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【摘要】本为介绍了新疆萨利克特Ⅱ标大断面砂卵砾石围岩支洞进入正洞的施工技术,采用了施工支洞平交口加强、门型钢架挑顶、小导洞开挖、钢纤维喷护补强等措施,保证了进洞安全,加快了施工进度,取得较为理想的效果。
【关键词】大断面砂卵砾石隧洞;支洞进主洞;施工技术
1、工程概况
新疆萨里克特水电站工程Ⅱ标施工支洞长189.65m,在主洞K6+950.521里程与之正交,此处围岩为Q3的砂卵砾石层,结构松散、无胶结、富含水、自稳能力差,洞室开挖后将受应力重新分布和施工过程扰动,坍塌、超挖现象严重,难以成洞。
施工支洞平交口加强支护段(K0+189.65~K0+199.65)长10m,开挖高度和宽度从K0+194.65分别逐渐过渡到6.88m和8.82m,支洞标准开挖断面高宽为5.6m和6.0m。采用I18工字钢拱架和挂网喷锚支护,榀距0.5m,每榀拱架由六节组成,拱脚处打设4根自进式中空注浆锁脚锚杆;钢拱架之间由φ20钢筋连接,间距0.5m,C25模喷混凝土厚0.3m;隧洞拱部120。范围内打设自进式超前注浆锚杆,环向间距0.3m,单根长度4m;边墙和拱顶打设系统锚杆,间排距1.0×0.5m,单根长3m,梅花型布设;锚杆均注射水泥-水玻璃双浆液。
主洞开挖高度8.65m,宽度8.70m。采用I18工字钢拱架和挂网喷锚支护,榀距0.5m,每榀拱架由六节组成,每节拱架拱脚处打设4根自进式中空注浆锚杆;钢拱架之间由φ20钢筋连接,间距1.0m,C25喷混凝土厚20m;隧洞拱部120。范围内打设自进式超前注浆锚杆,环向间距0.3m,单根长度4m;边墙和拱顶打设系统锚杆,间排距1.0×0.5m,单根长3m,梅花型布设;锚杆均注射水泥-水玻璃双浆液;隧洞边顶拱二衬厚0.55m,仰拱衬砌砼厚0.6m。
2、施工方案
2.1平交口加强段施工
支洞进入正洞的施工存在多次断面转换,施工技术较为复杂,且此处地质条件较差,经过充分论证和综合考虑后,确定施工方案如下:
当施工支洞K0+189.65~K0+194.65里程段钢架安装完毕后,根据支洞与正洞拱顶之间的高差,确定支洞拱顶的扩挖起始里程K0+194.65~K0+199.65,其拱顶抬高坡度控制在20%,同时按抬高的高度制作加长的工字钢架。
支洞与正洞边墙相交地段为三维受力状态,并且正洞开挖断面较大,为确保扩顶段正洞施工安全,在支洞与正洞交接处设置了0.6m(K0+199.05~K0+199.65)宽的加强环。加强环为在支洞I18钢架外侧增设了I25a门型钢架,门型钢架分节与支洞钢架焊接在一起,共计4榀,挑梁顶部用厚度1cm的钢板将其牢固焊接在一起。每处拱脚打设6根R32N自进式中空锁脚锚杆,钢架间采用Φ25钢筋进行纵向连接,间距50cm,钢架接头连接板处采用高强螺栓连接。
I25a门型钢架有横梁和立柱组成,横梁与支洞I18钢架空隙设置I25a型竖向立柱短撑,间距为50cm,两侧对称设置,牢固焊接并密实模喷C25砼填充。
在支洞靠近正洞的10m范围内施做设置I25纵向工字钢托梁并扩大拱脚,扩大拱脚50cm×50cm,喷射C25砼。同时施做I25钢架底板,底板钢架采用φ20钢筋连接,间距50cm,砼采用C20砼浇注,厚度25cm。底板钢架与边墙钢拱架牢固焊接在一起,形成闭合环,以提高承载力,约束初期支护的变形。施工支洞落底后进行掌子面封闭,喷射10cm厚C25砼。然后在K0+189.65~K0+199.65里程段及时喷护15cm厚钢纤维砼,挂网钢筋φ8@200×200mm,为施做正洞初期支护提供安全保证。
2.2小导洞施工
小导洞尺寸2.4m×4.2m×3.5m,按正洞轮廓线上坡开挖到正洞拱顶中线位置,然后向前平坡开挖至主洞右侧上台阶拱脚位置处,小导洞钢架临时支护及时跟进。
小导洞由人工采用弧形开挖预留核心土方式开挖。在上坡开挖过程中,小导洞拱顶120。范围内施做长4m的自进式超前中空锚杆,环向间距30cm,防止开挖导洞时顶部坍塌。小导洞采用I18工字钢支护,间距0.5m,每处拱脚打设6根自进式中空锁脚锚杆,以消耗或平衡围岩的二次应力。底部设置横向支撑与导洞钢架连为一体,构成临时闭合环。必要时导洞钢架横梁两端加设临时竖向钢(木)支撑。其他支护参数:φ8钢筋网片,网格间距20cm×20cm;系统锚杆长3m,间排距1.0m×0.5m,梅花布置;喷射C25砼。
施工中,导洞临时支护体系中的顶部钢架横梁位于正洞初期支护之外,后期施做正洞初期支护时不再取出,所以小导洞拱顶要高出正洞开挖设计线50cm,以满足临时支护、钢纤维喷护砼加固和预留15cm变形量需要。小导洞首榀钢架与支洞加强环之间设置纵向斜撑进行牢固焊接,保证小导洞稳定。
2.3正洞施工
小导洞内施工完毕后,安设正洞上台阶I18工字钢架,钢架间距50cm,Φ20钢筋连接,@=1.0m,钢架一侧落脚于支洞平交口加强环横梁钢板上,另一侧底角支在厚5cm木垫板上。小导洞内的初期支护完成3天后,拆除小导洞一侧的临时支护,人工进行主洞开挖和支护5m,然后采用人工配合挖机进行开挖和支护10m,封闭掌子面回头开挖正洞另一侧,待施工空间满足后,两侧工作面同时平行施工。其开挖方式为三台阶弧形开挖预留核心土;支护方式为:拱顶120。范围内施做长4m的自进式超前中空锚杆,环向间距30cm;钢拱架拱脚处打设6根自进式中空锁脚锚杆;喷护20cm厚C25砼,φ8钢筋网片@20cm×20cm;系统锚单根杆长3m,间排距1.0m×0.5m,梅花布置。锚杆均注射水泥-水玻璃双桨液。
2.4喷护钢纤维砼补强
为了约束三微洞段围岩的二次应力,初期支护必须有足够的刚度和强度,能够承受隧洞施工期间可能出现的荷载,特在主洞与支洞交叉段(K6+950.521)喷护15cm厚的钢纤维砼,挂网钢筋φ8@200×200mm,对本洞段初期支护进行补强,使其整体受力。
3、结束语
加强支洞加强段和主洞补强段围岩监控量测,根据量测结果及时调整加强支护参数,如收敛过大,增加横撑;如下沉过大,增加竖撑,确保施工安全。
通过实践证明,在砂卵砾石层围岩隧洞支洞进主洞施工中,这种方法能在短时间内获得足够的空间进行正洞施工,即保证了在复杂应力下软弱围岩的稳定,又加快了施工进度。