隧道施工技術指南范例6篇

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隧道施工技術指南

隧道施工技術指南范文1

關鍵詞:隧道防排水 涌水處理 防排水鋪設施工技術

中圖分類號:TU74文獻標識碼: A

引言:高速鐵路隧道滲漏水問題,尤其是襯砌施工縫處,變形縫處及仰拱與襯砌之間的連接處等薄弱環節的滲漏水問題是隧道常見的而且很難處理的問題。如何搞好隧道防排水設計及裂縫防水技術,是保證高速鐵路隧道行車安全和隧道使用壽命的重要條件。下面以增益1號隧道施工為例講述高速鐵路隧道防排水施工技術。

增益1號隧道位于延邊州敦化市大石頭鎮增益村西側,隧道進出口處交通情況良好,隧道進口里程DK185+568,出口里程DK187+113,隧道全長1545m。隧道全部位于直線上,洞內縱坡設計為單坡,坡度為13.2‰,坡長1545m。

1 進洞前防排水系統的完善

1.1 地表防排水

首先,在隧道進洞前應對隧道軸線范圍內的地表水進行了解,分析地表水的補給方式、來源情況,做好地表防排水工作:用分層夯實的粘土回填設計勘探用的坑洼、探坑。

其次對通過隧道洞頂且底部巖層裂縫較多的溝谷,建議用漿砌片石鋪砌溝底,必要時用水泥砂漿抹面;開溝疏導隧道附近封閉的積水洼地,不得積水;在地表有泉眼的地方,涌水處埋設導管進行泉水引排。

1.2洞頂截水天溝

根據地形,提前在開挖線5m以外砌筑洞頂截水天溝,并將水引排至自然排水溝或與路基排水系統連接,防止水流入施工范圍。

1.3 邊仰坡土體封閉

按照設計要求采用向邊仰坡面噴錨支護+掛網噴漿對坡面及時封閉,噴射混凝土厚度不小于10cm,滲水量大時埋入排水管進行引排。

1.4 提前做好洞內水外排系統

開挖至洞口時應著手做好洞內水外排方案,如果洞口向外為下坡,可采用隧道兩側設置排水溝(或埋設水管)排水;如果洞口向外為上坡,可以在洞口一側設置集水井,采用水泵抽水外排。注意集水井設置安全防護(做好采用井蓋封閉),確保安全。增益1號隧道出口為上坡,施工過程中集水井利用仰拱處中心檢查井,將掌子面積水通過水泵抽至檢查井內部,在通過水泵將檢查井內部水集中通過水泵抽至洞外。

2 開挖過程中對涌水地段的防排水處理

增益1號隧道施工至DK186+500處,此處埋設約20米,并且上部為魚塘,在經過此段掌子面施工過程中,為防止隧道因為涌水產生塌方,施工過程中采用超前小導管預注漿,小導管環向間距30cm,縱向間距1m,鋼架間距由設計間距1米每榀調整至0.5米每榀,并在此地段增加2臺水泵進行24小時不間斷抽水,取得了良好的效果。為施工順利通過涌水處積累了豐富的經驗。

3 洞內設計防排水系統施工技術

增益1號隧道洞內設計防排水系統包括:環向排水盲管、縱向排水盲管、橫向排水盲管、中心設置鋼筋混凝土排水管、初期支護與二次襯砌之間拱墻設厚EVA防水板+土工布進行防水,隧道兩側設置排水邊溝。施工縫處設置中埋式止水帶、背貼式止水帶、鋼邊式止水帶等,采用以引水為主,防排結合的多重排水系統。排水系統中每一個環節沒有做好,都可能造成排水不暢,甚至導致隧道滲漏水。襯砌完成后處理滲漏水是難上加難甚至是亡羊補牢,因此,確保排水系統的封閉完善和暢通是隧道防排水施工的關鍵所在。

3.1 防水層安裝與控制

防排水鋪設前對初期支護的檢查和處理。防水層鋪掛前,應先對初期支護噴射混凝土進行量測,對欠挖部位加以鑿除,對噴射混凝土表面凹凸顯著部位應分層噴射找平。外露的錨桿頭及鋼筋網應頭齊根切除,并用水泥砂漿抹平,使混凝土表面平順。防水層鋪掛結束,監理工程師和現場質檢員應對其焊接質量和防水層鋪設質量進行檢查。

3.2 止水帶安裝與控制

防水混凝土施工縫是襯砌防水混凝土間隙灌注施工造成的,對于施工縫的防排水處理,在復合式襯砌中,采用中埋橡膠止水帶+背貼橡膠止水帶的組合形式。

(1)二次襯砌端部的檢查與處理。在澆筑二次襯砌混凝土前,可用鋼絲刷將上層混凝土刷毛,或在襯砌混凝土澆筑完后4h~12h內,用高壓水將混凝土表面沖洗干凈,并檢查止水帶接頭是否完好,止水帶在混凝土澆筑過程中是否刺破,止水帶是否發生偏移,如發現有割傷、破裂、接頭松動及偏移現象,應及時修補和處理,以保證止水帶防水功能。

(2)止水帶安裝質量的檢查與處理。檢查是否有固定止水帶和防止偏移的輔助設施、止水帶接頭寬度是否符合要求、止水帶是否割傷破裂、止水帶是否有卡環固定并深入兩端混凝土內等項目,做好詳細檢查記錄,如存在問題時,應立即通知施工隊伍進行修補,不合格者應堅決要求返工。

3.3混凝土澆筑與控制

襯砌混凝土施工時,應加強混凝土澆筑過程中的質量,定期不定期的進行檢查。混凝土振搗時必須專人負責,避免出現欠振、漏振、過振等現象。加強施工縫、變形縫等薄弱環節的混凝土振搗,排除止水帶底部氣泡和空隙,使止水帶和混凝土緊密結合。經驗告訴我們,混凝土澆筑至拱腰分界線處,要放慢澆筑速度,并用木槌敲打模板保證混凝土密實,防止混凝土后背脫空。

4二次襯砌滲漏處理與控制

4.1 引流堵漏。

對于滴水及裂紋滲漏處,可采用鑿槽引流堵漏施工方法。如在滲漏部位順裂縫走向將襯砌混凝土鑿出一定寬度和深度(如寬20mm,深30mm)的溝槽,埋設直徑略大于溝槽寬度或與溝槽寬度相當的半圓膠管將水引入邊墻排水溝內,再用無紡布覆蓋半圓膠管或防水堵漏劑封堵,然后用顏色相當的防水混凝土封堵或抹面。

4.2 注漿堵漏。

對于滲漏嚴重部位,可采用注漿堵漏施工方法。如在滲漏部位鑿出一定寬度和深度(如直徑80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并檢查表面混凝土密實性,從滲漏部位向襯砌鉆孔,其深度建議控制在襯砌厚度范圍內,埋管注漿,其注漿漿液通過設計確定。注漿結束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏處理。

