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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇隧道施工技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 隧道;巖溶;施工;處理;技術
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)01-0121-02
0 引言
溶巖是一種特殊的地質情況,它對于我們的隧道施工有著極大的影響,所以處理起來也十分的困難。就像那些位于隧道底部的溶洞,其填充物不僅深,而且較為松軟,所以常會使隧道的基底處理十分困難;有些溶洞的巖體較為破碎,從而容易導致塌方;更或是隧道施工的過程中會遇到地下的暗河。這些也都造成了隧道在熔巖地質下施工的困難。下面我們就來對隧道巖溶地質處理與施工技術進行簡單的探討。
1 巖溶地質的形成
所謂“熔巖”就是可溶性的巖石,這種巖石在收到包含CO2流水的腐蝕后加以沉積就形成了熔巖地質。這種地質地貌往往會呈現出奇形怪狀的石芽、石林、洞穴以及地下河或是峭壁等等自然的地質景觀。
溶洞是石灰巖在地下水長期的溶蝕作用下所形成的自然現象。石灰巖中包含的主要成分為CaCO3在含有CO2的地下水的作用下會進行化學反應,從而生成Ca(HCO3)2而Ca(HCO3)2是一種具有水溶性的物質,所以石灰巖中的空洞就會漸漸的變大。當年深日久之后,這些巖石就會被溶解和分割成各種各樣,千姿百態的山峰或溶洞,而我們也將這種地形地貌統稱為喀斯特地形。
2 綜合超前地質預報
2.1 長距離預報與短距離預報相結合 綜合運用紅外線探水地質雷達、地震波反射法等多個途徑長距離探測施工掌子面前方30~100米的巖體的構造、軟巖及發育情況、斷層構造、構造破碎帶以及前方巖體飽水情況,并且基于探測數據展開分析。以掌子面揭示圍巖水文地質相似比擬法,作為近距離推測預報,來推測前方近距離巖體、巖溶發育情況和巖性。
2.2 物探和鉆探相結合 通過物探快速鎖定異常范圍,提高鉆探的預見性。反之,物探是否異常也可以通過鉆探得到驗證,再輔以客觀的對比分析,物探解譯會更加客觀、準確,施工活動便更有針對性。
2.3 洞內探測和洞外觀察相結合 施工中,某些地段可能存在重大地質問題,進洞實地探測前觀測地表情況,根據收集地質信息安排洞內探測相關事宜。
3 隧道巖溶地質處理與施工技術
3.1 穿越巖溶不良地質段的施工原則 基于巖溶不良地段探測信息確定施工原則:“以堵為主、限量排放、排堵結合、綜合治理”。具體工法:先將巖體封閉,應用超前長管棚、超前小導管,正面長、短孔結合壓漿把滲水通道堵塞,在隧道開挖輪廓線外形成預支護帷幕,結合管道排水,盡量在圍巖外把地下水堵住,余下量少的水經隧道排出;短進尺,分多臺階留核心土開挖,在合適的時間和部位進行支護;通過徑向小導管注漿,使巖體團結,將水路封堵嚴密,這樣一來,隧道便形成了止水承壓套拱。實時監測是不良地質段安全施工的重要前提。結合監測數據,提前制定應急預案,完善基礎設施,將事故發生率降至最低。
3.2 隧道巖溶段地下水的處理技術 在隧道建設過程當中,其頂部溶洞若無填充,則常會有水流下來,并沿著溶洞中原來的水流通道自行排出。為了使這些溶洞自行排水的通道,不被隧道建設所阻,我們一般會在隧道的底部修建暗溝,從而讓溶洞中的水能夠通過這些暗溝連接原有的溶洞自行排水通道自行排出。
3.3 隧道溶洞分部注漿處理技術
3.3.1 注漿工藝探討 基于探測所獲信息(如地質狀況、圍巖構造等)安排相應的注漿形式。注漿材料除了有水泥漿以外,還有水泥漿和水泥-水玻璃雙漿液等化學漿液,其施工工藝如下:
①雙液漿的配置及特性。雙液漿的配合比根據試驗而定。這種漿液由水泥漿和水玻璃按照1∶0.3~1∶0.7的體積比和0.7∶1~1.5∶1水灰比配置而成,水玻璃摻入量越少,雙漿液會越快凝固。如果實際施工中有速凝要求,可在漿體中添加外加劑(食鹽、三乙醇胺速凝劑等)。當水泥漿和水玻璃的體積比為1∶0.4~1∶0.6時,漿液使石體抗壓強度達到上限。實際施工中采用的雙液漿為1∶1水灰比的水泥漿和35°Be的水玻璃,前者與后者的體積比為1∶0.5。水玻璃的比重理論推算為145/(145-35)1.318t/m3,在實際試驗中1∶1水泥漿比重是1.512t/m3,該雙液漿的初凝、終凝時間分別為6min、90min。
②注漿壓力。注漿壓力是一種提高巖(土)層裂隙中漿液的流動性的驅動力。施工中,要達到預期的擴散填充效果,使漿體發揮加固堵水的功效,注漿壓力還必須克服地層裂隙阻力及巖(土)內天然水頭壓力。鑒于此,當漿液的黏稠度一定,巖(土)層裂隙的水頭壓力、粗糙度、寬度以及發育程度都可能成為影響注漿壓力的主要因素。巖(土)體被劈裂有可能是過高的壓力所致,適宜的注漿壓力通常在0.5~1.0MPa。
3.3.2 注漿材料 注漿材料內圈孔主要是水泥單液,補充的部分是超細水泥和CS漿。外圈孔主要是雙漿液和水泥單液漿,補充的部分是超細水泥漿液。實際施工中,可用標號不低于42.5R的普通硅酸鹽水泥制備CS漿和水泥單液漿。
3.3.3 施工關鍵技術
①預埋孔口管及施作止漿墻。在施作止漿墻時,根據設計要求在腳手架的指定位置焊接預埋孔口管,漿墻混凝士施工時為避免其漏漿,可用編織袋堵塞孔口管末端。預埋孔口管后施作為止漿墻。
②鉆孔。鉆孔階段要做好現場記錄,盡量一孔多用。打設注漿孔時,實時觀測水量變化,以便對前方巖性、裂隙發育有大致的了解,提高注漿方案的針對性。對注漿效果檢查評定,總結經驗,優化注漿設計及方案。因此,做好鉆孔記錄是帷幕注漿施工中最重要的一個細節。
③壓水試驗。正式注漿前,用0.8倍的注漿壓力終壓進行壓水試驗,壓水試驗中注水時加入紅色藥水(該紅色藥水與水泥漿、水玻璃不會發生反應)。
3.3.4 溶洞段在隧道超欠挖中的技術處理
①對爆破方式的選擇:爆破方式包括全斷面的一次性爆破、臺階法爆破、導洞先行擴大爆破和預留光面層爆破等方式。對于溶洞段來說,運用預留光面層或導洞先行開挖的控制爆破的方式非常有益。在減少超欠挖,改善開挖成型的同時,在爆破產生的振動和應力波的影響下,可以減少由于對圍巖的破壞作用。
②調整動態爆破參數:在溶洞段施工過程中,要不斷的觀測描述開挖面,并預測圍巖的節理裂隙狀態,利用調整爆破參數和施工方法來控制超欠挖的動態施工。
3.3.5 溶洞段隧道出現塌方的處理 一旦出現塌方,溶洞段一般都是大塌方,塌方面積在100m2以上,塌穴的高度在10m以上,冒頂現象一般易發生在洞頂巖層較薄的部位。處理措施是:如果塌方將整個隧洞堵塞,并且不了解塌方規模和規律,可運用錨噴法,管棚法等多種措施進行處理;如果當前的地質條件較為復雜或者塌方段埋藏不深,難以保障對洞內處理的安全,遇到這種情況應采用灌漿法和環行導洞法進行綜合處理。
4 結束語
巖溶山區隧道施工地質條件、巖溶發育是復雜多樣的,本著“動態施工、動態設計”的原則,在穿越巖溶不良地質段時應根據實際巖溶揭示情況和巖溶水水壓情況,確定施工方案;施工中要以安全為前提,認真做好監控量測工作,確保巖溶隧道的施工及運營安全。
參考文獻:
[1]張民慶,黃鴻健,苗德海等.宜萬線隧道工程巖溶治理技術與工程實例[J].鐵道工程學報,2008(1):26-36.
