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大跨度扁平洞室开挖技术 1、工程概况 本洞室工程由3部分组成，即主洞室（含门库和口部人员通道）、人员掩蔽部、机械通风洞。主洞室是在原16m跨、净高6.8m的小型洞室的直通道基础上扩挖而成，成型后净跨度为40m，净高12m。本标段主洞室施工长度为316．664m，最大开挖宽度44.4m，高度14.54m，矢跨比为0.188，属大跨扁平洞室。 2、工程特点 1、主洞室开挖跨度大，净空高。 2、支洞室多，断面变化大。 3、开挖方案 据设计和召标文件要求，本洞室工程开挖方案为左右导洞开挖完成后,必须横向多次拟定为横向跳格开挖施作初期支护紧跟和二次衬砌，再将两相邻已施作二衬间的岩体横向开挖,该方案每开挖纵向长度达到10米左右，就要进行一次被覆台架、模板的拼装，被覆混凝土施工。根据现场实际施工情况，按照该方案每完成10米洞室的开挖、初期支护和被覆施工总时间近120天左右，大大超过合同工期要求。 3、开挖方案 该工程断面大,结构复杂,设计文件中对该工程地质情况探测不十分清楚,根据现场踏勘及调研，拟定主洞库施工方案如下: 主洞库采用左右导洞分部开挖在扩挖的方法。 左导洞宽12米（ ①部），利用自制凿岩台架，风钻开挖，布置两个工作面，自洞口至第一支洞处和第二支洞至分界点同时开挖。采用全断面开挖，光面爆破。 3、开挖方案 右导洞宽16米（②③部），采用液压凿岩台车自第一支洞附近靠洞内处挑顶垫碴后形成工作面，然后向洞内推进，原洞库的拆除与洞身开挖同时钻眼爆破。待洞内段开挖完成后，再向洞外推进，采用全断面开挖，光面爆破。 中隔墙宽9.5米（④部）右侧墙宽6.9米（⑥部）和拱脚开挖均采用简易台架作业，风钻钻眼作业。 切口宽度右5~20米开始，逐步扩大。 3、开挖方案 衬砌混凝土灌筑紧随开挖作业，采用机械式整体可移动台车，整个断面一次性灌筑，台车长度10米。台车采用轨行式，从第一环衬砌开始向洞内洞外交叉进行，至标段终点后向洞外单向推进。 确定初步方案确定后，分别采用了三维空间结合二维平面应变模型的数值模拟手段，利用2D、3D—σ软件及ANSYS软件进行仿真分析。分别分析了不同开挖部分和不同开挖长度围岩稳定性能等参数进行互为参考和验证，以探讨施工方案的可行性及合理的纵向开挖长度。 3、开挖方案 其次采用上下台阶法开挖宽度为6.9米的右侧墙（⑥部），以减少每次爆破数量，减少围岩受到较强的二次扰动，初期支护紧跟；最后采用上下台阶法开挖宽度为9.5米的中侧墙（④部），以减少每次爆破数量，减少围岩受到较强的二次扰动，初期支护紧跟；开挖完成后即进行被覆台架的拼装,形成被覆工作面，待被覆混凝土达到规范和设计要求一定强度后顺序进行上部跳格开挖的各部分，从而顺序进行被覆混凝土施工。 3、开挖方案 2002年9月在施工现场组织召开了“该洞室施工方案论证会”，在合理的仿真模拟分析基础上并通过在隧道及地下工程领域有较深造诣的专家的技技术论证，采用有限长度的纵向开挖（开挖长度20米），围岩和结构是稳定的，即能保证施工安全，使工序间衔接合理，工程进度得到较大提高。总体施工方案由原来的跳格开挖改为以左导洞先行，以探明地质状况，右导洞、右侧墙和中隔墙顺序开挖的施工方案得到了专家与甲方的认可（如图1、图2）。 3、开挖方案 为保证施工安全，采取先在洞室左侧开挖１２米的导洞（对于４-４和５-５断面梁垫处拱脚留至衬砌施工前进行开挖和支护），左悼洞开挖采用多功能台架配合风动凿岩机进行全断面开挖（洞口３０米地质破碎段采用上下台阶法进行开挖，下台阶预留开挖高度４.５米），以探明地质。 左导洞分别从Ｋ０+５２８.２４和Ｋ０+３８７.６两个工作面向洞内方向掘进，掘进 3、开挖方案 完成后，在K0+320~+340处横向开挖中隔墙、右导洞、右侧墙并及时支护以形成衬砌工作面。 随后在K0+325~+335断面范围内拼装１＃衬砌台架，进行衬砌混凝土施工，第一模衬砌混凝土施工完毕后，在混凝土达到设计和规范要求的强度后，移动台架至K0+330~+320断面处，从K0+340处往洞外顺序进行右导洞、右侧墙、中隔墙开挖和初期支护，开挖宽度满足衬砌工作面后，进行衬砌，循环纵向掘进。 3、开挖方案 根据K0+340~+305段开挖、初期支护、被覆等过程的监测，其监测结果基本同仿真模拟分析结果接近，并满足规范要求