隧道洞口的施工方法(推荐10篇)
针对长哨隧道进口位于既有公路下方,覆盖层较薄(2~3米),施工场地狭小,施工难度较大的特点,在保证公路通行不中断的前提下.对原设计施工方案进行了优化,并提出了具体的开挖、支护、防排水设施的.施工方法,对同类工程具有一定的参考价值.
作 者:陈海涛 作者单位:中铁五局一公司,湖南,长沙,410117 刊 名:中国科技纵横 英文刊名:CHINA SCIENCE & TECHNOLOGY 年,卷(期):2010 “”(10) 分类号: 关键词:隧道进口 浅埋 盖挖法
关键词:洞口,要点,隧道,控制
0 引言
洞口地形的测量主要包括洞口横断面、纵断面的两线测量,通过两线测量可获得洞顶和仰坡的测量数据,从而为洞门位置的确定提供参考依据。对于出现斜交、偏压等地形的洞口,对洞顶和仰坡的交汇测量常常被忽略,直接导致洞门位置出现偏差。本工程中对边坡和仰坡高度进行施工复测,基本与设计标高保持一致,但是仰坡与边坡交汇处为洞顶刷坡高度,这会对山体坡面植被造成很大破坏并影响边坡稳定性,因此在本工程中对原设计洞口进洞方案进行了优化。本文主要针对洞口开挖形式和施工控制要点进行分析。
1 工程概况
五指山隧道左线进口桩号ZK60+630,施工长度为3 160 m,明暗分界设在ZK60+637,ZK63+775;右线进口桩号K60+595,施工长度为3 230 m,明暗分界设在K60+600,K63+810。道路等级为双向四车道,高速公路设计车速为80 km/h。隧道进、出口端左、右线洞门均采用削竹式,进口端左线明洞为7 m,右线明洞为5 m,出口端左、右线明洞均为15 m。洞口浅埋段超前支护采用20 m长管棚加小导管施工。洞口位于山体斜坡,碎石土层覆盖,边坡稳定性较好。根据地质测绘资料,在洞口附近无断层,也无滑坡,但开挖时易发生崩塌等不良地质现象。
2 洞口开挖施工
2.1 施工方法
洞口工程施工前,先在洞顶做好截水沟,截水沟使用M7.5浆砌片石砌筑。洞口整体施工设备以挖掘机开挖为主,人工辅助刷坡,再使用装载机和自卸车配合挖掘机清运渣土。在开挖的过程中要按照自上而下的顺序,开挖到仰坡坡底标高,然后在变坡点以下,使用长管棚套根据拱厚度弧线在中间预留核心土进行开挖,预留土可以作为下道工序长管棚和套拱的施工平台。在开挖过程中要依据隧道洞口的地貌、地质构造、水文特征、地形等条件,并结合施工开挖边坡的稳定性,本着“少开挖、多清理”的作业方法采取明挖法进行施工。刷坡率必须根据测量放样确定的标线进行开挖。事先将加工好的坡度架进行坡度调整,并同时辅助人工修整。每次开挖高度不得超过2 m。在坡度复核检测无误后才可进行衬砌、支护等下一道工序,并在施工中随时对坡体的稳定性进行监测,以保证坡体稳定[1]。
2.2 施工控制要点
1)在洞顶截水沟完工后,要根据仰坡的开挖高度和挖掘机的有效工作高度来确定断面台阶的数量。一般情况下台阶高度为2 m,开挖顺序必须保证自上至下;
2)在开挖过程中遇到较硬岩层,无法使用挖掘机进行开挖时,则采用松动爆破法,按照设计坡面,顺坡打眼,同时进行光面爆破。对于需要爆破开挖的土方,坡面预留30 cm的厚度,爆破结束后进行人工清除;
3)对坡率和边坡点要严格控制;
4)对强度较低土层应边防护边开挖;
5)对较硬岩层进行松动爆破时,须保证一次爆破成型;
6)减少对坡面植被的破坏。
2.3 洞口边坡防护
在边、仰坡开挖进行修整后,需立即对边、仰坡进行临时防护,并且对明暗沟交界处所形成的坡面进行临时防护,同时采用挂网、喷锚联合支护,仰坡必须进行喷锚支护,边坡可视情况采用素喷混凝土,以保证洞口边坡的稳定,防止因雨水渗透形成的滑坡或边、仰坡坍塌[2]。
2.4 防护控制
1)边开挖,边支护,每次工作高度2 m左右,避免搭架作业;
2)坡面修刷平顺,一次喷混凝土达到设计厚度;
3)设计有锚杆、钢筋网加固的坡面部分,应先作锚杆,将钢筋网焊接于锚杆外露段,然后再喷混凝土;
4)锚杆规格、间距、数量、空位、角度满足设计要求;
5)采用水泥砂浆作锚固材料,砂子过筛,粒径小于3 mm,严格控制配合比,确保砂浆标号不低于30;注浆饱满度须满足设计要求。
3 明洞施工
1)明洞浇筑。
在洞口土石方开挖完成后,隧道洞身开挖正常施工并完成一环二次衬砌后施作洞门,将二衬台车退至明洞位置,施作明洞。洞门完成后及时砌筑端墙背后排水沟,保证洞口排水顺畅。
2)施工方法。
a.本工程为削竹式洞门,洞口明洞地段土石方开挖完成后,进行仰拱(其横断面分两块)、边墙基础开挖,对岩面进行清理,必须符合规范及设计要求。b.测量放样,立边墙基础模板、仰拱模板进行混凝土浇筑,脱模后进行施工缝凿毛处理。由于明洞段较长,一台台车长度不足,超出部分拟采用自行加工的异型刚架接长就位,外模采用组合钢模,严格按设计尺寸进行外模放样安装,模板支撑加固后,绑扎钢筋,安装堵头板、止水带,经监理工程师检查合格后,进行拱墙衬砌混凝土浇筑。混凝土灌注时两侧对称灌注。混凝土由拌和楼集中拌和,混凝土运输车运输,泵送入模,插入式振动器振捣密实,拱墙混凝土一次浇筑完成。
3)明洞防水层。
在洞顶拱圈混凝土达到设计强度的80%后,拆除外模,然后在拱背涂抹热熔沥青,自下而上进行防水板敷设;敷设过程中要保证止水板粘贴紧密,必须进行错缝搭接,搭接长度要大于10 cm,并根据设计要求预留沉降缝,防水板材铺至端墙处时要做好向上弯起和收口,然后涂抹2 cm厚水泥砂浆保护层。
4)明洞回填。
防水层完成后就要安装排水盲沟管。首先砌筑两排M7.5浆砌片石排水沟,然后按照设计的回填坡度回填到设计标高。这里需要注意的是,采用人工回填时拱圈的混凝土强度必须大于设计强度的75%以上方可回填。而在采用机械回填时,拱圈的混凝土强度必须达到设计强度的100%,并且在拱圈外要先回填1 m厚的人工夯填层。明洞段的顶部回填土方必须进行分层夯实,每层的回填厚度不得大于30 cm,而且回填土面的高差不得大于50 cm,回填到拱顶后要实行分层满铺填筑,顶层回填材料必须使用积水性土质,以达到有效隔水,在施工完成后要建设永久性防护,可采用砌筑六棱框加植草进行防护。
4 结语
通过对洞口实际情况进行复测,选用合理的施工方案有效的避免了在洞口开挖过程中出现塌方和山体滑坡问题,确保本次工程的安全、可靠。通过本隧道施工得到证明,对于斜交、偏压、浅埋隧道,在进行洞口边坡以及仰坡开挖时,使用长管棚和长护拱形成半明洞是十分有效的施工方法。如果在地质条件允许的情况下,完全可以使用零开挖进洞。所以说在以后的工作中可以结合现场实际情况对施工方案进行优化,以保证隧道洞口工程的施工质量。
参考文献
[1]唐卫华.水平层状围岩隧道钻爆施工控制技术研究[D].长沙:中南大学,2009.
贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司
摘要:随着我国社会和经济的快速发展,我国交通行业也在迅猛发展,公路建设的里程正在逐年扩大,而我国的地形十分复杂,因此,在长距离公路修建时会遇到很多不同的复杂地形,给公路施工带来一定的阻碍,而隧道施工是公路修建的一个重要内容,其中隧道洞口施工是整个隧道施工的关键,在进行隧道洞口施工过程中,不仅需要较高的公路修建技术,同时,还会受到周围地质条件的影响,因此,本文主要针对公路隧道洞口施工的技术特点进行分析,进而提高施工效率和施工质量,促进我国公路建设的快速发展。
关键词:公路隧道;洞口施工;技术;探究
1引言
隧道洞口施工和其他路段的施工特点不同,不仅需要考虑和应用先进的施工技术,同时,还需要认真考虑周围的地质环境特点,在进行施工之前,要首先对其周围的地层构造、水文条件以及岩石特征等进行清楚了解,进而制定合适的施工方案,同时,在现场施工过程中,由于施工十分复杂,还要做好机械设备、人员调度以及材料管理等内容,这样才可以确保隧道洞口施工能够顺利进行,进而促进整个公路工程项目的整体施工质量,促进我国公路建设的快速发展【1-2】。
2隧道洞口施工的影响因素
2.1隧道洞口常常处于偏压、浅埋地段
在隧道结构设计时,通常会受到很多因素的影响,隧道洞口所处的地形和地貌等,由于受到这些因素的影响,而出现偏压与浅埋问题,进而使隧道洞口的形状呈现马蹄形。而隧道洞口结构还容易受到地层岩石分布情况的影响,通常而言,一些地层的岩石具有分布不均匀的特点,且两边的岩石呈现不对称的特点,这样在进行隧道洞口设计时,同样会出现由于承载力的不同而出现两侧形状不一的现象,进而使得地形出现偏压与浅埋的问题。在隧道施工过程中,对于偏压与浅埋地段,其施工难度相对较大,如果在施工过程中,施工保护措施以及施工方法不当,就会很容易带来安全质量问题,甚至出现隧道倒塌的重大安全事故,给企业和个人带来严重的损失。
2.2地表水以及地下水的影响
由于在我国,公路施工经常是长距离施工,因此,就会遇到不同的地形,其中公路隧道施工常常位于山区沟谷地带,而在山区沟谷地段,常常是地表水以及地下水的交汇之处,这部分的地质构造特称和其他地方不同,常常会出现破碎的问题,这样不仅给后期的隧道施工带来较大的难度,同时也不利于后期的维护。因此,在设计公路隧道洞口位置时,要使得洞口的位置尽量远离沟谷以及山坳地段。
3隧道洞口施工的原则
3.1施工方针
现阶段,在我国公路隧道洞口施工建设过程中,已经制定了明确的政策和方针,主要是以下几个方面:短进尺、严格注浆、提高勘测力度等,施工建设企业只有在施工过程中严格按照标准施工,坚持一定的方针政策,这样才可以避免在施工过程中,由于施工不规范而带来安全质量问题,给企业带来财产损失[3]。
3.2选择合适科学的洞口开挖方式
由于我国的地形特点十分复杂,不同的地方地形特征不尽相同,同一地方的不同部位地形构造也可能不同,因此,在进行隧道洞口开完时,要根据工程实际特点出发,结合当地的地质特征,选择合适的洞口开挖方式,其中在开挖过程中,要尽可能避免干扰或者破坏周围的岩体,在进行开挖时,要选择若爆破、人工开挖等方式,这样才可以最大程度的利用岩体自身的结构,来承受周围岩体的重量。
3.3做好施工前的准备工作
为了提高隧道洞口的施工质量与施工进度,这就要求在施工进行之前,要做好充分的辅助与准备工作,主要的准备包括以下几个方面:第一,首先应该充分的了解和调查当地的水文条件、地质特征,这样在洞口施工建设时,有了充分的资料基础,从而在制定施工方案时,可以进行有效的保护,同时可以避开地质灾害频发的区域,保证隧道洞口的施工质量。第二,在夏季进行隧道洞口施工时,由于山区容易发生较大山洪、泥石流等地质灾害,要在隧道周围做好良好的排水措施【4】。
4洞前的施工准备工作
在隧道前的施工准备工作对于提高隧道洞口施工效率以及施工进度至关重要,主要包括清理工作、截水沟施工等方面,其分述如下。
4.1清理工作
在进入隧道内部施工之前,要清理隧道顶部周围的杂草植被,同时,还要注意对洞口上方的松动的石块进行清除,防止给人员带来伤害,对于隧道的表面要进行一定的清理,对于一些坠落的大石块要清理出现,避免给后期的正常施工带来影响,在完成清理工作之后,还要进行严格的检查,确保隧道内部的平整。
4.2截水沟施工
根据上文所写,由于在进行隧道洞口施工过程中,其洞口常常处于山区沟谷处,而在隧道其他地方通常较为平整,因此,在洞口处常常是雨水汇聚的地方,因此在,在隧道洞口施工过程中,要做好截水沟的施工工作,及时将地下水以及地表水排出,这样才可以为后期的隧道洞口施工打下坚实的基础。
4.3洞口的刷坡施工
在完成上述的截水沟施工之后,就应该依照隧道的设计要求,进行边坡以及仰坡的刷坡施工,刷坡施工对于保证隧道洞口的安全至关重要,其主要的施工原则是自上而下,在刷坡施工过程中,要避免出现掏底开挖以及上下重叠开挖,确保施工的正常进行,其次,在进行洞口的刷坡施工过程中,要注意实时监测地层的变化情况,如果出现较大的变化,要及时停工,防止出现安全事故。
4.4洞门端墙施工
洞门端墙施工同样在隧道施工过程中发挥着巨大的作用,进行洞门的端墙施工,主要是为了避免隧道洞口上部的产生落石,给人员和机械设备带来破坏,只有进行洞门的端墙施工,才可以确保施工过程中的安全顺利,提高施工效率。
5常见的隧道洞口施工技术
通过上述的准备工作,可以确保隧道施工的安全。而常见的隧道洞口施工方法如下。如表1。开挖的东面断面尺寸应该满足表1的要求。
表1 开挖轮廓预留变形量
5.1單向进洞法
这种方法在公路隧道施工过程中最为常见,单向进洞法主要是指,依靠小导进洞以及出洞的开挖方式,进而扩挖先前挖好的小洞,这种施工方法具有很大的优势,可以有效确保施工人员的安全,表2洞身开挖的实测项目,不同的部位采取的检测项目、频率以及权值不同。
表2洞身开挖的实测项目
5.2半护拱法
这种方法主要使用在地形等高线与洞口的轴线出现斜交的情况下,这种情况容易受到周围地形的较大影响,同时,在施工过程中,为了使得洞口开完体积减小,从而只进行一部分的护拱,从而实现对整个洞口的保护支撑,同时,另一部分主要依靠岩体自身的稳定,但是,这种方法会受到地形条件较大的限制,如果偏压同时存在时,此时,应该首先修筑挡墙,其次是进行洞口的开挖工作。
6结语
综上所述,随着我国公路建设的不断发展,直接推动了我国经济的发展,同时也提高了人们生活的方便性。而隧道洞口施工是公路修建的重要内容,由于受到周围地质条件的影响较大,因此,在进行隧道洞口施工时,首先做好准备工作,进而严格施工,提高施工的安全性,促进我国公路建设的不断发展。
参考文献:
[1]张煜.高速公路小净距隧道洞口段施工数值模拟及监控量测技术研究[D].西南交通大学,2007.