關鍵詞:隧道工程初期支護襯砌施工
一、工程概況
本合同段隧道:K1+995~K2+540,長545米(其中明洞30米,暗洞515米)。明洞按明挖施工,暗洞按新奧法(NATM)施工。本隧道為連拱整體式單向行車雙車道隧道(上下行分離),單洞全長540m,其中明洞15米,暗洞Ⅴ級圍巖140米,Ⅳ級圍巖120米,Ⅲ級圍巖760米。設計車速為100km/h,車行道2*3.75m,凈寬10.25m,凈高5.0m。隧道內路面為復合式路面上面層采用瀝青混凝土,下面層采用C40砼。隧道襯砌采用復合式支護結構形式。
二次襯砌結構支護設計參數:V級圍巖拱圈襯砌厚度50cm、仰拱50cm;IV級圍巖拱圈襯砌厚度40cm、仰拱40cm;Ⅲ級圍巖拱圈襯砌厚度35cm;
二、隧道襯砌施工
本標段隧道按復合襯砌設計,二次模注襯砌時間應在圍巖量測周邊收斂速度0.1~0.2mm/d,拱頂下沉速度0.07~0.15mm/d;變形量已達到預計總變形量的80%以上;且變形速率有明顯減緩趨勢時,方可進行,即適時襯砌。配2套全液壓鋼模臺車及砼輸送泵,運輸采用砼輸送灌車,洞口設一拌合樓統一拌料。
1、襯砌設備配置
(1)襯砌臺車
全斷面液壓襯砌臺車示意圖
(2)混凝土的拌制:采用自動計量混凝土拌合樓,集中生產混凝土。
(3)混凝土的運輸:采用混凝土輸送車運輸,輸送泵泵送混凝土,插入式振搗器與附著式振搗器配合振搗密實。
(4)襯砌臺車定位:采用STZ型激光經緯儀導向,現場設工程測試試驗室,配齊試驗技術人員和設備,負責各種原材料及混凝土的試驗工作,確保混凝土襯砌內實外美,斷面尺寸準確無誤,一次達標。
2、襯砌時間
二次襯砌在圍巖與初期支護變形基本穩定,位移收斂速度已呈明顯減緩趨勢進行。所產生的各項位移量已達到預計總位移量的80-90%;周邊位移速率小于0.1-0.2mm/d,拱頂下沉速率小于0.07-0.15 mm/d的時候進行。
3、襯砌測量
二次襯砌實施前夕,在初期支護的兩邊墻上,每10m施測一組腰線,以控制仰拱及基礎澆筑。然后立模完畢后,用水準儀分別對襯砌斷面的兩邊基面和拱頂高程檢查,同時利用中線點拉線對墻進行對中檢查,以控制隧道各部位的幾何尺寸。
4、襯砌檢測
隧道二襯結束后,委托具有相應測試資質的單位,采用地質雷達來檢測二襯厚度及是否有孔隙和空洞。
5、施工方法
1、二次模筑襯砌施工工藝流程
(1)立模
(2)就位調整
前后調整:通過臺車走行機構來完成。左右橫向調整:3cm以內用側向千斤頂調整,超過3cm需先調整軌道位置。模板高度調整:單調垂直油缸。
(3)灌注混凝土
檢查堵頭板、接縫模板是否安裝牢固。檢查灌注部位的作業窗是否關閉。檢查輸送管接頭是否牢靠。灌注混凝土前,用水將基底沖洗干凈,灌注時兩側同時進行,防止19641125造成偏壓導致跑模,灌注部位的作業窗兩側必須都用銷子插上。
(4)拆模
當襯砌混凝土達到拆模強度時,先拆除堵頭板和接縫模板的伸縮桿,再拆除側向千斤頂和側向油缸機械鎖插銷以及油缸與模板的聯結,下降垂直油缸和托架,放下上層腳手板。用垂直油缸同步頂升托架并與模板聯結,將側向油缸與模板聯結起來。先將拱頂模板收攏鉸和翻轉鉸處的對接螺栓,放下其余腳手板,松開基腳千斤頂。再收兩側模板。同步下降垂直油缸,使模板與襯砌混凝土全部脫離。
(5)養護
拆模后即對混凝土進行灑水養護。
2、施工工序
a、仰拱、填充(或墊層)澆筑完畢后,安裝墻后縱向φ100排水管及防水板,防水板要與排水管反卷起并用細鐵絲綁扎牢固。鋪掛防水板時保證防水板的松弛度。
b、在上組襯砌接頭施工處安裝膨脹止水條;在圍巖類別變化及明、暗洞交界處安設止水帶。
c、模板臺車準確對位,牢固支撐;通知測量監理工程師復核臺車中線、拱頂高程、臺車張開寬度等。
d、泵送澆筑拱墻砼。
e、混凝土脫模強度必須達到2.5Mpa以上,脫模時間必須按照規范要求和試驗確定,脫模后及時養護混凝土,養護時間不少于14天。
3)、施工要求
A、防排水
a、土工布及防水卷材的鋪設
采用無釘鋪設工藝。
鋼筋網、管道等凸出部分,先切斷后用錘鉚平抹砂漿素灰。錨桿有凸出的部位時,螺頭頂預留5毫米切斷后,用塑料帽處理。補噴混凝土使其表面平整圓順,凹凸量不得超過±5厘米。
采用400g/m2土工布及隧道專用防水卷材復合式的防水卷材,鋪設時,先用電鉆在初期支護面上鉆孔,釘上小木頭,在木頭上釘釘,將防水卷材上的繩子固定在釘子上,從而將防水卷材固定在初期支護面上。
鋪設防水板時,采用手動專用熔接器熱熔在襯墊上,兩者粘結剝離強度不得小于防水板的抗拉強度。
防水板之間采用專用熔接器熱熔粘結,結合部位不得小于100毫米,且粘結剝離強度不得小于母體拉伸強度的80%。
b、施工縫、變形縫安裝
在每組襯砌接頭有一條環向施工縫,間距隨一次澆筑砼長度而定。因施工縫處為防水的薄弱環節,因此在二次襯砌施工時,必須加強施工縫處的防水施工,提高防水質量。
止水帶安裝示意圖見如下圖所示:
c、環向盲溝的安設
在富水區段按1.5~3米安設一道環向盲溝,其他地段按5米一道。環向盲溝采用φ50軟式透水管,安設時,透水管底部要和邊墻底部φ100HDPE波紋管相通。
d、土工布、防水卷材、BF遇水膨脹橡膠止水條、軟式透水管性能要求:
B、模筑砼
①采用抗滲強度大于S8的砼進行拱墻襯砌;地下水對砼具有分解類弱~中等腐蝕和硫酸鹽結晶類弱~中等腐蝕,采用二級防護,選用礦碴硅酸鹽水泥,砼采用抗腐蝕性砼。
②澆筑二次襯砌砼時,嚴格按照配合比的要求控制砼的塌落度,不得隨意更改砼配合比。
③澆筑砼時采用對稱進行澆筑,左右側高差不得大于1.5m,防止砼偏壓造成臺車跑模,拱部振搗采用附著式振搗器振搗。
④砼應分層振搗,每50cm振搗一次,振搗時振搗棒距離模板不得小于20cm,不得漏振。
C、二次襯砌鋼筋
①隧道所用的鋼筋采用雙面焊接,焊縫長度不小于5d直徑,5d搭接長度內鋼筋彎曲0.5d,保證焊接后的鋼筋在一條軸線上;(d表示鋼筋直徑)
②在任一有鋼筋焊接接頭的區段內,同一個斷面鋼筋接頭不得大于鋼筋總數的50%,區段長度不小于35d且不小于50cm;
③焊縫寬度≥0.7d,焊縫深度≥0.3d;
④鋼筋加工
a、根據上述鋼筋焊接要求,二次襯砌及仰拱鋼筋加工成以下示意圖的形狀,便于施工
b 、其它要求:
b.1鋼筋施工前,做好砂漿墊塊,墊塊強度不得低于10號,墊塊厚度不得小于5cm;
b.2鋼筋安裝時,每2m安放一個砂漿墊塊,并用細鐵絲將其綁扎在主筋上,
b.3鋼筋半成品存放時,必須墊高固定存放,不得污染鋼筋表面。
D、模板安裝
1)襯砌臺車就位后,張開臺車的模板至設計襯砌輪廓線的要求,固定模板;
2)端頭模板,端頭模板采用木材加工而成,環向拼裝而成,木模板環向用角鋼連接成一個整體,外側再用鋼管斜支撐角鋼,用以加固端頭模板,如圖所示:
三、質量要求以及注意事項
①砼灌注:砼采用分層、左右交替對稱澆注,每層澆注厚度不得大于0.8m;兩側高差控制在30cm以內。澆注過程要連續,避免停歇造成“冷縫”,間歇時間超過1小時則按施工縫處理。
②砼專人定位搗固:專職搗固手定人定位用插入式振動器搗固,保證砼密實;起拱線以下輔以木錘模外敲振和搗固鏟搗固,以仰制砼表面的氣泡產生。灌注過程中嚴禁用振動棒拖拉砼。
③鋼筋保護層:鋼筋砼襯砌采用泵送砼,由于灌注速度快,鋼筋變形顯著,易造成拱部鋼筋保護層減少。因此要適當加大混凝土墊塊厚度并放慢砼灌注速度。
④矮邊墻頂面處砼接縫處理:砼開盤前先泵送同級砂漿,砂漿量以邊墻上平鋪2cm為宜,以保證矮邊墻同拱墻砼的連接,防止模板縫隙漏漿造成砼泛砂或露骨;同時起到潤濕輸送泵管道的作用。
⑤砼輸送泵管路布置:接頭管箍應避免不當接觸造成爆脫,管路宜用方木支墊高出地面,穿過臺車時管箍不與臺車構件相接觸。砼輸送管路端部設置一根軟管,軟管管口至澆筑面垂距控制在1.5m以內,以避免砼集料堆積和產生離析。
⑥砼對稱灌注時間控制:采用砼灌注時間和灌注高度兩個指標進行控制,即單側砼灌注高度達0.8m時必須換管;砼灌注間歇時間不超過砼初凝時間,我們規定每側連續灌注時間達60分鐘時必須換管。
關鍵詞:隧道;錨噴支護
中圖分類號: U45 文獻標識碼: A 文章編號:
我國地形多種多樣這增加了我國隧道工程的難度,但是靈活性強、適應性強的錨噴支護施工技術大大降低了隧道工程的難度,目前在隧道工程中錨噴支護施工技術被普遍運用。
一、錨噴支護施工技術簡介
錨噴支護是指金屬錨桿、噴射混凝土相組合的聯合支護技術。錨噴支護有兩種結構,第一種結構是臨時性支護結構,第二種結構永久性支護結構。錨噴支護是一個很多部分相互作用的體系,包括混凝土噴層、錨桿、圍巖。錨噴支護的主要作用是防止巖體滑動和分離。隧道周圍一定厚度的圍巖通過錨噴支護施工技術轉變成自承拱,使圍巖更加穩定。
錨噴支護類型一般有噴射混凝土支護、鋼筋網噴射混凝土支護、錨桿噴射混凝土支護、錨桿鋼筋網噴射混凝土聯合支護、錨噴加設鋼拱架或設置仰拱支架。
二、噴錨支護施工技術在隧道工程應用的優點和缺點
1.噴錨支護施工技術在隧道工程應用的優點
每個隧道工程所在的地址不一樣,周圍地質不同,造成了每個隧道工程都有不同的特點。對于一個隧道工程要比較好的完成就需要根據隧道特點靈活的采用相應的方法。錨噴支護施工技術具有高度的靈活性能夠適應不同的地層,可以同時安排大量的勞務施工,對于機械設備的要求不嚴格,成本花費比較少,具有很好的經濟性。鑒于這些優點,目前錨噴支護施工技術在隧道工程中得到了普遍的應用。
2.噴錨支護施工技術在隧道工程應用的缺點
噴錨支護在施工時對于機械化要求不高,造成了機械化水平比較低進一步會造成隧道施工速度較慢。開挖面的施工時間和二次襯砌的施工時間相對比較長導致不能完全發揮二次襯砌的支護能力。同時施工容易造成預計參數和圍巖的實際情況不符合,這樣產生費時、費力的不利影響,延誤工期增加施工成本。
三、錨噴支護施工技術分析
目前在隧道設計中大多采用“新奧法”與“礦山法”相結合的設計方法。“新奧法”不是單純的施工方法,也不是單純的設計方法,而是充分利用和調動圍巖強度與自身承載力,按圍巖與支護共同作用原理制定的一套完整的地下工程設計、施工、支護、監測的新概念,按新奧法的原則制定的施工方法和支護措施,能有效的適應和控制地下工程圍巖的變形,可有效的防止圍巖的松動和冒落,提高工程質量,取得較好的技術經濟效益。[1]錨噴支護技術是按照的新奧法的基本原理制定的施工方法和支護措施。
新奧法的基本觀點是:將地下工程的圍巖不僅看作是傳遞和承受荷載的介質,而且看作是與支護結構構成相統一的、相互作用、相互支持的共同承載體,控制并允許有限制的圍巖變形,從設計到施工都要求最大限度的保持圍巖的原有強度,發揮圍巖自身的承載能力。為了實現這種作用,在圍巖開挖暴露后,應立即對圍巖噴一薄層有一定柔性和適當剛度的混凝土,以封閉巖面,組織和減少圍巖風化、變形、破裂、塌落、膨脹、承載力降低等;必要時打適量的錨桿或架設金屬支架,使圍巖不會松動垮塌,且形成具有一定承載能力的承載環,以發揮圍巖的自承能力。
錨噴支護具有技術先進、經濟合理、質量可靠的優點,與傳統的支護相比,錨噴支護厚度可以減少1/3~1/2,減少巖石開挖量10%~15%,減少模板和40%以上混凝土,加快施工速度2~4倍。[2]由于錨噴支護不需要模板,無需回填,因而大大改善了勞動條件,減輕了勞動強度,為支護施工機械化創造了條件。
一般對于整體圍巖宜采用噴射混凝土支護;對于層狀圍巖宜采用錨噴混凝土支護;有可能失穩的層狀巖體及軟硬互層巖體,則必須以錨桿為主;對于塊狀巖體,宜采用錨桿鋼筋網噴射混凝土支護;對散狀體和軟弱巖體,宜采用錨桿鋼筋網噴射混凝土支護,必要時加設拱架。
四、錨噴技術措施及其作用機理
1、鋼拱架
鋼拱架不僅能承受上拱墻部圍巖荷載,還能承受鋼拱架之間的圍巖荷載,能夠有效抑制隧道變形[3]。提高隧道成型質量,需要發揮鋼拱架的作用,保證鋼拱架與隧道開挖輪廓線密貼。
2、錨桿
錨桿作用于隧道拱部及邊墻,在圍巖條件惡劣時仰拱底部加設錨桿。
(1)支撐圍巖
錨桿限制約束圍巖變形,并向圍巖施加應力,能制止圍巖強度惡化。
(2)加固圍巖
系統錨桿的加固作用,使圍巖尤其是松動區的圍巖節理裂隙、破裂面得以聯結,增大了錨固區強度,有助于裂隙巖體和松動區形成整體,成為加固帶。
(3)提高層間摩阻力,形成組合梁
對于水平或傾角較小層狀圍巖,用錨桿群能把數層巖層聯在一起,增大層間摩阻力。
(4)懸吊作用
為防止個別巖體的掉落或滑落,用錨桿將其同穩定圍巖連在一起,這種作用主要表現在加固局部失穩巖體。
噴射混凝土
噴射混凝土能用于封閉開挖面,吸收軟弱圍巖的變形。在高應力區,采用耐久性好、強度大的玻璃纖維,一般噴射混凝土的厚度控制在開挖寬度的1/40之內就能達到初期支護的作用。
(1)支持圍巖作用
噴射混凝土噴層能與圍巖密貼和粘結,并給圍巖表面以抗力和剪力,防止圍巖強度惡化;此外,噴層本身的抗沖切能力可以阻止不穩定塊體的滑落。
(2)“卸載”作用
噴層的柔韌性,能夠有控制的使圍巖在不出現有害變形的前提下,進入一定程度的塑性,從而使圍巖卸載,有利于承載力混凝土的發揮。
(3)填平補強圍巖
噴射混凝土可射入圍巖張開的裂隙,填平表面的凹洞,使裂隙分割的巖塊層面粘結在一起,保持巖塊間的咬合、鑲嵌作用,提高其間的粘結力、摩阻力,有利于防止圍巖松動。
(4)覆蓋圍巖表面
噴層直接粘結巖面,形成防風化和止水的防護層,并組織節理裂隙中填充物的流失。
(5)阻止圍巖松動
噴層是緊跟開挖、及時進行支護的,早期強度較高,能及時向圍巖提供抗力,阻止圍巖松動。
(6)分配外力
通過噴層可以把外力傳給錨桿、網架等,使支護結構受力均勻。
結語:錨噴支護施工技術在實施工程中存在優點也存在缺點,但對目前中國隧道工程來說優點帶來的便利與利益遠遠大于缺點帶來的不便與損失。隨著科技的發展錨噴支護施工技術會逐漸克服本身的一些缺點得到完善,錨噴支護在隧道工程中有著廣闊的應用前景。
參考文獻:
[1]關寶樹.隧道工程設計要點[M].北京:人民交通出版社,2003.
