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        新中梁山隧道上跨既有襄渝線交叉影響段機(jī)械開(kāi)挖

        2014-04-26 12:33:01李紹鋒
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年13期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)控量測(cè)

        摘 要:成渝客專(zhuān)新中梁山左線隧道于D3K291+120處上跨既有襄渝鐵路中梁山隧道,兩線相交角度約34°,軌面相差12.95m,凈距2.81m左右;新中梁山右線隧道于YDK291+220處上跨既有襄渝鐵路隧道,兩線相交角度約34°,軌面相差14.06m,凈距4.18m左右,下錨段凈距2.7m。在保證既有隧道行車(chē)安全下,新修隧道采用機(jī)械開(kāi)挖施工技術(shù)通過(guò)。

        關(guān)鍵詞:交叉影響段;既有線運(yùn)營(yíng)安全;機(jī)械開(kāi)挖;銑挖機(jī);監(jiān)控量測(cè)

        1 工程概況

        成渝客專(zhuān)新中梁山隧道為左右線分修的兩座單線隧道,其中左線長(zhǎng)4124m,右線長(zhǎng)4119m,隧道線間距在19.1m~65.3m之間,最大覆蓋層厚度270m,最小覆蓋層厚度4.7m,隧道多次通過(guò)小型煤窯采空區(qū),下穿或上跨多條既有鐵路和公路隧道,洞口淺埋段上部為居民區(qū),施工環(huán)境非常復(fù)雜。新中梁山左線隧道于D3K291+120處上跨既有襄渝鐵路中梁山隧道,兩線相交角度約34°,軌面相差12.95m,凈距2.81m左右;新中梁山右線隧道于YDK291+220處上跨既有襄渝鐵路隧道,兩線相交角度約34°,軌面相差14.06m,凈距4.18m左右,下錨段凈距2.7m。新中梁山左線隧道D3K291+050~D3K291+190,新中梁山右線隧道YDK291+150~YDK291+290,合計(jì)280米影響范圍,其中交叉點(diǎn)前后各40米為機(jī)械開(kāi)挖,臨近機(jī)械開(kāi)挖30米為控制爆破。

        隧道穿過(guò)三疊系中統(tǒng)雷口坡組,下統(tǒng)嘉陵江組、飛仙關(guān)組地層,巖性主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石巖,炭質(zhì)頁(yè)巖,巖體完整。石膏為軟層,具膨脹性;鹽溶角礫巖膠結(jié)較差,部分呈碎塊石狀,遇水易軟化崩解。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕,環(huán)境作用等級(jí)為H1~H2。主要不良地質(zhì)為巖溶問(wèn)題。該段地下水環(huán)境極其敏感。

        待襄渝線既有中梁山隧道臨時(shí)加固完成,襯砌背后空洞、不密實(shí)帶注漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,開(kāi)挖新中梁山隧道D3K291+080~+160(長(zhǎng)度80m)和YDK291+180~+260(長(zhǎng)度80m)立交影響段,只開(kāi)挖軌面以上部分,采用機(jī)械開(kāi)挖,及時(shí)施做初期支護(hù),臨時(shí)仰拱封閉。

        待興隆場(chǎng)編站開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后,封閉既有襄渝線中梁山隧道,對(duì)立交影響段采用鋼筋混凝土襯砌置換,襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,開(kāi)挖軌面以下部分,施作新中梁山左右線隧道二次襯砌。

        2 機(jī)械開(kāi)挖工藝

        2.1 機(jī)械開(kāi)挖設(shè)備

        采用德國(guó)艾卡特ER2000-1型橫向銑挖機(jī),銑挖頭安裝在挖掘機(jī)上。

        2.2 銑挖機(jī)特點(diǎn)

        2.2.1 銑挖機(jī)優(yōu)點(diǎn)

        (1)銑挖機(jī)具有耐用的銑挖頭軸承結(jié)構(gòu)和耐磨刀頭,可以大面積挖掘機(jī)中硬及中硬以下的巖石。(2)低振動(dòng)、低噪音:可在限制爆破地段有效的替代爆破施工,減小對(duì)圍巖的擾動(dòng),并能很好的保護(hù)環(huán)境。(3)精確控制施工:可以快速準(zhǔn)確的修整構(gòu)造物輪廓,在隧道開(kāi)挖中可以解決欠挖問(wèn)題,降低超挖引起成本增大問(wèn)題。(4)有利于保護(hù)巖體原有的自承能力,不易造成大面積變形及局部塌方。(5)安全性好:使用銑挖機(jī)取代人工進(jìn)行軟巖或破碎巖層的隧道掘進(jìn),排除掌子面前方工人開(kāi)挖的危險(xiǎn),從而大大提高隧道施工的安全性。(6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便:可以安裝在任何一臺(tái)既有液壓挖掘機(jī)上,可利用液壓破碎錘或液壓鉗的液壓回路進(jìn)行安裝,無(wú)需額外購(gòu)買(mǎi)挖掘機(jī)。

        2.2.2 銑挖機(jī)缺點(diǎn)

        (1)開(kāi)挖時(shí)粉塵較大,噴霧對(duì)上部產(chǎn)生的粉塵控制效果不佳,對(duì)其他平行作業(yè)影響較大。(2)開(kāi)挖下部及邊角修整時(shí)間長(zhǎng),效率低。(3)裝配式銑挖機(jī)大部分能量消耗在將巖石研磨成顆粒及碎塊狀,施工效率大打折扣。

