穿越滑坡群地段隧道施工变形控制工法

穿越滑坡群地段隧道施工工法第1页中铁七局集团有限公司2014年3月穿越滑坡群地段隧道施工工法穿越滑坡群地段隧道施工工法第2页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第3页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第4页1.工法产生的背景1.1工程背景重庆奉节至巫溪高速公路E1合同段位于长江北岸，三峡库区上游。管段内滑坡体分为前后两级三个板块组成，整个滑坡长约480m、宽约365m，合计175200㎡。孙家崖特长隧道（3255m）在滑坡体中部穿过,滑坡影响隧道406.6m。复杂的地质情况，严重制约着隧道施工安全，总结研究该类工法对施工、设计均有重要指导意义。穿越滑坡群地段隧道施工工法第5页大坪滑坡群全景照片穿越滑坡群地段隧道施工工法第6页1.工法产生的背景1.2技术背景滑坡作为一种主要地质灾害，由于其多样性、多变性和复杂性，一直是世界各国研究的重要地质和工程问题之一。在传统的设计选线上，隧道、桥梁等结构物大部分采用的绕避方案，但是随着公路、铁路等基础交通设施建设的快速发展，受到地形地理条件限制，隧道结构物不可避免要穿越滑坡体等特殊地层，如何安全穿越滑坡体，是设计、施工单位面临的新课题。穿越滑坡群地段隧道施工工法第7页大坪滑坡群剖面图穿越滑坡群地段隧道施工工法第8页1.工法产生的背景1.3技术水平在滑坡体隧道施工中，我们利用全环系统注浆导管固结周边土体，以碗扣式锁脚导管、加长系统锚杆（管）、纵向连接钢带、仰拱群桩加强洞身，极大的改善了滑坡群隧道的受力条件，提高隧道的承载能力和稳定性。该工法丰富了我国隧道穿越滑坡体和软弱围岩的施工技术，取得了较好的社会效益和实用价值。《三峡库区滑坡群地段隧道施工技术研究》经河南省科技厅和中国中铁股份公司专家委员会鉴定，达到了国际先进水平，并荣获2013年中国施工协会科技创新二等奖。穿越滑坡群地段隧道施工工法第9页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第10页2.工法特点2.1质量、安全方面2.1.1采用洞外地表注浆、抗滑桩加固和洞内强支护等措施，达到联合支护的效果。2.1.2隧道洞内施工综合应用了碗扣式锁脚导管、系统锚杆（管）加长、钢拱架、仰拱群桩加固、初期支护快速封闭等“强支护”方式，减少了滑坡体位移对隧道结构的破坏。2.1.3采用了型钢拱架和格栅钢架的交错布置，形成组合受力体系，达到了最佳受力效果。钢带连接拱架改变受力接触面积，保持隧道整体刚度，控制变形。2.1.4仰拱增设的钢管桩加固抑制滑坡发展，增强隧道的抗剪能力和提高承载能力，改变周边的受力条件，保证隧道安全。穿越滑坡群地段隧道施工工法第11页2.工法特点2.2工期、进度方面采用收敛量测、应力监测等监测技术，可以准确掌握隧道在滑坡体中的受力状态，保障施工安全，缩短了工程建设周期。2.3节约成本、经济效益方面该工法可减少隧道变形带来的次生危害，避免了工程重复建设，有较好的经济效果和社会效益。穿越滑坡群地段隧道施工工法第12页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第13页通过隧道洞外顶部地表注浆和抗滑桩施工，隧道洞内应用碗扣式锁脚导管、系统锚杆（管）加长、钢拱架、仰拱群桩加固，通过洞内外联合加固的方式，改变隧道受力结构体系，提高隧道的抗剪和抗滑能力，达到控制隧道变形和抑制滑坡蠕动的目的。3.工艺原理穿越滑坡群地段隧道施工工法第14页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第15页4.关键技术创新点与施工工艺操作要点4.1.1传统的施工理念是“先治理滑坡，再进行隧道施工”本工法提出了“洞、内外”综合治理的方案，提前了施工工期。4.1.2采用下斜式锚管代替传统锁脚锚杆，实施效果良好。4.1.3采用碗扣式双锚管锁脚代替单锁脚，实施效果良好。4.1.4钢拱架与格栅间隔布置，取长补短，实施效果良好。4.1.5采用仰拱群桩加固技术，作为洞内抑制滑坡位移的主要手段，实施效果良好。4.1关键技术创新点穿越滑坡群地段隧道施工工法第16页4.关键技术创新点与施工工艺操作要点4.2.1通过施工，总结出了滑坡群地段隧道施工的总体思路和方法。4.2.2总结出了滑坡群地段隧道变形控制基准。4.2.3在滑坡群地段隧道施工方面，提出了多项革新措施，具有创新性、先进性和实用性。4.2解决的技术难题穿越滑坡群地段隧道施工工法第17页4.