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关键词:浅埋,偏压,进洞,施工技术
一、朔州隧道工程概述
(一)工程简介
新建铁路大准至朔黄铁路联络线朔州隧道,位于山西省西北部,行政区隶属朔州市,隧道起讫里程为DK128+662~DK139+955全长11293m,为双线隧道,隧道最大埋深约563m。洞身左线DK139+602.33(右线为DK139+612.33)至出口段位于R=1200m(右线R=1204.19m)的曲线上,其余段落均位于直线上,洞内纵坡为3.0‰/5488m、-7.0‰/5800m、3.0‰/5m,基本呈对称的人字坡。
朔州隧道工点位于基岩的山区,各山脉海拔多在2000m之上,海拔最高处为区内的龙霸山,高程为2147.2m,最低海拔位于小北岔村东,高程为1444m,最大高差703.2m,一般相对高差300~400米,属中低山地貌。山势陡峻,坡陡沟深,多呈“V”型谷。仅北部平鲁区的黄石崖村、打鹰沟村等附近地貌为黄土台塬及山间河谷区,地形较平坦开阔。
(二)工程地质及水文情况
隧道围岩由石灰岩、石灰岩夹页岩、石灰岩夹白云岩组成,进口段为黄土,浅黄~灰黄色,土质均匀,大空隙发育,是垂直节理,发育虫孔及植物根孔,易产生陷穴,含少量零星分布的小型钙质结核砾分布砂质黄土,具湿陷性,湿陷性等级为I级(轻微)非自重湿陷性场地。
隧道区位于朔州市西侧管涔山大同盆地南西端,东麓属海河流域桑干河水系,西侧群山区为黄河流域朱家川河水系,基岩大面积出露,为地下水补给区。
二、浅埋偏压地段进洞施工
(一)浅埋偏压洞口段现状分析[1]
1、进洞地段受偏压荷载影响,黄土粘结力差,受力不能相互传递,造成地表裂缝。
2、黄土土质均匀,为湿陷性黄土,并具有一定的压力,围岩自身没有承载力,直接作用于初期支护上,拱顶及收敛数据值偏大。
3、埋深较浅,黄土松散,易造成较大的沉降和地表开裂。
(二)浅埋偏压洞口段现状分析[2]
隧道监控量测是新奥法施工的必做项目,目的是为了掌握施工中围岩程度与支护受力等动态信息以及稳定情况,以判断设计、施工的安全性与经济可行性,以指导施工作业,对保证施工安全有着很重要的作用。该隧道工程进口约60m范围内右侧紧临沟壑,覆盖层很薄,隧道偏压特别明显。为了更好地指导施工,在偏压范围内要加大监控频率和监测密度。在洞口浅埋段每 5m 设置一个量测断面,每个断面分别在洞顶地表,洞内拱顶下沉及两侧边墙上各设置观测点,而且要定期进行拱顶下沉和周边位移监控观测,绘制相应的曲线图,来指导设计变更和施工。
(三)浅埋偏压地段主要施工技术
针对朔州隧道不良地质,浅埋偏压严重,自稳能力差,施工时严格按照 “护拱稳定边仰坡,大管棚注浆加固土体”的施工方法,确保施工进洞的安全[3]。
洞口段施工包括洞外地表防排水、边仰坡开挖和防护、进洞门施工以及隧道施工监控测量。具体做法如下:
1、边仰坡开挖防护
洞口边仰坡开挖时应充分考虑洞内施工需要,合理布置洞口施工现场。
首先,在洞顶距仰坡5~10m人工开挖并施作洞顶截水天沟,作好洞口地表防排水。然后,根据设计图纸和施工现场布置,将进场便道修至洞口。在洞口范围内测量放样边坡控制桩,按照设计坡比人工配合挖掘机分层分段开挖,及时进行边仰坡喷锚网防护,随开挖随防护。当洞口围岩稳定,具有一定的覆盖厚度时,采用“无仰坡临界点”进洞;当地形条件较好时,则对边坡适当刷方,进行防护后进洞。施工中应少刷边仰坡,尽量减少对原有植被的破坏和对洞口的扰动,对开挖的部分采用骨架护坡防护或喷播植草绿化防护。
如果是明洞施工,明洞采用明挖法施工,采用挖掘机分段、分层开挖,拱上部采用放坡开挖,拱下垂直边坡开挖,必要时辅以微震动爆破开挖,人工配合挖掘机刷边(仰)坡。按设计要求紧随开挖进行防护,采用砂浆锚杆、挂钢筋网、湿喷混凝土防护。隧底开挖完毕后进行隧底地质勘探,根据地质勘探结果进行必要的地基处理,然后进行仰拱施工。根据监控量测结果及时施做明洞衬砌,明洞衬砌按洞外混凝土结构要求进行施工。衬砌外缘采用复合防水板加土工布,防水层铺至墙顶开挖或墙脚泄水孔处,外侧施工3cm的M10水泥砂浆保护层,以防回填时扎破防水层。待衬砌强度达到设计后进行洞顶回填,最后进行洞顶种植绿化。
