膏溶角礫巖地段隧道施工技術(shù)

1、精品文檔膏溶角礫巖地段隧道施工技術(shù)膏溶角礫巖工程力學(xué)性質(zhì)很特殊，單軸飽和抗壓強度極低，Rc=0.142.2MPa,屬于極軟巖，隧道挖開后穩(wěn)定時間很短，容易發(fā)生坍塌和大變形，如果遇水則強度很快降低,極易崩解軟化，同時具有弱至中等程度的膨脹性，其自由膨脹率在40%66%。膏溶角礫巖角礫成分復(fù)雜，主要為泥灰?guī)r、灰?guī)r的碎屑、泥礫，并且?guī)r體結(jié)構(gòu)存在很大的差別，巖體強度不均勻，無膠結(jié)不含角礫呈土狀、半膠結(jié)含少量角礫呈塊狀或鈣質(zhì)膠結(jié)含角礫呈柱狀，部分夾有石灰石的塊體，呈散體狀。隧道通過有水膏溶角礫巖地段施工時，應(yīng)做好地質(zhì)超前預(yù)報工作，以指導(dǎo)施工，確保施工質(zhì)量、安全和進度。開挖前采用全斷面帷幕注漿，增強支護參

2、數(shù)，隧道基底軟弱層處理采用400混凝土靜壓樁加固。1 .膏溶角礫巖地段隧道施工順序施工工序依次排列為1、3、5、（7）、8、X、10、刈。開挖：開挖上臺階弧形導(dǎo)坑1一開挖上臺階核心開挖下臺階5-落底開挖8f鑿除臨時仰拱10支護：拱部掛網(wǎng)、噴、錨及鋼架架立一臨時仰拱掛網(wǎng)、噴混凝土及中壁鋼架架立一邊墻掛網(wǎng)、噴、錨及鋼架架立一仰拱掛網(wǎng)、噴混凝土及鋼架架立基底處理：隧道底部混凝土樁施工7）襯砌：仰拱施工X一邊墻及拱部襯砌施工刈。圖一膏溶角礫巖地段隧道施工順序圖膏溶角礫巖施工正面圖（示意）膏溶角礫巖施工縱向圖（示意）2 .膏溶角礫巖地段隧道施工預(yù)加固措施有水膏溶角礫巖地段,開挖前全斷面帷幕注漿的措施;無

3、水膏溶角礫巖地段，采用拱部采用小導(dǎo)管注漿預(yù)加固的措施。保證隧道開挖的安全。2.1 超前地質(zhì)預(yù)報隧道開挖過程中,必須進行超前地質(zhì)預(yù)報,通過地質(zhì)超前鉆孔、地質(zhì)雷達、紅外線聲波探測等辦法，了解開挖前方要通過地層的地質(zhì)、水文、該段的巖性特性和工程力學(xué)情況。如：經(jīng)過超前鉆孔探水，可知鉆孔的涌水量、水頭壓力；地質(zhì)雷達測試可知前方地層、巖層的破碎程度；紅外線聲波探測可知區(qū)域內(nèi)儲水量的大小。只有這樣才能制訂出科學(xué)的施工方案，避免施工的盲目性。超前鉆孔探水，鉆孔出水量大于10m3/h時，該段即需要帷幕注漿，如果出水量小于10m3/h大于2m3/h時,該段也可采用在出水孔周圍進行局部注漿方式堵水。2.2 .帷幕注

4、漿施工遵照設(shè)計，結(jié)合設(shè)備能力及工期要求，每循環(huán)注漿段長15m，開挖12m，留3m作止?jié){盤，為消滅注漿死角采用8環(huán)的傘形輻射狀布孔。單孔有效擴散半徑為4m，鉆孔開口直徑89mm。2.2.1 帷幕注漿材料所用漿液根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)按設(shè)計采用超水泥砂漿和TGRM新型灌漿材料。TGRM抗分散性注漿材料分為加固型、超細防水型、輕質(zhì)防水型等型號。超細防水型具有超早強、可灌性好，自密實、自流平、微膨脹、在水中不離散等特點。產(chǎn)品性能：單液漿水灰比0.4,初凝時間13min,終凝時間15min,流動度260cm，尤其適合隧道內(nèi)帷幕注漿。2.2.2 帷幕注漿設(shè)計要求。注漿固結(jié)范圍：開挖洞室輪廓線外3.5m以內(nèi)