[2]杨能羽,仇凡.公路隧道洞口工程施工技术探讨[J].中国高新技术企业,2013,26:94-95.
[3]田力.公路隧道洞口工程施工技术研究[J].黑龙江交通科技,2013,10:119-120.
隧道洞口仰坡开裂处理方案探讨
隧道洞口段不良水文地质条件易产生掉块、坍方和冒顶现象,给隧道施工造成极大的`安全隐患,也是决定隧道施工成败的关键.本文以二广高速公路某隧道为工程背景,对引起隧道洞口仰坡开裂的工程地质、水文地质和施工因素进行了分析,并制定处理方案,为同类隧道洞口仰坡开裂处理提供参考.
作 者:罗发胜 闵娟 曾永军 作者单位:广东省长大公路工程有限公司,广东,广州,511431刊 名:中国新技术新产品英文刊名:CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS年,卷(期):“”(10)分类号:U4关键词:隧道 隐患 仰坡 开裂 方案 参考
a.隧道开挖施工工艺流程图
管棚作业一洞室开挖——初喷4—6cm厚混凝土一铺设钢筋网一架立钢拱架一锚杆作业一喷射混凝土至设计厚。
b.隧道开挖严格按预留核心土七步流水作业法施工,上导坑开挖进尺以1—2榀钢拱架间距为宜。上半断面开挖应预留2-3m的核心土,并严格控制拱部开挖,严禁欠挖,避免超挖。下半断面开挖应采用先拉中心槽(中心槽不宜超过10m),在没有施做中导支护前,坚决不允许拉中槽;左右侧马口开挖交错施工距离应大于5.0m;并严格控制开挖进尺,严禁长距离开挖。
c.刷坡进洞阶段,在满足正常施工空间和土体自身稳定的情况下,拱顶以下曲墙之外应保留一部分土体,作为仰坡挡土平衡块,有利于洞身安全稳定;
d.对于掌子面出水量大,超挖较严重的情况应采取下述措施解决上述隐患:在开挖结束之后,立即在岩面敷设一层钢筋网,钢筋网紧贴岩面设置,用钢管、方木等临时性支撑顶紧,然后初喷混凝土,达到初喷设计厚度,然后再立钢拱架,施作初期支护。
e.掌子面距仰拱最大距离不超过30m,仰拱距二衬最大距离不超过30m(如果地质条件变差,则施工步距须进一步缩短)。
f.临近贯通时,一侧须停止向前掘进,掌子面后面设扇行工字钢支撑;同时,仰拱及衬砌要抓紧跟进(在未跟进的情况下,坚决不允许贯通);贯通前最后一个循环要达到1.5m左右,不致贯通时土体过薄,出现坍塌,造成安全事故;在剩余3m左右时,在拱部开挖通气孔,缓慢释放能量,转移受力。
初期支护
2.1 超前管棚
a.超前大管棚作业前,应先标出开挖线,并对管位按设计要求进行布眼。超前大管棚的连接,优先考虑丝扣连接,也可以采用套管焊接,不允许对焊后直接使用。
b.为确保管棚的外插倾角能满足规范要求,第二循环管棚需预留工作室。具体为:距第二循环管棚末端4m处,开始将钢拱架按0-30cm线形逐渐抬高,这样给第二循环管棚作业创造一个4m长、0.3m高的三角形空间,便于钻机作业。在两环节接头处设计高度上增设一榀钢拱架与管棚尾端焊接,前后两循环管棚搭接应满足设计要求直径89的管棚搭接长度不小于1.5m,预留工作室先以喷射混凝土喷成弧形面,其余部分待二衬时用衬砌混凝土补平。
2.2 超前小导管
a.在前一环钢拱架的中隔板上环向布置注浆眼。
b,按布置的注浆眼位置焊穿隔板钻眼(外插角可根据拱架间距调整),完成后将导管顶人岩层。
c.孔口止浆封堵:导管打人后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙,并在导管附近及工作面喷混凝土,以防工作面上岩土坍塌,同时作为注浆止浆岩墙。
d.压注浆液:注浆压力控制在0.5-1.OMPa,注浆达到设计注浆量和注浆压力时要结束注浆,切不可盲目加压。注浆过程中要随时观察注浆压力,分析注浆情况,防止堵塞、跑浆,做好注浆记录,以便分析注浆效果。
2.3 钢拱架架立质量控制
2.3.1 钢拱架架立应控制好6个方面的问题:a.钢拱架的标高;b.钢拱架的横向尺寸;c,钢拱架的垂直度;d.钢拱架的连接螺栓;e.钢拱架各单元连接处松散物及虚碴的处理;f.钢拱架的间距。各洞口安装钢拱架必须做到标高、宽度尺寸标准,上中下导钢拱架连接弧度圆顺,架立后技术干部要反复核对,确保各项数据符合设计要求。
2.3.2 钢拱架应与围岩紧密相贴,如不能紧贴时,应按规范要求,用高标号混凝土预制块填塞顶实,其点数单侧不得小于8个接触点,以确保其整体受力。掌子面附近的钢拱架外露(钢拱架处的喷射不能喷满,可留5cm厚左右,以便随时检查钢拱架、锚杆的作业质量及数量)数米,最大不超过2m;钢架之间的纵向连接筋应设于拱架内缘;连接筋环向间距及长度,严格按设计要求施工,便于与下一榀钢架连接,同时要求钢拱架的纵向安装间距误差不超过±4cm。
2.4 锚杆施做质量控制
2.4.1 锁脚锚杆
锁脚锚杆在黄土隧道的施工非常关键,必须按设计长度、数量随钢拱架的作业及时跟进。锁脚锚杆要在端头加工成L型弯钩焊接在钢拱架上,确实起到锁脚作用,防止钢拱架下沉过大。
2.4.2 系统锚杆
a.为了确保系统锚杆沿法线方向布设,系统锚杆的工作台可放在上导坑核心土的后面,系统锚杆作业必须是喷射混凝土厚度达到10-12cm后进行,且一定要使用垫板,垫板焊接在钢拱架的腹部,以便加强钢拱架的稳定性,提高其刚度;系统锚杆的设置及喷射混凝土达到设计厚度的断面与掌子面的最大距离不超过6m。
b.系统锚杆可以在数量不变的情况下,增大环向间距;减小纵向间距;锚杆必须与钢拱架焊接,系统锚杆的注浆必须按照设计要求达到注浆压力。
2.5 钢筋网工程质量控制
钢筋网片必须严格按设计要求先在洞外定型加工,且每片加工面积不宜小于1m2,然后在洞内安装,且相互之间的搭接长度不应小于5cm。钢筋网应随受喷面的起伏而铺设,在施作前需初喷4-6cm厚混凝土形成钢筋保护层,但对于马兰黄土,初喷混凝土是不现实的。
2.6 喷射混凝土质量控制
a.喷混凝土前试验员一定要做好配合比,同时现场抓好混凝土施工操作。
b.喷射混凝土时,速凝剂的添加要均匀,喷射混凝土一定要分层喷射,喷射混凝土的乎整度要求不超过5cm。
c.喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5。速凝剂使用前应做速凝效果试验,要求初凝不超过5min,终凝不超过l0min。喷射混凝土中的骨料应不小于40%。