2、进洞施工
对于洞口段设计为大管棚超前预支护的隧道具体作法:
朔州隧道进口采用套拱法、大管棚超前预支护进洞,具体作法如下:洞口开挖至起拱线,采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置,间距0.6m,纵向用Φ22mm钢筋连接,预埋管棚导向管,其环向间距及倾角按设计的管棚环向间距及外插角布设,经测量检查,同隧道洞口开挖断面一致后,与仰坡锚杆焊接固定,浇注40cm厚挂板混凝土固结,然后施做长管棚,形成洞室轮廓,按设计开挖方法进洞。
斜井采用套拱法、超前小导管预支护、台阶法进洞,具体作法如下:洞口开挖至起拱线,采用两榀格栅(或型钢)钢架紧贴仰坡放置,间距0.5m,纵向Φ22mm钢筋连接,与仰坡锚杆焊接固定,施作双排6m长φ42mm超前小导管预支护,浇注挂板混凝土或模喷C20混凝土50cm厚,形成洞室轮廓。
进洞施工还应加强防排水,防止积水长时间浸泡墙脚和隧底,造成边墙围岩失稳。
3、洞门施工[4]
洞门施工在洞内施工正常,工序调整到位后,适时安排洞门施工,尽量避开雨季完成。,洞门采用混凝土整体浇筑,浇筑时采用钢管搭设脚手架,大面积钢模板立模,混凝土输送泵浇筑,插入式振捣器振捣。
朔州隧道进口、斜井洞门均为端墙式洞门结构,其内轮廓线与正洞内轮廓线相同,可以利用洞身衬砌台车配合洞口定性钢模进行混凝土施工,洞门前檐及洞口端模采用6cm厚的木模,以便根据其特殊构造一次性完成混凝土施工。结构混凝土在拌合站集中拌制,混凝土运输车运输至浇筑点,然后通过外模采用泵送混凝土入仓,混凝土振捣采用插入式捣固棒捣固,外侧模板采取在浇筑混凝土时按混凝土浇筑分层厚度分层支立,在每层混凝土浇至该层外模口10cm时安装下一层外模,如此循环直至拱顶。每层外模(采用木模)在安装前加工制作成整体,使其能短时间安装就位,防止混凝土浇筑间断时间过长形成人为施工缝。
三、结语
洞口是隧道工程仅有的外露部分,也是联系洞内衬砌与洞外路路堑的支护结构 ,应尽量保证洞口附近边坡、仰坡的稳定,这对于隧道施工的安全和质量保证是很重要的。如果处理不当,会发生山体崩塌、滑坡等危险,特别是雨季,更要注意这些问题[5]。
随着国民经济的发展,城市交通建设速度逐步加大,针对隧道施工中的浅埋偏压地段进洞施工技术研究,可以减少施工过程以及后期运营带来的安全隐患以及风险,保证隧道施工的质量。
参考文献:
【1】 赵继平,刘建萍. 黄土隧道偏压浅埋地段施工技术【J】.西部探矿工程,2010,22(6)
【2】 冯若谦,周文杰,张书荃. 中国白银山隧道施工技术【J】.宁夏工程技术,2007,2(2)
【3】 周小波. 浅埋偏压不利条件下的高速公路隧道关键施工技术分析探讨【J】.中外筑,2010(6)
关键字:公路隧道;施工技术
Abstract: as to the mountains of soft soil of tunnel construction technology, mainly concentrated in the steps method and meshshotcreting firstly method two types, besides the method using the broader. Combining with the individual in the process of work in practice experience, this paper introduces some highway construction in the process of construction technology of the tunnel, and based on this, sums up the highway tunnel and tunnel waterproof and drainage technology and so on related technologies, hope to a view to play a valuable role.