5 做好隧道防排水還應注意

明洞襯砌施工后防水處理要嚴格按照設計要求進行防水處理,尤其注意明暗交接處防水板的搭接質量,確保明洞防水系統無問題在進行回填工程,回填時明洞環向2米范圍內回填采用人工回填,防止挖掘機回填造成破壞防水板情況發生。

6 結束語

根據施工增益1號隧道積累經驗,每道工序的施工質量都對隧道防排水效果產生很大影響,施工中的每一點疏忽后可能造成滲漏水隱患。一旦隧道正式通車運營,處理起來將相當麻煩。因此,應加強對每道工序的施工質量控制,改進防排水施工工藝,采用先進的施工機具和施工工藝,避免防水板損傷,嚴格按規范施工確保施工達到設計效果,使隧道防排水工程質量有保證。

參考文獻

[1]高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準TB 10753―2010

[2]高速鐵路隧道工程施工技術指南鐵建設[2010]241號

隧道施工技術指南范文2

【關鍵詞】:高速鐵路、隧道、V級圍巖、光面爆破

【 abstract 】 : introduces the passenger dedicated line into chongqing four party tablet tunnel construction process, the smooth blasting technology of the tunnel grade V rocks in the construction technology of the excavation, determined the grade V of the surrounding rock tunnel excavation smooth blasting scheme, analyzes the advantages and disadvantages in the construction process of, for high speed railway tunnel construction to provide the reference.

【 keywords 】 : high speed railway, tunnel, grade V surrounding rock, smooth blasting

中圖分類號:U238文獻標識碼:A 文章編號:

1 工程概況

1.1 工程簡介

中交二航局承建的成渝客運專線CYSG-3標段的四方碑隧道位于四川省內江市境內,隧區屬丘陵地貌,地形坡度一般為15~25°,地面高程360~418m,起訖里程DK140+585~DK141+310,全長725m,其中V級圍巖有496m,IV級圍巖有159m。隧道表層為坡殘積層粉質黏土;下伏侏羅系中統沙溪廟組泥巖夾砂巖,單斜構造。地下水水質類型為HCO3-Ca2+,地下水對混凝土結構具硫酸鹽侵蝕,環境等級為H1。洞身泥巖質軟,巖層近于水平,節理發育。隧道進、出口巖層風化帶厚度較大。

V級圍巖地質條件差,是隧道施工的安全高風險地段,因此,V級圍巖開挖支護成為了四方碑隧道的施工難點。為保證在隧道V級圍巖開挖施工過程中的安全與進度,提高施工效益,采用鉆爆法開挖、光面爆破技術,襯砌類型為雙線隧道復合式襯砌。

1.2 開挖方案

四方碑隧道V級圍巖開挖施工分為臺階法和中壁(CD)法。每步開挖后均及時支護,隧底初期支護后及時施做仰拱,盡早封閉成環。

本文以實際施工中的臺階法開挖為例進行論述。

2 光面爆破施工技術

2.1光面爆破工藝流程

⑴ 確定光爆方案:地質條件調查初步爆破方案光爆參數選擇洞眼分布設計。

⑵ 實施起爆作業:測量放樣定位開眼鉆孔清孔裝填炸藥起爆通風排煙排險檢查光爆效果。

⑶ 參數動態修正:確定爆破設計后,先選取與隧道地質情況近似或一致的圍巖進行光爆試驗,起爆后根據光爆效果修改設計參數,根據新的設計參數對洞身圍巖進行爆破,重復上述工作,不斷地根據實際情況對光爆設計參數進行動態修正,保證光爆效果及施工安全、進度。

圖1光面爆破施工工藝流程

2.2 確定光爆方案

由于地質情況的多變性和不可完全預見性,在同一斷面爆破開挖過程中,可同時出現不同硬度的巖層,為了達到更理想的爆破效果,并不是全隧單一使用同一爆破方案,通常是根據巖層的實際情況調查后來對方案進行調整。

2.2.1地質條件調查

四方碑隧道V級圍巖為弱風化泥質砂巖夾泥巖,屬于軟質巖,洞身整體置于該巖體內。

2.2.2初步爆破方案

根據開挖斷面形式及地質情況,爆破器材選用:有水地段周邊眼采用防水乳化炸藥,無水地段采用2號巖石硝銨炸藥,周邊眼采用φ25mm規格的光爆專用炸藥,人工鉆眼,φ32×200規格的炸藥,引爆非電毫秒雷管,非電毫秒雷管用1-17段非電毫秒雷管跳段使用,傳爆材料采用導爆管、導爆索。

鉆眼機具使用YT-28風槍,成孔直徑48mm,通風裝置為壓入式通風機。

圍巖每循環進尺3m,炮眼深度根據進尺長度,掏槽眼、底眼按3.1m取值,周邊眼、崩落眼、輔助眼按3m取值。

裝藥結構

2.2.3光爆參數選擇

在光爆試驗前,通??筛鶕涷瀰祷蛳嚓P技術規范的推薦參數進行光爆參數選擇。四方碑隧道在光爆試驗參數選擇時參考了鐵建設[2010]241號《高速鐵路隧道工程施工技術指南》中的相關參數,如表1所示。

表1光面爆破參數

巖石類別 周邊眼間距

E(cm) 周邊眼抵抗線

W(cm) 相對距離

E/W 裝藥集中度

q(kg/m)

極硬巖 50~60 55~75 0.8~0.85 0.24~0.4

硬巖 40~55 50~60 0.8~0.85 0.15~0.25

軟質巖 30~45 45~60 0.75~0.8 0.04~0.15

根據地質條件調查,四方碑隧道V級圍巖屬于軟質巖,初步確定了試驗光爆參數,如表2所示。

表2試驗光爆參數

圍巖等級 巖石類別 周邊眼間距

E(cm) 周邊眼抵抗線

W(cm) 相對距離

E/W 裝藥集中度

q(kg/m)

V級 軟質巖 40 60 0.67 0.132

對于軟質巖,E值應偏小,W值應偏大。

炸藥單耗以2#巖石炸藥進行經驗取值,上臺階斷面面積為64.5m2,下臺階斷面面積為75.2m2,周邊眼經驗數據均為0.55kg/m3。通過公式q=QEW計算得到裝藥集中度分別為0.132kg/m。

