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文檔簡介
1、模塊編號:S4005膨脹性圍巖隧道施工1.概述 在膨脹性地層中開挖隧道、巷道或地下洞室,常??梢砸姷絿鷰r因開掘而產(chǎn)生變形,或者因浸水而膨脹,或因風(fēng)化而開裂等現(xiàn)象,使設(shè)置在膨脹性圍巖中的隧道或地下洞室的洞壁發(fā)生位移,導(dǎo)致圍巖失穩(wěn),襯砌破壞。膨脹性圍巖的基本特征,歸納起來表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。1.1 圍巖的應(yīng)力比高。即P0/Ra,P0地應(yīng)力,Ra圍巖的抗壓強(qiáng)度。由于膨脹性圍巖是有原始地層的超固結(jié)特性,使圍巖中儲存有較高的初始應(yīng)力,當(dāng)隧道或地下洞室開掘后,引起圍巖應(yīng)力釋放,強(qiáng)度降低,產(chǎn)生卸載膨脹,因此圍巖常常具有明顯的塑性流變特征,開掘后將產(chǎn)生較大的塑性變形。1.3脹縮效應(yīng)的力學(xué)特性。膨脹圍巖因吸水而
2、膨脹,失水而收縮,巖體干濕循環(huán)產(chǎn)生脹縮效應(yīng)。一是使圍巖體結(jié)構(gòu)破壞,由塊間聯(lián)結(jié)變?yōu)榱严督Y(jié)合,甚至成為散結(jié)構(gòu),強(qiáng)度完全喪失,導(dǎo)致圍巖壓力增大;二是造成圍巖應(yīng)力變化,無論膨脹壓力或收縮應(yīng)力,都將破壞圍巖的穩(wěn)定性,特別是膨脹產(chǎn)生的膨脹壓力將對增大圍巖壓力起疊加作用。2施工方法 膨脹性圍巖隧道施工,首先查明膨脹產(chǎn)生的原因,測定圍巖貯存的應(yīng)力大來確定相應(yīng)的施工方法及支護(hù)參數(shù)。 膨脹性圍巖的施工原則為“加固圍巖,改善洞形,先柔后剛,先放后抗,變形留夠,底部加強(qiáng)”24字方針。2.1加固圍巖。加固圍巖最有效的措施是支護(hù)的錨桿,錨桿長度應(yīng)大于塑性半徑。錨桿長度越長,支護(hù)效果愈好,但錨桿太長時(shí),工程造價(jià)加大,施工難
3、度高,且局部錨桿強(qiáng)度難以充分發(fā)揮;而錨桿太短則加固圍巖效果不好。當(dāng)錨桿長度大于塑性區(qū)厚度時(shí),可抑制塑性區(qū)圍巖的承載力,并把塑性區(qū)圍巖同彈性區(qū)穩(wěn)定圍巖連接起來。此時(shí)錨桿兩端相對位移較大,使錨桿充分受拉,從而提高錨桿對圍巖徑向支護(hù)的作用;反之當(dāng)錨桿長度小于塑性區(qū)時(shí),即全位于塑性區(qū)內(nèi),錨桿將隨著圍巖整體移動,圍巖仍有剪切滑移破壞的可能,錨桿兩端相對位移較小,削減錨桿對圍巖的支護(hù)作用。錨桿長度應(yīng)大于塑性區(qū)厚度。(L1/L2=K=2/3,L1圍巖塑性區(qū)厚度,L2錨桿長度),圍巖塑性區(qū)通過巖石力學(xué)的卡斯特納公式,即多點(diǎn)位移計(jì)和聲波測式法對圍巖松動范圍來確定塑性區(qū)。2.1.1選用自進(jìn)式錨桿對膨脹性圍巖施工較
4、為理想。常用進(jìn)口邁式錨桿和國產(chǎn)GMC錨桿,其規(guī)格型號見下表。品 種邁 式GMC型號R25NR32NR32SR38NR25R27R32內(nèi)/外徑(mm)14/2520/3215/3214/3813/2515/2718/32重量(kg/m)2.53.63.96.42.83.14.3規(guī)格(m) 2 、 3 、 4 、 6根據(jù)工程要求2.1.2采用預(yù)應(yīng)力錨桿,為了使長錨桿施工后沒有足夠的時(shí)間讓圍巖變形收斂,施作外襯,充分發(fā)揮長錨桿的作用,讓其充分受力。用一塊1818cm,厚8mm的鋼板代替拱形墊板,在錨桿末端預(yù)留1m長的自由端,由自由端施加預(yù)應(yīng)力張拉。2.2改善洞形。通過增大邊墻和仰拱曲率,使開挖斷面輪