【關鍵詞】隧道;設計理論;施工技術
改革開放以來,我國經濟發展迅速,城市規模不斷擴大,城市人口劇增,許多城市不同程度地出現了建筑用地緊張,生存空間擁擠,交通堵塞等問題。這些問題給人類居住條件帶來很大影響,阻礙了現代城市的可持續發展。為了緩解以上問題,我國及世界上其他各國都開始向地下空間發展,隧道工程便是對地下空間利用的一種體現。與西方發達國家相比,我國隧道建設起步較晚,存在施工經驗不夠豐富、設計理念不夠先進等問題。不過,改革開放以后,我國隧道工程發展迅速,各種隧道工程的建設為我國隧道理論的發展、完善提供了寶貴的經驗。
一、隧道工程理論
隧道設計理論主要有兩種,一種是二十世紀20年代提出的傳統的“松弛荷載理論”,其核心內容是:穩定的巖體有自穩能力,不產生荷載;不穩定的巖體則可能產生坍塌,需要用支護結構予以支撐。這樣,作用在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于松弛并可能塌落的巖體重力。
另一種理論是二十世紀50年代提出的現代支護理論,即“圍巖承載理論”(簡稱“巖承理論”),其核心內容是:圍巖穩定顯然是其自身有承載自穩能力;不穩定圍巖喪失穩定確實有一個過程的,如果在這個過程中提供必要的幫助或限制,則圍巖仍然能進入穩定狀態。這是一種比較現代的理論,它已經脫離了地面工程考慮問題的思路,而更接近于地下工程實際,半個世紀以來已被工程界廣泛接受和推廣應用,并且表現出了廣闊的發展前景。
二、隧道超前地質預報
隧道建設是一項十分復雜的工作,為了防止發生重大工程事故,確保施工過程中的穩定和安全,必須認真做好超前地質預報工作,盡可能詳細地調查隧道位置的區域工程地質、水文地質情況,施工過程中應做到勤監測,密切注意圍巖狀況,及時發現異常情況,以保證后續工作的順利開展。
隧道超前地質預報不僅可以進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質和水文地質條件,指導工程施工的順利進行,而且還可以降低地質災害發生的幾率和危害程度,并為優化工程設計提供地質依據。由此可見,隧道超前地質預報對于安全科學施工、提高施工效率、縮短施工周期、避免事故損失、節約投資等具有重大的社會效益和經濟效益。因此,對隧道超前地質預報工作應給予足夠的重視。
三、隧道施工方法以及選擇原則
目前,常用的隧道施工方法有礦山法(又稱鉆爆法)、新奧法(我國稱為“錨噴構筑法”)、明挖法、蓋挖法、盾構法、掘進機法、沉埋法(又稱沉管法)。
礦山法指的是用開挖地下坑道的作業方式修建隧道的施工方法。 礦山法是一種傳統的施工方法。它的基本原理是,隧道開挖后受爆破影響,造成巖體破裂形成松弛狀態,隨時都有可能坍落。礦山法施工的基本原則是“少擾動、早支撐、慎撤換、快襯砌”。
“新奧法”是奧地利隧道學家臘布希維茲教授在總結錨噴支護技術的基礎上首先提出的,簡稱為NATM(New Austrian Tunnelling Method)。它是采用錨桿和噴射混凝土作為初期支護,達成圍巖的基本穩定,帶隧道開挖完成后,在逐步地作內層襯砌作為安全儲備,以保持隧道長期穩定的施工方法。至今,可以說在所有重點難點的地下工程中都離不開NATM.新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。
明挖法指的是先將隧道部位的巖(土)體全部挖除,然后修建洞身、洞門,再進行回填的施工方法。具有施工簡單、快捷、經濟、安全的優點,城市地下隧道式工程發展初期都把它作為首選的開挖技術。其缺點是對周圍環境的影響較大。
蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度后,將頂部封閉,其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結構可以順作,也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車站時,往往占用道路,影響交通當地鐵車站設在主干道上,而交通不能中斷,且需要確保一定交通流量要求時,可選用蓋挖法。
盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法,它是將盾構機械在地中推進,通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌,同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖,通過出土機械運出洞外,靠千斤頂在后部加壓頂進,并拼裝預制混凝土管片,形成隧道結構的一種機械化施工方法。盾構法開挖隧道通常適用于軟土而不適用于巖石中。
掘進機法是挖掘隧道、巷道及其它地下空間的一種方法。簡稱TBM法,是用特制的大型切削設備,將巖石剪切擠壓破碎,然后,通過配套的運輸設備將碎石運出。分為:全斷面掘進機的開挖施工,獨臂鉆的開挖施工,天井鉆的開挖施工,帶盾構的TBM掘進法。
沉埋法指的是將箱形或管形水泥混凝土預制構件,分段沉埋至河底或海底而構成隧道的施工方法。
目前常用的隧道施工方法主要有上述幾種,不同的施工方法有各自的適用范圍,在具體工程中選擇何種方法應遵循以下原則:在選擇隧道施工方法時,應綜合考慮圍巖工程地質、水文地質條件、隧道工程結構條件和工程施工條件,使所選方法與圍巖自穩能力、工程地質條件以及隧道斷面大小、形狀相適應,并應滿足施工技術水平、施工安全、作業空間、施工速度、施工成本控制、工程質量、環境保護、施工組織和管理方面的要求。
四、隧道支護
隧道支護結構的基本作用是保持隧道斷面的使用凈空,防止巖體質量的進一步惡化,同圍巖一起組成一個有足夠安全度的隧道結構體系,承受可能出現的各種荷載。此外,支護結構必須能夠提供一個能滿足使用要求的工作環境,保持隧道內部的干燥和清潔。
隧道的支護主要有初期支護和后期支護。初期支護的主要作用是承受“早期圍巖壓力”,幫助圍巖達到“基本穩定”,以便安全、順利地挖除坑道內巖體,保證隧道在施工期間的穩定和安全。初期支護的常用方法有錨噴支護和超前支護。后期支護的作用主要是承受后期圍巖壓力,并提供“安全儲備”,以及滿足構造、美觀、降阻和耐久等方面的要求,保證隧道在服務期的長期穩定和安全。
五、隧道工程施工質量檢測
隧道工程試驗檢測工作是隧道工程施工技術管理中的一個重要組成部分,同時也是隧道工程施工質量控制和竣工驗收評定工作中不可缺少的一個主要環節。工程實踐經驗證明,不重視施工控制和施工現場質量的控制管理工作,而僅靠經驗評估是造成工程出現早期破壞的重要原因。因此,要想切實提高隧道工程施工質量,縮短施工工期,降低工程投資,在建立健全工程質量監測制度的同時,必須配備一定數量的試驗檢測設備和相應的專職檢測技術人員。
六、我國隧道發展方向
改革開放以來,我國隧道建設事業蓬勃發展,目前我國隧道數量已經躍居世界第一位。但我國僅僅是一個隧道大國,而非隧道強國,與西方發達國家相比,我國隧道建設還存在著機械化施工程度不高,施工工藝不夠先進,質量控制不夠嚴格,工程事故頻發等缺陷。隧道技術的發展表明,今后我國隧道技術的研究方向為:非爆破的機械化施工、合理規劃與環境保護、設計可靠合理、使用安全等方面。
參考文獻:
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作者簡介:
張毅鵬(1991—),男,鄭州大學 土木工程學院 2010級土木工程專業 四班。
關鍵詞:公路隧道隧道施工施工技術
中圖分類號:U45文獻標識碼: A
一、引言
公路隧道的施工主要涉及到隧道洞口開挖、洞口護壁與基底的處理、隧道通風工程、防排水的施工等多個方面,而根據隧道穿越地層的不同情況又有相應的隧道施工方法,如山嶺隧道施工主要采用礦山法和掘進機法,其中礦山法又分為傳統礦山法和新奧法;淺埋及軟土隧道施工采用明挖法、蓋挖法和淺埋暗挖法等;水底隧道施工多采用沉埋法和盾構法。本文就公路隧道施工的相關技術進行分析,指出其中存在的幾個問題并給出相應的解決方法。
二、公路隧道施工技術與管理
1.隧道洞口的施工
進行隧道洞口工程施工之前,應當先檢查山坡的穩定情況,清除懸石、處理危石,并在施工期間不間斷的實施監測和防護措施。應當嚴格按照圖紙的要求進行施工,在洞口施工放樣的線位上進行邊坡、仰坡自上而下的開挖,不得采用大型爆破,并盡量避免擾動原地層。在隧道洞口的土石方開挖之前,還要充分地做好邊仰坡的施工排水設施,以防因地表水沖刷而引起的邊仰坡失穩。在開挖方式的選擇上,應嚴格根據地形地質的條件、邊仰坡的穩定程度和采用的施工方法來確定。在進口開挖工作完成之后,應當就地綁扎鋼筋,并采用全斷面澆筑混凝土進行支護。
2、初期支護
在施工洞外先攪拌好混凝土,向洞內輸送混凝土料,空壓機供風與濕噴相結合,在圍巖較好的地段一次噴射的總量不用過大。低圍巖破碎地段采用混凝土濕噴技術,要求一次噴射的總量較多、厚度大,這樣強度形成快、支護效果好。利用臺車打眼時,兩種噴射方式均應由洞外拌合來供料錨桿,并應采用藥卷式錨桿,強度提高快,以便發揮更好地作用。
在安設鋼筋網時,為確保施工的質量,鋼筋網應在制作前先進行校直、除銹、除油污等工作;同時鋼架應先在洞外按設計加工成型,在初噴混凝土之后進行安裝;如果鋼架和圍巖之間的間隙過大,則應當先設置墊塊,再用噴混凝土噴填。對混凝土應采用技術作業以減少回彈,這樣不僅能改善工作環境,同時也可以節約速凝劑用量來降低工程造價。
3、仰拱及隧底填充