2.2.4洞眼分布設計

通過對試驗光爆參數的選擇,按照光爆參數進行炮眼布置,如圖2所示。

圖2炮眼布置圖

2.3 實施起爆作業

2.3.1 測量放樣

使用全站儀確定開挖方向和標高,在掌子面用紅油漆標示輪廓線。

2.3.2 定位開眼

按炮眼布置圖標示各種炮眼所在位置,控制誤差在5cm以內。

2.3.3 鉆孔

將風動鑿巖機就位,在標示的炮眼位置鉆孔??刂聘鞣N炮眼位置誤差在5cm以內。

2.3.4 清孔

裝填炸藥前應將炮眼內的巖粉、積水清理干凈,并檢查炮眼深度、角度、方向,對不符合要求的炮眼進行處理。

2.3.5 裝填炸藥

分片分組按炮眼布置圖自上而下進行裝填炸藥,周邊眼采用小直徑藥卷連續裝藥結構,如圖3所示。其他炮眼采用連續裝藥反向起爆裝藥結構。

所有炮眼都采用泡泥堵塞,周邊眼堵塞長度取35cm,其他炮眼堵塞長度不小于1m。

圖3小直徑藥卷連續裝藥結構示意圖

2.3.6 起爆

起爆聯接網絡采用復式網絡,起爆前爆破員對起爆網絡進行檢查,導爆管不得打結、拉伸,各炮眼雷管連接段數一致,且同一斷面起爆順序應由內向外。

2.3.7 通風排煙

爆破后進行通風,吹散炮煙后,經檢查確認空氣合格且等待時間在15min以上,準許作業人員進行爆破點進行下道工序作業。

2.3.8 排險

在作業前對瞎炮、殘炮進行檢查處理,處理瞎炮、殘炮在爆破員的直接指導下進行,無擅自處理情況,爆破員做好交接和記錄工作。

2.3.9 檢查光爆效果

爆破后檢查光爆效果,V級圍巖無大的剝落、坍塌,輪廓符合設計要求,掌子面平整。

2.4 參數動態修正

在初次試驗光爆或每次開挖光爆之后,根據檢查記錄和實際效果對光爆參數進行修正了改進,以便更好的控制開挖輪廓線、超欠挖以及圍巖穩定性,保證施工安全。

根據對現場實際情況的統計,及時正確地修正周邊眼參數,更好的控制開挖輪廓線,縮小超欠挖的范圍,具體如下:

⑴ 周邊眼分布設計完成后,在鉆孔過程中注意避免將炮眼布置在圍巖薄弱處,個別地點調整周邊眼的數量和間距,防止圍巖出現坍塌。

⑵ 適當調整周邊眼到輪廓線的距離,可以更好的控制軟巖地質的光爆輪廓線,一般取值8~15cm較為理想。

⑶ 適當增大周邊眼最小抵抗線到70cm,控制相對路基E/W在0.6左右,軟巖光爆效果較為理想。

3 總結

V級圍巖地質條件較差,在臺階法和中壁(CD)法進行開挖的過程中,光面爆破對開挖輪廓線和圍巖穩定性有較大的積極作用,削減了薄弱巖層對鉆爆作業的負面影響,通過實際運用光面爆破技術進行開挖作業以后,相比傳統礦山爆破技術,光面爆破在很大程度上保證了超欠挖情況符合規范及驗標要求,不但提高了安全爆破的穩定性,而且使得在開挖過程中避免了大塊巖石難以搬運的情況,使施工進度得到相應提高。光面爆破在客運專線隧道V級圍巖開挖的成功應用,標志著軟弱圍巖施工工藝的提升和進步,對今后隧道軟弱圍巖開挖的施工有著重要的意義。

參考文獻

[1] 鐵建設[2010]241號.高速鐵路隧道工程施工技術指南[S].

[2] 韋愛勇.工程爆破技術[M].2010.

隧道施工技術指南范文3

關鍵詞: 軟巖初期支護注漿防治措施

中圖分類號:U45文獻標識碼: A

1. 概況

贛龍鐵路新金華山隧道全長4835m (DK191 + 001~DK195 + 836),其中DK191+815~998段圍巖為千枚狀頁巖夾石英砂巖,巖層軟硬不均,地下水發育,最大涌水量4880m3/d, DK191+920~990段為較高應力區,隧道洞軸平行地層走向,部分巖層傾向山體(傾向右側) ,傾角40°~50°,加之節理切割,右側邊墻、拱腳存在不穩定結構體,圍巖屬Ⅳ級軟巖,在地應力和水作用下易產生巖體內擠,軟化崩解而喪失穩定性,如支護不及時或不合理易形成坍塌等事故。

2.施工情況

2013年6月25日新金華山隧道上臺階掘進至DK191+930時掌子面拱頂左右側出現較大的涌水情況,為確保安全,施工人員退到施工作業區外,現場實測水流量為16 m3/h·m,圍巖在水的作用下發生軟化,進而出現掉塊、坍塌現象,導致DK191+928~930段已經噴錨的二榀鋼拱架變形垮塌,掌子面上部掉塊形成一個高度3.5米左右,縱向4米,環向10米左右的空洞。為防止坍塌面繼續擴大,現場制定了應急處理方案先對掌子面用隧道碴進行回填反壓(圖1),確保掌子面穩定,對926~928段已經支護的拱架安裝4榀Ⅰ20的臨時工字鋼架進行加強處理。再采用φ42mm的鋼管和φ6的鋼筋網片對回填渣土進行加固。

圖1(回填反壓)

噴射15厚度 C30混凝土進行封閉,噴射混凝土之前預埋注漿管和混凝土泵送注漿孔(圖2)。

圖2(回填渣土封閉)

3. 原因分析

⑴.水量的預先判斷、水作用的破壞因素估計不足,設計上對該段做了最大涌水量的預測,實際施工中還需要通過TSP和超前水平鉆探綜合分析,盡可能精確定位。突發的涌水對圍巖破壞較大,特別是片狀頁巖受水浸泡后軟化較快,導致危害進一步加大。

⑵.隧道開挖暴露后,受到巖層產狀及構造的影響,巖層產生陡狀傾斜,圍巖壓力增大,在沒能盡快封閉圍巖的情況下,難以長時間抵抗圍巖壓力。

⑶.施工過程中雖然通過變更設計對支護措施進行了加強,但由于對隧道圍巖特性及構造對工程的影響程度需要一個不斷實踐過程,故初始的變更設計未能夠有效的加強支護措施,特別是超前支護,見表1。

表1設計與施工支護形式對比

4. 解決措施

⑴.精確探測、準確定位:通過TSP和超前水平鉆探綜合分析,準確判明地質情況,每30米進行一次探孔,開挖25米,保留5米,然后開始下循環的開挖和探水過程,一般設置4~5個探水孔,6月28日,在新金華山隧道DK191+928掌子面采用MKD55進行常規超前探測工作。

1#孔(左上)在鉆到1.3米處,鉆孔內有涌水量內出現涌水,水量為16.73/h。2#孔(右上)在鉆到12.7米處,為20m3/h。

⑵.加強超前支護:根據新奧法,將“先柔后剛,以柔克剛”的理念加強超前支護,在后續的開挖中超前支護采用φ89長管棚配合φ42小導管超前支護。長管棚環向間距0.5m,每環30根,小導管雙層布置,間距為30cm。第一層挑腳15o,第二層挑角45o,間距30cm,注漿采用水泥漿~水玻璃(水灰比1:1),注漿壓力1Mpa。

⑶.帷幕注漿:施工現場每一循環注漿長度為27m,開挖24米,漿液擴散半徑2.5m,孔底間距3m,每一循環設5環79個注漿孔,鉆孔和注漿順序由外向內,同一圈孔間隔施工。巖層破碎容易造成塌孔時采用前進式注漿,否則采用后退式注漿。鉆孔遇巖層破碎引起的卡孔時,注漿掃孔后再進行鉆進。