        為了減小新中梁山隧道施工對(duì)既有線隧道的擾動(dòng),杜絕使用爆破施工,根據(jù)銑挖機(jī)優(yōu)缺點(diǎn),采用機(jī)械開(kāi)挖掘進(jìn)。

        2.3 銑挖法施工

        2.3.1 上臺(tái)階開(kāi)挖,銑挖機(jī)開(kāi)挖一般按自下而上、先硬后軟的原則進(jìn)行,即從拱腳或邊墻腳開(kāi)始往上開(kāi)挖,這樣做的有利因素是下部開(kāi)挖后,棄碴可以暫時(shí)堆棄于施工現(xiàn)場(chǎng),不影響后續(xù)開(kāi)挖。對(duì)于半硬半軟、軟硬不均的巖石,一般按先硬后軟的原則進(jìn)行,先開(kāi)挖硬巖面,硬巖在開(kāi)挖時(shí)可能因巖石堅(jiān)硬而花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間,此段時(shí)間內(nèi)不觸及軟巖,可防止對(duì)軟巖的擾動(dòng),避免出現(xiàn)塌方。

        銑挖機(jī)在開(kāi)挖至拱腳時(shí)應(yīng)由專(zhuān)人指揮,不得超挖。拱腳處預(yù)留10~20cm厚由風(fēng)鎬鑿除,保證鋼架安裝時(shí)拱腳落在實(shí)處。另外還應(yīng)注意不要碰撞已成型的初期支護(hù),避免使已作支護(hù)擾動(dòng),破壞。

        2.3.2 下臺(tái)階開(kāi)挖采取跳馬口方式開(kāi)挖,即先對(duì)一側(cè)進(jìn)行馬口開(kāi)挖,另一側(cè)保留2~2.5m的寬度,以保證拱部穩(wěn)定。開(kāi)挖時(shí)先中間后邊墻,邊墻開(kāi)挖時(shí)在挖至拱腳處時(shí),應(yīng)控制施工節(jié)奏,避免碰撞拱架,如難以挖除,則由人工用風(fēng)鎬開(kāi)挖。

        2.3.3 上、下臺(tái)階開(kāi)挖長(zhǎng)度不宜超過(guò)15m,圍巖條件變化時(shí)酌情縮短或延長(zhǎng)臺(tái)階長(zhǎng)度。

        臺(tái)階法施工工序見(jiàn)圖1,圖2。

        3 監(jiān)控量測(cè)

        交叉影響段新中梁山隧道施工期間,一是對(duì)既有襄渝線中梁山隧道進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè),二是新中梁山左右線隧道開(kāi)挖后的圍巖監(jiān)控量測(cè)。

        3.1 既有襄渝線中梁山隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

        為確保既有襄渝鐵路中梁山隧道運(yùn)營(yíng)安全及新建成渝客專(zhuān)新中梁山左右線隧道施工安全,新中梁山左右線隧道立交段施工期間,需加強(qiáng)對(duì)既有線隧道監(jiān)控量測(cè),并根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)新中梁山左右線隧道施工。

        既有襄渝鐵路作為進(jìn)入重慶樞紐的交通要道,列車(chē)運(yùn)營(yíng)頻繁,為確保列車(chē)運(yùn)營(yíng)和人員安全,在既有線加固完成,新建線路施工期及新建線路通過(guò)該段施工完成后24月內(nèi),采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

        自動(dòng)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容為拱頂下沉和圍巖收斂。

        監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置:在既有中梁山隧道K821+540~+570段(30m)、K821+653~+683段(30m)布置測(cè)量斷面,以新建線路中線為中點(diǎn),分別向兩側(cè)間隔5m、15m處各設(shè)置1處,即在K821+540、K821+550、K821+555、K821+560、K821+570和K821+653、K821+663、K821+668、K821+673、K821+683斷面布設(shè),采用三角基線法進(jìn)行拱頂沉降測(cè)試,斷面測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖3。

        為確保既有襄渝鐵路中梁山隧道運(yùn)營(yíng)安全,根據(jù)監(jiān)測(cè)信息劃分不同的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和采用不同的應(yīng)急預(yù)案。具體見(jiàn)表1。

        表1 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及應(yīng)急預(yù)案表

        在銑挖機(jī)施工期間(2012.4~2012.6),既有線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示拱頂下沉及圍巖收斂均在綠色安全等級(jí)。

        3.2 新中梁山隧道立交影響段監(jiān)控量測(cè)

        監(jiān)測(cè)斷面布置及量測(cè)要求:

        新中梁山左、右線隧道立交影響段施工期間,D3K291+100~+140、YDK291+200~+240每間隔5m設(shè)置監(jiān)控量測(cè)斷面1處,斷面測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。

        凈空水平收斂量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率。量測(cè)頻率見(jiàn)表2,實(shí)際量測(cè)頻率從表中根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖工作面距離選擇合適的量測(cè)頻率。

        在銑挖機(jī)施工期間(2012.4~2012.6),新中梁山隧道拱頂下沉累計(jì)最大值為1.5mm,水平收斂最大值為1.45m。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        4.1新中梁山隧道交叉影響段采用機(jī)械開(kāi)挖,順利通過(guò)交叉影響段,交叉影響段監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)均在規(guī)范要求內(nèi),保證了既有襄渝線中梁山隧道運(yùn)營(yíng)及結(jié)構(gòu)安全。

        4.2為今后類(lèi)似隧道交叉影響段施工提供了寶貴施工經(jīng)驗(yàn)。

        作者簡(jiǎn)介:李紹鋒(1983-),男,漢族,河南焦作人,工程師(成渝項(xiàng)目副總工),主要從事隧道施工工作。

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