关键技术创新点与施工工艺操作要点4.3.1隧道洞外地表注浆4.3施工工艺操作要点导管采用50mm无缝钢管，间距为1.5m×1.5m，导管长度根据地形确定，从地表沿隧道周边轮廓设置。穿越滑坡群地段隧道施工工法第18页4.关键技术创新点与施工工艺操作要点4.3.2隧道开挖方案4.3施工工艺操作要点施工方法采用CD法+临时仰拱法。上侧壁采用人工+风镐开挖，每循环进尺0.5m；下侧壁采用PC100挖掘机+风镐开挖，每循环进0.8～1.0m。施工要点①开挖原则应当是先护后挖、缩短进尺,减少对围岩的扰动；②左右导坑间距不得大于10m；③临时支撑在二次衬砌浇筑前拆除；临时仰拱穿越滑坡群地段隧道施工工法第19页施工要点（1）①钢拱架与格栅间隔布置。型钢钢架架设后能立即受力,控制围岩变形,增加结构的刚度，在前期效果明显，不易出现钢架扭曲等现象，但是型钢拱架易与喷砼剥离，相互粘结性差。为避免此种弊端，在钢拱架之间间隔布置格栅拱架。格栅拱架与混凝土结合好，钢筋全部被混凝土包裹，在后期受力效果较好。4.3.3隧道初期支护方案施工方法支护组合体系：型钢钢架（格栅钢架）+超前导管+径向注浆导管+钢筋网片+喷射混凝土。钢架：采用25A工字钢与4根主筋格栅间隔设置，间距50cm。超前支护：采用Φ50注浆小导管，长度为3.5m，环向间距为40cm，纵向间距为150cm。网片：φ8钢筋，格距为15cm×15cm，拱墙设置。喷射混凝土：厚度为31cm，C25早强混凝土。穿越滑坡群地段隧道施工工法第20页施工要点②下斜式锚管代替传统锁脚锚杆本工法将锁脚锚杆的施作角度由0°改变为15°～30°，使锁脚锚管产生上托作用，提高其承载能力，不仅起到锁定拱架的作用，更能形成一个新的承载平台，增强抗拉、抗弯及抗剪能力。4.3.3隧道初期支护方案工艺图形穿越滑坡群地段隧道施工工法第21页施工要点④加强型工字钢连接改变传统的钢架连接采用的钢筋焊接的方式，在钢拱架连接钢筋之间增焊一道宽100mm、厚5mm钢带，见右图所示。作为加强连接措施，可以有效的提高初期支护的整体刚度和强度。4.3.3隧道初期支护方案工艺图形穿越滑坡群地段隧道施工工法第22页施工要点①仰拱施工前预加固先增加中部横向支撑与下断面初期支护之间的斜向支撑，完成后拆除下断面侧壁临时支撑，为仰拱施工创造条件，每次拆除长度不得大于5m。②增加群桩抗滑基础仰拱强度达到设计的85%后，在仰拱上方实做钢管桩群，提高隧道的承载力和抗剪力4.3.4仰拱施工方案穿越滑坡群地段隧道施工工法第23页因为隧道排水沟设置在隧道中部，将仰拱填充分为两部分，本工法通过分部施工，及时贯通全副路面，起到了较好效果。施工步骤：实施仰拱部分①→实施仰拱填充部分②→实施中心水沟部分③→实施路面底基层④填充连接为整体。4.3.5中心水沟、路面施工方案施工要点穿越滑坡群地段隧道施工工法第24页滑坡群隧道应力监测主要包括地表监测、滑坡内部深孔测斜监控、隧道收敛、沉降、压力、钢筋应力、混凝土应力、锚杆轴力等。观测频率见《工法》4.3.6量测及应力监测方案施工要点穿越滑坡群地段隧道施工工法第25页穿越滑坡群地段隧道施工工法第26页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第27页5工程应用情况孙家崖隧道2010年3月25日开工，2012年9月30日竣工，滑坡地段施工工期提前3个月。施工期间无安全质量事故发生，受到监理、设计、业主单位及地方政府的高度评价。穿越滑坡群地段隧道施工工法第28页工法产生的背景1工法特点2工艺原理3关键技术创新点与施工工艺要点4工程应用情况5社会经济效益6穿越滑坡群地段隧道施工工法第29页6社会经济效益6.1直接经济效益根据传统的施工方法对比，在采用本工法施工时，仅隧道变形增加的二次补强、拆除重建等费用，就节约投资约120万元。6.2工期效益孙家崖隧道滑坡影响地段长度为330m，根据业主及设计单位指导性工期预计施工时间为11个月，采用该工法后实际工期为8个月，提前工期3个月。穿越滑坡群地段隧道施工工法第30页6.3社会（间接）效益孙家崖隧道成功成功穿越滑坡体施工，不仅为我国滑坡群地段隧道建设提供了借鉴依据，同时为三峡库区沿线结构物设计提供了可靠参数。该隧道建设得到了重庆市交通建设委员会等相关单位的关注，重庆多家电视台、报纸对工程进展情况进行了报道，诸多施工单位和设计勘察单位进行了考察，地方政府也给了很高评价。2012年10月23日经专家委员会对《三峡库区滑坡群地段隧道施工变形控制技术研究》项目进行了成果鉴定，该技术达到国际先进水平，同时取得三项专利技术。穿越滑坡群地段隧道施工工法第31页中铁七局集团欢迎您