⑷.強化初期支護:由于對水的破壞作用認識不足,調整后的支護措施用5m長φ42鋼花管徑向注漿加固圍巖,縱橫間距1m,替代原設計系統錨桿。I18工字鋼,間距1米調整為I20工字鋼,間距0.6m。

⑸.減少對圍巖的擾動:施工時盡量減少誘發圍巖破壞的不利因素,嚴格控制爆破參數,采用減弱振動控制爆破技術,減少爆破對圍巖的擾動,或者直接采取鑿除、機械直接開挖等方式進行掘進。

⑹.短臺階法開挖:上臺階距離下臺階保持在5 m左右,下臺階距離仰拱距離不大于15 m,下臺階掌子面距離二襯施工距離不大于50 m,由于仰拱的及時施作,使初期錨噴支護和鋼架能夠及早封閉成環。

5. 結束語

⑴.對于富水地區,初期支護不強和施工方法不能完全適應現場需要,需要通過地質預報和水平鉆探提前對富水區域進行準確的探明。

⑵.長管棚和小導管超前支護是的重要手段。同時配合雙層支護,通過注漿等有效措施,達到了既能釋放圍巖壓力,又能合理控制支護變形的效果。

⑶.帷幕注漿是控制水流量確保安全穿越富水區的主要方法,采取以堵為主,限量排放的原則,保證施工安全實現順利穿越的目的。

⑷.在富水區軟弱圍巖施工過程中應注意減少對圍巖的擾動、對隧道掌子面及時進行支護,遵循即挖即支、勤量測、早封閉、早成環的原則。

參考文獻

關寶樹,趙勇.軟弱圍巖隧道施工技術[M].北京:人民交通出版社,2011.

中鐵二局集團有限公司.鐵建設[2010]241號高速鐵路隧道施工技術指南[Z].北京:中國鐵道出版社,2011.

贛龍鐵路隧參04.武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2010.

隧道施工技術指南范文4

(中交云南高速公路發展有限公司,昆明650000)

(CCCCYunnanExpresswayDevelopmentCo.,Ltd.,Kunming650000,China)

摘要:文章重點就國家“四縱四橫”高速鐵路網的滬昆客專新吉坪隧道為例闡述了無釘孔防水板掛設、施工縫及沉降縫防止水帶安裝質量控制和一些簡便易行的施工技術的應用以及每板二襯采取135°角弧形彎管連接PVC排水盲管組成獨立成環防排水體系,很好的解決了排水不暢,便利了維修和疏通,較好的解決了高速鐵路隧道滲漏水,為今后類似高速鐵路隧道防排水施工提供借鑒經驗。

Abstract:TakingtheShanghai-KunmingpassengerdedicatedXinjipingtunnelof"fourverticallinesandfourhorizontallines"high-speedrailwaynetworkasthecase,thispaperelaboratedthequalitycontrolofnonailholewaterproofboardhangings,constructionjointandsettlementjointwaterstopinstallationandtheapplicationofsomesimpleandeasyconstructiontechnologiesandtheindependentwaterproofinganddrainagesystemwith135°anglecurvedelbowconnectingPVCblinddrainagepipe,whichwellsolvedtheproblemofpoordrainage,wasconvenienttothemaintenanceanddredging,bettersolvedthehigh-speedrailwaytunnelwaterseepage,andprovidedreferenceforthesimilarwaterproofinganddrainageconstructionofhigh-speedrailwaytunnelinthefuture.

關鍵詞 :高速鐵路隧道;防排水系統;防水板;排水盲管

Keywords:high-speedrailwaytunnel;waterproofinganddrainagesystem;waterproofboard;blinddrainagepipe

中圖分類號:U455.4文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2015)21-0129-04

0引言

鐵路被譽為國民經濟的大動脈,鐵路建設項目中隧道工程所占的比例越來越大,尤其是近10多年來客運專線、高速鐵路發展迅速,隧道所在地的工程地質和水紋情況對隧道的施工進度、施工安全、工程質量和運營安全有著直接的關系,其中水是最重要的影響因素。在施工環節,由于防排水施工沒有得到足夠的重視,常常會產生一些不利影響,比如出現各種裂縫或者砼空隙中滲入隧道等,進而導致洞內的各項設備(通信、軌道、供電、照明等)處于潮濕的環境,如此容易發生銹蝕,引起電氣設備故障出現“紅光帶”從而造成高速列車停車、晚點和行車安全等情況,因此確保鐵路隧道工程的防排水施工質量意義重大。本文就國家“四縱四橫”高速鐵路網之一的滬昆客專長昆(湖南)段新吉坪隧道為例進行高速鐵路隧道防排水系統施工技術淺析,為今后類似鐵路隧道防排水施工提供一些借鑒經驗。

1工程概述

新吉坪隧道位于湖南省湘鄉市潭市鎮及棋梓鎮境內,隧道起訖里程為DK94+045~DK101+724,全長7679m,是全線第三長度的高風險隧道。該隧道地質情況復雜,地質多為板巖及灰巖,根據地表調繪及物探揭示存在全風化、強風化等多條斷層破碎帶,并存在多處淺埋地段。隧道地表水主要是水塘和隧道洞身地表山澗溪水,一般常年有水,將于除下滲基巖外,多沿坡面排泄,匯入溪溝。雨季區內各主要沖溝呈現出一個暴漲暴落的急變型動態過程,暴雨過后溪溝水較正常水位高出3~5倍。地下水類型較全,根據地下水賦存條件劃分為松散巖類空隙潛水、碳酸鹽類巖溶水、碎屑巖類基巖裂隙水及斷層構造水四大類型。地下水運移和富集以巖性為基礎,受地質構造、地形地貌諸因素的影響,可溶巖與非可溶巖接觸面,斷裂交匯處,裂隙發育地段等地下水相對較富集。隧道施工導致3村285戶1230人畜的生活用水、生產用水,影響極大,故隧道開挖施工應加強封堵措施,以避免或減少地表水、井、泉水的滲漏對周圍環境的影響。

2隧道防排水施工原則和設計原則

2.1隧道防排水原則采用“防、排、堵、截結合,因地制宜,綜合治理”的原則;實現具體情況具體分析,對于隧道穿過斷裂破碎帶段,由于地下水可能會很大,處理時最好以排為主,對于有可能影響生態環境的情況,應堅持“以堵為主,限量排放”的原則,最大程度地減少對生態環境造成的破壞,并且使經濟合理。若地下水對混凝土結構具有侵蝕作用,為保證結構的完整性和安全性,應及時采取有效措施進行防治,防水排水應符合《鐵路隧道工程施工技術指南》和環境保護和勞動衛生有關法律、法規的要求。