d.喷射混凝土必须表面平整、圆顺;不合格处打凿后补喷平整,尤其是上、中导和中、下导接茬部位。严格按2m靠尺进行量测,确保平整度达到要求,拱部喷射混凝土必须回填密实,不得有空洞。
仰拱施工质量控制
仰拱基础应在浇筑段外设置集水井,开挖立即抽水,严禁地基被水浸泡,同时立即喷射8-l0cm厚C25混凝土,对基底进行封闭,如仰拱混凝土为钢筋混凝土时,喷射厚度应控制在8cm以内,以保证仰拱上部钢筋保护层在2—3cm左右。
二次衬砌质量控制
4.1 隧道防水
防水意识必须提高,重视隧道防水工作,严格按设计要求进行防水施工措施铺设,加强对防水板的焊接质量要求,加大对防水板检验力度,在满足设计要求的情况下对渗漏水较严重的地段加密排水半管,确保隧道无水,同时做好监理签证工作。a.排水半管 排水半管在无水地段每5m设一道,富水地段应根据渗水痕缝加密。在喷射混凝土中打孔,将水引出后用半管排走。排水半管用高标号水泥砂浆包裹密实或用灰浆喷射密实,待初凝后再浇筑二衬混凝土,保证不渗漏水。
b.防水板搭接长度不得少于8cm,搭接部分的焊接宽度不得少于2.5cm;在粘贴防水板时若发生热熔破坏,将破坏地方重新补粘,确保防水板的整体性和防水性。
4.2 二次衬砌
a.为确保二次衬砌的密实度和外观质量,应在模板台车上加设附着式振动器,并按设计要求在拱顶布设纵向注浆花管,紧贴初期支护混凝土面,孔位向上,在二衬混凝土外留注浆孔。同时应加强对衬砌台车的支撑,为防止模板台车整体上浮,可采用地锚,或在已完工的二衬上预留钢筋,锚固模板。对台车各部位螺栓进行全面检查,变形较大应打磨,修正模板,同时对模板表面进行全面清理。
b.为避免二次衬砌施工中的收缩裂缝,除严格控制混凝土塌落度外,还须对其拌和时间、振捣时间严格要求。为防止混凝土离析,混凝土垂直落距不得大于1.2m,混凝土拌和站操作人员需配备秒表,做好拌和时间及用水量的精确控制,拆模时要求混凝土强度必须达到设计强度的70%。
c.已施工后衬砌表面缺陷部位要立即整修,重点是施工接缝部位,修整时禁止大面积抹浆粉刷,做到混凝土表面光滑平整,颜色一致。
技术管理
加强围岩观察及观测,对洞内初支表面裂纹进行认真分析,及时对监控量测围岩的各类数据(拱顶下沉、地表量测、水平收敛)进行汇总分折;确定二衬施作时间,调整支护参数。根据施工现场量测结果可以看出,黄土隧道的变形以下沉为主,收敛为辅。需要指出,有相当一部分施工、监理单位对隧道监控量测不重视,使得量测资料不真实、不及时,未能起到应有作用,后果很严重。
卫生间和屋面渗漏有一大部分是从管根处渗漏的,而造成渗漏的主要原因就是管根处吊洞施工质量较差,结构自防水能力差。所以要重视吊洞的施工质量,不要麻痹大意,对调动要进行专门的质量和技术交底。
1、模板支设:
模板大小根据现场洞口大小而定,采用无褶皱,无破损的模板,在洞口下部支模。支模时,用铁丝吊住模板穿洞支模。待第一层砼浇筑凝固之后,将多余铁丝剪除。模板拼接及支设如下图所示:
2、吊洞施工步骤
(1)洞口剪断的钢筋,需采取加强措施,在洞口焊接一圈钢筋,与板筋连接,钢筋直径同板筋。
(2)洞口混凝土凿毛。在洞口封堵之前,首先将洞口周边凿毛,把洞口周边基层清理干净,凿毛形状为喇叭形。洞口凿除后,由队伍班组长报项目质检员验收,经过验收后方可进入下道工序,不合格重新返工剔凿。
洞口混凝土凿除后形状
(3)混凝土浇筑:混凝土浇筑前,用水湿润剔凿好的混凝土基层,然后进行混凝土浇筑。采用C35细石砼(严格按配合比施工,加防冻剂,水泥用量的4%),一个洞口分两次浇筑,第一次浇筑一半,振捣密实。待第一层混凝土凝固后,方可浇筑第二层,第二次浇筑砼前,将未浇筑在砼中的铁丝剪除、移走固定于楼板上的木条,以第一层砼为模板进行砼浇筑,第二次浇筑混凝土比楼板低10mm,表面收光。
(4)管道根部细部处理:将混凝土与楼板高差部分采用水不漏进行局部加强。管道根部2cm范围内略高于楼板10mm,且抹30°小圆角。洞口周围用黄泥或砂浆围起30mm左右高的埂,内蓄水做闭水试验,检查是否渗水漏水。
(5)防水层施工。管道根部封堵完成后,即进行防水层施工。防水层从基层开始沿管道壁上翻300㎜,其材质及相应要求同吊洞所在楼地面。防水层须密实无气泡,无孔洞,无破损且保证厚度达到规定要求。
闫家沟3#隧道位于陕西省绥德县满堂川乡闫家沟境内, 地处黄土梁分水岭地段, 黄土冲沟发育, 地下水较为丰富。地表为马兰组新黄土和坡积、冲洪积黄土状亚粘土, 新黄土土质均匀, 较疏松, 孔隙大且发育, 有较严重的湿陷性, 易掉块、塌陷, 为散体结构岩体, 成洞性能差, 并且洞口段有落水洞分布 (如图1) , 隧道拱部基本全部处于松散土体内 (如图2) 。隧道最大埋深80m, 工程所处地区最大冻土深度1.2m。
2 施工技术的理论依据
2.1 黄土的结构与构造
黄土为非均质骨架式架空结构, 碎屑矿物组成的极细砂粒和粉砂粒构成基本骨架, 细粉砂为填料, 粘土矿物、水溶盐和吸附水膜为胶结物质。这种具有大孔和多孔的骨架式架空结构, 使黄土表现出松散特性, 尤其是新黄土和新近堆积黄土。
黄土形成过程中, 生成了其原生层理构造, 导致了黄土的各向异性以及物理力学性质的不均性。垂直节理发育是黄土最典型的构造特点, 它破坏了黄土的完整性, 影响黄土物理力学性质, 尤其影响其中的地下水的渗流和分布。
2.2 黄土的工程特性
由于黄土特殊的物质、结构和构造特征, 决定了黄土具有不同于其它土体的特殊工程地质特性, 主要表现在:
(1) 孔隙率大、密度小;
(2) 塑性较弱, 一般情况下, Ip=8~13;
(3) 天然状态下, 抗剪强度较高 (c=0.03~0.06MPa, φ=150~250) ;
(4) 透水性强, 渗透系数K可达1.0m/d以上;
(5) 各向异性明显, 以透水性为例, 较之水平方向而言, 垂直方向的渗透系数要大得多, 有时甚至要差数十倍;
(6) 抗水性弱。黄土对水十分敏感, 随着含水量的增加, 黄土的压缩性急剧增大, 抗剪强度和承载力显著降低;更为重要的是, 水的作用使黄土结构发生破坏, 发生强烈崩解, 产生黄土湿陷;黄土遇水膨胀量小, 但失水收缩明显, 饱水黄土具有较强的触变性。
