矿山法隧道施工

1矿山法隧道施工按现场实际情况，车站的南侧为番禺广场，北侧为番禺区政府，东侧为东环路，车站东部上方有罗家涌涵洞，以罗家涌涵洞不改移为前提，涵洞东、西侧为明挖施工，钻孔桩围护，涵洞下方站台层，出入口及涵洞处风道，地铁出入口兼过街道，隧道联络通道为暗挖施工，隧道的施工，根据隧道断面的大小、地质因素及周围环境情况选用开挖方法，具体开挖用人工风动机具、震动破碎机、辅以微震控制爆破手段进行。开挖后即组织装碴运输，由于洞内运距较短，轨道布设不太适宜，故选用机动液压反铲装碴配无轨运输，运至人防电站井提升斗，用垂直自卸式提升机运卸至地面弃土场。番禺广场站暗挖隧道为罗家涌涵洞段，左右线各12m为单线隧道，采用矿山法施工。围岩为Ⅳ级，稳定性较好，故此采用短台阶法施工。先沿拱部轮廓线施打φ42超前小导管注水泥浆加固地层，L=3m，环向间距0.3m、纵向间距3.5m，拱部150°范围内设置,注浆加固厚度为1m。1.1矿山法施工原则在区间隧道施工过程中，本着如下原则进行施工：地面场地内装吊存放系统与地下出碴进料运输系统配套，开挖体系、支护体系、量测体系必须紧密结合。施工方法的选择原则是在确保安全的前提下，快速、优质完成土建工程，压缩工期，尽量降低成本。不同的地层采取不同的支护措施，优化施工顺序，保证洞室施工安全，减小地表沉降，最大限度减少对地表建筑、地下构筑物的影响，做到稳妥可靠，万无一失。遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则。采取“以防为主、刚柔结合、多道防线、综合治理”的结构防水原则，做到不渗不漏。1.2矿山法施工安排1.2.1出土安排根据设计提供明挖施工位置及工期的要求，本站罗家涌涵洞段暗挖隧道的施工安排：先施做车站东侧人防电站基坑，地下二层板施做之后进行暗挖车站隧道的施工，罗家涌西侧车站明挖基坑施做至地下主体结构时即可进行地铁出入口兼过街道暗挖通道的施工，施工时在通道出口处搭设一个承重脚手架平台，便于施工操作和出土。1.2.2隧道施工车站暗挖隧道采用CRD工法开挖，左线的地质情况为花岗岩强风化带，中粗粒结构，岩石组织结构已大部分破坏，岩芯呈半岩半土状，局部地段夹较多中风化岩碎块，以土状为主的强风化岩层遇水易软化，崩解。右线段地质情况为花岗岩全风化带和强风化带，中粗见粒结构，岩石组织结构已大部分破坏，东侧下角有少量微风化岩层。开挖长度不超过4m，由于两隧道距离很近，左线隧道先施工，隧道衬砌完成后再施工右线隧道，还需隧道断面间土体进行加固灌浆，注浆管采用φ42，t＝3.25普通钢管，注浆材料采用32.5Mpa水泥浆，灌浆压力和浆液比由试验确定。在两隧道夹持土体间注浆加固土层后，为另一条隧道的施工创造条件。鉴于区间隧道工期紧，上部结构复杂的特点，二衬施工要合理安排，适时施作。车站单线隧道开挖支护后，及时施作二衬，确保结构的稳定。单线隧道完成后即开始二衬施工。1.3矿山法施工方法1.3.1车站暗挖隧道施工方法隧道地处围岩以花岗岩全风化带和强风化带，岩石组织结构已大部分破坏，隧道两断面洞距较小，且上部有罗家涌涵洞的影响，隧道施工采用CRD工法，其基本开挖支护方法为沿隧道拱部开挖轮廓线以上施打超前小导管，小导管单根长L=3.0m，注入水泥浆，在①部最末端与拱脚lm以上范围及中壁处施打小导管注浆后，开挖土体，初喷砼封闭，架设格栅，喷锚支护，施作临时仰拱，①部实现封闭，①部开挖支护4m左右后，即可开挖支护②部，②部开挖支护4m左右后，既开挖③部，实现一侧封闭。施作小导管超前支护，开挖并喷锚支护，③部掘进4m左右，④部开挖支护。本区间隧道穿过花岗岩强风化带，中粗粒结构，岩石组织结构已大部分破坏，岩芯呈半岩半土状，以土状为主的强风化岩层遇水易软化、崩解，隧道顶部为砂质粉土层，下伏的残积土会受到地下水的浸泡而软化，施工时易发生坍塌。雨天隧道施工时，可严密注意土方中含水量情况，如水量较大用虹吸方法减小荷载压力，确保施工安全，该段隧道洞内采用深孔预注浆，隧道开挖线以外4m以内的土体用水泥-水玻璃浆液全断面注浆加固。