2.2隧道暗洞采用防水滿足一級防水要求,抗滲等級不小于P10;要求敷設防水隔離層在隧道拱墻初期支護與二次襯砌之間。防水隔離層的選擇依據實際情況進行具體分析,比如變形縫填充聚苯乙烯硬質泡沫板并加設中埋鋼邊橡膠止水帶,外緣采用外(背)貼式橡膠止水帶,內緣采用雙組份聚硫密封膏嵌縫;仰拱環向施工縫設置中埋式止水帶防水,鋼筋砼襯砌地段施工縫選用橡膠止水帶;拱墻環向施工縫采用中埋式止水帶加外(背)貼式橡膠止水帶防水。

2.3隧道明洞采用C35防水鋼筋砼襯砌,防水等級滿足一級防水要求,抗滲等級不小于P10。明洞結構采用多組合防水措施,襯砌外緣采用1~2cm厚M10水泥基滲透性防水材料砂漿抹面,外貼防水板加土工布,防水層鋪至墻腳泄水孔處,防水板外緣設置3cm厚M10砂漿抹面保護層;拱墻外設置Ф110縱向盲溝,每隔4m采用Ф50豎向盲管引入襯砌側溝,回填土石頂面設置50cm厚粘土隔水層。

3隧道防水系統施工

3.1基面處理是在鋪設防水層前對基面(初期支護表面)的滲漏水、外露的突出物及表面凹凸不平處進行檢查處理??刹扇″N擊聲檢查,必要時輔以其它物探手段,如有空洞或滲漏水應及時處理。保證初期支護基面無明顯滲漏水情況,若出現滲漏水情況,應及時采取有效措施進行處理,比如注漿、引排等。

初期支護基面如果存在外露的尖銳突出物,應立即采取有效手段將其切除,并妥善處理好后續工作。①面對鋼筋網等凸出部分,施工步驟是切斷用錘柳平抹砂漿找平。②面對注漿鋼管頭凸出部分,施工步驟是切斷用錘柳平用砂漿填平封實。③若錨桿有凸出部位,首先應在螺頭頂預留5mm,然后切斷,最后用塑料帽遮蓋。④通過補噴或鑿除使初期支護表面平整圓順,對不平處用噴砼(或砂漿)對基面進行找平處理,確保初期支護表面平整,無空鼓、裂縫、松酥。

3.2為保證施工前各設備參數正常,符合焊接要求,能滿足工程質量要求,在實際的施工前應先做好設備檢查和檢修調整工作,檢查和檢修的對象主要是焊接機、射釘槍、電閘箱等。

3.3在清理好的基面上鋪設緩沖層土工布墊層。首先在噴射砼隧道拱頂部標出縱向的中心線,然后將裁剪好的土工布墊層中心線與該標志重合,之后進行鋪設,鋪設順序是先拱頂部,后兩側,最后用射釘固定墊片將土工布固定在噴射砼面上(詳見圖1)。

水泥釘長度≥5cm,平均拱頂3~4個/m2,邊墻2~3個/m2。

3.4防水板材的鋪設與固定緩沖層土工布墊層鋪設應超前二次襯砌施工1~2個襯砌段長度,并且為了防止意外的發生,應設置臨時擋板,同時要求其與開挖掌子面保持安全距離。

①防水板施工需要使用防水板鋪設作業臺車,這種臺車是由型鋼焊制而成,其軌道和模板臺車一致,要求軌道標高和軌道的中線誤差<±10mm。為了便于相關人員檢查初期支護的實際情況,應在臺車前段設置與二次襯砌內輪廓一致的鋼架和扶梯。臺車上配備不同高度的作業平臺,臺車上配備輻射狀的防水板支撐系統,能達到隧道周邊任意部位,并配備提升(成卷)防水板的卷揚機和鋪放防水板的設施。

②防水板的鋪設,第一步是在隧道拱頂部的土工布上標出隧道縱向的中心線,然后使防水卷材的橫向中心線與該標志重合,焊接熱融襯墊片與拱頂部的防水卷材,鋪設順序和土工布墊層一致,先拱頂后兩側,邊鋪邊與熱融襯墊焊接。根據現場實際情況精確放樣后下料,彈出標準線進行試鋪后確定防水板一環的尺寸,盡量減少接頭。鋪設時按照測量基準線鋪設防水板,嚴格依照相關規范標準進行施工,不能太松也不能太緊。在基面上固定緩沖層時,采用專門的工具,即塑料墊和鋼釘,焊接固定塑料防水板時應用暗釘圈,最終形成無釘孔鋪設的防水層(詳見圖2)。

③固定防水板時采用專門的防水板融熱器,具體操作是使其對準熱融襯墊所在位置熱合五秒鐘。要求兩者粘結剝離強度≥防水板的抗拉強度。

④防水板材的焊接采用雙縫熱熔自動爬焊機焊接,焊接時依據板材的具體情況合理的選擇焊接機的速度和焊接溫度。焊縫寬度不小于15mm,搭接長度≥150mm,要求設置空氣道在焊接完后的卷材表面,有利于焊接質量的檢測(詳見圖3)。

⑤檢查方法。具體的檢查方法是將5號注射針與壓力表相接,然后用打氣筒進行充氣,若在0.25MPa壓力作用下15分鐘壓力表讀數下降在10%以內,說明焊縫合格,反之,說明存在異常問題,需要采取有效措施進行修正。

3.5施工縫處理

施工中經常遇到的問題就是如何處理“三縫”,若“三縫”處理不當,可能會造成結構滲漏水,“三縫”的處理主要有砼界面處理、節點防水材料安裝。砼界面處理:加強施工縫處砼振搗,確保澆筑砼界面的密實性,要注意下道工序砼澆注時,將砼基面的松動碴石、浮漿鑿除;同時為了增加新舊砼界面層砼的粘接力,清除基面碴屑后應對其表面鋪刷一層20~25mm的1:1水泥漿;矮邊墻頂面采用人工鑿毛,用水沖凈,再用摻有界面劑的水泥素漿進行拉毛處理后澆筑砼,并在縱向施工縫處設置Ф12接茬鋼筋。節點防水材料安裝:加強施工縫中埋式遇水膨脹橡膠、止水帶、變形縫中埋式鋼邊止水帶的固定,確保止水帶騎縫居中埋設,沉降縫除規范安裝止水帶外,應加強聚氨酯嵌縫膏、金屬盒等密封防水。

3.6砼界面劑涂刷縱向施工縫留設在高出頂面不小于30cm的墻體上,人工將矮邊墻頂面鑿毛,清除浮粒和雜物,并用清水沖洗干凈,保持潤濕。將水泥、界面劑按一定的比例放入容器內攪拌均勻,使其成粘稠流動狀態。用涂料滾子、毛刷或短笤帚蘸取配置好的界面劑,均勻涂刷于基層材料表面并及時澆筑砼。

3.7止水帶安裝

①鋼模板固定法。

內側和外側L形弧形模板組成了仰拱及二襯端頭鋼模,按照順序對鋼模板進行編號,通過內、外側L形鋼模板將中埋式止水帶夾緊固定(詳見圖4、5)。對于靠近噴射砼側的縫隙采用木板或其他材料嵌縫固定,要求固定兩方表面密貼,如此可有效避免漏漿。同時應在內、外側弧形板上每隔25cm開一小孔,將縱向鋼筋從孔洞穿過,確保縱向鋼筋的連接。