总之, 黄土的特殊工程地质性质, 如湿陷性、易触变性、强度低和承载力低, 使得黄土隧道的成洞条件和稳定性差, 病害易发和多发, 尤其有地下水存在时。
2.3 黄土的力学特性
黄土地层在无水时粘滞系数大, 围岩立壁性好。但承载力较低, 拱部范围地层稳定性较差, 开挖后拱部垂直荷载较大, 而且初期支护与周边地层的粘结力低;加之, 有水作用下, 因黄土湿陷, 围岩失去自承能力, 产生显著的附加沉陷;由于垂直节理发育, 黄土的水平固结作用微弱, 因此隧道开挖变形, 引起黄土竖向崩解, 致使在隧道周围沿两个破裂面范围内形成松弛体, 引起应力重分布, 造成很强的侧压力。格栅拱架或型钢拱架的支座一般直接落在黄土上, 在垂直荷载和初期支护自重的作用下, 初期支护的沉降量比较大, 一旦外力超出基底承载力极限, 拱脚或墙角容易失稳, 引起隧道病害, 如衬砌变形、开裂, 甚至拱顶坍塌等。
黄土隧道与岩石隧道不同之处在于岩石隧道随着开挖后围岩的收敛变形应力发生重分布, 并达到新的平衡, 而黄土隧道则会随着变形破坏并不断加剧并引发衬砌混凝土的变形。故在黄土隧道结构设计中应把控制变形及其发展放在首位, 从最大限度地保护围岩天然结构强度, 减少变形产生裂缝造成土体强度的损失出发, 选择能有效控制变形的支护型式, 是隧道建设成败的关键因素。
3 施工方案的选择
3.1 洞外边仰坡防护方案
该隧道进口段土质系新黄土类, 含水量较大, 水分蒸发后很容易变为松散土体, 因此洞顶土体极为松散, 而且在隧道拱口右侧土体内还存在落水洞, 施工难度极大。为了保持洞口山体稳定, 在尽量不伤及坡面原状的情况下, 先对洞口段洞顶及隧道右侧的落水洞进行综合治理:首先对落水洞进行分层压实回填, 并且落水洞顶部扩大1m范围内用C15砼进行回填, 回填50cm厚, 防止雨水渗入落水洞, 影响隧道拱部土体的承载力, 二是尽早完成洞口排水系统, 并清除洞口上方可能滑塌的表土, 采用网喷进行封闭, 网喷参数:锚杆为¢22砂浆锚杆, L=4m, 钢筋网为¢6钢筋@20cm, 喷射砼为8cm厚的C20砼.保证边坡稳定, 为下一步洞身开挖创造条件。
3.2 洞口段加固方案和洞身开挖方案的调整
1) 针对洞内地质情况, 以及落水洞与隧道的位置, 结合小导管地表注浆的实验结果, 最后确定采用长度为20m的大管棚进行超前支护, 以确保隧道施工安全。
2) 根据新奥法的基本原理, 软岩隧道开挖后及时支护, 严格控制变形, 尽早封闭成环。原设计隧道采用上下导坑进行开挖, 由于一次开挖面积较大, 影响隧道洞身的稳定, 并且很容易产生大的变形, 为了确保安全, 把隧道洞身开挖调整为三步开挖, 采取短进尺, 少扰动, 强支护的施工方案。
4 施工方法
4.1 超前管棚注浆支护
由于洞口管棚加固正好处于落水洞地段, 采用传统方法注浆会使大量浆液从落水洞流走, 这样不仅起不到注浆效果, 而且造成浪费。为了保证浆液不从落水洞流走, 并能更好加强管棚的支撑强度, 增加裂隙间的粘结力, 采取在管棚口加止浆阀, 分次循环注浆的方法处理, 即第一次先注入设计量的1/3即可停止, 保证浆液能流入裂隙内, 并根据实际情况调整水泥浆和水玻璃的比例, 控制浆液的初凝时间, 然后再根据实际情况分一次或两次完成剩余的注浆量。所注双液浆的参数为:水灰比为1∶1, 砂浆和水玻璃的比例为1:0.5~1∶1.5, 终止注浆压力为1.5~3.5MPa。
4.2 洞身开挖支护
4.2.1 明洞基础施工
管棚注浆结束后, 在进洞之前必须先进行明洞基础施工。明洞基础开挖完后, 先进行承载力实验, 等承载力满足设计要求后 (如果承载力满足不了设计要求, 必须采用灰土进行换填处理) 再进行绑扎钢筋——立模板——灌注仰拱砼——立模板——灌注填充砼等工序施工。
4.2.2 钢架施工
明洞基础完工后, 即可进行洞身开挖, 由于该段地质较为复杂, 洞口段采用短台阶开挖, 必要时辅以临时扇型支撑, 锚网喷及钢架支护, 钢架间距1榀/0.6m。拱架加工如图3所示。
4.2.3 洞身开挖
洞身开挖程序如图4所示。
开挖前, 先用洛阳铲进行超前探测, 如果岩质较差或裂隙走向垂直于线路方向, 对①部位先分两步开挖, 即两侧先开挖, 开挖至两榀或三榀后再进行中间开挖, 这样可以减少对岩体或裂隙的破坏, 保证拱顶受力均匀, 缓冲洞顶土方对洞身的压力。如果岩体较好, 即可对①部位进行全部开挖, 并采用钢筋砼垫块或木板对拱脚进行加固, 垫块或木板宽度取35cm, 高度20cm, 纵向长度与开挖进尺一致, 保证拱脚受力均匀。在开挖过程中, 如果发现落水洞, 尽量采用少扰动、快支护的方案进行处理。如果落水洞较大, 应架立模板, 采用片石砼进行回填, 并在砼中预留PVC管, 等砼凝固、拱架立好后, 对砼的背后空洞采用双液注浆处理, 保证背后密实。如果落水洞较小, 则增加径向锚杆和钢筋网, 全部用喷射砼填充密实。
①部位开挖2米后, 进行②部位开挖, ②部位拱架立好后, 拱脚除用垫块或木板进行加固外, 并用锁脚锚杆加固, 锁脚锚杆长3.5m, 因为②、③部位刚好开挖到半圆的位置, 拱脚承受初期支护的整体压力, 所以拱脚基础必须进行夯实处理并加垫木板或砼垫块, 如果拱脚土质特别松散, 必须加长锁脚锚杆或增加锚杆数量, 并且锚杆拉拔力必须满足设计要求, 保证拱脚不会出现大量下沉。②部位开挖至2m后, 进行③部位开挖, 同样型钢拱脚用琐脚锚杆和木板进行加固。如果在②、③部位开挖完后, 拱顶下沉量比较大时, 立即停止掌子面和②、③部位开挖, 并在掌子面附近间隔进行扇型支撑, 扇型支撑后, 如果下沉还不稳定时, 应间隔距离架设临时仰拱, 防止隧道整体出现变形。
等拱顶下沉基本稳定后, 在掌子面临时扇型支撑下, 进行临时支撑外的下导坑开挖, 先进行④部位开挖, ④、⑤、⑥部位分别相隔一定距离依次进行开挖, 如果地质较差时, ④、⑤部位的拱架和①、②、③部位一样, 全部用锁脚锚杆进行加固, 每侧加固2根。⑥部位开挖完后, 先进行一侧仰拱和填充施工, 等仰拱和填充完工后, 再进行⑦部位开挖, 保证初期支护迅速成环, 并进行另一半的仰拱和填充施工。掌子面距仰拱和填充距离不超过10m。
