论文大拱脚台阶法在高速铁路隧道施工中应用是关于本文可作为相关专业高速铁路论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文2020年高速铁路规划图论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：针对高速铁路大断面山岭隧道,穿越围岩破碎、节理发育、围岩完整性较差的复杂地质,结合大拱脚台阶法在富宁隧道进口段的应用,本文主要简述了大拱脚台阶法的施工工艺、控制要点,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩隧道中的成功经验和实践效果,供类似工程提供参考.
关键词：大拱脚台阶法；高速铁路；隧道；施工技术
0 引言
大拱脚台阶法以其具有灵活多变,多个工作面平行作业,能充分发挥大型机械作用等特点,得到越来越广泛的应用.本文依托云桂铁路富宁隧道进口段工程,主要介绍了大拱脚台阶法的施工工艺、控制要点等,以供类似工程参考.
1 工程概况
根据施工图划分隧道进口工区承担正洞施工任务长度2954米,位于云南省文山州富宁县皈朝镇境内,段内Ⅲ级围岩530米、Ⅳ级围岩1830米、Ⅴ级围岩594米.进口段主要以深灰色泥页岩为主,黑色薄层状,破碎,节理裂隙发育,局部扭曲变形严重,洞口附近坡面分布为坡崩积块石土形成的堆积体；下林色2#断层从洞口边坡带通过,和线路斜交交角44°,断层破碎带宽20～80m不等,由断层角砾、断层泥组成.
2 大拱脚台阶法施工工艺
2.1 工艺原理
大拱脚台阶法是指在隧道施工过程中将作业面分为6个开挖面,以前后6个不同的位置相互错开同时开挖,然后分部同时支护形成支护整体,缩短作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法[2].对于软弱围岩承载力不足,扩大上部钢架拱脚及垫板或增加锁脚锚管增大地基承载力,每循环进尺0.6～0.8m,尽量缩短台阶长度,确保初期支护及早成环,仰拱和衬砌及时跟进,及时形成稳定的支护体系[3].
2.2 工艺流程
大拱脚台阶法施工工艺流程如图1.
2.3 施工工序
超前地质预报完成,在上一循环的超前支护防护下,弱爆破开挖①部,施作①部周边的初期支护：初喷混凝土4cm,铺钢筋网,架立钢架（设锁脚锚管,向下倾角分别为45°和65°）,钻设径向锚杆,复喷混凝土到设计厚度.①部台阶长度小于6m,循环进尺0.6～0.8m.
2.3.1 超前地质预报
按施工图要求超前地质预报采用地质调查法、物探法和钻探法相结合方式实施预报,地质调查法包括：每循环填写掌子面地质素描.物探法包括：TSP203+每次探测长度100m,前后两次重叠不小于10m；红外探水每次预报25m,一次范围为30m,前后两次重叠不小于5m；地质雷达每次预报25m,一次范围为30m,前后两次重叠不小于5m.钻探法包括：超前水平钻孔每次25m,一次预报范围30m,两次重叠不小于5m,每次两个或三个探孔；加深炮孔每循环施作,加深炮孔比循环进尺深3米以上,每循环5个孔,孔位按相关要求的布设.通过地质预报掌握前方地质情况,并根据结果采取相应措施.
2.3.2 超前支护
洞口段长30m拱部设一环Φ108大管棚超前支护,其环向间距0.4m,每环39根,每根长35m；大管棚采用壁厚6mm的无缝钢管,外插角1°～2°,注浆压力1.0～2.0 MPa.
其余段设Ф42小导管,壁厚3.5mm,环向间距0.4m,每3m一环,每环38根,每根长4.5m,纵向搭接长度1.5m,外插角10°～15°,拱部144°范围内安设.超前支护注浆前先喷射砼5～10cm封闭注浆面,形成止浆盘,注浆顺序为由下至上,注浆量先大后小,注浆压力由小到大,注浆压力0.5～1.0 MPa.注浆结束标准按单孔注浆量达到技术交底要求值,持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束,并堵塞密实注浆孔；浆液强度达70%以上或4h后方可进行工作面的开挖.
2.3.3 台阶开挖
各台阶开挖钻孔前,测量组对隧道开挖断面、中线及台阶分界位置进行准确的测量放样,画出各台阶开挖轮廓线及周边眼炮眼位置.断面上台阶高度3.0m,中台阶高度3.5m,上、中台阶长度5～6m.周边眼、掏槽眼和底板眼定人定眼,周边眼间距不大于45cm,炮眼间距、角度、深度符合爆破设计要求；在钻孔过程中严禁套打残眼,钻孔和装药不得平行作业.上台阶开挖循环进尺1榀钢架间距,中、 阶循环进尺不能超过2榀钢架间距,且左右侧错开2m以上,严禁两侧拱架同时悬空.
2.3.4 初喷混凝土
在出碴完成并将掌子面危石、瞎炮等清理完成后,采用湿喷工艺对岩面进行初喷混凝土封闭,喷射混凝土厚度4cm,喷射时先填平岩面较大凹洼处,岩面上大致圆顺.
2.3.5 拱墙衬砌施工
拱墙衬砌混凝土等级为C35,厚度50cm,采用12m的模板台车一次灌注,根据监控量测结果达到施工衬砌条件后,及时施作,以利于控制衬砌距掌子面距离不超过70m的安全步距要求.
2.3.6 监控量测
测点采用钢筋加工而成,埋入岩面钢筋采用Φ22mm螺纹钢加工,前端外露用?8钢筋加工成三角形钩,和埋入钢筋焊接,在三角形钩上粘带十字叉的反光片.测点埋测采用冲击电锤或风钻钻孔,埋入围岩深度不小于20cm,应在开挖后 12小时内埋设并取得初始读数.当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达1OOmm时,暂停掘进,并及时分析原因,采取处理措施.
3 结语
3.1 弱围岩初期支护体系一定要快速封闭成环.在云桂铁路富宁隧道进口成功应用大拱脚台阶法施工,有效地发挥了其施工空间大,机械化程度高的优点,成功穿越了泥页岩破碎地层,有效地防止了坍塌等事故.从而证明了此方法可控性强,作业速度快,效果良好,形成一套软弱复杂地质条件特大断面隧道施工方法,有效地提高了开挖质量,保证了施工安全.
3.2 特大断面隧道施工应特别注重对围岩初期支护的监控量测工作[9],及时掌握围岩变化情况,以利于调整支护参数.
3.3 对于大断面长大隧道,应用综合超前地质预报技术,必须始终坚持以地质调查法为基础,加深炮孔为辅,结合超前水平钻、红外探水、地质雷达、TSP203超前地质预报系统相互印证[10],实现对掌子面前方100m范围内地质状况的准确预报,对指导施工有效防止塌方等起到了重要作用.
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参考文献：
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