在圍巖條件較差的地段中施工,應盡早修筑仰拱并及早封閉,緊隨襯砌以利于襯砌結構的整體受力。在仰拱澆注之前,應先清除松散材料并排除積水,由仰拱中心向兩側對稱的進行混凝土澆注,并應密實的搗固仰拱與邊墻銜接處的混凝土。在施作混凝土前,要清除仰拱面的粉塵和碎碴并沖洗干凈,等到仰拱混凝土達到設計強度的百分之七十左右時,方可澆注隧底填充混凝土。仰拱施工可以實現掘進和襯砌的平行作業,在仰拱工作面上可以搭設可移動式作業平臺,方便行駛運輸車輛及機械,這樣就能夠充分的節省時間成本。
三、隧道施工技術常見問題
1、防排水施工
當前隧道的防排水施工主要采用的是簡易鋪掛臺架和小型機具手工作業的模式。施工時對巖巷采用錨噴技術進行支護來封住裸巖,然后再對表面鋪貼一層有機板材,最后在有機板上澆筑自防水混凝土,采取的是一種剛柔結合的防水襯砌技術工藝。但對于隧道工程中的各種復雜地質情況,尤其是含水層串通微細裂隙造成的淋滲水,因為第一層的噴射混凝土層并無抗滲性能,效果僅是支護,只是把原來在基巖的滲水轉移到了噴層表面,因此這種支護的質量并不能抵擋巖體滲漏水的浸入;而且進行質量檢驗時采用的是充氣檢驗和肉眼觀察的簡單方式,其檢驗的可靠性并不準確,使得這種技術難以滿足隧道施工的機械化程度需求。
2、通風施工
隧道施工在施工過程中,必不可免地會產生各種有害氣體,再加上巖塵混雜,使得隧道內的空氣污濁;而隨著隧道的縱深開挖,內部的溫度和濕度也在不斷提高,不能及時更換或者凈化隧道內部的空氣,使得施工的通風難度極大,無法提供良好的勞動環境條件,不僅危害了施工人員的身體健康,也會降低施工效率。
四、公路隧道施工技術的應用
公路隧道施工技術的應用,首先要考慮所處位置的自然地理條件,根據其地質條件的情況來選擇采用相適應的施工技術,以提高施工的效率,實現施工技術的應用水平。
1、防排水施工
可以采用新奧法施工,很適合修建長大隧道,能夠在一定程度上改善滲漏問題,使隧道具有良好的防排水功能。在鋪設防水層之前,先做好基面的準備,處理好初期支護噴射混凝土的表面,用細石混凝土抹平和覆蓋完整。
之后是鋪設土工布,在預定位置上鋪設簡易的作業臺車,將無紡布固定在混凝土之上,使之與混凝土表面緊貼;同時調制防水灰漿和涂刷防水層,按照3:1的比例來調和防水材料與水量,攪拌水泥漿均勻至粘稠狀。在使用的過程中,需要不斷地繼續攪拌材料,而攪拌好的調料,要在20分鐘內用完。
排水時可采用防水板阻水、透水盲管引流、修筑排水溝等方法,排水要和防水結合起來,排水設計要講究“因地制宜”的方法,對于通過斷裂破碎帶的隧道,可以選擇以排水為主;但如果排水會影響生態環境的話,就要以堵水為主,選擇采用限量排放的方式。
在同一位置的隧道施工,也要做好排水的措施。在澆筑混凝土的時候,可以在隧道內側的施工縫上預留出凹槽來作為排水的通道,然后用快凝型水泥來進行封堵,將滲漏水引至水溝內,并根據排水的具體情況選擇更換封堵的材料,以提高排水通道的可維護性。
2、通風施工
要選擇材料良好的風管,在隧道洞口的高壓風區域內,使用長絲條綸纖維基布和壓延PV塑料來包裹以塑膠布為材料的風管,這樣可以提高風管的光潔度,并降低流動摩擦阻力系數,提高風管抗老化、抗燃抗靜電和防水的能力。在加長風管的同時,可以選擇減少接頭的數量來減少漏風和局部阻力,同時也可以降低加工的成本。除此之外,可以對風管進行改進加工,用混織膠布和強力膠粘結工作面風管,并在接近洞口的位置,使用用塑膠部和電熱塑機加工的方法來封堵所有的針眼。最后可以改進風管的聯接方式,用薄鋼板支撐鋼圈,焊在風管的接頭位置,然后將接頭套上兩節的端口并固定好,這樣就可以形成單反力的包覆結構,控制變形和泄露,極大地提高性能的穩定性。
五、結束語
公路隧道施工不僅關系到隧道的壽命,而且與公路的安全運營息息相關。針對公路隧道施工技術現狀,在公路隧道施工時應因地制宜,既要考慮所處位置的自然地理條件,也要考慮地質條件的制約,從而才能根據實際情況采用合適的施工技術,制定相應的施工方案;同時還應不斷的提高公路隧道施工的技術水平,嚴格控制施工質量,加強施工安全防護。經過共同努力,一定可以將公路隧道的施工技術不斷完善,使之在現代化建設進程中發揮更加重要的作用。
參考文獻:
[1]李軍.談談公路隧道施工[J].科技創新與應用,2013,(1)
關鍵詞:公路隧道、施工技術、現狀、問題、技術要點
中圖分類號:TU74 文獻標識碼: A
一、公路隧道施工技術研究的重要意義
自從進入21世紀,我國國民經濟水平在不斷的發展,城市現代化建設的工作也同樣發生了翻天覆地的變化,取得了斐然的成績。作為我國國民經濟的重要命脈代表的公路,其自身的靈活性和優越性的特色更加尤為突出,因此,它在交通運輸方面所發揮的作用更是無可取代的,也是其他運輸方式所無法比擬的。公路除了包含普通露天的還有隧道的兩種組成結構,其中,整個公路工程結構的最為重要的組成部分當屬公路隧道,尤其是我國開始推廣并實施了西部大開發戰略措施的近幾年,高等級公路工程除了建設在沿海地區,同時也已經在西南西北的山嶺地區進行施工建設,所以,我國公路隧道建筑的規模越來越大、越來越廣,數量也隨之越來越多,與此同時,相對的對公路隧道的施工技術要求,也提出了更高的標準。
二、現階段公路隧道施工技術常見問題所在
2.1 防排水施工
當前隧道的防排水施工主要由簡易鋪掛臺架模式和小型機具手工作業,這兩種模式構成。對巖巷施工時,采取的是一種剛柔結合的防水襯砌技術工藝,首先,采用錨噴技術進行支護來封住裸巖,其次,把有機板材鋪貼于表面上,最后,在有機板上澆筑自防水混凝土。但隧道工程中地質情況復雜多樣,尤其是含水層串通微細裂隙造成的淋滲水,效果僅是支護,因為第一層的噴射混凝土層并無抗滲性能只是把原來在基巖的滲水轉移到了噴層表面,因此,面對這種支護的質量,對巖體滲漏水的浸入并不能起到很好的抵擋作用,而且往往采用充氣檢驗和肉眼觀察的簡單方式來進行質量檢驗,這就造成檢驗結果的不可靠性和不準確性,從而這種技術對隧道施工的機械化程度的需求很難達到滿足狀態。
2.2 通風施工
在隧道施工過程中,隨著隧道的縱深開挖,巖塵混雜使得隧道內的空氣污濁,難免造成各種有害氣體的產生,其隧道內部的溫度和濕度也在發生著變化,不斷的提高,由于受環境的影響施工的通風難度極大,往往隧道不能及時更換或者凈化隧道內部的空氣,無法提供良好的勞動環境條件,因此,增強通風施工措施,不單純為了保障施工效率,更重要是保障施工人員的身體健康更為重要。
三、新時期公路隧道施工技術要點研究
3.1 開挖
3.1.1 刀具的破巖機理。
在刀盤上滾刀以一定的刀間距分布,掘進時刀盤在驅動裝置的帶動下勻速旋轉,滾刀隨刀盤的旋轉在巖石摩擦作用下在開挖面滾動,同時啟動推進油缸使滾刀以一定的力作用在開挖面的巖面上。當滾刀作用在巖石上的壓力大于巖石的強度時,巖石被破壞剝落。滾刀在巖石上以這種極具破壞的力力量對巖石進行開挖,刀刃沿部分的巖石在應變時產生龜裂,使得滾刀更加深入巖層,從而在巖層表面部分產生張力,導致龜裂向更深更遠處進一步的增加,刀盤進一步頂壓,使相鄰刀具作用軌跡之間的巖石剝落,從而實現TBM的開挖掘進。
3.1.2 鉆爆法開挖。
隧道鉆爆法開挖關鍵是光面爆破的控制,光爆控制的好壞對開挖的效果起到一定的作用,光爆控制的好不僅可以減少對巖體的擾動和混凝土的回填率更能節約成本,光爆效果控制的好壞和開挖方式、鉆孔設備及爆破參數的設計等因素都有著至關重要的影響作用。如何更好的控制光爆效果,筆者認為應從以下幾方面重點著手:首先,具有良好性能的鉆孔設備是首選,其次,根據具體的巖石環境等綜合因素,精確合理設計爆破參數考慮圍巖狀況,最后,對具體實施的操作人員一定要進行嚴格的崗前培訓。
3.2 支護
安全的保證離不開支護。隧道支護應根據不同的圍巖類別對洞口存在滑坡體、堆積體等淺軟弱地層或者淺埋物等不良地質隧道等地質狀況進行分化施作。如某隧道采用了大管棚、小導管注漿超前支護,地表注漿加固及地面旋噴樁加固等措施。部分隧道洞口設置抗滑樁保證坡體的整體穩定,強化支護措施,洞內軟弱地層地段離不開網、噴等為主要支護的手段,必要時加格柵鋼架,進洞后確保進洞洞口安全,減少對巖體的擾動應盡快施作洞門,抑制圍巖過度松弛變形,以確保施工人員在操作施工時的安全性。
3.3 通風
3.3.1獨頭通風。
獨頭通風方式是目前主要采用的通風方式,獨頭通風又分為壓(抽)出式通風和壓入式通風。首先,壓(抽)出式通風。有實際案列表明,這種通風方式在爆破后新鮮空氣流經全洞,廢氣經過通風管被抽出洞外,通風時間也應該相應的縮短,效果很理想,不論從施工進度或經濟效益方面都是取得了十分客觀的結果。另外一種隧道施工中常用的方式是壓入式通風,其特點是優點是有利于施工人員工作,掌子面空氣新鮮,更為關鍵的是計算好通風量及風管、設備等尤為重要。
3.3.2 巷道通風
利用平行導坑做主要回風道的巷道通風,其最大的優點是在最短的時間內使正洞空氣清新,采用這種方式通風應注意兩個問題:
一方面,橫通道應隨導坑的前進及時封閉,一般不超過三個保留。另一方面,風門應保持密封,橫通道設一道風門,平行導坑口有兩道風門,以確保不漏風。比如較為經典的渝懷鐵路枳城隧道,就是采用的這種通風,效果十分理想。
3.4 道路
道路造環境。仰拱和鋪底超前施作可以有效地改善隧道施工環境是值得推廣的施工方案,關鍵是采取合適的方案避開與其他工序的干擾。首先,提高了洞內安全施工的程度,極大地改善了洞內環境。其次可以防止圍巖過度松弛變形,對保證施工安全、消除安全隱患起到重要作用。在施工隧道仰拱和鋪底時,鋪設一定尺寸的跳板過渡,既保證了仰拱和鋪底的施工質量,又不影響洞內其他工序施工。
3.5 襯砌