在仰拱和填充施工10m后, 洞外立即进行台车拼装, 及时施做明洞。
4.3 监测方案
4.3.1 隧道监测项目
新黄土隧道与一般石质隧道最大的不同点之一就是拱部沉降和净空水平收敛比较大, 而且隧道洞口地质复杂, 在施工过程中必须加强监测, 并根据监测结果指导隧道施工。隧道主要监测项目如表1。
4.3.2 监测频率
监测频率按规范规定频率进行, 当监测数据出现异常时, 适当加大监测频率, 确保监测信息及时准确反馈至施工中去, 并正确指导施工。
(1) 地质状况及支护状况观察在每次开挖后进行。
(2) 周边位移和拱顶下沉量测:每隔10~30m一个断面, 每断面2对测点, 用收敛计和水平收敛仪分别观测净空水平收敛值和拱顶下沉值。设点后1~15天每天量测一次, 16天~1个月每2天量测一次, 1~3个月每周量测一次, 3个月以上每月量测1次。
(3) 地表下沉量测:在隧道洞口地段布置断面, 每断面7个测点, 用水平仪和水准尺量测地表下沉量。当开挖面距量测断面小于2倍的开挖宽度时, 每1天量测1次。当开挖面距量测断面小于5倍的开挖宽度时, 每2天量测1次。当开挖面距量测断面大于5倍的开挖宽度时, 每1周量测1次。
4.3.3 监测结果及处理方案
当隧道开挖完成30m时, 由于6月4日晚受小雨影响, 6月5日早晨发现地表出现一道裂缝, 相对前一天地表位移最大为5㎝, 拱顶下沉最大为2.6㎝。为了保证洞身施工安全, 立即停止掌子面开挖, 并用C20喷射砼对掌子面进行封闭。洞口段10m范围内间隔3m用I22工字钢加工成扇型支撑进行加固, 洞身间隔5m用I22的工字钢加工成十字支撑进行加固。
加固完成后, 间隔3小时进行观测, 发现地表位移为1.9㎝, 拱顶下沉1.5㎜。6日早晨观测结果为:地表位移为1㎝, 拱顶下沉为5㎜。6日下午监测结果为:地表位移为8㎜, 拱顶下沉为1㎝。
据上述量测数据, 为保证隧道安全, 避免继续变形, 及时对初期支护实行成环。7日开始进行格栅成环施工, 由于洞口扇型支撑间距3m, 所以先把没有立扇型支撑的格栅进行成环, 然后逐渐拆除扇型及十字型临时支撑, 并迅速成环。
由于新黄土隧道施工属于新课题, 围岩稳定的安全警戒值目前还无法确定, 只能根据现场监控量测结果, 绘制支护、衬砌、净空收敛、拱顶下沉时态曲线及与开挖面距离之间的关系图, 分析判断围岩压力、砼应力等变化趋势, 并根据变化趋势来决定二衬与掌子面的距离, 根据监测结果随时调整初期支护的预留量等。
在施工监控过程中, 要及时对所得数据分析、处理, 以判断支护结构的稳定性和施工过程的安全性, 并将所得的结果及时反馈于施工过程中, 达到指导施工的目的。
5 结束语
通过上述方案和及时监测的实施, 顺利完成了该隧道在洞口安全通过落水洞的施工, 施工中不仅未发生大面积的塌方, 还节约了不少资金, 在工期紧张的情况下既保证了施工安全, 又保证了工程质量和施工进度。
摘要:以闫家沟3#隧道为背景, 根据黄土的结构、构造、工程特性和力学特性, 探讨了新黄土隧道洞口段施工中常遇到的问题和相应的处理措施和施工方案, 以及采取的监测方案和需要注意的事项, 为今后类似工程提供一点参考。
关键词:黄土隧道,洞口段,施工技术
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准, JTG D70-2004公路隧道设计规范[S].中华人民共和国发布, 人民交通出版社发行, 2004.
[2]申玉生, 赵玉光.高速公路双连拱隧道的中墙力学特性分析[J].地下空间与工程学报, 2005, 1 (2) :200-204.
【关键词】 边坡;隧道;坡度
引言
随着我国高速公路和高速铁路的高速发展,隧道建设在交通建设中占据了重要地位。隧道洞口的开挖,肯定对洞口边坡造成不同程度的破坏,从而影响边坡的稳定性,而不同坡度的边坡对隧道变形的影响程度也是不同的,为探讨此问题,本文应用二维数值模拟进行研究。
1计算模型
此边坡的高度为25m,坡度为40°,隧道埋深为2m,拱顶离边坡脚的水平位移为5m,隧道高度为7m,隧道开挖宽度为12m。边坡的计算模型范围:X轴方向取110m,Y轴方向左边界取75m,右边界取50m。计算模型划分为3499个单元,3591个网格节点。在隧道附近的网格密度为0.5m×0.5m,其他部分的网格密度为2m×2m。计算模型边界条件:地表为自由边界,未受任何约束。左右侧边界为横向約束边界。模型下部边界为固定约束边界。所得网格划分情况如图1。
图1 边坡模型网格划分图
2计算参数
本文有限元分析仅考虑一种岩石材料参数,未考虑节理等因素的影响。力学参数见表1-1。
3坡度对位移的影响
其他参数不变,对边坡坡度分别为25°、40°、55°、70°四种情况进行了数值模拟分析。
(1)X位移分析
从图中看出,X方向位移的最大值出现在边坡坡脚附近和隧道的左上方区域。在隧道底部左侧,出现X反方向位移的最大值。随着边坡坡度的增加,边坡脚处的水平位移是增大的,整个边坡体的水平位移也是增大的,这是由于坡度的增加使得边坡自重应力增加,从而增加了边坡的下滑力。在边坡的影响下,隧道左侧水平位移也是增加的,隧道底部的X反方向位移量也是增加的。当边坡坡度为70°时,最大水平位移在左侧区域,边坡脚X位移相对较小,这是因为,随着坡度的增加,边坡自重应力增加,边坡脚岩体有了一定的自承能力,使得X位移相对隧道左拱腰处岩体完全卸载的情况下产生的X位移较小。
(2)Y位移分析
从下图中看出,隧道的Y位移的最大值出现在隧道左上方延至地表的区域,边坡脚处的下沉较大,隧道底部出现底鼓。随着边坡坡度的增加,边坡和隧道的Y位移是增大的,这是因为坡度的增加,增加了边坡滑坡体的自重,增加了下滑力,使得边坡Y位移增大。在边坡的影响下,隧道的Y位移也增大。
4结论
本文应用ANSYS软件,对隧道洞口进行了二维模拟,得出以下结论:当边坡坡度小于25°时,边坡对隧道变形的影响很小,当大于40°时,边坡对隧道的变形明显增加,所以,为使隧道变形较小,应对陡边坡进行削坡处理,边坡坡度尽量小于40°
参考文献
[1]陈洪凯等.公路高边坡地质安全与减灾[M].北京:科学出版社,2010.
