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世界最长高原冻土公路隧道建设创新集锦

发布时间:2016-12-27 00:00:00浏览次数:430次

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  共(和)玉(树)鄂拉山隧道全长9330米,是国内乃至世界最长的高原冻土公路隧道,也是共玉公路头号重难点工程。中铁五局五公司承担了进口段5145米的施工任务。隧道地处高寒缺氧地区,海拔4300米,科技含量高,高原又加多年冻土的自然条件,使施工遇到了很多世界性的全新技术难题。
  用黑色防晒网隔断太阳辐射
  青藏高原太阳辐射强、热量高,如何在多年冻土路段开挖,特别是隧道洞口开挖后有效的保护多年冻土的融化,对施工安全和顺利进行至关重要。五局标段位于隧道进口洞口浅埋段,地处第四系中更新冰水堆积物中,稳定性极差,开挖后可见大量的冻结层状冰,多年冻土冻结时,岩土体强度较高,但多年冻土开挖融化时,呈软塑状,成洞极为困难。
  项目部及时成立了科技攻关领导小组,对洞口浅埋段冻土施工展开技术攻关,经过反复研究和探索,打破黑色吸热对多年冻土保护不利的思维方式,成功应用黑色防晒网有效隔断太阳辐射,减缓多年冻土吸热融化作用,通过网内、网外的温度监测对比,搭设单层防晒网后,在中午温度最高25℃左右时,网内温度要低10℃左右;搭设双层防晒网后,网内温度能控制在5—8℃,为迟缓冻土融化、确保洞口施工安全创造了有利条件。
  操作简单、价格低廉、效果良好的黑色防晒网的创新应用,使得多年冻土鄂拉山隧道进口左右线顺利实现进洞。
  自进式锚杆代替砂浆锚杆施工
  鄂拉山隧道左洞洞口施工时值雨季,气温处于一年当中最高时段,边坡开挖后暴露于阳光直射下很快融化,造成坡脚积水浸泡坡脚反过来又影响边坡最终形成坍塌,施工难度极大。项目部积极与建设、设计、监理、咨询单位联系,并深入现场认真分析研究,决定采用台阶分层开挖法,弱爆破松动(少打眼少装药避免钻孔内回冻),再用挖掘机(带破碎锤)开挖和出碴。支护时通过在洞口搭设遮阳棚,边仰坡锚网喷支护后铺设砂袋覆盖黑色遮阳网进行降温,边坡脚设置片石混凝土保温挡墙,避免了冻土边坡热融滑塌。
  同时在边坡锚网喷支护过程中砂浆锚杆钻孔施工时容易卡钻,项目部大胆地选用自进式锚杆代替砂浆锚杆施工,因自进式锚杆具有钻、注、锚一体化的功能,一次成型是一种先进的锚固体系,成功解决了常规锚杆钻锚时的塌孔问题,较好地保证了复杂地质条件下的注浆效果,使边仰坡得到及时的防护,为洞门施工总结了经验也赢得了时间。
  跟管工艺防止冻土融化致管棚塌孔
  鄂拉山隧道进口海拔4300米,多年冻土浅埋段(洞口埋深仅1.9米)地表富冰含水量大,且土体碎石、块石含量大,钻杆在钻孔过程中与孔壁冻土高速摩擦发热传导,导致孔壁周圈冻土融化,发生孔内坍塌卡钻无法成孔,管棚施工难度极大。
  开工以来,施工严重受阻,几乎难以进展。面对困难,项目部及时组织相关人员进行技术攻关,经专家论证后,决定采用跟管工艺施工,即采用XYIB型地质钻机,钻杆前端加装偏心钻,具扩孔同步带进钢管套的钻进技术,用孔径125mm钻杆带进孔径133mm套管,其最前端加装导向钻头,后续管棚之间采用丝扣进行连接,利用水平定向钻机将棚管打入土体中。
  在钻进过程中,依据导向钻头内置的定位传感器传出的角度信号,对钻进角度进行调节,使管棚按设计轨迹钻进。当套管带进至设计深度后,撤回定向传感器和钻杆,用夹具夹住套管通过液压千斤顶(50t)顶在导向墙砼上形成反推力向外逐节退出套管。采用此创新技术后,有效解决了冻土融化导致的管棚塌孔问题,管棚施工稳打稳扎,顺利实现了鄂拉山隧道左右线进洞。
  浅埋冻土隧道洞身开挖与支护工艺
  鄂拉山隧道左右洞进口地表即浅又长。左洞埋深1.9m,250m浅埋段;右洞进口埋深仅2.6m,浅埋段约205m。在设计中,左洞进口110m、右洞进口75m又被定为VI级围岩,进洞前洞身30m段落采取相关标准的注浆管棚超前支护,洞身采用CRD法或CD法施工。
  由于CRD法导洞断面较小,要求必须采取小型机械和人工开挖,考虑到高寒缺氧地区人员的劳动强度大、工作效率低,从而导致施工进度慢。为解决这一难题,项目部根据地质情况和以往的施工经验,灵活采用了三台阶法开挖,VI级围岩冻土地段为防止掌子面溜坍,上台阶开挖时预留核心土,严格控制开挖步距,仰拱填充和一衬及时紧跟,稳扎稳打,步步为营,平稳渡过多年冻土浅埋地段。
  在施工中,中铁五局五公司还在低温早强混凝土配制解决隧道支护、一衬、二衬台车一次性衬砌成型解决隧道衬砌、质量管理和生态环保方面做出了创新。
  据悉,遮阳网和遮阳棚成功解决洞口多年冻土段的开挖施工,以及采用跟管施工工艺有效解决冻土融化导致的管棚塌孔问题,两项科技攻关获得了2011年度青海省共玉公路建设指挥部“科学技术进步创新奖”。
  

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  标题:世界最长高原冻土公路隧道建设创新集锦  地址:http://www.jianlihr.com/news/hangye/161228.html

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