襯砌是隧道內最重要的結構,也是一個單位形象的代表。隧道襯砌質量的好壞直接關系到隧道施工安全及運營安全,隧道襯砌根據隧道長度、圍巖狀況及不良地質存在的情況等因素采用了復合式、整體式、抗水壓式等多種形式襯砌,襯砌質量和原材料、混凝土配合比、運輸攪拌、振搗澆筑、安裝就位的模板臺車等,工藝控制及相關參數有關。即襯砌施工以距掌子面≤200米為限。仰拱超前襯砌緊跟可以防止圍巖過度松弛變形,能在洞內迅速形成閉合環,不僅僅保證了施工安全,更在軟弱地層段的作用表現的更為明顯。
四、結束語
綜上所述,隧道施工作為交通建設中重要的一個組成部分,為縮短距離,減少相對行車的使用距離等等有著很多重要的作用,由于隧道施工的風險性比較大、危險性相對較高,因此造價往往比較高,因此,采用合理、精細的設計理論和施工方案尤為重要,只有不斷的完善施工技術才可以提高施工效率,縮短工期,才能更好地完成地質相對復雜的隧道,更好的服務于大眾。
參考文獻:
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【關鍵詞】軟弱圍巖;施工技術;防水
1.引言
在地下工程施工或隧道施工的過程中,經常會遇到軟弱圍巖,給施工帶來很大的困難,對施工技術來說是一個極大的考驗。如果處理不當,有可能會引發安全事故,降低工程的質量,提高工程成本,甚至還可能導致工程無法按時交付。因此,針對不同的地形條件和不同的軟巖的特點,要采取不同的施工方法,施工技術控制的重點也有所不同。
2.軟弱圍巖隧道地質工程特點
2.1地質特點。軟弱圍巖,主要是指第四系全新、中更新、更新統的坡殘積土部分,范圍包括江河湖岸及池塘沖積、淤積層,人工雜填土、溶洞充填物、水田、風積砂及新老黃土等[1]。軟弱圍堰的特點有:內磨擦角小粘聚力弱;容易產生不穩定情況,比如蠕變、流滑、濕陷或者膨脹等。南北方地區的軟巖的特點也各有不同,北方地區的軟巖含水量比較小,浸水后飽,失水后呈固態狀流動,所以很容易崩塌,失去應有的承載力;而南方軟土的含水量比較大,擾動后容易液化,呈液態狀流動。
2.2工程特性。根據軟弱圍巖的特點,相應的隧道工程也比較特別,容易出現問題,這類工程的特性主要表現在四個方面:第一方面,由于軟巖的穩定性比較差,容易崩塌,在洞口的施工容易引起牽連性的滑動,很難接近仰坡,所以進洞比較困難;由于軟巖地區的承載力比較弱,在洞內施工時支護結構容易下沉收斂,很容易發生危險;第二,由于軟弱圍巖擾動后自穩能力比較差,需要采取分步施工和化大為小的施工方法,但是由于工序繁多,形成封閉環的時間長,可能會影響工程的進度;第三方面,由于軟巖一般都處在地質比較復雜比較多變的地帶,很難一次就摸清地質,導致施工的方法和設計參數也會隨之改變,增加了施工的困難;第四方面,施工時遇到了軟弱圍巖,施工的危險系數就會增加,這無疑會給企業的管理者以及作業人員帶來比較大的壓力,考驗著施工的技術和施工的質量。
3.軟弱圍巖隧道施工方法
隧道一般采用噴錨構筑法施工、復合襯砌,這種構筑法時依據新奧法原理得出的,它的基礎是巖土力學原理,充分利用圍巖的自穩的能力,開挖隧道時盡可能避免擾動圍巖,把圍巖變成支護體系的重要組成部分。噴錨構筑法的重點在于監控量測,監控量測的作用是指導隧道的設計和施工。施工中必須遵循的原則有:第一,要利用圍巖的自穩的能力來保持圍巖的穩定;第二,以噴射混凝土、錨桿作為主要支護手段,結合鋼架進行支護,讓圍巖也成為支護體系的組成部分;第三,進行開挖作業時,盡可能地不要擾動圍巖,開挖隧道時還要還要保持隧道輪廓比較圓順;第四,在初期支護和圍巖處于穩定的前提下才可以進行二次襯砌[2]。軟弱圍巖隧道施工方法主要有以下幾種。
3.1洞口段施工。遇到軟弱圍巖時首先要觀察地形,如果地形比較緩,正面又比較難接近暗挖,一般就會在比較有利的地形采用設置輔助作業面的方法。為了能夠安全進洞,一般都采用套拱,在進出口選擇地質條件較好的地段清理出邊仰坡,并錨桿掛網和噴混凝土把邊仰坡封閉;另外,針對洞口地段的地下水、地表水比較豐富的情況,可以使用超前小導管對對圍進行加固,確保在套拱下作業時的安全。軟弱圍巖施工中洞口施工的技術,一般有地表超前加固處理、切坡減載、虛擬洞門以及護拱法等方法,必須要依據地形以及地質條件的差異來靈活選擇,避免危險的發生,減少進洞的困難。
3.2正洞施工。軟弱圍巖施工時,要設置輔助泄水導洞,防止水流過多軟化地基;如果軟巖向下伏的深度比較淺,就先將部分或全部軟土挖掉,采用護拱的方法逐步前進;另外,還可以采用超前錨桿的辦法,穩定圍巖,如覆蓋層比較薄,圍巖松散破碎時,采用超前小導管進行預加固,正洞的施工講究步步穩扎,確保整個巖洞的安全[3]。
在軟巖隧道施工的過程中,具體情況會有比較大的差別,選擇施工方法的時候應該充分結合該地段圍巖的特點,制定操作性比較強的施工方案,靈活地調整施工方案,還應該借鑒以往的施工經驗,增加方案的可行性,避免犯重復的錯誤。
4.軟弱圍巖隧道施工技術的重點控制
4.1隧道坍方預防。塌方是軟弱圍巖隧道施工中比較容易出現的情況,塌方會給施工帶來很大的困難,造成一定的經濟損失,嚴重的話還會造成人員傷亡,所以在施工的過程中一定要做好預防塌方的工作。施工隊伍在確認遇到軟弱圍巖以后,首先要通過勘探取樣充分了解該軟巖的特質,然后根據地質的情況選擇施工的方法,制定施工進度計劃,防止出現塌方。
4.2爆破超欠挖控制。在軟弱圍巖隧道施工過程中,爆破超欠挖控制對工程的質量、進度與效益也有很大的影響。隧道施工的工序很多,其中開挖就是一道關鍵的工序,如果挖的太少,就會影響到襯砌的厚度,比較難處理,會耗費很多的時間精力;如果挖的太多,就可能會因為產生的應力而導致圍巖不穩定,同時還使工程的成本提高,所以必須要控制好超欠挖,不然很難進行下一道工序。開挖的重要工具就是爆破,所以必須要控制的爆破的范圍和程度,才能有效控制超欠挖。
4.3襯砌防排水。隧道結構的襯砌防排水的原則是以防為主,防治結合。防排水工作對于襯砌來說非常重要,一般在初期襯砌以后就要設置彈簧透水的盲管,把水從槽溝排出。而在初期支護和二次襯砌的中間,就要要鋪好防水材料,比如PE防水板,防止水滲到模筑襯砌里面,另外,二次襯砌還需要采用抗滲標號為S8的防水混凝土[4]。焊接鋼筋的時候,要在焊接的周圍放置石棉板,這是為了防止焊接時的火花濺到防水層,造成損壞,焊接完之后,要等到焊接部位完全冷卻以后才能將石棉板撤走。另外,隧道混凝土施工過程中使用振搗棒進行振搗作業時,也要小心使用,絕對不能接觸防水層,否則會損壞防水層,一旦破壞就很難修補。
5.結束語
軟弱圍巖隧道施工對技術的要求比較高,而且會影響整體施工的質量,成本也比較難控制,時施工過程中的一大難題。但是,如果在施工過程中,充分了解地質情況,采用靈活的施工方法,加強各階段的技術指導,嚴抓質量,問題也會慢慢的得以解決。施工的過程中,最重要的就是安全和質量,要在確保施工人員安全的前提下,盡可能發揮機械的作用,保證過程的質量,同時還要兼顧工程的經濟效益。
參考文獻
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【關鍵詞】隧道;不良地段;施工;技術
1.工程簡介
某隧道位于我國西南地區,地貌以丘陵為主,隧道全長535m,隧道縱向坡度為25‰,采用雙線隧道設計。隧道洞身處在砂泥巖互層中,地層泥巖裂縫中含水量較小,但砂巖比重較大,隧道穿越地層圍巖屬于V級。此地段隧道不良地質為:泥巖風化剝落、地質層間存在瓦斯、部分地段泥土松軟、進出口仰坡順層。
2.隧道不良地質段施工技術
2.1隧道洞口施工技術
隧道洞口段施工時整個隧道施工的薄弱環節,由于隧道洞口地質條件復雜,隧道洞口施工應從以下幾方面進行:洞頂地表處理、洞口段超前支護、洞門挑檐防護、洞內初期支護,在結合開挖控制爆破及圍巖量測技術,以此保證洞口安全施工。
由于洞口兩側山體陡峭、覆蓋層薄,進洞開挖存在一定困難,為確保隧道安全施工,應采取下述施工方案:首先為了防止施工中出現山體滑坡,在施工前應對洞口邊仰坡部分及洞頂進行整體性防護;其次,為確保進洞后安全,在環向和徑向加設空注漿錨桿。具體施工技術如下:
2.1.1地表加固技術
隧道進口拱腰處埋深厚度較淺,隧道成型后容易引起拱頂巖層冒頂,為確保施工安全,進洞前應對洞頂巖體進行綜合加固。具體加固技術措施如下:首先進行注漿加固:用注漿小導管對整個洞頂坡面進行注漿加固,寬度大約為30m,長度為20m,間距1.5m*1.5m,錨桿采用Φ22鋼筋,注漿水灰比1:1;其次,在錨桿施工后,用Φ6.5的鋼筋掛雙層鋼筋網,鋼筋網間保持20cm×20cm的距離,并將網片與導管綁扎聯結;最后用混凝土對坡面進行密封,先在洞口仰坡坡面噴射一層厚度在3-5cm的C20混凝土,待封閉后懸掛第一層鋼筋網,對鋼筋網進行再次噴射,然后懸掛第二層鋼筋網,第三次噴射混凝土,噴射厚度要跟設計厚度保持一致。
2.1.2加固洞口段圍巖技術
由于隧道頂端圍巖結構松散、穩定性差、強度低、抗強壓強度低,開挖后容易破碎、變形,因此在爆破施工前需要對洞頂圍巖進行加固,對此可以采用“注漿加固、改善構造、以柔克剛、邊支邊放、底部加強”施工方法進行加固,具體為:在仰坡坡面立三個超長錨桿,在離開挖線10cm的地方離第一環,錨桿間距為40cm,第二環、第三環的間距同樣保持40cm,此時錨桿間距為40cm×40cm;第一環同第二環間要用Φ42mm超前注漿小導管注漿,水泥漿液比為1:1。
2.1.3洞門挑檐防護技術
完成超前支護后便可做開挖洞身準備,由于洞頂覆蓋層厚度不足,需要進行挑檐防護。隧道頂部覆蓋層為90cm,在完成仰坡超前錨桿機小導管后,如果進行爆破,可能會破壞洞頂覆蓋層、超前錨桿及小導管,從而無法完成洞口成型,因此決定采用挑檐,待洞口初步成型后在進行小爆破。