[2]朱汉华等.隧道预支护原理与施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.
[3]邓凡平.ANSYS10.0有限元分析自学手册[M].北京:人民邮电出版社,2010.
作者简介:张恩正,男,(1984-),重庆工程职业技术学院教师,主要从事岩土工程领域的教学和研究
一、情况说明:
本工程塔楼施工中采用爬架形式对建筑物进行防护,现建筑外墙施工阶段爬架下爬的过程中,原先留置的预留连接杆洞需进行封堵。现根据设计及规范要求编制此专项处理方案指导现场施工。
二、编制依据:
建筑外墙防水工程技术规程—JGJ/T235 混凝土结构工程施工规范—GB50666 建筑施工手册—第四版
建筑工程施工质量验收标准—GB50300
三、施工工艺流程
3.1施工流程;
预留连接杆洞清理—封堵材料运至到位—洞口封堵支护施工—灌浆料浇筑洞口—拆除支护—养护—浇筑口剔除—浇筑口粉刷处理—外墙面起刷防水涂料—试水.具体施工方法见附图。3.2施工过程注意事项;
1.因原结构施工时候采用PVC套管预埋的方式对预留螺杆洞口进行留置,此本次封堵处理时需对板面套管进行整体剔除,确保有效结合。
2.对竖向构建内预留套管处理,宜根据设计要求在两侧向内剔除50mm套管进行处理,保证封堵结合密闭性能。
3.考虑到此类洞口直径较大(剔除套管后40mm),宜采用收缩性较小,且有微膨胀性能的材料进行封堵,避免材料收缩导致裂缝的产生,此宜采用灌浆料(已审批灌浆料)进行封堵,保证材料本身不会出现较大偏差,确保封堵效果。4.封堵前需要对浇筑口位置进行扩口,确保灌浆料可以较好进入洞口内。5.浇筑过程中需在两侧进行人工振捣(硬物击打),确保密实性能满足要求。6.拆除支护后,应及时进行养护,保证封堵密闭性能。
7.待灌浆料达到要求强度后,对扩口进行剔除,考虑到面积较小,宜采用人工形式进行剔除,且需要注意工人剔除时,应竖向进行剔打(由上向下,或由下向上),不得水平向进行剔打(严禁向封堵物水平击打),避免损伤封堵物体。
8.扩口剔除完成后,宜对凹凸点进行二次修缮处理,特别注意外墙面,需采防水砂浆对凹凸点面修补,修缮效果应平整、光滑、严实。保证封堵结构防水效果。9.修缮处理完成后,且面层干燥无湿迹,方可调制防水涂料起刷1厚防水涂料一层。涂刷层应均匀饱满厚度需满足设计及规范要求。
10.待上述工序完成后,根据规范及设计要求,对封堵点进行试水实验,保证无漏点为合格。
3.3施工流程示意图
剪力墙位置螺杆预留洞 35.原预留PVC套管,两侧剔除50mm.剪力墙位置螺杆预留洞 35.梁、板位置螺杆预留洞 35.梁位置螺杆预留洞 35.原预留PVC套管,整体剔除.梁位置螺杆预留洞 35.原预留PVC套管,两侧剔除50mm.洞口封堵前,浇筑口需进行相应扩口,以便于灌浆料进入。剪力墙位置螺杆预留洞 35.梁、板位置螺杆预留洞 35.浇筑口实际施工可根据空间可操作高度进行设置,也可于外墙侧设置。梁位置螺杆预留洞 35.原预留PVC套管,整体剔除.洞口封堵前,浇筑口需进行相应扩口,以便于灌浆料进入。
浇筑过程中需对洞口两侧进行振捣(人工),在灌浆料收水时间段进行二次振捣,确保浇筑密实。洞口封堵前,浇筑口需进行相应扩口,以便于灌浆料进入。剪力墙位置螺杆预留洞 35.梁、板位置螺杆预留洞 35.浇筑过程中需对洞口两侧进行振捣(人工),在灌浆料收水时间段进行二次振捣,确保浇筑密实。浇筑口实际施工可根据空间可操作高度进行设置,也可于外墙侧设置。梁位置螺杆预留洞 35.原预留PVC套管,整体剔除.洞口封堵前,浇筑口需进行相应扩口,以便于灌浆料进入。
浇筑成型,终凝后拆除支护,浇筑口多余灌浆料需待强度达到50%后方可剔除。并需及时进行喷水养护。板区域浇筑成型,待强度达到70%后方可拆除下部支护。并需及时进行养护。浇筑成型,终凝后拆除支护,浇筑口多余灌浆料需待强度达到50%后方可剔除。并需及时进行喷水养护。
修缮完成后外墙侧起刷一道1厚防水涂料。浇筑口剔除完成,需要对口部进行修缮处理,根据设置部位不同,采用两种不同材料与方法对口部进行不同处理,一、外墙侧采用防水砂浆进行粉刷修缮,如平整度较好可直接起刷一道1厚防水涂料,进行修缮。
二、内墙侧可直接粉刷同内墙粉刷砂浆,如无叫明显缺陷也可不进行处理,待内墙装饰时直接覆盖。无需二次处理,可直接施工装饰面层。修缮处理方法同剪力墙处理方法。修缮完成后外墙侧起刷一道1厚防水涂料。
四、外墙试水试验
1、塔楼外墙爬架螺栓预留洞封堵样板完工后应进行检验验收,防水渗漏检查应在雨后或持续淋水30min后进行,需把握检查时间及检查墙体有无渗水现象。
2、淋水试验采用楼层内的临时用水管外接软水管对由各方共同确定抽取点进行30min不间断喷淋,保证检查点充分受水为准。
3、螺栓封堵点试水检查,选取每栋塔楼2层进行检查,且每层抽取点不得少于2处(外墙、板各抽取一处)。
4、如出现渗水情况,及时进行记录,并进行剔除整改,并需复。并在此基础上增加一倍数量检查点;后期如若未出现渗水情况,可相应减少检查数量。(具体检查数量已设计、业主、总包协商为准)
五、施工要点及质量要求
1、严格按照审批通过的方案进行施工,作业前先选定一处墙体为施工样板,并需进行淋水试验,保证工序及施工效果达到既定要求后方可进行大面施工。
2、施工前作好施工技术交底和工人培训工作,让现场施工操作人员熟悉工艺和质量要求。
3、封堵施工应与结构同步,待提升架下爬,螺栓拆除后及时跟进处理。
4、洞边松散混凝土必须凿除至严实面;且需将洞的清理干净,不能留有木屑、油渍等杂物。
5、封堵螺杆洞时所用防水砂浆、防水涂料、灌浆料需采用已报验产品。
6、封堵完成面及防水砂浆表面应密实、平整、不得有裂纹、起砂、麻面等缺陷。
7.涂膜防水层平均厚度应复核设计要求,最小厚度不应小于设计厚度80%。8.涂膜防水层应与基层粘接牢固,表面平整,涂刷均匀,不得有流淌、鼓泡、露胎体和翘边等缺陷。
关键词隧道;浅埋
中图分类号U459文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0040-01
1工程概况