Key word: highway tunnel; Construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
一.隧道开挖分析
本文主要探讨的是洞口较大出洞口VI类岩围的隧道修建。在具体的施工过程当中,拱顶的修建存在着较大的技术难度,与此同时地形地貌的特点在隧道地表上经常会出现不同程度的下沉和开裂的情况,如果没有在隧道开挖部分打好基础,很有可能会在拱脚部分出现开裂的现象,尤其是拱脚的接合处这种现象最为明显。为了解决这一问题就必须要根据隧道具体的施工情况以及的地形地质情况进行深入的分析。除此之外隧道修建的位置还存在如下的地形地势特点:土层松软,土壤湿度较大,地基的承载能力不足等等。与此同时隧道埋入山洞的深度相对于其他类型的地质层而言要更深一些,这样无疑就增加了隧道的自拱度,传统的公路隧道的施工,总是可以依据围岩的结构特点自动的形成拱度,而对于此处的隧道却很难够自动形成,因而就必须要采取各种各样的施工修建策略来加固隧道,借助外力的支撑作用形成拱度,因为此处的基础承载力是实现主动支撑结构的重要基础和保障。在长期的工作实践中可以总结出一个规律,那就是在隧道进行开挖的过程当中,做好前期的地质探测工作是尤为重要的,只有这样才能够确保在具体的施工过程当中减少技术难度,在有限的资源条件的情况下最大限度的节约人力物力和财力。
二.风、水、电作业,通风、防尘和施工排水
(一)施工供风
对于公路隧道的施工和修建而言,提前做好施工供风处理是十分重要的。由于修建隧道的地形地势特点,很难借助自然风的力量加速施工的进度,因而通常情况下都需要在隧道的进口和出口处安置供风机械设备,在实际的工作过程当中发现修建空气压缩机站是十分有效的施工技术方法。由于山岭软土地形区的地势特点,可以在隧道的进口处安置两台20m3/min的空气压缩机,在隧道的出口处安置一台10m3/min的空气压缩机,通过这样的方式能够有效的保障隧道在施工的过程当中的风力是足够的。
(二)施工用水
由于山岭地区地势地形较高,因而不能够保障水源的足够供给,而在隧道的修建过程当中需要借助水力的方式来带动施工设备。所以可以在隧道的进口和出口的地方修建高山水池,通常情况下水池修建的高度是需要结合具体的地形特质来确定的,对于洞口较大的公路隧道的修建而言,可以在距离隧道拱顶29m位置的山顶处修建水池,而水源则可以从隧道出口的山脚处迁移过来,比如说可以在山脚处挖一个水池,再通过动力设备将水压到山顶的高山水池上,在此基础上借助管道的方式将水引流到隧道当中,以确保施工的设备用水和工作人员的生活用水是充足的。在实际的工作过程当中发现,高山集水池的水源复杂,很容易出现安全隐患,因而在引用过程当中要进行严格的水质检验,只有确保水源的PH值是合格的,一旦发现酸性或者是硫酸盐,氯化物超标的情况必须要进行及时的处理。一方面这些物质是不符合生活用水的标准的,另外一个方面它们会影响水泥的凝结硬化,很容易造成隧道的坍塌和安全隐患,同样的这部分水源也不能用于搅拌栓的施工处理中。
(三)施工供电
电力设备是维系隧道施工的重要基础和保障。在隧道修建的前期可以在进口和出口处安置变压器,通常情况下需要选取略高于居民电压的功率,315KVA是比较合适的选择,在变压器的转换下可以利用山下居民电网进行供电,除此之外还需要在隧道的进口和出口的地方各安置一台220KW的发电机,以备不时之需。至于动力设备的采用,可以采用三相交变电流,额定电压控制在380V之内,而照明用电一律采用居民额定电压220V,为了进一步的保障隧道施工修建的安全性,所有线路都要认真的检测好是否做好了漏电保护策略,从根本上杜绝用电安全隐患的发生。需要注意的是,隧道施工所有的线路架设和用电器的安装必须要符合《公路隧道施工技术规范》的相关技术标准和规定。