2.2斷層帶施工技術
首先運用超前地質勘測手段,提前預知隧道施工地段的松散、破碎情況,然后以此為依據合理選擇施工方法。以往碰到斷層帶施工時,大多遵守“超前支護、分步開挖、隨挖隨護、密閉支撐、圍巖量測,及早襯砌”的原則。將要進入斷層帶時,要及時今早做出防護措施,以減少巖層的松動及暴露,并盡量縮短各個工序的施工距離。盡量采用人力開挖斷層破裂帶,避免使用機械開挖方式,如果采用爆破法,應嚴格控制炮眼數量、深度及裝藥量,防止過度爆破,破壞周圍巖層。
2.3洞身開挖技術
隧道開挖應采用“短進尺、弱爆破”的方式,然后再輔以人工開挖機掘機開挖,開挖方式可以采用上臺階式開挖法,如果一次開挖高度大于覆蓋層厚度,開挖時可能會導致冒頂或坍塌,因此在開挖時應遵守循環炮眼原則,先用力掏槽,然后在以1m為直徑進行爆破,這種爆破方式可以減少對拱頂覆蓋層的作用力。上臺階每進行一個循環開挖后,要及時噴射混凝土對其進行封閉,確保不落石不掉快,然后方可架立工字鋼拱架,在進行初期支護工作。
2.4巖爆施工技術
任何隧道施工都有發生巖爆的可能,但要遵循防治結合、以防為主的原則,開挖隧道前要對施工現場的圍巖特征、水文地質條件進行勘測,一旦發現存在爆巖的可能,便要實際選擇應對措施,在施工前做好必要的準備工作。一旦發生巖爆,則要根據巖爆的強度、大小采取合適的應對技術措施,根據爆巖強度不同可以分為微弱巖爆地段、中等巖爆地段、雙線隧道及多線隧道巖爆地段,首先對于微弱巖爆地段,可以再開挖表面灑水,這樣可以起到軟化表層的作用,并促使應力釋放于調整。其次對于中等巖爆地段,應在隧道斷面輪廓線外約10~15cm的范圍內打設注水孔,同時并向注水孔內噴灌高壓水,以達到軟化圍巖并促使圍巖內部應力釋放的目的。最后是雙線隧道和多線隧道,如果發生巖爆,先挖出一個小導洞,斷面面積控制在15-30m2范圍內為宜,待巖層中高地應力釋放后,在開挖隧道。
2.5涌水施工技術
如果施工隧道內出現涌水,對整個隧道工程將會產生很大的危害,隧道施工過程要采取一定的防水、排水措施。施工前利用超前探水技術進行探水,在用相似比擬法進行預測,準確掌握施工現場地下水的分布、含量、分布,并以預測結果為依據開挖探水孔,判斷是否會有涌水出現的可能,如果有出現涌水的可能,要提前做好封堵及排水措施,一旦出現涌水,可以采用帷幕注漿、超前注漿和管道引排等排水方法,及時迅速排水,并降低水壓,防止出現大量地下水涌入隧道。涌水的出現會致使隧道周圍巖體產生縫隙,甚至會出現大體積空隙,這對隧道施工會產生很大危害,因此預防措施就顯得十分必要且重要了,首先,對涌泥量的大小進行預測,可以采用超前小導管注漿的方法或者超前帷幕注漿的方法對封堵涌口,并對地層進行加固,封堵出水口。當突泥真正涌現,則要盡快使用填塞草袋、劈柴的鋼筋骨架封堵出口,封堵后還要用混凝土噴射涌出口。最后沿開挖面用超前鋼管支護,并壓注水泥——水玻璃漿液;最后還要在斷面附近安裝監控量測點,對圍巖收斂情況進行監控量測。
關鍵詞:淺埋;偏壓;軟弱圍巖;隧道施工技術
隧道施工受到圍巖的影響明顯,如果圍巖的穩定性和可靠性不足,就可能會導致隧道施工的安全性受到干擾甚至可能會導致隧道出現塌方的現象,嚴重威脅隧道的安全。淺埋、偏壓及軟弱圍巖是隧道工程中常見的圍巖類型,如不能采取合理的隧道施工技術,會導致隱患增加。基于此,本文結合工程實例,對淺埋、偏壓及軟弱圍巖的不良影響和具體隧道施工技術進行闡述,具體內容如下。
1工程概況
為探究分析淺埋、偏壓及軟弱圍巖的隧道施工技術,現以某一具體的隧道工程為例,隧道長180m,凈寬為14m,為雙向6車道,凈高5m。且隧道屬于淺埋大跨雙連拱隧道,埋深處于2~27m之間。且周邊圍巖主要以軟弱圍巖為主,節理發育明顯,圍巖缺乏自穩能力,且裂隙中具有較高的含水率。綜合研究分析該隧道屬于淺埋、偏壓及軟弱圍巖類型。本隧道工程選擇早進晚出的施工方案,并主要選擇回填混凝土反壓、超前長管棚等施工方式,降低對巖層的擾動,進而達到提升施工安全和效率的目的。
2淺埋、偏壓及軟弱圍巖的隧道施工問題分析
淺埋、偏壓及軟弱圍巖是隧道施工中常見地質因素,其中淺埋式由于隧道上覆覆蓋不能滿足隧道和開挖施工的需求,容易出現地表深陷,受到降水的影響,及其容易引起洞口滑坡的現象,不利于工程的安全。偏壓是造成隧道支護承載能力下降,引起隧道拱體變形的關鍵因素。其中造成偏壓的原因較多可以分為地質因素、施工因素和地形因素。其中施工因素主要是由于施工方法選擇問題,施工方法選擇不夠合理,引起開挖斷面出現局部坍塌的現象,從而導致圍巖整體的穩定性下降,進而引起圍巖的受壓紊亂,進而導致偏壓產生。地質因素,是如果圍巖的形態軟弱和自穩定性不佳的情況,再加上施工的擾動,就會引起偏壓問題。地形因素,主要是由于隧道依托于山體建設,這也就使得地形存在傾斜度,使得圍巖具有較大的側壓作用,再加上淺埋段的影響,也就會引起偏壓。軟弱圍巖主要是指巖層是指圍巖等級IV級、V級、VI級圍巖均為軟弱圍巖,其中IV級圍巖存在較多的節理、裂隙,并存在破碎帶,且斷層破碎帶<2m。軟弱圍巖具有巖體松散和粘結力不佳、強度低和受到水分影響大等特點。是隧道工程中常見地質圍巖類型,極容易導致隧道出現冒頂和洞室塌方的現象,嚴重影響隧道的施工安全和使用安全。
3淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工技術
結合工程實例和具體淺埋、偏壓及軟弱圍巖對隧道工程的影響,綜合展開對淺埋、偏壓及軟弱圍巖隧道施工。
3.1地表處理
地表處理主要是對淺埋段進行處理。先展開對隧道頂部的排水系統進行構建,促使隧道頂部可以快速的按成雨水的排出,降低雨水對淺埋的干擾。排水系統主要通道洞頂天溝的方式,完成對雨水的排出。對于洞頂土層覆蓋厚度不足,則需在洞頂地表展開鋼筋混凝土護工的設置,進而完成對洞頂雨水的排出。為了避免隧洞覆土脫離,則需要展開對覆土展開處理工作。對于覆土可以選擇混凝土噴灑的方式,實現對覆土的保護。另外,還可以選擇人工賓格網的方式,并在賓格中進行植被的種植,從而實現對地表的處理。地表垂直錨桿是控制地表下沉的重要技術類型。本工程重要選擇在隧道開挖之前,選擇φ50的小導管和φ35的垂直小導管展開地表壓力注漿的方式,完成對混凝土注入,并展開鋼筋網的掛設,從而實現對地表的加固。
3.2套拱
在開挖進洞的過程中,需要合理展開套拱施工。本工程內模支撐選擇120a工字鋼,再灌注0.6m厚度C25混凝土。完成后,展開預留鋼管的設置,鋼管選擇φ127mm的規格,完成對定位和定向。于套拱兩側展開回填,且避免對仰坡造成的影響,達到提升開挖洞口安全的目的。
3.3超前支護
超前支護是保障開挖安全的基礎,淺埋、偏壓及軟弱圍巖主要選擇超前支護的方式。隧道口選擇φ108mm的熱軋無縫鋼管注水泥漿的方式展開超前支護,具體導管的節長為9m,并運用絲扣的方式,具體注漿終壓為1.5Mpa。注漿完成后,完成對超前支護的檢測檢驗。如果存在部分超前支護不合格的情況,則需要展開補注的方式,促使超前支護達到施工標準。
3.4開挖
開挖是隧道施工的關鍵,本工程選擇預留核心土的開挖方式。開挖過程中,沿著隧道輪廓進行開挖。選擇單位循環進尺的方式,具體的進尺為0.5~1.0m,展開開挖。對于隧道外輪廓本工程選擇人工開挖的方式,并主要運用風鎬作為開挖設備。選擇風鎬開挖主要是運用臺階開挖的方式,順利展開輪廓施工。對于核心土體的開挖,主要選擇挖掘機開挖的方式,密實度和展開開挖,在核心土開挖中,如果出現局部堅硬巖石的情況,則選擇局部爆破的方式,運用淺孔控制爆破的方式,按照淺孔、少藥和多循環的原則展開局部堅硬巖石爆破。
3.5圍巖監測
隧道開挖階段,必須展開有效的圍巖監測工作,并根據圍巖監測的具體情況制定有效的施工改動,達到規避安全隱患的目的。具體圍巖監測的目的包括對施工過程中的圍巖穩定性評價、支護方式和支護時間的選擇。其中圍巖的監測主要選擇變形監控的方式,具體監控頻率由4次/d、逐漸變為2次d,1次d…1次/7d。從而保障各項施工的順利展開。
3.6支護和防排水
初期支護主要選擇錨噴支護的方式。并選擇120a型鋼鋼架,間距控制0.5m,選擇φ22的鋼筋縱向展開連接,。系統錨桿選取φ25中孔錨桿,長度控制3m。對于鋼筋網,主要選φ8的鋼筋,具體規格為0.2×0.2m,并噴射0.26m厚度的C25混凝土。初期支護完成后,需要合理展開防排水措施的展開。本工程的排水設置中,選擇φ50的軟式透水管,以縱向布置的方式。再于墻底展開φ110軟式縱向透水管,并將水引至洞外。對于防水主要選擇復合防水板和止水帶的方式,達到防水的目的。
3.7二次襯砌
二次襯砌主要選擇強度為C35的混凝土展開二次襯砌,具體襯砌可以運用自動襯砌的方式,選擇行走式全液壓襯砌臺車襯砌。襯砌完成后,需要合理的展開二次襯砌的質量檢測工作,確保二次襯砌的質量,避免隱患。
Abstract: Based on the Xiamen northing new JC3 standard engineering, analyzed the prblems in construction technology, and solved the technology problems that shallow buries and digs secretly tunnel through building. The technology have generally significance to the similar project construction.
