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      淺談隧道掘進中的優化方案

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      淺談隧道掘進中的優化方案

      1優化的必要性

      主洞開挖方式需優化。交叉口主洞原設計開挖方式為兩臺階開挖,由于所處段落為Ⅲ級圍巖加寬段,最大開挖寬度達14.70m,加上排風通道的臨空面,采用上、下臺階開挖施工風險大。交叉口支護形式需優化。交叉口所處圍巖為Ⅲ級圍巖,排風通道支護形式為:超前支護為22早強砂漿超前錨桿,初期支護為Ⅰ14@1m鋼拱架、22全螺紋砂漿錨桿、8鋼筋網片和20cm厚C25噴射混凝土,二次襯砌為40cm厚的C30鋼筋混凝土,隧道設計預留變形量為5cm。主線所處圍巖為Ⅲ級圍巖,支護形式為:初期支護為Ⅰ16@1.2m鋼拱架、22全螺紋砂漿錨桿、8鋼筋網片和22cm厚C25噴射混凝土,二次襯砌為45cm厚的C30鋼筋混凝土,隧道設計預留變形量為7cm。交叉口所處結構復雜,且臨空面較大較多,主洞設計沒有超前支護,施工安全風險大。右線排煙通道需優化。斜井右線排煙通道經主線左洞拱頂6m通至右洞,施工難點在于60.11°上坡段和52.15%下坡段,坡度大勢必加大施工難度,增加施工時間,并且大坡度帶來較大安全風險。與交叉口相距最近處車行橫洞需優化。斜井排風通道優化后,斜井與左線主動相交樁號為ZK16+581.320,與ZK16+449.884車行橫洞相距131.436m。該段圍巖開挖完成至少需要43.4d,考慮二次襯砌的及時跟進,二次襯砌完成至少另需22d。如由ZK16+449.884車行橫洞進入主線右洞,勢必對隧道工期形成很大制約。施工組織需優化。由于交叉口臨空面多、主洞斷面大,需要合理安排施工組織,減少對各個工作面的擾動。

      2優化方案

      進入左線排風聯絡風道的優化。我項目積極與業主及設計院進行溝通,邀請設計院到斜井施工現場進行踏勘,經過多方溝通與研究決定:為了斜井可以有效的分擔主洞施工任務,對于原設計斜井內輪廓進行擴大變更。原設計5m凈寬排風聯絡通道調整為8.8m凈寬;原設計2m半徑轉角調整為30m半徑轉角。該項優化不僅有利于現場施工,而且排風聯絡風道斷面的加大改善了洞內排風效果。主洞開挖方式的優化。首先斜井以導坑形式進入左洞,在導坑完成后,采用上、中、下三臺階預留核心土方式開挖。為了減少超欠挖,降低二次擾動,完善炮眼布置,保證開挖輪廓面一次成型。交叉口支護形式的優化。排風通道支護加強:靠近主洞10m范圍內,原設計超前支護為22早強砂漿超前錨桿加強為42超前小導管,原設計初期支護為Ⅰ14@1m鋼拱架加強為Ⅰ16@1m鋼拱架,靠近主洞處拱架加強為Ⅰ20,隧道預留變形量提高為10cm。主線靠近交叉口20m范圍內,增加42超前小導管超前支護,原設計初期支護為Ⅰ16@1.2m鋼拱架加強為Ⅰ18@1m鋼拱架,并在靠近交叉口處采用Ⅰ20鋼拱架,隧道預留變形量提高為15cm。交叉口右線排煙通道和與交叉口相距最近處車行橫洞的優化。交叉口處、左洞與右洞凈距37m。考慮到交叉口結構復雜,我項目用地質雷達對該段圍巖進行了超前地質預報,檢測結果顯示巖體完整、圍巖變化小、無水。在此前提下,我項目將ZK16+449.884車行橫洞處調整至此,提前2個月實現了斜井由左洞進入右洞的目標。并且,原先T字形的交叉口,在增加進入右洞的橫洞后,改變為十字形,有效提高了洞內通風排煙效果。施工組織的優化。工序優化。在斜井進入左洞后,采用地質雷達分別對3,4標方向圍巖進行了超前地質預報,檢測結果表明3標方向圍巖較好。為減少擾動,我項目首先往3標方向施工進尺30m,然后往4標方向施工。各個工作面同時施工組織的優化。在左、右洞多個工作面開展后,各個工作面統籌協調,斜井作為進出洞唯一通道,減少車輛行駛干擾。另外,我項目極其重視監控量測的指導作用,施工中根據監控量測結果,及時調整了支護參數,施工得以順利進行。

      3結語

      目前左洞完成開挖618m,右洞完成開挖207m,施工進度在隧道三個施工工區中處于第一。實踐證明,以上優化措施在隧道斜井得到成功應用,不但保證了施工質量,而且降低了施工難度和安全風險,并節約了2個月工期,可為以后類似隧道交叉口施工提供一定的借鑒和參考。

      作者:王晉璧單位:山西省交通規劃勘察設計院

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