Полный анализ методов строительства тоннеля

В существующей практике строительства туннелей, учитывая стоимость строительства и скорость строительства, последовательность выбора метода строительства следующая: метод полного сечения → ступенчатый метод → метод круговой выемки с методом основного грунта → метод промежуточных стен (метод CD) → поперечная середина пристенный метод (метод CRD) → метод двухстороннего пилотного приямка; с точки зрения безопасности строительства порядок выбора должен быть обратным. Следует всесторонне рассмотреть вопрос о том, как сделать правильный выбор, исходя из реальной ситуации, но он должен соответствовать требованиям безопасности, скорости, качества и защиты окружающей среды, чтобы достичь цели избежать рисков, ускорить прогресс и сэкономить инвестиции.

1. Метод фронтальной выемки.

Метод полносекционных земляных работ — это метод строительства, при котором футеровка сооружается путем взрывания и одновременной формовки в соответствии с заданным контуром.

Применимые условия:

(1) Окружающая порода степени I — IV, когда она используется в окружающей породе степени IV, окружающая порода должна иметь условия для поддержания собственной устойчивости в течение периода от выемки полного забоя до первоначальной опоры.

(2) Существуют буровые установки или самодельные верстаки, а также высокопроизводительные погрузочно-транспортные машины и оборудование.

(3) Длина туннеля или строительного участка не должна быть слишком короткой. По опыту она не должна быть меньше 1 км. В противном случае применяется крупномасштабное механизированное строительство, что менее экономично.

Механизированное строительство тоннеля работает по трем основным направлениям:

Линия земляных работ: буровая тележка, загрузочная тележка, погрузчик с самосвалом (безрельсовая транспортировка), шлакопогрузочная машина с карьерной машиной и вагон-аккумулятором или тепловоз (гусеничная транспортировка).

Линия по производству анкерного торкретбетона: машина для впрыска бетона, манипулятор для впрыска бетона, платформа для работы с анкерной дробью, оборудование для подачи и транспортировки, а также оборудование для цементирования болтов.

Линия формования и футеровки: оборудование для смешивания бетона, автобетоносмеситель и насос, рабочая платформа для водонепроницаемого слоя, тележка для стальных форм для футеровки.

Конструктивные особенности анфас метода:

(1) Земляные работы и рабочее пространство большие, а вмешательство невелико;

(2) В полной мере использовать оборудование и по возможности сокращать рабочую силу;

(3) Есть несколько процедур, которые удобны для организации и управления строительством и улучшают условия труда;

(4) Экскаватор принимает форму за один раз, что меньше нарушает окружающую породу и способствует устойчивости окружающей скальной породы.

2. Построение ступенчатого метода.

Пошаговый метод состоит в том, чтобы сначала выкопать верхнюю половину секции, а затем выкапывать нижнюю половину секции одновременно после того, как выемка достигнет определенной длины, а верхняя и нижняя половина секции идут параллельно в одно и то же время. время; По длине ступеней делятся на три типа: длинные, короткие и ультракороткие. В последние годы из-за конструкции туннелей большого сечения появились трехступенчатые методы временной инверсии и даже многоступенчатые методы.

Относительно того, какой ступенчатый метод следует использовать в строительстве, следует принимать решение в соответствии со следующими двумя условиями:

(1) Время, необходимое для того, чтобы первоначальная опора сформировала замкнутую секцию. Чем хуже окружающая скала, тем короче время закрытия.

(2) Требования к размеру строительной площадки для выемки грунта, опоры и балластировки механического оборудования, используемого при строительстве верхней секции.

В слабых вмещающих породах первое должно быть основным, а второе следует учитывать для обеспечения безопасности строительства. Когда условия окружающей породы лучше, главное внимание уделяется тому, как лучше проявить механическую эффективность и обеспечить экономическую эффективность строительства, поэтому следует учитывать только последнее условие.

Преимущества и недостатки ступенчатого метода выемки грунта:

Метод ступенчатой ​​выемки грунта может иметь достаточно рабочего пространства и значительную скорость строительства. Однако верхние и нижние операции имеют помехи; хотя ступенчатая выемка грунта увеличивает количество нарушений окружающей породы, ступенчатая выемка способствует устойчивости поверхности выемки. Нижняя часть более безопасна, особенно после того, как верхняя часть выкопана и закреплена, но следует обратить внимание на влияние нижней части на устойчивость верхней части.

При копании ступеней обратите внимание на следующие моменты:

(1) Решите проблему взаимного вмешательства между работой верхней и нижней половины секций. Микрошаги в основном объединены в одну рабочую поверхность для одновременной выемки грунта; длинные ступени в основном открыты, а вмешательство невелико; в то время как короткие шаги вызывают больше помех, и следует обратить внимание на организацию работы. Для туннелей меньшей длины верхняя половина секции может быть пройдена до того, как будет построена нижняя половина секции.

(2) При выемке нижней части следует обращать внимание на устойчивость верхней части. Если устойчивость окружающей породы хорошая, выемку можно проводить поэтапно; если устойчивость окружающих пород плохая, нижний отсчет цикла выемки грунта следует сократить; если устойчивость хуже, ее можно смещать влево и вправо, или можно сначала вытащить средний желоб, прежде чем копать Боковой отвод.

(3) После выкапывания нижней боковой стены бетон необходимо сразу же распылить, а первоначальную опору следует сделать в соответствии с правилами.

(4) Работы по измерению должны быть своевременными, чтобы учесть величину смещения свода, основания арки и середины боковой стены. Когда обнаруживается, что скорость увеличивается, необходимо немедленно закрыть перевернутую арку.

3. Метод основного грунта для кольцевой выемки.

