滬昆客專高覆蓋層巖溶隧道施工安全評(píng)價(jià)

滬昆客專高覆蓋層巖溶隧道施工安全評(píng)價(jià)

1隧道地質(zhì)概況上海港列車貴州段地形起伏大，地質(zhì)復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大。橋隧比達(dá)81.03%,隧線比更高達(dá)59.04%。有4~10km隧道17座,10km以上隧道2座;不良地質(zhì)發(fā)育,尤其是巖溶地質(zhì)發(fā)育,可溶巖段高達(dá)75%以上,多座隧道洞身處于巖溶水平循環(huán)帶內(nèi),同時(shí)煤層瓦斯及采空區(qū)、順層、危巖落石眾多;經(jīng)初步設(shè)計(jì)隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,有5座隧道須按Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道管理,11座隧道須按Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道管理。高家屯隧道位于貴州省六盤水市劉官鎮(zhèn),全長(zhǎng)6420m,進(jìn)口里程DK936+880,出口里程DK943+300。為鐵道部重點(diǎn)監(jiān)控的Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道,風(fēng)險(xiǎn)段占全隧比例55%。全隧一般涌水量為40000m3/d,最大涌水量為80000m3/d。2次襯砌、隧道襯砌隧道施工采用無軌運(yùn)輸,二次襯砌在圍巖及初期支護(hù)收斂穩(wěn)定后施作,二次襯砌按先墻后拱法一次灌注,仰拱超前施工。隧道襯砌采用液壓襯砌臺(tái)車,每個(gè)工作面配一臺(tái)12m長(zhǎng)襯砌臺(tái)車。為解決仰拱施工與開挖運(yùn)輸作業(yè)面的干擾,采用仰拱棧橋來保證仰拱施工時(shí)運(yùn)輸?shù)缆返耐〞场?堆棧橋設(shè)計(jì)3.1拱墻襯砌施工縫為確保仰拱與拱墻襯砌混凝土防水系統(tǒng)的統(tǒng)一,仰拱每循環(huán)施工長(zhǎng)度和襯砌一致,仰拱施工縫和拱墻襯砌施工縫留在同一里程。確定棧橋凈跨為12m,考慮兩端搭接及坡道,確定棧橋長(zhǎng)度為18m。3.2自卸汽車載機(jī)在襯砌前,通過仰拱棧橋的主要施工設(shè)備為裝載機(jī)、自卸汽車、挖掘機(jī)等,根據(jù)設(shè)備的空載重量、重載重量確定以自卸汽車重載時(shí)作為仰拱棧橋的驗(yàn)算荷載,考慮一定的安全系數(shù)取50t。3.3單鏈橋的寬度和中心距離的確定根據(jù)設(shè)備的走形寬度、輪胎的寬度、輪距凈寬,確定單片棧橋?qū)挾葹?.2m,中心距離2.2m。3.4節(jié)點(diǎn)的荷載計(jì)算跨中荷載時(shí):荷載為250kN,4個(gè)節(jié)點(diǎn)承受每個(gè)節(jié)點(diǎn)承擔(dān)荷載:250/4=62.5kN,計(jì)算截面最大受彎矩和最大位移。最大彎矩計(jì)算模型如圖1所示。最大剪力計(jì)算模型如圖2所示。3.5計(jì)算剖面模型的數(shù)量3.6自動(dòng)走行裝置選擇根據(jù)截面模量選取主梁,同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的自重(簡(jiǎn)易棧橋采取裝載機(jī)配合挖機(jī)移動(dòng),未考慮自動(dòng)走行裝置)。選擇主梁為HW400×400×13×21H型鋼,截面模量3340cm3,主梁長(zhǎng)度為18m,根數(shù)為2根;選擇連接橫梁為HN400×200×8×13H型鋼,橫梁長(zhǎng)度為80cm,間距為1m,共計(jì)19根。3.7拉應(yīng)力及剪應(yīng)力檢算時(shí)考慮車輛荷載及棧橋自重。最大應(yīng)力如圖3所示。計(jì)算如果如下:(1)拉應(yīng)力116.3MPa<145MPa(Q235最大容許拉應(yīng)力),滿足要求。(2)剪應(yīng)力26.8MPa<85MPa(Q235最大容許剪應(yīng)力),滿足要求。(3)考慮橋面系后,最大位移為:18mm(12000/600=20mm),滿足剛度要求。3.8面板組成ue鋼網(wǎng)棧橋設(shè)計(jì)具體如下:(1)棧橋長(zhǎng)度18mm,有效凈跨12mm;(2)棧橋單幅由2根縱梁及橫向連接的橫梁組成,面板采用ue78822鋼筋焊接而成;(3)橫梁長(zhǎng)度0.8m,間距1m,共計(jì)19根;(4)縱梁型號(hào)HW400×400×13×21,橫梁型號(hào)HN400×200×8×13,均為H型鋼,縱橫梁間采用焊接連接。4作業(yè)面仰拱棧橋及仰拱段模板的建造根據(jù)鐵道部120號(hào)文的要求,仰拱每循環(huán)開挖、支護(hù)進(jìn)尺不得大于3m。隧道開挖后,初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán),Ⅳ,Ⅴ級(jí)圍巖封閉位置距離掌子面不大于35m。必須選在仰拱棧橋作為仰拱施工時(shí)的運(yùn)輸通道。1)仰拱施工工藝流程移動(dòng)仰拱棧橋就位→仰拱開挖(不超過3m)→仰拱初期支護(hù)施工→仰拱開挖(不超過3m)→仰拱初期支護(hù)施工→(仰拱開挖支護(hù)12m)→仰拱鋼筋綁扎→仰拱移動(dòng)模架就位(帶仰拱模板)→仰拱襯砌混凝土灌注→仰拱填充混凝土灌注→混凝土養(yǎng)護(hù)→進(jìn)入下一循環(huán)。2)作業(yè)面仰拱棧橋及仰拱模板的配備配備48m自行式移動(dòng)棧橋一付,有效凈跨36m;18m簡(jiǎn)易分離式棧橋一付,有效凈跨12m;12m分離式仰拱移動(dòng)模架(帶仰拱模板)2付。整體式移動(dòng)棧橋主要用于Ⅲ級(jí)圍巖有仰拱段的快速施工,分離式簡(jiǎn)易棧橋主要用于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖段仰拱施工,兩者的結(jié)合可以大大的提高仰拱施工進(jìn)度,可以確保仰拱距掌子面的距離滿足要求。3)施工要點(diǎn)(1)仰拱棧橋就位時(shí),要注意安設(shè)的平整性及安設(shè)寬度符合設(shè)計(jì)要求,保證車輛行車安全及不同輪距的車輛均能通過仰拱棧橋;(2)車輛通過棧橋時(shí)限速5km/h,施工人員在棧橋下作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁車輛通過,確保作業(yè)人員安全;(3)仰拱棧橋上部的殘余混凝土及雜物應(yīng)及時(shí)清除,以保持棧橋上部的清潔。5簡(jiǎn)易仰拱棧橋特點(diǎn)一付簡(jiǎn)易仰拱棧橋質(zhì)量約15t,含加工費(fèi)約10萬元,而一付同樣凈跨的自行式仰拱棧橋需要25萬元左右。簡(jiǎn)易仰拱棧橋結(jié)