(四)施工通风、防尘
公路隧道洞口内经常需要进行爆理以便更进一步的完成掘进施工,此时就需要做好通风和防尘工作。通常情况下湿式凿岩的施工技术能够有效的减少灰尘的产生,当岩洞经过爆理之后可以在洞内洒一些水以此能够快速的降低粉尘的浓度。在实际的工作过程当中发现,施工通风通常需要采取压入式的施工方式效果最佳,用3台抽流风机送到洞口处能够加速粉尘的吸入,而送风口应该尽量控制在开挖面之下,二者之间的距离控制在15cm之下最佳。
(五)施工排水
公路隧道在施工过程当中做好施工排水准备是十分重要的,它能够在最短时间按内排除由于挖掘压力而造成的地下水的涌入以及施工废水的沉积。通常情况下我们将出口到进口坡度为1.54%的距离成为隧道上坡,以此为界限隧道出口的施工为顺坡施工,因而在此阶段的排水可以利用自然坡度的优势,在借助塑料管的方式下降这些积水排到洞口之外。同样的进口处的施工为隧道反坡施工,此阶段的排水策略可以通过开挖地段,构建集水坑的方式进行,并在抽水机的帮助下利用压力差将积水排到洞口之外。
三.隧道施工
(一)施工方法
结合前面所分析的关于此地段的公路隧道施工存在的问题,在对地形地貌等方面的分析之后,采用台阶法和双侧壁导坑法结合的施工技术是最合适的。具体来说就是在半断面开挖的过程当中,采用无轨运输的方式将渣子运送到山下,当进入到小导坑开挖阶段的时候,由于机械设备体积和客观条件的限制,可以用人工开挖的方式来代替机器开挖,在快要结束的时候将小拖拉机运送到洞中配合人工出渣,完成本阶段的开挖。在仰拱加固的阶段要做好混凝土的调配和供给工作。
(二)钢管桩施工
钢管桩可以采用4个直径为89mm的钢管进行无缝衔接,需要注意的是这些钢管都要做预先的处理,对前端钢管进行加工,使其以圆锥状呈现出来,注意控制好他们的长度要在20cm的范围内。至于钢管桩管体下部分的加工则采用加工溢流孔的设计方式,这样做是为了更好的完成注浆部分的施工,而在管口处则要确保其形态是完整的,在1m的范围内都不需要做任何的溢流孔处理,钢管桩管体下部分的溢流孔的直径要控制在8mm之内,而孔与孔之间的间距为25cm最佳。在清楚施工障碍的过程当中,可以选取1m为进度指标进行处理,与此同时还可以在钢管桩安装的阶段同时安装排水管,以便于快速的将隧道内的积水排除,要确保隧道内的施工现场是干燥的,杜绝浸泡现象的出现。
(三)防水层铺设前对初期支护的检查和处理
在公路隧道防水层铺设的前期准备工作当中,应该着力做好初期支护喷射混凝土的的工作,并通过反复的断面测量的方式,将欠挖部分一一找出,并及时的凿除,除此之外还需要对混凝土表面的凹凸部分进行预先处理,具体的可以通过分层喷射的方式将其铺平。在实际的工作过程当中发现,在防水层铺设前经常会出现许多外露的锚头以及钢筋网,为了不影响后续的施工步骤,应该要将其清除干净,在此基础上对这些破碎的界面用水泥和砂浆进行填平,这样做是为了确保混凝土的表面是平整光滑的。在铺设前,还需要仔细检查衬砌背后的排水设施是否是完整牢靠的,尤其是排水设施的布置是否合理,盲沟、引水管和排水暗沟等等都应该要进行完整的镶嵌和链接,并确保他们都处于密封的状态之下,并假设反滤层。对于那些气候比较严寒的地区,还应该要设置保温排水设施,并做好充足的防潮准备。
四.小结
本文结合个人在实践工作过程当中的经验总结,就公路隧道的施工技术展开探讨。通过介绍山岭地区公路隧道的施工过程,在此基础上进行适当延伸。首先进行了隧道开挖的分析,并做了简要的说明,在此基础上分别对一系列后续的施工方案进行了阐述。然而由于个人所学知识以及阅历的局限性,并未能够做到面面俱到,希望能够凭借本文引起广大学者的广泛关注。
参考文献