При кольцевом методе выемки грунта для удержания основного грунта следует обратить внимание на следующие моменты:

(1) Длина круговой выемки грунта должна составлять 0,5-1,0 м, а площадь основного грунта не должна быть менее 50% от всей площади разреза.

(2) Опора распылительного анкера и опора стального каркаса должны быть построены вовремя после земляных работ. Смежные стальные рамы должны быть соединены стальными стержнями, а анкерный стержень с угловым замком должен быть спроектирован и изготовлен в соответствии с требованиями конструкции.

(3) При плохих геологических условиях в окружающих породах и коротком времени самостабилизации перед выемкой грунта следует выполнить предварительную поддержку в соответствии с проектными требованиями.

(4) Выемка основного грунта и нижних ступеней должна быть завершена, и торкрет-бетон должен достичь 70% расчетной прочности.

4. Метод промежуточных стен (метод CD)

Метод CD — это метод строительства, при котором сначала выкапывается одна сторона туннеля в туннеле с большим пролетом и слабой окружающей скальной породой, сооружается средняя боковая стена, а затем выкапывается другая сторона. Он в основном используется в двухпутных туннелях с глубоко заглубленными твердыми породами в окружающих породах четвертого уровня. Участки и старые лёссовые туннели (окружающая порода IV класса).

5. Метод перекрестных соседей (метод CRD)

Метод пересечения стен заключается в том, чтобы выкопать одну или две части одной стороны туннеля в туннеле с большим пролетом со слабой окружающей горной породой, установить средние стены и диафрагмы детали, а затем выкопать одну или две части другой стороны. тоннеля для завершения строительства диафрагмы; затем выкопайте последнюю часть первой стороны конструкции, продлите среднюю стену и, наконец, выкопайте оставшуюся часть. Когда короткошаговый метод затрудняет обеспечение стабильности лица, следует использовать метод CRD с малым размером сечения, что более выгодно для контроля деформации.

Закон CD — это аббревиатура от «Центральная диафрагма», а закон CRD — это сокращение от «Поперечная диафрагма». Эти два понятия связаны и отличаются друг от друга. Они используются в туннелях с относительно слабым пластом и большим сечением. Первый — это метод земляных работ путем разделения перегородки со стальной опорой и торкретбетоном; последний представляет собой метод использования перегородки и переворота для разделения секции вверх и вниз, влево и вправо для выемки грунта, и геологические условия требуют, чтобы секция была разделена. Метод принят в своевременных закрытых условиях. Таким образом, единственное различие между методом CRD и методом CD состоит в том, что каждый шаг процесса строительства требует использования временных инвертирований для закрытия секции.

При использовании метода CRD или метода CD ключевой проблемой является удаление средней стенки. Вообще говоря, среднюю стенку следует снимать только после того, как вся секция закрыта и смещение каждой секции полностью стабилизируется.

6. Метод пилотной ямы с двойной стенкой.

Метод двустороннего пилотного котлована обычно делит секцию на четыре секции: пилотный котлован на левой и правой боковых стенках, верхний основной грунт и нижняя ступенька. Принцип состоит в том, чтобы использовать две промежуточные стены, чтобы разделить всю большую часть туннеля на три небольших участка слева, посередине и справа для строительства. Отверстие временно поддерживается для формирования полного сечения. Пилотные отверстия с обеих сторон имеют форму перевернутого гусиного яйца, что позволяет контролировать опускание хранилища.

Когда пролет туннеля большой, требования к оседанию поверхности жесткие, окружающие горные породы особенно плохие, а односторонний пилотный метод трудно контролировать деформацию окружающей породы, может использоваться двухсторонний пилотный метод. Полевые измерения показывают, что оседание поверхности, вызванное методом двухстороннего пилотного карьера, составляет только 1/2 от метода коротких шагов.

Хотя метод пилотного туннеля с двойными стенками имеет много участков выемки и большие нарушения, для закрытия всей секции первой опоры требуется много времени, но каждая секция закрывается сразу после выемки грунта, поэтому деформации во время строительства почти не происходит. . развивать. Строительство двухстороннего пилотного туннеля является безопасным, но скорость ниже и стоимость выше. Этот метод в основном применим для таких пластов, как связный слой почвы, слой песка и слой яиц песка.

Последовательность построения метода двухстороннего пилотного туннеля следующая:

(1) Выкопайте пилотную яму с одной стороны и впервые вовремя закройте ее.

(2) Выкопайте пилотную яму на другой стороне после надлежащего расстояния и соорудите основную опору.

(3) Выкопайте верхний слой грунта, чтобы построить основную опору арки, при этом основание арки опирается на основную опору пилотного котлована с обеих сторон.

(4) Выкопайте нижние ступеньки и постройте первую опору внизу, чтобы закрыть всю секцию первой опоры.

(5) Снимите первую опору пустой части пилотной ямы.

(6) Постройте внутреннюю подкладку.

Обратите внимание на следующие моменты в методе двухстороннего пилотного приямка:

(1) Следующая выемка может быть проведена только после выемки пилотной ямы боковой стенки. При плохих геологических условиях в нижней части каждой ступеньки следует устанавливать временную стальную раму или временную перегородку в соответствии с проектными требованиями.

(2) При выемке каждой части периферийный контур должен быть как можно более гладким.

(3) Земляные работы должны быть выполнены на другой стороне после того, как прочность торкретбетона на первой стороне выемки достигнет проектных требований.

(4) Продольное расстояние забоя пилотных котлованов слева и справа должно быть не менее 15 метров.

(5) Когда котлован формирует полную секцию, первоначальное опорное закрытие всей секции должно быть завершено вовремя.

(6) Перегородка и временные опоры должны сниматься по частям при заливке вторичной футеровки.