對于不同圍巖級別襯砌厚度不同,需要配備不同尺寸的端頭鋼模板,保證中埋式止水帶能夠安裝到設計位置。

止水帶安裝時,要求伸入模內和外露部分寬度相等,操作規范等。

②鋼筋卡固定法。

止水帶安裝時,沿設計襯砌軸線,每間隔≦0.5m鉆直徑設置一個?準12mm的鋼筋孔,然后把制成的鋼筋卡由待灌砼側向另側穿入內側,此時止水帶一半均勻平靠在擋頭模板上,另一半用鋼筋卡緊固定,待砼凝固后拆除擋頭模板,并固定未固定的一半止水帶(詳見圖6)。

③安裝止水帶時最好避免接頭,必要的情況下必須進行接頭時,用粘結法進行連接。接頭時對接頭部位有著嚴格的要求,對連接方式也有著明確的規定,必須嚴格依照相關的規范標準進行操作,使止水帶的安裝符合相關設計要求,搭接長度≥10cm,焊縫寬度≥50mm(詳見圖7)。

④止水帶安裝施工控制要點。

1)要求科學選擇水帶埋設位置。

2)固定止水帶時,不得損壞止水帶本體部分,應采取措施防止止水帶偏移,并應使其平展、牢固,如發現有翻折、扭曲不展、松動現象應及時調整加固,以免單側縮短,影響止水效果。

3)采取有效手段檢查止水帶安裝的縱向位置是否符合相關設計要求,要求止水帶縱向偏離中心≦±3cm,環向位置偏差±5cm。

4)檢查止水帶與襯砌端頭模板是否正交,禁止降低止水帶的有效長度。

隧道洞內采用雙側水溝及中心排水溝排水,隧道襯砌防水板背后設置環向?準50mm透水管盲溝,環向排水盲溝間距按4m并直接引隧道側溝,為便于維護排水管道,在隧道兩側邊墻墻腳外側兩道環向盲溝之間分段設置縱向?準100mm透水管盲溝,縱向盲溝兩端直接與隧道側溝連通。每段縱向盲溝中部設置一處?準50mm泄水孔連接到隧道側溝。

4隧道排水系統施工

4.1環向排水盲管安設先在噴射砼面上定位劃線,線位布設原則上按設計進行,但依據情況的不同可做必要的調整。沿線兩側鉆定位孔,定位孔間距30~50cm,將膨脹螺栓打入定位孔,用鐵絲將環向盲管定位于膨脹螺栓上。集中出水點處沿水源方向鉆孔,然后將單根引水盲管插入其中,并用速凝砂漿將周圍封堵,以便地下水從管中集中流出。

4.2縱向排水盲管安設

4.2.1縱向排水盲管布設于隧道兩側邊墻腳側溝底上方,位置在防水板外側,設計為?準100mm的雙壁打孔波紋管,并用土工布包裹。盲管安設的坡度同隧道縱坡或不小于3‰。縱向分段長度據襯砌臺車長度確定,一般為8~12m,兩端采用135°角弧形彎管連接至PVC排水管,圓順過渡至襯砌表面,水溝電纜槽施工時接入側溝。

4.2.2縱向排水盲管的固定方法有鋼筋卡固定法、鐵絲懸吊固定法、砼托墻法等,從現場施作情況看,采用砼托墻法效果較好(詳見圖8)。具體做法是在縱向盲管下部施做寬10cm與二襯同標號的砼托墻。縱向盲管用土工布包裹一圈,先將防水板底邊采用壓條鉚釘在初支噴射砼上,再安裝縱向盲管,縱向盲管采用鐵絲和膨脹螺栓、或者采用鋼筋卡固定在初支表面上,防止澆筑砼時左右擺動。澆筑C15無砂砼后,把防水板反卷上來后與上部的防水板搭接牢固(增加了一條水平搭接縫)。要求采用雙焊縫搭接,搭接長度不小于15cm。

4.2.3施工控制要點

①排水盲管的管材、直徑、開孔率應符合設計要求。

②托墻頂標高按縱向盲管底設計標高控制,安裝前必須測量劃線,防止排水盲管安設過高或低于側溝底??刂茦烁?側溝底標高+0.25m+橫向管口與盲管水平距離×0.02。托墻采用立模澆筑,禁止托墻侵占二襯空間。托墻砼采用人工插搗,確保砼密實。

③保證排水盲管應與彎管接頭之間粘接牢固,除基礎粘接措施外,必要的情況下也可以采取用膠帶纏繞固定等其他的固定措施,最大限度的避免出現異常情況。

④排水管路系統的連接應牢固、暢通,且各項參數都符合國家相關的設計要求,通向中心排水管(溝)的橫向排水管應設置2%的泄水坡。

⑤灌注無砂砼時數量適中,特別注意無砂砼不能散落在排水盲管外側而侵占二襯空間。

⑥防水板底邊采取半包排水盲管的方式,且采取有效措施把防水板底邊固定在初支噴射砼上。

4.3邊墻泄水管安設

①開始進行邊墻泄水管安設前,應先確保模板臺車就位,要求在模板臺車上對應于泄水管的位置開有與泄水管直徑相同的孔,泄水管一端連接在環向盲溝和縱向排水管上固定牢固,另一端安裝在模板臺車的預留孔上。

②當隧道內有單個漏水點埋設硬塑料管引排至邊墻泄水孔處。

③若在開挖過程中發現底部有集中水,應埋設盲溝引排至隧道中心排水溝。

④在施工期間與運營期間,定期對洞內盲溝進行仔細的清洗,嚴格確保管道的暢通。

4.4洞口排水

①洞門頂部設截水天溝,以形成完善的防排水系統。天溝設于邊、仰坡頂以外5~10m,其坡度的設置可依據實際情況具體分析,但最好不要<3‰,否則很容易形成淤積。

②對洞口盲溝系統應定期檢查其通暢性,當有阻塞時應及時疏通。

5結束語

高速鐵路隧道防排水系統是一項施工工序繁雜、技術要求嚴格、具有極強隱蔽性的工程,施工質量合格與否直接影響到隧道實體質量、施工安全和施工進度,尤其是對竣工運營影安全響更是深遠。文章重點就滬昆客專新吉坪隧道施工過程始終堅持高標準、講科學、不懈怠的要求,以“四化”支撐為手段,強化施工技術管理水平的提升,強化隧道施工過程控制,切實執行標準化管理,對隧道初期支護基面處理、施工縫處理和一系列簡便、易行、好操作的防排水施工工藝應用于施工過程中,保證了隧道防排水施工質量,達到設計預期防排水效果,構建了和諧、綠色、合格高鐵工程。

參考文獻:

[1]高速鐵路隧道工程施工技術指南[S].中國鐵道出版社,鐵建設[2010]241號:110-127.