竹山下隧道(以下称为“实例隧道”)为国网济广高速江西鹰瑞高速中一座连拱隧道,全长330m,坡度比-2.26%。浅埋段桩号为K469+638~K469+653(进洞口),隧道区处于剥蚀低山丘陵地区,山体连绵起伏,山体植被发育,路线斜穿主体山脉,微地貌发育。隧道进洞口前为一较开阔的“喇嘛口型”洼地,洼地多为农田,由于山涧岩体裂隙水渗流,地表形成沼泽地,植被茂盛。洞口右侧发育一条冲沟,常年流水,冲沟横穿隧道洞口,上部山体有滑坡的可能性,在施工中注意防患。区内发育有1条断层破碎带,受其影响,在区内基岩构造裂隙较发育,且切割岩体较深。该路段设计采用隧道方式通过,其中K469+638~K469+653段为隧道浅埋段,采用地表注浆+反压回填。该路段若采用路基方案,需要大开挖断面,会产生5~6级边坡,支护工程量巨大,且对山体破坏严重,不易满足工程安全及环评水保的要求。
2隧道浅埋段设计方案及处治措施
实例隧道在施工测量发现K469+638~K469+653隧道浅埋段地形较设计采用数据有较大差异,局部隧道有露顶现象。隧道在该段采用CD法施工开挖,衬砌类型为V级加强,采用小导管进行超前支护。原设计对隧道K469+638~K469+653浅埋段采用地表注浆和反压回填对洞顶土层进行加固。具体要求如下:
1)地表注浆加固范围:隧道中线两侧各17m(横断面方向开挖轮廓以外4m)范围内的土体;地表注浆应在原状地面清理表层耕植土、松散土后实施。
2)地表注浆采用Φ42×3.5m钢花管,间距1×1m梅花型布置:在隧道轮廓线两侧以进入弱风化砂岩1.0m或打入隧道底两项综合控制;隧道轮廓线以内打入开挖轮廓线内2.0m。钢花管尾端与钢筋网焊接。
3)地表注浆采用水泥浆液,浆液分稀浆(水灰比1:1.1)、浓浆(水灰比小于1:1)两种。注浆压力0.5~1.25Mpa,基岩压力注浆段每段先期采用稀浆,后期采用浓浆。即开始采用稀浆灌注,防止细裂缝被浓浆堵塞,然后根据具体情况逐步提高灌浆压力和浆液浓度,灌浆结束前,用最大灌浆压力闭浆30~60min,以排除灌入裂隙中的浆液的多余水分。水灰比及注浆压力等注浆技术参数应根据有关规范、规定及细则的要求选取,并通过现场试验、现场注浆效果进行调整。在注浆完毕后在表层喷射30cm厚的C25混凝土,同时内设双层Φ14钢筋网,连成一整体。
4)反压回填应在注浆之后进行,回填土采用好的粘土,掺入10%的水泥,回填后采用压路机压实。回填范围填土至标高110m,保证洞顶有不小于5m的覆土。
5)完成地表加固施工后,才能进行此段洞身开挖,洞内开挖结合超前小导管对上部围岩进行加固,必要时可调整超前小导管环向间距至20~25cm。
6)洞内开挖施工以“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”为原则,加强地质超前预报工作,加强地表下降、拱顶下沉、围岩收敛等量测工作,发现异常情况出现时,及时研究并采取相应对策措施。
综合整体设计,通过地表注浆加固开挖基岩岩体,碾压回填解决山体偏压影响,超前小导管进行支护等措施,可以有效地保证该段隧道的施工。
3浅埋段隧道局部露顶的处理方案比选
根据现场施工开挖后的现场情况,拟采用以下三种方法进行方案比选:
I方案,在浅埋偏压段开挖路堑施作明洞的方案;
II方案,对隧道局部露顶段采用明挖护拱,对其他浅埋段仍采用地表注浆回填的方案;
III方案,在原有设计基础上,对浅埋段仍采取碾压回填施工,優化局部支护设计。
对于I方案,实例隧道洞口两侧山体陡峭,若采用明洞施工,挖方量加大,边坡支护工程量巨大,且存在施工期间安全隐患较多,故不采纳。下面着重对II、III两方案进行必选。
1)II方案,护拱方案。对拱顶覆盖层小于1m(含露顶)浅埋段设置护拱;对其他浅埋段仍按原设计图纸执行。
具体设计要求为:C25混凝土护拱厚度80cm(含初期支护钢支架),内设双层Φ22钢筋网,间距@20×20cm;护拱两侧设横向宽度不小于1.0m的拱脚扩基,基础要求落在弱风化层上,同时设置4根锁脚锚杆,L=3.5m。待护拱混凝土强度达到要求后,再对开挖范围进行回填土反压坡脚,回填土质量要求按原设计考虑。设计临时开挖边坡按1:0.2考虑。
2)III方案,回填方案。直接对该浅埋段采用水泥改良土进行夯实回填,保证拱顶覆盖层厚度不小于6m,同时加强该段的超前支护。具体要求如下:
①回填采用水泥改良土进行夯实回填,水泥土配合比采用1:12~1:15(质量比),水泥一般采用425号普通硅酸盐水泥,土料可就地取材,但不得使用淤泥、耕土、冻土、新黄土、膨胀土及有机物含量超过5%以上的土,土料过25×25mm筛。水泥土要拌和均匀,并使水泥土基本接近最佳含水量。回填时左右两侧对称分层进行,采用压路机进行碾压,两侧高差不应大于30cm,分层厚度20~30cm,要求压实度不小于90%,按路基施工标准进行验收。②回填过程中应做好临时排水沟,排水沟要做防冲刷措施。回填完毕后表面喷射一层10cm厚的混凝土,防止雨水冲刷。③对该段的初期支护参数进行调整,具体为工字钢钢架由I20a改为I20b,型钢钢架间距由60cm调整为50cm,每间隔三榀一环,采用洞内注浆。④方案比选。II方案,对隧道裸露段采用护拱进行施工,通过局部明挖提前先施作洞身上半部分断面初期支护,在洞身开挖时起到超前预支护,对浅埋层起到一种超前加固支护作用。相对于原设计方案减少了回填工作量和局部注浆量,增加了部分明挖量,可缩短部分施工工期。
III方案,对隧道浅埋段采用碾压回填再进行暗挖施工,延续原设计思路,从施工方式和设备上未做较大修改,便于按原有关施工组织设计进行施工。通过反压回填,减少了土体偏压,对于结构安全有保障,但延长了部分施工工期。
为了加快施工工期,保证隧道工程结构安全的情况下,针对浅埋段局部露顶的位置处增设护拱进行加固。目前,隧道已如期贯通,观测无任何异常。
4、结束语
通过采用增设护拱对浅埋段隧道局部露顶进行加固,起到了“承载拱”的作用,地面沉降处于稳定状态,为隧道明洞安全施工发挥了良好的作用。通过增设护拱、地表注浆加固,改善围岩(土体)的物理力学性能,缩小开挖变形产生的松弛区范围,有效的提高了土体的自稳时间和承载能力,取得了理想的技术、经济效益。
参考文献
[1]曾超,张建斌.厦门翔安(海底)隧道土建工程简介[C].海底与水下隧道国际学术交流会,北京:北京交通大学.
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