小净距矿山法隧道支护方案研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：文章依托实际工程案例，基于小净距隧道的主要特点，对小净距矿山法隧道支护方案进行了相关的研究，并进行了施工监控量测，使隧道所处围岩保持足够的强度和稳定性，确保了施工顺利进行及隧道结构的安全。
关鍵词：城市轨道交通 小净距隧道 支护方案
在城市轨道交通工程中由于总体线路、线型及工程规模等条件的限制，线路间距往往都比较小。当由于工程自身条件及周边环境条件限制不得不采用矿山法开挖时，隧道间净距就相对偏小，根据小净距隧道围岩的受力、变形特点，如何采用有效的支护技术措施保证隧道间岩柱具有足够的强度和稳定性是小净距隧道设计、施工应该重点解决的问题。成都市地铁10号线双流机场2航站楼站站台层加长段隧道间岩柱厚度为2.2m，隧道长15m，根据工程自身特点，借助有限元分析软件及借鉴实际工程经验，确定了合理的支护结构方案，保证了工程的施工、使用安全。
1.工程概况
成都市地铁10号线双流机场2航站楼站为地下二层岛式站台车站，共分两个阶段实施。第一阶段作为双流机场T2航站楼配套工程与航站楼同期建设完成土建工程，该阶段实施期间10号线仍处于规划阶段，建设时采用成都地铁4号线技术原则及标准；第二阶段为成都地铁10号线一期工程整体建设时对既有车站的局部改造，由于10号线建设标准相较于4号线发生改变，本站站台层需向小里程端加长15m。
车站地处双流机场T 2航站楼前，地面为出租车接站通道及机场贵宾专用通道，上为机场进站高架桥。由于机场方明确表示本站场地范围内不允许进行明挖作业，故本站改造方案为：车站小里程端修建两座独立且平行的隧道与既有车站相接，并采用矿山法施工。隧道单孔开挖宽度9.7m，高度9.2m，长15m，覆土5.7m，两座隧道间净距为2.2m，约为0.23B（B-隧道开挖宽度）。
本工程所处场地特殊，机场方对工程影响范围内的地面及建（构）筑物变形控制要求严格，因此须采取有效的支护结构及技术措施，保证工程建设期间，地表沉降及周边建（构）筑物的变形保持在可控范围之内。
我国铁路隧道设计规范规定，当围岩级别为V时，两相邻单线隧道间的最小净距应按3.0～5.0B（B-隧道开挖断面的宽度）设计，以保证隧道间岩柱具有足够的强度和稳定性，确保施工及结构的安全。
双流机场T2航站楼站隧道地层由上至下主要为：人工填土、粘土、粉质粘土、卵石土。隧道底板位于中密卵石土层，拱顶为松散卵石土层及粉质粘土层，主要穿越松散卵石土、稍密卵石土及中密卵石土层，围岩级别为V级，地下水以孔隙型潜水为主。
2.小净距隧道主要特点
（1）小净距隧道工程由于隧道间岩柱体厚度较小，施工时中夹岩柱体会出现塑性区，中夹岩柱体厚度越小、强度越低，塑性区将越大。
（2）小净距隧大施工，及时进行隧道支护，对抑制隧道洞周及中夹岩柱体塑性区发展有利，可以改善隧道的变形和受力条件，保证中夹岩柱体的稳定。
（3）施工小净距隧道时，先开挖较差岩体一侧的隧道，岩体的力学形态比先开挖较好侧隧道要好。
（4）小净距隧道中夹岩柱体加固根据不同围岩级别采取不同的加固措施，其效果是不同的。一般情况下，低级别围岩对中夹岩柱体采用注浆加固以提高岩柱体水平方向的约束作用，其效果比较好，而对于高级别围岩采用对拉锚杆支护中夹岩柱体效果显著。
3.隧道支护方案
小净距隧道的初期支护和二次衬砌支护与普通分离式隧道的支护方案基本无差别，初期支护作为主要的受力构件，承受大部分的荷载，采用喷锚构筑法；二次衬砌承受少量的荷载，作为安全储备，保证隧道长期使用的安全，采用模筑钢筋混凝土。
小净距隧道设计施工的重点在于采用合理的支护手段保证隧道施工期间洞周围岩及中夹岩柱体的稳定性，抑制塑性区的出现与发展。本工程隧道处于稍密、中密卵石土层，围岩级别为V级，围岩条件较差，故设计首要目标为采取有效的工程措施，以提高围岩自承载能力，加强隧道拱部上方岩体的抗拉强度，避免拉裂区的出现；提高中夹岩柱体的水平向约束，增强中夹岩柱体的支承能力，防止其在竖向荷载下发生破坏。根据以往成都地铁矿山法隧道工程相关经验，在卵石土层中打设锚杆长度>1.5m时，施工难度就比较大，锚杆施工质量无法保证，故该项目舍弃了对拉锚杆的设置。
综合工程自身特点及地区相关类似工程经验，本工程采用了对工程所处范围进行全断面地面预注浆加固，提高围岩自稳能力，并于隧道拱顶设置φ108mm注浆大管棚进行支护。相关支护参数如下：
（1）地面预注浆：全断面注浆加固，注浆材料采用42.5号普通硅酸盐水泥，水灰比1：0.75～1：1，要求加固土体28d无侧限抗压强度达到2MPa，RQD指标达到75。
（2）大管棚：采用直径φ108mm，壁厚5mm的注浆钢花管，管棚环向间距0.35m，长20m，外插角1°～2°。
（3）初期支护：厚300mm，采用C25早强喷射混凝土，全环设置单层φ6mm@200×200钢筋网片，格栅钢架纵向间距0.5m，采用4根φ28mm钢筋焊接组成。
（4）二次衬砌：500mm厚，为模筑钢筋混凝土，混凝土等级为C35。
（5）隧道开挖工法：采用CRD法开挖隧道，并要求先施工完成一侧隧道后，再施工另一侧隧道，以避免后施作隧道初期支护未及时跟进的情况，从而改善隧道的变形受力条件。
4.施工监控量测
通过本工程施工过程中监控量测数据显示，地表变形最大的测点是DB4-6，位于后施工隧道纵向中部靠近中夹岩柱侧，累积沉降值17.13mm。隧道监控量测测点布置图详见图1。
DB4-6测点地表累积沉降历时曲线图详见图2。
由施工监测结果表明，本工程周边变形控制在设计要求之内，达到设计预期，其变形特点与前期模拟计算结果基本一致。
5.结束语
综上所述，通过可靠的支护手段保证隧道中夹岩柱体的稳定在小净距隧道设计、施工中至关重要。提高围岩的自承载能力，加强隧道拱部的支护措施，能够有效地抑制小净距隧道中夹岩柱体塑性区的发展，减小工程周边环境的变形。文章通过对双流机场2航站楼站小净距隧道工程支护方案的案例分析、研究，积累了相关的工程经验，对后续类似工程具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]TB 10003-2016，铁路隧道设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2017.
[2]刘艳青，钟世航，卢汝绥，等.小净距并行隧道力学状态的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2000（05）：590-594.
[3]陈佳.大断面小净距隧道中间岩柱加固方案研究[J].公路工程，2014（04）：202-206.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-14792533.htm