[2]鐵路隧道防排水施工技術指南[S].鐵道部經濟規劃研究院,TZ331-2009:83-101.

隧道施工技術指南范文5

關鍵詞:隧道施工 ,淺埋偏壓 ,塌方冒頂

Abstract: to shichang railway building more second line chau tunnel on the shallow buried bias large sections of the landslide construction methods, and puts forward the feasible scheme, and proved the feasibility of the scheme, the technology of similar tunnel construction significance.

Keywords: tunnel construction, shallow buried bias, landslides roof caving

中圖分類號:U455文獻標識碼:A 文章編號:

0引言

隨著鐵路建設從回歸到常態,從高鐵到穩步發展,鐵路建設已經在安全上加大了管理及投資力度,尤其對在建項目重點工程中隧道風險等級高的控制。在隧道施工中,由于地質條件不同、施工方法和措施不當等各方面的原因而造成塌方的例子屢見不鮮,帶來了巨大的生命和財產損失。因此,及早預防和正確處理塌方是保證隧道施工進度和質量的前提,根據隧道工程實際條件研究隧道施工塌方處理技術也就變得十分必要,對同類隧道的施工具有借鑒和指導意義。

1 工程概況

月明洲隧道位于湖南省益陽市桃江縣修山鎮月明洲村,隧道全長279 m,為雙線隧道,隧道進出口里程為DK152+209、DK152+488,隧道所處剝蝕丘陵地貌,地勢起伏較大,隧道區段地面標高一般60―86m,山體自然坡度10--40°,植被發育地表覆蓋層為粉質粘土厚度為0.5-2.0m。下部為全風化帶狀板巖,巖體破碎呈碎塊狀,厚2.1―8.8m;弱風化基巖青灰~灰綠色,局部夾有變質砂巖,錘擊反彈,巖質較軟硬。丘陵地下水較發育,主要賦存在第四系覆蓋層內,僅有少量基巖裂隙水,但在富水條件較好的巖體破碎帶,地下水較豐富。地下水埋深7.2―7.6米。隧道偏壓淺埋段長約115 m,淺埋段長約78 m。淺埋段最小埋深為2.5米、最大埋深為6.4米,且圍巖級別均為Vc,極易發生塌方冒頂等災害。

2 塌方冒頂情況

DK152+375~DK152+345段圍巖為Vb,2010年4月10日下午出渣時發現掌子面上臺階左側拱部出現了坍塌掉塊,現場安全員當即下令立即撤離,約5分鐘后開始了大面積的坍塌持續約30分鐘塌至DK152+355處。由于當時這里正是下雨,并且DK152+375~DK152+345洞頂就是一個山谷,上面匯水都由此沖溝里通過,直到4月11日已有約9左右的冒頂,上面的雨水一直灌向洞內,搶險形勢相當嚴峻,如果措施不當仍會有塌方甚至冒頂等。坍塌體形狀示意圖如圖1所示。

圖1 坍塌體形狀示意圖

3 原因分析

事故發生后,我部會同業主、設計院、監理進行現場勘察,從多個角度進行了認真仔細的分析,認定此次塌方以至冒頂是由于勘探設計的地質資料與現在的實際地形稍有出入,施工單位又沒有去洞頂與圖紙設計比對,而一直按照普通的Vc圍巖進行開挖加上多雨造成洞頂沖溝積水,當水飽和后圍巖的自穩能力受到了極大的消弱,一旦破壞了原有的結構就出現了坍塌。

4 處理方案

經過會議討論并現場實際情況分析后,決定采取穩中求快即先加固穩定后處理,先護后動。初步分六步實施:

(1)在洞頂用全站儀確定洞頂淺埋位置,拉警戒線掛警戒旗,派專人看防,防止人畜進入;在未塌陷的地方實施地表注漿。該段塌體主要采用普通水泥單液漿注漿,漿液水灰比 W:C=0.6:1~1:1,注漿壓力:1~2MPa。進行現場試驗確定。注漿前嚴格檢查機具、管路及接頭處的牢靠程度,注漿時隨時進行觀察,發現問題及時處理,以防壓力沖射傷人

注漿過程中,要逐管填寫記錄,標明注漿壓力、注漿量、發生情況及處理過程。

(2)在確定出警戒線外根據實際情況設置截水溝,截水溝采用C20混凝土施作,溝底寬0.6m,溝深0.6m,保證山上流水不通過洞頂,避免二次坍塌。

(3)在洞頂地表設置沉降檢測樁,每五米設置一組,每組9個間距為3米,監測頻率為每天12次。測量班24小時不間斷值班,如有沉降應立即分析查勘并上報分析處理。

(4)分成三臺階進行開挖,開挖采取人工手持風鎬進行,上導坑先開挖弧形導坑,預留核心土,開挖后即架立I20b工字鋼(50cm/榀)套拱支撐進行支護噴混凝土封閉,隨挖隨支,弧形導坑超前核心土5~6米,在底部加設I20b工鋼臨時仰拱,仰拱縱向采用I20b工鋼連接,環向間距1m,噴射砼25cm厚。即先施工1、2部開挖支護完后,施工3部及臨時仰拱。

圖2 臨時仰拱示意圖

施工中,上導坑每開挖0.5m,必須采用C20混凝土,對塌方體拱部設三層鋼筋網片然后泵送砼回填以形成保護層殼,方法及要求同前。

在上導坑全部貫通后進行第二臺階的開挖,開挖采取預留核心土,左右錯進的方法,左右錯進距離5米左右,核心土與右側開挖錯開3~4米,即施工4、5、6部。在第二臺階開挖至坍方的中段時開始進行第三臺階的開挖,第三臺階采取左右錯進的方法進行,錯進距離為5米,先進行左邊的拱腳開挖,后進行右邊的拱腳開挖,即施工7、8、9部。9部施工完畢后進行10部開挖。初期支護采取I20b工鋼,間距0.5米,噴砼25cm,φ8鋼筋網三層鋪設,網格間距20cm×20cm,錨桿L=4m,梅花形布置,間距1.0×1.0(環×縱)。

圖3 開挖施工順序斷面圖 圖4開挖施工順序平面圖

每循環邊墻開挖后立即并打設中空注漿錨桿及鎖腳鋼管(中空錨桿:φ22,L=4m,間距1.2×1.0(環×縱)梅花形布設;鎖腳鋼管:φ42mm熱軋無縫鋼管壁厚3.5mm,L=4m,沿拱腳左右錯進布設,環向間距0.5m,數量 8根)。

(5)經業主及設計院同意,將原設計小導管變更為長管棚施工,管棚長35m,采用外徑89mm壁厚5mm熱扎無縫鋼管,共計41根,施工時鋼花管與鋼管間隔施工,先施工鋼花管并注漿,然后打設鋼管,以便檢查鋼花管的注漿質量;鋼花管上注漿孔孔徑為10―16mm,呈梅花型布置,尾部留不鉆孔的止漿段150cm。注漿參數為:水泥漿液水灰比1:1(重量比)注漿壓力:0.5―2.0Mpa。注漿前應做現場注漿實驗,根據實際情況調整注漿參數,取得注漿施工經驗。注漿結束后用M10水泥砂漿沖填鋼管,以增強管棚強度。