[1]宋金峰;圆梁山隧道注浆堵水方案及施工技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
[2]张青林;重庆地铁隧道TBM始发段的施工技术研究[D];北京交通大学;2011年
[3]赵胤;长大隧道钻爆法施工参数优化研究[D];北京交通大学;2010年
[4]纪慧琢;高海拔特长隧道火灾烟气流动特性的数值模拟分析[D];北京交通大学;2010年
[5]尤鸿波;特长隧道自然风影响因素及计算方法研究[D];西南交通大学;2010年
【关键词】软弱围岩;小净距;中间岩柱;施工技术
1 引言
近年来,工程建设领域的环保问题受到各级政府部门的日益重视,道路建设特别是高速公路项目越来越多的采用隧道方案,但山区高速公路上、下行隧道的选线往往受地形限制 ,使得两相邻隧道的最小净间距不能满足设计规范的要求。在此情况下 ,近年来普遍选用单线双洞连拱的隧道结构形式。由于连拱隧道的工程造价、施工难度、施工周期均比双线双洞隧道大得多 ,为此 ,在工程实践中衍生出一种新的结构形式——小净距隧道。小净距隧道双洞的中间岩柱宽度介于连拱隧道和双线隧道之间 ,一般小于 1. 5倍隧道开挖断面的宽度。国内小净距隧道的建设历史不长,其理论研究远落后于工程实践,尤其是在各种复杂地质条件下施工方法还处于研究发展阶段,因此对小净距隧道特别是在软弱围岩段的施工技术进行深入研究具有重要意义。
2 工程概况
某隧道为济南-广州高速公路安徽段重要工程,地处大别山腹地,山区地形起伏剧烈,所经区域属淮河水系。隧址地貌属褶断侵蚀低山,海拔200.8-330.4m,相对高差约130m,山顶浑圆,山势较缓,地表植被发育;进口段地形坡角25°-35°,出口段地形坡角20°-30°;山脊走向北北西,隧道轴线与山脊近正交,穿过山脊高程最大为310m。隧道穿越F3断层,断层破碎带内节理裂隙明显,进出洞口冲沟较发育,地下水集中,围岩稳定性极差,出口端边仰坡坡面垂直度较大,山体左侧偏压。
隧道为左右分离式小净距单向行车隧道,净距小(左右线净距最小仅为6m),地质条件差,施工难度较大。
3 设计说明
该隧道进口设计为削竹式洞门,出口为端墙式洞门,洞口段围岩较为软弱破碎,隧道明洞采用明挖法施工,偏压段设计采用大管棚预支护措施,Ⅴ级、Ⅳ级围岩采用单侧壁导坑、对拉预应力锚杆施工,III级围岩采用超前导坑法,风钻钻眼,光面爆破,复合式衬砌。该隧道施工工艺较为复杂、工序繁多且施工干扰大;针对该隧道施工安全要求高、施工难度大等特点,采取施工动态设计对隧道初期支护及衬砌进行修正,在施工方面通过采取控制爆破、监控量测等措施,以保证施工后既有隧道安全和线路运营畅通。
【关键词】长大铁路;隧道;施工
1 工程概况
李家营隧道位于河北省承德市境内,设计为双线隧道。进口里程为DK312+800,出口里程为DK322+239,隧道全长9453m(其中包括明洞及棚洞19m),最大埋深583m。隧道进口段位于左偏曲线上,左线半径R=1600m,右线半径R=1604m,曲线段长504m;隧道出口段位于左偏曲线上,左线半径R=1600m,右线半径R=1596m,曲线段长275m。隧道其余地段均位于直线上。隧道内纵坡为单面坡。从隧道进口DK312+791至DK313+650为-4‰的坡,长859m;DK313+650至DK321+050为-9.0‰的坡,长7400m;DK321+050至DK322+243为-3.0‰的坡,长1193m。
