隧道施工方法之CD法(上)
一. 隧道施工CD法与CRD法(上)
1.1 CD工法
1、基本概念
中隔墙法也称CD工法 (CenterDiaphragm),是以台阶法为基础,将隧道断面从中间分成左右部分,使上、下台阶左右各分成2或多部分,每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元。定义CD法是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再分部开挖另一侧的施工方法。
2、施工流程
3、工法优缺点
优点:各部封闭成环的时间短,结构受力均匀,形变小,且由于支护刚度大,施工时隧道整体下沉微弱,地层沉降量不大,而且容易控制。由于施工时化大跨为小跨,步步封闭,因此,每步开挖扰动土层的范围相对小得多,封闭时间短,结构很快就处于整体较好的受力状态。同时,临时仰拱和中隔墙也起到了增大结构刚度的作用,有效抑制了结构的变形。该法适用于较差地层,如采用人工或人工配合机械开挖的IV~V级围岩和浅埋、偏压及洞口段。缺点:由于地层软弱,断面较小,只能采取小型机械或人工开挖及运输作业,且分块太多,工序繁多、复杂,进度较慢。临时支撑的施作和拆除困难、成本较高。有必要采用爆破时,必须控制药量,避免损坏中隔墙。
4、 施工要点、难点
(1)隧道施工应该坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则开挖方式均采用弱爆破或人工开挖,爆破时严格控制炮眼深度及装药量
(2)工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚钢管,以确保钢架基础稳定
(3)钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置,及时施作并连接牢固
(4)右部导洞开挖应滞后于左部导洞,距离不小于30m为宜
(5)临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可进行
(6)施工中应按有关规范及标准图的要求进行监控量测,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌注一次衬砌的时机提供依据。
5、 [endif]工法适用范围
主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程。
6、 工法创新
(待续)
浅谈隧道软弱围岩快速施工技术
二、施工方法
一)、洞口段施工
由于洞口段围岩覆盖层薄、且为全风化的土,开挖后不能形成自然拱,易造成坍塌。开挖前对边仰坡进行修整,挂网喷锚加固,并对围岩采用20米超前管棚注浆预支护。
二)、正洞段施工
1、Ⅴ级围岩全风化土段施工
开挖方法采用三台阶预留核心法,中下台阶分左右侧并错开开挖,仰拱及时跟进形成闭合环,三台阶采用超短台阶。开挖机械采用挖掘机,对局部利用风镐及人工进行修整。为保证机械开挖的最大功效,及考虑到施工安全,对设计的三台阶尺寸进行调整,适当的增加上中台阶的高度,使挖掘机操作方便。
施工中严格遵循短进尺、禁爆破、快支护、勤量测、紧衬砌、早闭合。
a、开挖Ⅰ部:Ⅰ部是整个施工循环最为关键的部位,直接影响到下序工程是否能正常进行。施工掘进前务必严格做好超前小导管支护,每次进尺根据围岩情况及地下水情况而定,一般开挖一榀到两榀拱架长度(80cm—160cm)。设计采用4.5m的φ42超前小导管预支护,
3.2米(四榀拱架)施作一环,考虑到4.5米的小导管施工外插角不易控制,施工至搭接位置时, 漂移距离大,预支护效果差,且引起超挖量大,且工程用的无缝钢管长度一般为6m,在材料的加工上浪费很大,
所以改为3m,每两榀拱架(160cm)施作一环。
开挖后及时速喷4cm的混凝土封闭拱顶,抑制开挖后土体风化变形,初喷后立即进行拱架的安装
安装钢架,考虑到施工误差及沉降,钢架的在制作上必须进行放大,以满足变形及施工误差。为减小拱架的下沉,在开挖拱脚位置时,应尽量减少超挖,对拱脚部位进行夯实,并用木板垫住拱脚。拱架安装定位好后,除进行系统锚杆的施工,还必须进行锁脚的施工,锁脚采用锁脚钢管,锁脚钢管可以抑制拱架的下沉。
开挖Ⅰ部时预留核心土,核心土从施工上可作为Ⅰ部安装拱架的工作平台,从力学上可以减小掌子面的临空面,提高开挖后围岩自稳能力,及对拱脚基础反压,稳固基础。当开挖纵深超过机械可操作范围时,挖除无作用的部分核心土,并对中下台阶拉中槽,下台阶中槽不用太宽,满足机械上下即可,中台阶的中槽不宜太宽,必须保证马口宽度在1.2米以上且不影响机械对Ⅰ部的开挖。中槽与核心土顺接,在Ⅰ部继续向前开挖时,应尽量不破坏中台阶的马口。
b、开挖Ⅱ、Ⅲ部:当拉中台阶的中槽时, Ⅰ部的部分拱架落于中台阶的马口上,如继续向前开挖,马口长度增大,落于马口上Ⅰ部拱架增多,马口的作用减小,安全存在隐患,所以在进行Ⅰ部开挖的同时进行Ⅱ、Ⅲ部的开挖,为防止掉拱,Ⅱ、Ⅲ部错开开挖,确保Ⅰ部的拱架左右拱脚不同时处于悬空状态。开挖顺序:开挖Ⅰ部一榀拱架长度(80cm),同时开挖Ⅱ部两榀拱架长度(160cm),下一循环在开挖Ⅰ部一榀拱架长度(80cm)时,开挖Ⅲ部两榀拱架长度(160cm)。
施工工序
1、(1)利用上一循环架立钢架施做隧道侧壁导坑超前支护。(2)弱爆破开挖①部,(3)喷8cm厚混凝土封闭掌子面.(4)施做①部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立Ⅰ20钢架和Ⅰ18临时钢架,并设锁脚钢管。(5)导坑底部喷18cm厚混凝土,施做①部临时仰拱,安设Ⅰ18横撑。(6)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2、(1) 在滞后①部一段距离后 ,弱爆破开挖②部,(2) 喷8cm厚混凝土封闭掌子面.(3) 施做②部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立Ⅰ20钢架和Ⅰ18临时钢架,并设锁脚钢管。(4)导坑底部喷18cm厚混凝土,施做②部临时仰拱, 安设Ⅰ18横撑。(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
3、(1)在滞后②部一段距离后,弱爆破开挖③部,(2)弱爆破开挖③部,(3)喷8cm厚混凝土封闭掌子面.(4)施做③部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立Ⅰ20钢架和Ⅰ18临时钢架,并设锁脚钢管。(5)导坑底部喷18cm厚混凝土,施做③部临时仰拱,安设Ⅰ18横撑。(6)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
4、(1) 在滞后③部一段距离后 ,弱爆破开挖④部,(2) 喷8cm厚混凝土封闭掌子面.(3) 施做④部导坑周边的初期支护和临时支护,即初喷4cm厚混凝土,架立Ⅰ20钢架和Ⅰ18临时钢架,并设锁脚钢管。(4)导坑底部喷18cm厚混凝土,施做④部临时仰拱, 安设Ⅰ18横撑。(5)钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
5、(1)在滞后④部一段距离后,弱爆破开挖⑤部,并施做导坑周边的初期支护和临时支护。(2)隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
6、(1)在滞后⑤部一段距离后,弱爆破开挖⑥部,并施做导坑周边的初期支护和临时支护。(2)隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
7、隧道拱部⑦环形开挖,施工该部初期支护。
8、开挖核心土⑧⑨⑩,施做仰拱(11)。
9、利用衬砌模板台车一次浇注衬砌混凝土(12)(拱墙衬砌一次施工)。
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