關鍵詞:淺埋暗挖;建筑物
Key words: shallow buries and digs secretly;building
中圖分類號:U455文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)20-0092-01
1隧道穿越建筑物技術
1.1 概況廈門機場路隧道下穿房屋段埋深10.38~13.45m,房屋位于隧道洞頂13m。為防止隧道施工時,房屋出現變形、開裂等不良現象,須進行預加固保護,采取相應隧道施工措施。房屋為七層、淺基、框架結構;漿砌毛石基礎、埋深1.3m、厚75cm,寬1.14m;房屋長56m,寬11.2m。橫跨隧道。
1.2 地質情況由地表以下0~4m范圍內為填筑土,以生活垃圾為主;4-10m為泥質粗砂,流動性較強;10m以下為風化巖,遇水容易流失、塌陷。
1.3加固方案據房屋周邊環境、與隧道位置關系及地層條件,采用對房屋基底注漿加固,提高基礎承載力;洞內采用加強超前支護和CRD法施工。洞外加固方案分兩個階段:
1.3.1 工前基底注漿加固隧道通過前對房屋進行注漿預加固,范圍為隧道穿越段房屋基礎及基礎外10m,深度至地表以下10m。采用WSS二重管注漿。
1.3.2 工中動態跟蹤注漿跟蹤注漿是隧道通過房屋過程中,據施工對房屋引起的沉降進行適時注漿:抬升注漿前,預加固施工完畢并到一定強度后,此時實施補償性注漿對地層中孔隙進行填補,以控制沉降并為抬升注漿提供條件。補償注漿達到一定強度后開始抬升注漿。均采用袖閥管雙液漿的施工方法。抬升注漿順序按“自沉降最大處開始,至較小處結束;沉降大多注漿,沉降小少注漿;多次反復進行,控制流量、壓力;多臺設備對稱施工”的原則進行。
1.3.3 洞內技術措施隧道采用?準108超前大管棚預支護,CRD法開挖。①合理控制步距,快速封閉成環;②圍巖徑向跟蹤注漿及時補充拱頂地層松弛損失;③拆撐是力轉化的過程,隧道穿越房屋段在不拆撐的情況下施作襯砌。
1.4補償和抬升注漿補償和抬升注漿是是控制房屋沉降,減小差異沉降的主要環節。均通過預先設置的袖閥管,實施后退式分段注漿,反復施工。為避免因注漿壓力造成附近袖閥管變形或剪斷,影響反復注漿施工。補償注漿初期,據房屋沉降量,以注漿量為主要控制標準(200L/m),按少量多次的原則進行,逐漸對地層擠密加固,控制房屋沉降。隧道施工進入房屋下方,沉降率加大,增加注漿量,以壓力為結束標準(1.0~1.5MPa)。
2分析
從房屋沉降歷時曲線分析,房屋沉降經歷五個階段。
2.1 第I階段,累計沉降-11.68mm,沉降率-0.39mm/d,房屋最大差異沉降19.83mm。該階段隧道接近房屋下方,地層失水及基礎加固擾動引起沉降明顯,但速率較小,曲線較平緩。
2.2 第Ⅱ階段,沉降明顯加速,累計沉降量-40.15mm,平均沉降率-1.34mm/d,最大差異沉降26.44mm。該階段前期隧道接近房屋下部,鉆設補償和抬升注漿孔對房屋擾動,從而沉降增加,后期進行補償和抬升注漿,但因隧道在穿越房屋,施工對地層擾動,致房屋加速下沉。且前期補償和抬升以注漿量為主要控制標準,抬升量小于由于沉降量,房屋表現為下沉趨勢。
2.3 第Ⅲ階段,沉降速率減緩,最大沉降率-0.19mm/d。隨補償和抬升注漿進行地層已密實,抬升以壓力為主要控制標準,抬升量增加,有效抑制了房屋繼續沉降,差異沉降明顯減小。
2.4 第Ⅳ階段,沉降加速,沉降率加大。因第Ⅲ階段沉降率明顯減小,且隧道開挖通過房屋,很難判斷沉降率減小是施工還是抬升注漿原因,故停止抬升,以便和第Ⅲ階段進行比較。從曲線可以看出,停止注漿后沉降再次加劇,平均沉降率達到-1.30mm/d,恢復注漿后,即第Ⅴ階段房屋明顯上升。
以上分析說明隧道施工過程,以壓力作為抬升主要控制標準及時進行跟蹤注漿,有明顯抬升和阻止房屋沉降效果,其對房屋沉降控制量占總沉降的73.2%。據沉降歷時曲線看出,單點沉降歷時曲線出現上下起伏現象,反映出抬升注漿對房屋沉降控制的工作狀態。由于隧道穿越房屋下方,房屋表現出明顯上升趨勢,停止注漿后,房屋又開始下沉。因此在隧道通過房屋期間,雖然房屋沉降處于加速狀態,但通過跟蹤注漿的方式能夠有效的控制沉降率,阻止房屋繼續沉降。施工結合歷時曲線分析得出:①注漿壓力達到0.7~1.0MPa時,房屋開始出現明顯抬升。②據現場施工情況注漿壓力達到2.0MPa時,房屋抬升達到最大單次抬升值,繼續注漿,壓力降低,房屋基礎附近地表漏漿。③房屋抬升注漿施工中,單次最大抬升值在2.2~3.1mm之間。④房屋抬升注漿過程應以注漿壓力作為主要的結束控制標準。⑤抬升過程中,單點抬升影響半徑可達到5m。
3結論
此技術有效地抑制了房屋沉降,對隧道穿越建筑物施工有可靠的借鑒價值。
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摘要:隨著我國經濟的發展,對于交通運輸的要求越來越高。在眾多的鐵路運輸方式中,地鐵的發展尤為迅速,但是在施工過程中出現的問題也很多。本文主要介紹在地鐵隧道施工過程中發水施工技術的運用,以及對于施工中防水的注意點進行分析。
關鍵詞:防水施工 地鐵 隧道 應用
地鐵隧道防水施工技術應該不斷的創新和進步。對于施工技術,只有不斷的研發新材料,新產品,新技術,地鐵隧道的防水技術才能不斷進步。只有采用更先進的技術和理念,防水的技術才會進一步的完善。下面就地鐵隧道防水技術做全面分析。
一、地鐵隧道防水施工的重要性
現代地鐵隧道施工分為三個部分:首先,山體爆破之后,在爆破好的的巖巷中對巖壁采用錨噴技術進行支護;其次,在需要噴混凝土的巖壁表面鋪設有機板材;最后,將自防水混凝土澆筑在有機板材上面。自防水混凝土的澆筑水平和效果以及隧道凈空要求和質量水平都很完善了,但是隧道的防水施工效果還是存在不少問題。所以在地鐵隧道中防水施工效果如何直接影響整個隧道的施工質量的關鍵所在。地鐵隧道的防水施工技術需要得到重視,因為良好的防水效果可以保護水資源,防止浪費,另外對于地鐵的安全運行也有保障。如果不做好防水措施,對于珍貴的地下水資源是一種浪費,嚴重的話可能造成地下水位的下降,甚至出現地面下沉等危害后果。同時,隧道中發生滲水,會造成隧道中鋼軌的腐蝕生銹,影響到地鐵的安全運行,引發交通事故,對人們的人身財產安全產生隱患。
二、施工過程中的關鍵步驟是暗挖隧道防水
1.目前地鐵隧道的防水材料大多使用PVC防水卷材,外包防水結合二次襯砌混凝土自防水的方法。
2.由于隧道內部地下水體比較復雜,因此應該進一步確定地下水、地表水的分布和隧道之間的關系,通過記錄成相關資料,便于采取相應的措施來應對,盡量應用隔水層。立即確定應急預案,準備好搶救物資做好處理工作,保證防水施工的順利進行,也確保地鐵的安全運行。
3.按照施工的設計圖紙,嚴格檢查地質條件復雜的地帶有沒有臨時的附屬工程存在,如果發現有的話,盡量將附屬工程調至水文地質條件較好的地帶。
4.隧道內部要在沒有較大涌水的時候進行初期支護。因為在涌水較大的時候進行初支,往往將涌水狀況保留在防水層施工以至二襯施工過程中,對于地鐵隧道的防水效果產生影響。開始噴混凝土的時候,在巖面上如果仍然有涌水的存在,可采用膠管集中導水、待噴混凝土大道強度后再將膠管封閉的方法處理初支前發生的涌水。
5.噴射混凝土一般在出氣支護的時候使用防水混凝土進行噴射。同時在混凝土中添加速凝劑來加快防水混凝土的凝固。這樣做可以有效的隔絕涌水,給隧道內部的防水施工創造良好條件。
6.基面處理。在防水層鋪設之前,給出氣支護的時候凹凸不平的地方使用砂漿進行磨平(應當采用經驗豐富,技術過硬的施工人員進行噴射混凝土,確保混凝土噴射之后表面的平整度),對于表面凹凸不平的地方進行切除,細微的地方要用砂漿進行磨平。
7.再將剛進綁扎之后使用防水混凝土進行澆筑,按計劃完成防水施工的工作。
8.在隧道防水施工完成之后,應當即使的通過保修期的檢驗,對于出現的隧道滲水問題,應當及時的搶修,保證地鐵的安全運行。
三、施工中需要強調的幾個關鍵技術環節
1.保證基面平整。為了保證基面的平整度,首先使用機械進行開挖,在爆破的時候使用預裂爆破或光面爆破,光面爆破或預裂爆破必須根據實際情況來選擇合適的爆破方法來進行爆破。
2.在鋪設防水層的時候,要磨圓陰陽角面,防水板鋪設不能過緊,要具有一定高度,但也不能過松,確保防水板在同澆注過程中不致損壞而破壞防水效果。
3.防水層保護。隧道仰拱防水層完成后,及時攤鋪50mm厚C15細石混凝土作保護層,其余部位采用移動保護板防護,防止鋼筋綁扎和焊接等作業損傷防水層。鋼筋搬運、綁扎時,為盡可能減少鋼筋焊接時對防水層的損傷,將鋼筋焊接接頭改為綁扎接頭,雜散電流電氣連續必須進行焊接作業及其他焊接作業時,采用移動保護板,保護防水層確保不受損壞。拱部鋼筋較長,在洞內搬運時,應在鋼筋端頭加扣塑料帽,以防扎破防水板。混凝土施工前須對防水板進行二次驗收檢查,如有損壞必須全部妥善修補。