其中隧道进口至斜井长5250m,起讫里程DK312+800~DK318+050,该段隧道多为Ⅱ、Ⅲ级围岩,其中Ⅴ级加强、Ⅴ、Ⅳ级围岩地质条件差;隧道出口至斜井4189m,起讫里程DK318+050~DK322+239,该段除洞口段围岩较差外,其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。隧道支护采用Φ42小导管超前支护、Φ25中空注浆锚杆、Φ22砂浆锚杆、型钢及格栅钢架支护、钢筋网、C25喷射砼,模注砼、钢筋砼衬砌。洞口段采用Φ108大管棚注浆超前支护进洞。
隧道斜井长850m,设置里程DK318~+050,除洞口段约100m围岩较差外,其余地段多为Ⅱ、Ⅲ级围岩。
2 施工过程
2.1 洞口工程施工
首先开挖并施工洞口边仰坡截水沟,以截排地表水,截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m,沟底纵坡不小于3‰。排水沟与路基排水系统衔接。
开挖洞口顶部及明挖部分土石方,开挖土石方均自上而下进行,能用机械直接作业的,均选用机械开挖,人工配合。仰坡面采用光面爆破成形。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护。明洞采用先墙后拱法。混凝土达到设计要求时拆模,施做明洞防水层,两侧对称回填。
2.2 正洞洞身开挖
严格按照Ⅱ、Ⅲ类围岩施工方法与施工步骤,洞口段约100m围岩较差,在钻爆施工时要确保安全。
2.3 支护施工
2.3.1 超前小导管
采用单液注浆泵,注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏液,对于强行打入的钢管先冲清管内积物,然后再注浆。注浆按从下到上的顺序,两侧对称施工,局部有涌水的注浆孔先注浆止水。浆液由稀到浓逐级变换,即先注稀浆,然后逐步变浓。考虑到注浆后需尽快开挖,注浆用普通水泥或早强水泥,拌浆时可掺入减水剂。
2.3.2 喷射混凝土
采用泵送式混凝土湿喷机,进行喷射混凝土作业。在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验,按湿喷工艺施工。喷射混凝土严格按设计配合比拌合。喷射前检查隧道断面尺寸,清除浮石和墙角虚碴,并用高压水或风冲洗岩面。喷头垂直受喷面,喷射路线先边墙后拱部,分区、分段“S”形运动。隧道喷射混凝土厚度>5cm时分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行,冲洗第一层混凝土面,初次喷射先找平岩面。喷射混凝土终凝2小时后,进行喷水养护,养护时间不少于7天。
2.3.3 挂网
按设计要求加工钢筋网,钢筋网采用Φ6mm钢筋网,洞外分块预制,洞内铺挂,随开挖面铺设,同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜,混凝土保护层大于2cm。
2.3.4 注浆锚杆施工
采用锚杆钻机钻孔,专用注浆泵注浆施工。注浆压力一般为地下水静水压力的2~3倍,同时考虑岩层的裂隙阻力,根据现场情况试验后确定。瞬间最高压力值不超过0.5MPa。
2.3.5 型钢拱架及钢筋格栅拱架施工
型钢钢架和钢筋格栅拱架现场拼装加工。采用机械运至安装现场,人工作业平台配合装载机安装,焊接纵向连接,形成支撑体系。
2.3.6 砂浆锚杆支护施工
砂浆锚杆用于Ⅲ类围岩地段,以加强拱部软弱岩体。锚杆采用Φ22mm钢筋,长3.0m,锚杆间距100×100cm。采用凿岩机钻孔,搅拌机拌制普通砂浆,牛角泵灌注。注浆压力控制在0.5~1.0MPa,并注意随时排除孔中空气。
2.4 洞身衬砌
2.4.1 防水层铺设
防水板按环进行铺设,铺设防水板在铺设台架上进行。防水板铺设前,喷混凝土表面处的钢筋头和锚杆头先切除,再用手持砂轮机磨平,对凹凸不平部位修凿喷补,有局部渗水处,进行处理。