5、廓形狀接近成園形,并表面圓順,開挖后支護(hù)形成環(huán)狀封閉結(jié)構(gòu)。2.3先柔后剛。先放后抗,變形留足。采用長錨桿為主,輔以留縱縫的噴砼以及可縮式鋼架的柔性初期支護(hù),并預(yù)留2545cm的預(yù)留變形量,待圍巖收斂到一定值后,施作厚度50cm以上的鋼纖維砼外襯,對圍巖進(jìn)行剛性支護(hù)。2.4底部加強(qiáng)。底部仰拱加大曲率,并施作足夠強(qiáng)度,參數(shù)與拱墻一致,與拱墻襯砌的時(shí)差要短,要在一個(gè)月內(nèi)施作。3施工工藝3.1長錨桿施工工藝 拱墻部分選用TU75A型水平鉆機(jī),邊墻下部和底部選用YG40型鑿巖機(jī)。采用自進(jìn)式錨桿。其工藝流程見下頁:3.2膨脹性圍巖施工流程圖見下頁:4.勞動力組織及進(jìn)度指揮膨脹性圍巖隧道施工,與一般隧道作業(yè)
6、比較,支護(hù)量增加,每個(gè)工班增加長錨桿作業(yè)人員約20人,其余與常規(guī)隧道一樣。5.機(jī)械設(shè)備配置自 進(jìn) 式 長 錨 桿 施 工 流 程備 料孔位放樣拱部邊墻上部選用TXU75A型水平鉆機(jī)接鉆桿鉆孔邊墻下部、底部選用YG40型鉆機(jī)配FJZ25A型巖柱架配合鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度退 出 鉆 桿成孔坍孔錨桿上鉆頭用鉆機(jī)導(dǎo)入人工將不帶鉆頭的錨桿送入錨桿插入達(dá)到設(shè)計(jì)深度注 漿機(jī)械與常規(guī)隧道一樣配備,增加長錨桿專用設(shè)備如下:設(shè)備名稱型 號孔 徑功 率(kW)鉆 機(jī)7655 TXV75A50894YG404055注漿泵M400475膨脹性圍巖隧道施工流程噴砼、格柵鋼架橫支撐長錨桿施工鋼筋網(wǎng)、二次噴砼下部開挖邊墻、底部長
7、錨桿網(wǎng)噴砼仰 拱邊墻、拱圈二次襯砌開 挖6.質(zhì)量要點(diǎn)6.1在鉆桿的尾部接上水泵的送水管,利用鉆桿的中空部分將水送到鉆桿前面,從鉆頭的噴水孔噴出,將鉆孔中的碴子沖出,從鉆桿與孔壁之間返回孔口,排出。在鉆孔過程中,鉆孔的速率跟排碴有著很密切的聯(lián)系,如鉆仰角孔時(shí),鉆孔的碴子能順利排出,鉆孔的速率就高,鉆俯角孔時(shí),碴子排出困難,鉆孔速率低。6.2由于膨脹圍巖軟弱、破碎,鉆孔與送錨桿的間隔時(shí)間不宜太長,防止坍孔。宜鉆桿退出后,立即插入錨桿。若遇坍孔,錨桿采用鉆機(jī)送入,錨桿前面安裝鉆頭,重新鉆開坍孔部分,不再取出鉆頭。6.3錨桿注漿,待錨桿與輸出管連接好后先往注漿孔送水沖孔,待水由里向外返回孔口后即開始注
8、漿,漿液由錨桿中心進(jìn)入孔底,從孔底返回孔口,待漿液流出后,封堵孔口,待注漿泵的壓力達(dá)到2MPa后,注漿才結(jié)束。6.4開挖后,應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi),加固圍巖。配備較多的鉆機(jī)和勞動力,在較短的時(shí)間做完長錨桿。6.5分部開挖,在上半斷面開挖后,為使上半斷面初期支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。加設(shè)108鋼管橫撐以取代臨時(shí)仰拱,以克服下斷面開挖后臨時(shí)仰拱失去底部圍巖的支撐,受力狀態(tài)惡化,對拱腳形成有效支撐。6.6二次襯砌與開挖面距離盡量縮短,襯砌應(yīng)盡快形成環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)。7.安全措施7.1在膨脹性巖層中施工,要特別注意排水工作,避免水漫流;拱腳及墻腳應(yīng)采取措施,不使積水,凡水流通過的土、石暴露地段應(yīng)設(shè)置管道、木槽或漿砌片石水溝。7.2砼全部灌抵巖壁,對拱頂部位應(yīng)特別注意搗固密實(shí)
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