CRD工法施工步骤见图：车站暗挖隧道采用CRD工法施工步骤及程序说明序号图示施工步骤说明1二、①部开挖支护1．施作Φ42小导管注浆超前支护；2．开挖①部土体；3．架立拱部钢格栅，并设置锚杆；4．挂网喷射C20砼；5．清除底部土体，架临时仰拱格栅，喷C20砼封闭。2三、②部开挖支护1．开挖②部土体；2．架立钢格栅；3．设置锚杆；4．挂网喷射C20砼。3四、③部开挖支护1．开挖③部土体；2．架立钢格栅；3．设置锚杆；4．挂网喷射C20砼。4五、④部开挖支护1．开挖④部土体；2．架立钢格栅；3．设置锚杆；4．挂网喷射C20砼序号图示施工步骤说明5八、拆除临时中隔壁1．拆除临时中隔壁；2．基面抹平处理；6九、施作仰拱衬砌1．仰拱基面处理；2．施作仰拱ECB防水板；3．设置5cm厚垫层；4．绑扎仰拱钢筋；5．浇筑仰拱砼。7十、施作边墙及拱部衬砌1．施作拱墙ECB防水板；2．绑扎边墙及拱部钢筋；3．立模，浇筑边墙及拱部砼。1.3.2下穿涵洞的通道、风道及联络通道的施工方法下穿罗家涌涵洞的2号出入口通道、风道、地铁出口兼过街道均采用CD工法施工:（1）地下2号出入口通道由于罗家涌涵洞结构下的垫层底部下面铺设了卵石，采用大棚管配合小棚管的初期支护体系方案不可行，现施工该通道结构时，先将垫层及底部的卵石进行剥离，即先剥离约50公分长的垫层及卵石层，然后采用CD工法做初期支护（尺矩格栅钢架，挂网及喷射混凝土），使初期支护结构与罗家涌涵洞结构底部密贴，然后拆除临时支撑一次性模筑钢筋混凝土通过。由于该施工断面为矩形，且风道的开挖断面较大（10.2*7.0m2），中隔壁法施工时有一定的难度，先施工①部，沿①部拱脚1m以上开挖轮廓线施打φ42小导管注浆加固地层，小导管每米3根，开挖①部土体，初喷混凝土后架格栅，喷锚封闭，架①部横联支撑，依次向下开挖②部，①、②部之间错开3～5m。另一侧采用同样方法施工，CD法施工步骤见表。（2）罗家涌涵洞下部的Ⅱ号风道施工顺序：应先施工下部结构后施工上部结构，因Ⅱ号风道拱部及上部地层位于花岗岩残积层中，残积层成分以粘土为主，注浆效果不好，但开挖时岩土的稳定性较好，由于Ⅱ号风道与罗家涌涵洞结构底部的距离已超过6.0米，施工时不采用大管棚，采用双排小导管注浆加固地层通过。见下图：φ42小导管，间距400双排布置排风道新风道注浆加固地层φ42钢管L=3.0m（3）地铁出入口兼过街道施工，应先施工下部结构后施工上部结构，因主隧道拱部位于全风化花岗岩中，注浆效果好，即在施工隧道时对拱部的地层采用钢插管径向注浆加固，然后采用CRD工法施工。序号图示CD法施工步骤说明11注浆加固地层φ42钢管L=3.0mφ42小导管间距300一、①部开挖支护1、φ42小导管注浆超前支护；2、开挖①部土体；3、架钢格栅，并设置锚杆；4、挂网喷射C20混凝土；212φ42钢管L=3.0m注浆加固地层φ42小导管间距300二、②部土体开挖支护1、开挖②部土体；2、架立格栅钢架并打设边墙上部锚杆；3、挂网喷砼。3312φ42钢管L=3.0m注浆加固地层φ42小导管间距300三、③部土体开挖支护1、φ42小导管注浆超前支护；2、开挖③部土体支护；3、架立格栅钢架并打设边墙下部锚杆；3、挂网喷砼。43124φ42小导管间距300φ42钢管L=3.0m注浆加固地层四、施作④部，底板衬砌1、④部开挖支护，基面处理；2、铺设防水层及防水层保护层；3、绑扎钢筋；4、浇筑砼。5φ42小导管间距300φ42钢管L=3.0m注浆加固地层五、施作拱墙衬砌1、基面处理；2、铺设防水层；3、绑扎钢筋；4、浇筑砼。1.3.3隧道穿越涵洞的施工方法及技术措施为保证隧道开挖顺利通过地面建筑段，尽可能的减少对地面建筑物的影响，控制地表下沉及倾斜满足建筑设计的有关规范要求。我们除对罗家涌涵洞进行紧密观测外，还将在左右线隧道的暗挖施工中采取一系列必要措施，来确保地面建筑物的安全：(1)加强超前支护，注浆加固地层由于车站暗挖隧道从罗家涌涵洞下方穿越，罗家涌涵洞为灌水建筑物，纵向分段设立施工缝，为确保涵洞建筑物的稳定，施工监测应伴随施工全过程，施工应根据量测数据随时调整施工工艺和施工方法，确保施工以及建筑物的安全。