固定防水板采用胶热焊接,胶垫与胶垫之间防水层不得绷紧,要保证板面与喷射混凝土密贴。
2.4.2 洞身衬砌
隧道采用整体钢模液压衬砌台车衬砌,一次衬砌长度10m,台车采用激光准直仪导向定位。混凝土采用混凝土拌合站集中拌制,混凝土输送车运输,输送泵泵送入模,插入式振捣器振捣。
3 铁路隧道施工需要注意的问题及施工技术的运用
3.1 瓦斯安全处置
该隧道地质条件差,岩性复杂多变,多为Ⅱ、Ⅲ级围岩,可能蕴藏瓦斯有有害气体,产生岩爆现象。瓦斯在空气中爆炸条件按瓦斯在空气中的浓度,下限为5%~6%,上限为14%~16%,在7%~9%时最容易爆炸。
施工人员根据在隧道开挖过程中要密切关注瓦斯燃烧现象,根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120—2002)规定,利用催化型瓦斯检测仪AZJ—2000型甲烷检测报警仪,严格规范施工中瓦斯监测制度。另外,还要采取相关措施预防瓦斯爆炸,例如:水封爆破、洒水除尘和防爆设备、注意出渣安全、地质超前钻孔卸压,改善通风措施、改善衬砌结构气密性等来做好瓦斯安全处置工作。
3.2 施工通风
做好隧道通风是可以稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度,确保安全生产,有利于提高生产率。施工人员要采用性能良好的进口通风机,并加大风管节长、改革风管加工工艺等措施做好防风降阻工作。
3.3 施工地质超前预测预报
由于李家营隧道长地形条件复杂,不良地质多,地质灾害很容易造成安全事故,导致工期延误。因此在施工前查明隧道工程岩体的状态、特性,准确地预测预报隧道施工中可能发生的地质灾害的位置、规模和性质。
鉴于李家营隧道工程地质条件的复杂性,可采用采用以TPS202超前地质预测预报系统进行长距离预测预报,以地质雷达、超前地质钻探、掌子面地质编录进行短距离预报,二者相互结合,以确保安全施工。
4 总结
在李家营隧道施工中,鉴于复杂的工程特点,要综合运用多种施工技术,熟练掌握和应用大长隧道施工技术是确保安全施工和施工效率的基础。
参考文献
关键词:隧道;软岩;陡坡;偏压;隧道;施工技术
1 工程慨况
新建铁路合肥至福州客运专线安徽段站前八标茶口亭隧道位于休宁县五城镇红坑源村,隧道进口里程为DK340+125,出口里程为DK341+069,隧道全长944m。隧道穿越低山丘陵山间沟谷,地势陡峭,植被茂密,左侧山间沟谷呈狭长型,常年有水,地层为千枚状粉砂岩,全风化呈土夹风化岩块状,强风化呈弱块状,弱风化为变于粉沙质结构,节理裂隙发育,岩体较破碎,洞顶有危岩危石分布。
进口洞口段地形陡峻,属于软岩、陡坡、偏压的隧道,全风化层深厚,节理发育,岩体破碎,浅埋偏压,地质条件较差。
2 安全隐患分析
从地质调绘、勘察及变形数据来看,隧道进口容易产生滑坡或坍塌的原因有以下几点:
(1)偏压是一个隐患,对隧道会造成不平衡受力,轻则可使隧道拱圈变形,重则可造成结构破坏,地形偏压严重是因隧道开挖形成行隧道方向的最主要、最关键的根本因素。
(2)地质条件差,覆盖层和强风化软岩厚度大,基岩抗风化能力差,易水解,强度下降快。
(3)长时间强降雨是在地形偏压因素上迭加的最主要的外部因素,与松散覆盖层厚度一起控制了张拉裂缝的局部走向及变形量的局部优势增大。
(4)隧道施工时爆发等引起的大震动也是加剧滑坡发展的重要的外部因素。
针对实际地形及地质状况,为了防止地质灾害的发生,进洞施工首先需要解决偏压问题。偏压来自高边坡,由于坡度较大,首先加固边坡及抑坡;边坡过高,致使侧压严重,进洞前采用明挖法先做明洞,加强边坡护,保证开挖立面的安全。明洞施工前先施工超前长管棚,以形成加固承载环,加强开挖面围岩稳定,进洞后采用四步CD法暗挖施工