4.施工縫處理
(1)施工縫位置的選擇在滿足結構質量要求的前提下,盡可能選擇在有利于防水處理的位置,盡可能離開孔洞、變斷面、梁柱(暗梁暗柱)等不易進行防水處理的位置。
(2)采用合格的止水鋼板,必須保證鋼板位置的準確性,避免出現與施工縫位置不符的情況,鋼板的焊接質量必須保證,由于鋼板不是一個平面,焊接時應保證其可靠連續焊接。鋼板的折翼方向需朝向來水方向。
(3)臺車施工縫混凝土必須認真鑿毛、清理,確保施工縫處混凝土結合嚴密。
(4) 模板臺車和上一組混凝土搭接處,采用密封海綿條,防止混凝土灌注振搗時跑漿、離析,影響施工縫的防水效果。
四、防水施工中存在的問題及建議
地鐵工程的防水施工通常存在很多問題,較為常見是主體結構產生裂縫、施工縫以及局部滲水等。可采取如下的解決方案:使用微晶水泥砂漿把誘導縫和施工縫的側墻面仔細的找平;止水帶和止水鋼板的定位要牢固、準確;混凝土的振搗要充分。地下連續墻夾縫滲漏。這種情況先要找到漏水點,再用鑿子鑿開混凝土,把漏點周圍的泥漿處理干凈,在其周圍安放兩根橡皮管,再結合化學劑,最后用雙快水泥進行壓漿堵漏直到漿液從冒漿管溢出完畢。頂板冷裂縫及收縮縫。現在很多設計只是片面強調砼強度和抗滲等級,卻把防止裂縫的因素忽視了:混凝土水化熱所產生的溫度應力、氣候、地墻約束內襯墻收縮變形等等。若出現了頂板收縮縫以及冷裂縫,一般可以采用水化熱較低的礦渣水泥來避免因混凝土水化熱而產生的收縮裂縫;在頂板開口處須封閉以防止冷空氣形成對流讓混凝土出現開裂;運用低模量的聚硫密封膏,結構內部采用化學注漿法做防水處理。
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關鍵詞:淺埋偏壓;隧道洞口;施工技術
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
1工程概括
馬街隧道為武都至罐子溝高速公路中的一座長隧道,位于甘肅省隴南市武都區境內,為上下分離式隧道,上行線里程樁號YK78+615~YK79+938,下行線里程樁號ZK78+610~ZK41+716,隧道凈寬9.65米,凈高5米二次復合式襯砌。隧址位于河流侵蝕區的低山丘陵亞區,地面標高1216.0~1380.0m。山體地形總體略有起伏,呈中間高兩側低形,馬街隧道左線洞口進洞口處自然坡度約30°,洞頂覆蓋層最薄處只有2.5米,為黃土和塊石狀的坡腳堆積體。
2工程地質情況
進口段25米范圍內覆蓋層厚度為2.5m~15m。地質情況為碎石土,褐黃色,中密,土質不均,為松散層,散體結構,土體穩定性極差。此洞口進洞口處處于山體坡腳堆積層上,從縱橫向斷面圖來看,縱向坡度約為30°,橫向坡度約為35°。
3隧道偏壓機理
3.1隧道偏壓原因
隧道偏壓是指由于各種原因引起圍巖壓力呈明顯的不均勻性,從而使支護受偏壓荷載的隧道。主要有以下幾個方面原因:
(1)施工原因,因施工方法不當引起開挖斷面局部坍塌,從而改變了圍巖壓力的相對穩定性,造成應力集中而引起隧道偏壓。如處理得當,一般不會影響正常施工。
(2)地質原因,圍巖產狀傾斜,節理發育,其間又有軟弱結構面或滑動面,自穩能力極差,施工中一旦受到干擾,巖體就會沿層理面出現滑動。
(3)地形原因,隧道傍山,地面顯著傾斜,側壓力較大,且隧道埋深較淺。
3.2隧道淺埋偏壓判斷
(1)施工原因引起的偏壓,由于開挖不當或支護不及時引起一側圍巖發生局部坍塌,或回填不實造成不穩定土體,人為造成了偏壓的地質構造。
(2)地質構造引起的偏壓,地質構造常在多裂隙圍巖(以Ⅲ、Ⅳ級較為突出)中引起隧道偏壓,其壓力分布主要與下列因素有關:①圍巖的工程地質條件及控制性裂隙、節理或層理(統稱為軟弱面)的產狀及其與隧道軸線的組合關系:②圍巖擾動范圍;③控制性軟弱面的強度以及作用在軟弱面上的法向力大小等;④隧道一側受2個傾斜的軟弱面(傾角為α)及一組節理面所切割時,會形成不穩定塊體,當圍巖的內摩擦角ø小于弱面傾角α時,巖層將沿弱面滑動并產生偏壓。
(3)地形引起的偏壓中圍巖類別、地面坡度和覆蓋層厚度是判別隧道偏壓的3個重要因素[1]。當隧道外側拱肩至地表面的垂直距離t值等于或小于下表所列數值時(如表1),應視為偏壓隧道。一般在Ⅳ級以下圍巖中,以地形引起的偏壓為主。
表1 拱肩至地表面垂直距離t值
綜上所述,我們可以推斷馬街隧道進口段屬于淺埋偏壓段。
4淺埋偏壓隧道施工技術研究
淺埋偏壓隧道在施工時既要預防由于偏壓而造成巖體一側擠進、失穩、塌方甚至冒頂,同時又要預防由于偏壓引起噴混凝土裂縫、脫落、拱架扭曲變形、收斂加劇和圍巖及初支結構產生突變、二襯混凝土開裂以及結構位移錯位。若選擇的施工方案有問題,方法不得當,工序不合理,質量控制不到位,將會對隧道進洞施工造成相當大的困難,對隧道質量產生病害。因此,我們在對偏壓隧道施工中要對以上問題需引起注意,對可能產生的病害進行預防,同時通過技術攻關制定出了解決以上問題的施工方法。
根據該隧道淺埋偏壓段地形、地質情況和設計情況,初步確定了首先進行洞口邊仰坡開挖刷坡,邊坡防護,超前支護,洞身開挖,初期支護,圍巖量測,二次襯砌等施工順序。
(1)超前支護
采用管棚施工作為縱向預支撐,與環向支撐鋼拱架形成剛度較大的整體,適用于圍巖壓力來得快來得大,對圍巖變形及地表下沉有較嚴格限制要求的軟弱破碎圍巖隧道中,對圍巖變形的限制能力較強,且能提前承受早期圍巖壓力。管棚施工步驟根據設計要求可分為:管棚加工,施工放樣,導向墻施工,鉆孔,頂管,堵漏封管,注漿等工序來進行施工,其施工參數如下:洞口段第一環為φ89×6mm長20m環向間距40cm管棚,φ42×4mm長4.5m環向間距35cm超前注漿小導管。
(2)開挖及支護技術
采用環形開挖留核心土法進行開挖,運用挖掘機及人工用風鎬進行開挖,嚴格控制炮眼深度和裝藥量,環形開挖進尺為0.5~1.0m,核心土面積不小于整個上半斷面面積的50%。開挖后及時安裝鋼拱架、焊接連接筋、鋪掛鋼筋網、施作系統錨桿和鎖腳錨桿、噴射混凝土等,待本循環噴混凝土終凝時間達到4小時后才能進行下一循環的作業。當環形導坑長度達到10~15m后,進行下臺階的開挖支護,下臺階開挖支護時上臺階的噴射混凝土強度要達到70%以上才能進行下臺階的施工,其施工參數如下:φ42×4mm長4.5m環向間距35cm超前注漿小導管,R27型長3.5m縱向間距50cm環向間距100cm中空注漿錨桿,φ8鋼筋網規格20×20cm,Ⅰ20a型鋼鋼架,縱向間距50cm,噴C25早強混凝土26cm。
由于地形條件為左側低、右側高,左右側邊墻開挖支護時考慮到偏壓因素,應先開挖支護地形低的一側的邊墻,這樣可以防止由于偏壓而造成拱墻位移和壓力大的一側由于暴露時間長而造成變形裂縫等不利情況。下臺階邊墻采用左右側邊墻交替開挖支護的方法進行施工。左右側邊墻前后錯開距離控制在2~3m左右,邊墻施工完成段及早施作初支仰拱和混凝土仰拱及填充,以使初支結構早成環,達到良好的受力狀態。
(3)監控量測
監控量測是隧道新奧法施工的重要內容,通過監控量測,掌握圍巖和支護的動態,對支護參數的選定以及支護結構的穩定性起到重要的作用。在施工中,在洞頂上面埋設地表沉降觀測樁,根據隧道的埋深大小,每隔3~5m,分別在拱頂、起拱線、墻腰三個部位埋設觀測點,根據圖紙和量測規程要求進行量測,及時整理量測數據并進行分析、處理,并在施工中及時調整支護的參數、開挖的進尺、支護參與工作的時間等措施,發現圍巖變形速率超標,及時采取各種補救措施進行處理。在洞口左側下臺階開挖后,發現左側拱部外側坡面的噴射混凝土出現了裂縫,說明此處圍巖壓力增大,圍巖在向拱部的位移量急劇加大,通過監控量測也說明圍巖收斂值在急劇加大。我們通過縮短開挖進尺、及時進行邊墻支護、增加系統錨桿和鎖腳錨桿,及時施作仰拱,是支護結構盡早成環,及早處于合理的受力狀態,防止和避免了左側拱墻變性加大甚至產生支護混凝土開裂、拱架扭曲變形和擠進的現象。
(4)二次襯砌
初期支護施工完成后,及時施作鋼筋混凝土仰拱,改善圍巖的應力和變形狀態。仰拱施作完成后,隨即施作二次襯砌。量測數據表明:淺埋隧道的早期變形很快,針對初期支護變性較大而采取的補救措施不易實施,而且投資較大,時間較長,因此在初期支護完成后應盡早施作二次襯砌。由于隧道所處山體有偏壓存在,洞口設計為Ⅴc襯砌斷面,襯砌結構為鋼筋混凝土襯砌,加大了二次襯砌的強度和剛度,有效的控制了圍巖的變形。
5結語
淺埋偏壓隧道進口段由于偏壓和巖體變形很快,極易引發地質災害,因此施工技術措施變得尤為重要,在施工過程中要及時根據地質情況進行挑戰,動態施工,采取相應措施,通過合理的施工,順利的通過了馬街隧道洞口淺埋偏壓段的施工,為類似工程提供了相似的技術參考。