道进口DⅡK1560+924~DⅡK1561+010地段为人工填土,原设计隧道两侧采用钻孔桩加固、双侧壁导坑法施工。现场施工中,由于是人工填土,采用钻孔桩加固后开挖变形还是很难控制,现场只进行到两个作业面,进尺也只到14m、6m时,拱顶已下沉224mm,地表最大开裂18mm,后集中几方的观点,提出了盖挖法进行此段隧道施工。即利用钻孔桩做牛腿,隧道上方做一拱顶后采用三台阶进行隧道施工,施工中监控量测数据显示,沉降变形几乎为零,施工安全、工期大有保障。
3.2后做CRD法
CRD法是隧道V级围岩施工采用较多的施工方法,分 6个作业面进行,易控制变形,开挖进尺相对较慢。浏阳河隧道DIIK1565+120~+320段风化特别严重,呈流塑状态,施工时易坍塌。原设计此段以及前后施工段采用三台阶临时仰拱法,经过钻孔取样了解地质状况后,发现此种方法已经保证不了隧道施工的安全。考虑到隧道施工变化工法相对时间较长,也不利于安全保证。集合专家的意见,即施工中采用介于三台阶临时仰拱与CRD之间的一种方法。先进行三台阶开挖,开挖后立即做好临时仰拱和竖向支撑,控制隧道变形,同时掌子面用锚杆固定,随着开挖锚杆逐步往里顶进,保证掌子面稳固。经过现场施做,收到的效果较好,且竖向支撑可以根据监控量测数据确定是否施做。该段控制浏阳河隧道以及武广客运专线的工期,该法施工对确保工期起到了关键作用。
3.3全包防水
城市内隧道防水如以排为主,时间较长可能易引起地表下沉。浏阳河隧道防水除DIIK1565+743~DIIK1567+097段为排水型外,其余地段为防水型。原设计明挖暗做地段采用EVA型双面自粘型防水板,暗挖地段采用单面自粘型防水板,防水板之间靠材料自身的粘结性搭接在一起。现场施做缺点较多,由于洞内灰尘较大,再加上仰拱与二衬施工间歇时间长,温度较低时,防水板的粘结性也相对较低,防水板施工缝的质量不好保证,每次二衬施工防水板最少要检查3~4次才能保证全部地段都粘贴好。后期防水板进行改进,防水板卷材环向连接采用双缝焊接,防水板出厂前在两边预留15cm的EVA台基,此范围内取消焊接面的土工布及粘结层,满足焊接要求;纵向连接在上下两幅防水板接缝处的背水侧附加铺设幅宽为60cm 的双面自粘防水板,其粘结采用橡化沥青非固化防水涂料,防水板改进后,效果相对较好。
3.4铣挖法
在浏阳河隧道斜井、斜井进洞南北100m、隧道穿越河底段、出口明挖段等处所,为了防止爆破对围岩四周扰动大,而采用铣挖法进行施工。铣挖法采用日立ZAXIS330型挖掘机配艾尔卡特ER1500—1S型铣挖头进行铣挖作业,该设备适应开挖节理或裂隙发育、完整性差的围岩,理论铣挖功效达到50~60m3/h左右。其优点对围岩扰动少,超欠挖容易控制;安全性较好,噪声小。但铣挖过程中粉尘大,需要增加除尘设备;同时,对硬度在20Mpa以上的围岩其铣挖功效较低,仅能达到10m3/h左右。
3.5弱爆破法
隧道开挖方式主要采用弱爆破法,弱爆破主要体现在两个方面,一个是炸药单耗小(每立方的炸药用量)、一个是一次起炮药量少。具体结果就是将爆破振动速度和对围岩的扰动控制在合理范围以内,以确保围岩的稳定和地表建筑物的安全。
由于浏阳河隧道围岩岩性为泥质砂岩,岩石完整性较差,强度低,且埋深浅,地表建筑物众多,对爆破参数的选定非常重要。通过现场多次优化比选,在爆破方式上主要采用的是以斜眼楔形掏槽的光面爆破,按照“密打眼、少装药、分段爆”的原则进行布眼和联线,周边眼的眼距控制在35cm左右。周边眼采用导爆索进行爆破;其它辅助眼、底板眼采用导爆管进行爆破,按照由内到外的爆破顺序通过采用不同段别,实现分层、分段爆破。装药结构采用空气柱状装药。
通过对爆破参数的认真比选,隧道开挖达到了光面爆破的效果。爆破后断面圆顺、齐整;同时炸药单耗控制在0.5kg/m3左右,一次最大起爆药量控制在10kg以内。通过实地监测,爆破振动速度为2.8cm/s,远小于规范所规定的小于10cm/s的要求。
3.6隧道测量
隧道测量控制也是至关重要的,1#、2#、3#竖井深度均在50米左右,一般测量满足不了精度,要求施工单位采用陀螺仪进行测量放样,并几次进行复核,以确保精度。2#竖井往南是中铁四局施工的,斜井往北是中铁一局施工的,两家在DIIK1565+644点进行交汇,两家测量模拟的方法不同,监理组织两家召开了测量专题方案,对两家的测量方法进行探讨,并组织进行地表模拟测量,贯通时误差水平为6mm,轴线为18mm,满足精度要求。
3.7 玻璃纤维锚杆
浏阳河隧道过河段施工风险大,为了确保掌子面的稳固,施工时在开挖面中上部分设置φ25mm玻璃纤维锚杆,长度18m,12m一环,搭接长度6m,布置方式为1.5X1.5m梅花形,外插角1°~3°。
3.8地下管线保护和控制下沉的监测方案