3 应对措施
为了保证整个山体的稳定以及隧道的施工安全,需要先对山体进行承压板锚索和抗滑桩施工,目的是加固山体,保证围岩稳定。总体施工顺序为:进口右侧承压板锚索施工右侧抗滑桩施工左侧边坡刷坡并及时进行锚索施工、防护正面抗滑桩施工隧道洞身施工。
(1)超前支护
进洞之前先采取超前支护措施:临时边仰坡支护以挂网喷射混凝土再打设锚杆组成;然后施做导向墙,保证长管棚施工精度,作为大管棚导向管;超前大管棚采取热扎无缝钢管与钢花管相结合的方式并注浆进行超前支护。
(2)隧道洞口坡面防护加固
隧道洞口边仰坡工程应自上而下逐级开挖支护,及时完成洞口边仰坡加固、防护及防排水工程。为保证隧道洞口施工不受雨季影响,在进行隧道洞口边仰坡开挖之前必须完成洞口截水天沟的施工。最后对边仰坡进行防护,以保证施工和运营后的安全,在清理掉危岩后采用SNS被动防护网进行加固,以防止出现落石。
隧道右侧距线路14m左右自然边坡采用承压板锚索防护,锚索施工时先进行抗拔试验,求出水泥砂浆与孔壁的实际剪切强度,以检验设计选取参数,可作为修改锚索长度的设计依据,锚固段为强风化及弱风化千枚状粉砂岩地层。锚孔注浆和锚梁混凝土达到设计强度的70%时才能进行张拉。
(3)抗滑桩施工
在茶口亭隧道进口明暗分界处横向设置3根抗滑桩防护。其中左侧设置1根抗滑桩防护,桩长为23m,右侧设置2根抗滑桩防护,桩长为28m,抗滑桩尺寸2.75m(横向)×3m(纵向),桩身均采用C35钢筋混凝土现浇。抗滑桩之间设置端墙,端墙结构厚度2.4m,端墙与衬砌及抗滑桩之间采用锚筋连接,使端墙、抗滑桩和衬砌成为一个整体。
隧道左侧距线路左中线14.93m处设抗滑桩4根,桩间距为5m。其中三根为钢筋混凝土抗滑桩,桩长为26m和29m,桩身均采用C35钢筋混凝土现浇,抗滑桩截面尺寸2.75m×3m。另外一根为预应力锚索抗滑桩,桩身均采用C35钢筋混凝土现浇,抗滑桩截面尺寸同上,桩长为32m。桩上设两孔单支点预应力锚索,锚索共计2根。
(4)隧道进洞开挖方案
洞口段Ⅴ级围岩采用四部CD法进行开挖施工,在施工中坚持"管超前、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。主要以人工配合机械开挖为主,开挖循环进尺为0.6m。开挖成型后先进行初喷,及时施作初期支护及临时支护。喷混凝土采用湿喷机作业,风钻钻锚杆孔,人工安装锚杆、拱架和钢筋网。临时钢架的拆除在洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后进行。
软弱围岩隧道Ⅴ、Ⅵ级地段采用台阶法施工时,应符合以下规定:①上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不应大于1榀钢架间距;②边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀;③仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,每循坏开挖进尺不得大于3m;④隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
在洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后进行,为确保施工安全,必须加强超前地质预报和监控量测工作。
4 结论
对于软岩、陡坡、偏压隧道的施工,安全进洞是首要注意的问题,施工之前必须对洞顶和坡面进行有效的防护和加固,保持山体稳定以后,才能进行进洞施工,并且以尽量减少对围岩的扰动,及时支护和封闭。