(6)洞頂回填(冒頂處)先用鋸末等材料裝成袋設置緩沖層,然后用人工回填,待洞內看不到亮光或者漏水,之后用混凝土輸送泵將砼打到洞頂。

5 塌方冒頂段二次襯砌

⑴仰拱施工:仰拱盡早封閉成環,使受力均衡,仰拱工字鋼施作完畢后及時進行初支混凝土的噴射,然后盡快綁扎鋼筋立仰拱模板,搭好棧橋,施作仰拱,然后等仰拱混凝土強度達到設計要求時,立即施作填充。每次進尺嚴格按照鐵道部第120文件規定,施工步距不得超標。

(2)二次襯砌:塌方冒頂段襯砌應在初支完成后,經監測數據分析后盡早施作襯砌,襯砌施工應先施作此模,然后再施作其他。

6 結束語

由于處理及時措施得當,整個淺埋偏壓冒頂段施工共計用時55天,既節省了人力、物力和財力,期間又沒有出現過二次塌方或冒頂,說明此方案還是可行的。

參考文獻:

[1]鐵路隧道設計規范(TB10003-2005)

[2]錨桿噴射混凝土支護技術規范(GB50086-2001)

[3]鐵路隧道工程施工技術指南 (TZ204―2008)

[4]鐵路隧道設計施工有關標準補充規定(建設[2007]88號文)

[5]鐵路隧道監控量測技術規程(TB10121-2007)

隧道施工技術指南范文6

關鍵詞: 軟弱圍巖 隧道 施工

1工程概述

八蘇木隧道全長8184m,工期26個月,為單洞雙線隧道,隧道最大埋深約130m,最大開挖斷面達145m2,屬特大斷面隧道,是京包線集寧至包頭段增建第二雙線重點控制工程。隧道洞身穿越印河與大黑河的分水嶺,洞身穿越區地層巖性復雜,主要有第四系全新統洪積層及坡積層,上第三系上新統玄武巖、泥巖夾礫巖、華力西中晚期花崗巖等。隧道進口段承擔的施工任務為4024m,其中Ⅳ、Ⅴ級圍巖占進口段施工總長度的49.4%。

2施工方案確定

根據現場圍巖巖性,決定采用傳統“三臺階七步法”進行軟弱圍巖易坍塌區開挖。開挖過程中,在認真做好超前地質預報工作的基礎上,采用超前小導管預注漿進行超前支護。待開挖完成后,立即對已暴露圍巖進行初期支護施工,并根據監控量測結果及時指導二次襯砌施工。

3施工方法及工藝

3.1超前地質預報

根據掌子面圍巖揭示的具體情況,采用以地質調查法(洞外地表地質調查、掌子面地質素描)、超前鉆探法(30m長超前鉆孔)和物探法(TSP)相結合的綜合超前地質預報方法對掌子面前方圍巖進行超前預報,指導現場施工。

3.2超前預支護

采用Ф42小導管對掌子面前方拱部120°范圍內圍巖進行超前預加固。小導管施工長度為3.5m,外插角10°~15°,環向間距40cm,縱向間距1.6m。導管從支護工字鋼架中間腹板處以鉆孔方式穿過,導管外露端與支護鋼架焊接成一體,并注單液水泥漿。

3.3開挖施工

根據現場圍巖巖性及施工機械配置情況,為充分發揮機械效能,縮短工序操作時間,決定在傳統“三臺階七步法”開挖方法的基礎上延長階施工長度到20~25m。

現場具體開挖方式及臺階長度見圖1:

3.4支護施工

待分步開挖工序完成后,立即對已開挖暴露圍巖進行初噴混凝土支護。初噴完成后,及時進行網片、鋼架和連接鋼筋施工,最后噴混凝土到設計厚度并在拱部預留注漿孔。

3.4.1支護施工順序及參數

上臺階支護施工時,先架設I-1鋼架,待完成噴混凝土施工后,再行施工I-2鋼架;施工I-2鋼架時,拱部單元節鋼架采用I20b工字鋼和墊板支撐與核心土上;待下循環支護施工時,I-1、I-2鋼架實行交錯支護方式。在中、下臺階支護過程中,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ鋼架根據分步開挖順序不同相互錯開進行支護。最后進行Ⅵ鋼架支護施工。

支護過程中,全環設置I20b鋼架,縱向間距40cm,鋼筋網片采用φ8、網孔間距15×15cm,拱墻部位噴混凝土厚度采用28cm。

3.4.2加強初支,擴大拱腳:

為防止拱腳下沉,使初支在環向及縱向形成整體受力結構,采用加密縱向連接鋼筋、增加拱腳噴混凝土厚度及鎖腳錨桿的方式進行初支加強,中下臺拱腳部位噴混凝土加厚至50cm,下臺鎖腳錨桿施工數量采用4~8根。鎖腳錨桿施工時外露端采用“L”型式與鋼架翼板面緊密焊接在一起,施工角度視現場圍巖情況具體確定。

二次注漿施工目的:減少襯砌施工后產生的“空洞”現象,利于特殊地段襯砌與初支共同作用承擔圍巖變形壓力。

四、施工質量控制要點

1、根據圍巖性質認真做好超前支護、加固,注重對圍巖注漿效果的檢查。

2、圍巖分步開挖以機械開挖為主,中下臺個別必需采用爆破的以松動爆破控制,以減少對周邊圍巖的擾動,嚴格按要求控制開挖進尺。

3、單個分步工序開挖完成后,要及時進行支護,以減少圍巖暴露時間。

4、施工過程中應注重對支護結構拱腳的加強處理,以利初支結構穩定。

5、當下臺滯后一側距離仰拱混凝土長度具備下循環仰拱施工條件時,將仰拱便橋移至下臺超前一側放置,進行仰拱隧底支護及混凝土澆注施工,同時只進行上施工;仰拱混凝土澆注完成后,即進行下臺滯后一側開挖支護施工。

五、結束語

通過采取上述措施,在八蘇木隧道進口段隧道施工中,我們安全、順利的通過了軟弱圍巖易坍塌區,保證了隧道進口段較出口段隧道提前貫通的目標。在軟弱圍巖施工過程中,我們注意到下列幾點對施工的正常進行具有重要意義:

根據超前預報信息,及時、有效對掌子面前方圍巖進行預加固。

根據圍巖特性,及時調整施工方案,選擇適宜的工法進行施工。

充分認識到加強拱腳施工對增強支護整體穩定性的重要作用。

參考文獻:

【1】王夢恕等著.中國隧道及地下工程修建技術.北京:人民交通出版社,201.5.

【2】朱漢化、王迎超、祝江鴻等著.隧道預支護原理與施工技術.北京:人民交通出版社,2008.10.

【3】鐵道部經濟規劃研究院.鐵路隧道工程施工技術指南.北京.中國鐵道出版社.2008.

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