尽量减少隧道施工对既有建筑物的干扰，同时施工时对地面变形曲线进行实测反馈，不断调整、优化施工参数，以验证选择施工参数的合理性，保持掌子面的稳定。将在隧道的上半断面采用小导管超前注浆，对未开挖的地层进行预加固，注浆材料采用水泥浆，使之在隧道周边预形成足够强度的承载环，有效保持围岩稳定，控制地层变形。洞内采用深孔预注浆，对隧道周围4m范围内的地层进行注浆加固。穿越涵洞的风道由于断面较大，上部距涵洞底6.036m，施打Ф42钢管，注浆加固地层。(2)缩短开挖进尺，加强各工序之间的衔接管理，尽早封闭断面，及时形成封闭结构(3)加强初期支护在隧道穿越既有建筑物施工中，我们采取初期支护增设大拱脚和锁脚锚杆，以有效的控制隧道上台阶开挖时围岩变形，隧道的径向系统锚杆适当加强，以有效的控制隧道的周边位移。(4)CRD工法二次衬砌施作时，采用分段跳空施作，减少沉降。(5)采用微差弱动控制爆破技术，严格控制最大装药量，减少爆破震动波对建筑物的影响。(6)及时进行初支及二衬背后的回填注浆处理，保证衬砌与围岩的密贴，避免变形的进一步增加。(7)加强监控量测，随时观察建筑物的变化，必要时加大监测频率。(8)车站主体结构施工时，施作明挖段结构隧道，距暗挖结构隧道截面1.0m位置接口处作预留止水钢板，与暗挖隧道二衬混凝土相接。此种施工方法有利于更好放水，施工简易方便。1.3.4主要施工程序说明1.3.4.1超前支护(1)超前小导管施工在软弱围岩地层中施工，采用小导管超前支护预加固地层技术，通过注浆，使小导管周围土体固结成形承载壳，在小导管及承载壳的棚架作用下开挖下部土体既安全又稳妥，可有效地控制拱顶坍塌。区间隧道开挖采用Ф42超前注浆小导管加固地层。小导管单根长度根据不同的衬砌结构断面采取不同的长度，环向间距30cm，从拱部格栅中穿过，仰角及外插角7°～12°（角度过小影响下榀格栅的架设，极易造成侵限，角度过大，易出现超挖现象）。布设范围大部分在拱部150°角范围内，纵向每两榀格栅打设一次，前后两次小导管搭接长度不小于1.0m。小导管布设详见下图。注浆范围及注浆管布设示意图小导管加工制作小导管采用Ф42普通焊管加工而成，小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻Ф8～10mm溢浆孔，呈梅花形布置（防止注浆出现死角），间距20cm，尾部1.0m范围内不钻孔防止漏浆，末端焊Ф6环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。小导管加工成形图见下图。注浆花管（L=4.5m）示意图小导管安装小导管采用风镐打入或风枪钻孔，插孔时用气动锤振入。浆液选择、配制及注浆a浆液的选择根据本工程地质情况单洞双线隧道深孔预注浆浆液选用水泥——水玻璃双浆液，其余采用水泥浆。b双浆液的配制水泥浆液和水玻璃浆液分别在两个容器内，按一定的配比配制好待用。c注浆参数的选择双浆液配比根据现场试验确定，一般情况下水泥：水玻璃=1：1～1：0.8（体积比）。凝胶时间根据实际情况确定，一般为8～10min。注浆初压拟为0.3Mpa，终压为0.6Mpa。注浆压力不宜超过0.6Mpa，否则浆液损失过大，造成浪费。d注浆工艺及设备注浆管联接好后，注浆前先压水试验管路是否畅通，然后开动注浆泵，通过闸阀使水泥浆与水玻璃浆液在注浆管内混合，再通过小导管压入地层，注浆工艺及设备详见下图，注浆施工工艺流程图见下图。注浆施工工艺流程图双液注浆施工工艺见下图用喷射混凝土封闭掌子面钻注浆孔打入花管封堵孔口冲洗花管联结注浆管与花管注浆封堵花管制配浆液超前小导管注浆施工内容主要包括封闭工作面、钻孔、安设小导管、注浆、效果检验等工序。其施工工艺流程见下图。小导管注浆施工流程图注浆关键技术措施a严格控制配合比与凝胶时间，初选配合比后，