5、的圍巖。單孔注漿漿液擴散半徑為4m。注漿壓力：一般控制在0.51.0Mpa。注漿材料：采用水泥、水玻璃混合液（即CS漿液）。水泥：525號普通硅酸鹽水泥。水玻璃：模數(shù)n=2.43.4,波美度35Be。水灰比：濃漿：0.8:1;稀漿：1.25:11.5:1.水泥漿與水玻璃體積比取1：0.8。5.4.13-11V級圍巖膏溶角礫巖段襯砌斷面圖緩凝劑：磷酸氫二鈉加入量為水玻璃重量的3%。注漿方式：采用分段前進式注漿。注漿順序：先注無水孔，后注有水孔。在無水地段，可以從拱腳起順序注漿，也可以從拱頂順序注漿。注漿速度根據(jù)注漿孔出水量大小而定,一般從快到慢。鉆孔和注漿的要求：鉆孔和注漿的順序先外環(huán)后內(nèi)環(huán)，同

6、一環(huán)先下部后上部，間隔交替鉆孔注漿，后序孔檢查前序孔的注漿效果。應(yīng)先注無水區(qū)后注有水區(qū)，鉆一孔注一孔。在鉆孔過程中遇到涌水或卡鉆時應(yīng)停止鉆進，進行注漿、掃孔后再繼續(xù)鉆孔。巖溶填充物內(nèi)前進式注漿根據(jù)設(shè)計要求，本隧道富水地段圍巖采用襯砌5m范圍內(nèi)帷幕注漿堵水并加固巖體。注漿循環(huán)段長度和注漿孔的布置遵照設(shè)計，結(jié)合設(shè)備能力及工期要求，本隧道每循環(huán)注漿段長15m,開挖12m,留3m作做下段止水盤，如地層極壞，鉆孔極困難，可視具體情況縮短注漿長度。注漿管采用73熱扎鋼管，壁厚5mm,與之匹配的鉆孔直徑為89mm,周邊外插角在保證注漿擴散半徑不小于3.5m前提下，可根據(jù)施工中采用的設(shè)備情況確定。帷幕注漿見圖

7、一圖一帷幕注漿示意圖精品文檔注漿范圍053 0801 053平面圖I _.r_I300|第二環(huán)注入15叮_300祖二環(huán)開挖12m第1環(huán)注入15m第1環(huán)開挖12ml毛洞邊緣毛洞邊緣 注漿范圍._1:一隧道中線十丁士人 施工萬向500止?jié){盤1-1n-n2.2.3注漿施工。機具設(shè)備選用鉆孔設(shè)備：根據(jù)本隧道施工機具設(shè)備配備情況，及開挖斷面的具體情況,盡量采用與其相適用的鉆孔設(shè)備。帷幕注漿鉆孔采用MK50型地質(zhì)鉆機，每掌子面配2臺。選用合乎孔徑要求的鉆頭進行鉆孔作業(yè)。注漿設(shè)備：采用兩臺KBY50/70全液壓雙液注漿泵。制漿設(shè)備：選用JZM750葉片式攪拌機4臺作為制漿設(shè)備，為了保證漿液的均勻性和在注漿間

8、隙時間不沉淀，另備攪拌儲漿桶2個，容量各為1.0m3。止?jié){盤施工及孔口管埋設(shè)：根據(jù)開挖面地質(zhì)情況，綜合超前地質(zhì)預(yù)報的成果，研究分析，確定施工方案，在掌子面掛鋼筋網(wǎng)，噴射C20號砼，厚度20cm，做止?jié){墻，每個注漿段開始處應(yīng)保證有不小于3.0m厚的止?jié){墻。止?jié){墻施工完畢后，按照確定的施工方案布孔。用100mm鉆頭鉆2m孔，放入（|89mm孔口鋼管，長2m,與孔壁的間隙用麻絲填塞，再用道釘楔緊，上留排氣孔，外露0.20.3m接法蘭盤連接注漿管后壓入TGRM漿液進行加固，孔口管錨固強度不得小于50KN。鉆孔：當孔口管穩(wěn)固后即可鉆孔，由下部到上部間隔鉆孔。鉆孔要確?？孜粶蚀_，外插角度準確，各環(huán)鉆孔深度

9、達設(shè)計要求。當卡鉆或有水涌出不能鉆進時暫停鉆孔，用注漿機注入TGRM漿液后再用鉆機繼續(xù)鉆進。注漿：壓水試驗：在正式注漿前用3Mpa的壓力壓水檢查，其目的是：檢查管路是否連接正常，是否耐壓，有無漏水現(xiàn)象，測定巖層吸水量，以確定漿液的初始濃度和預(yù)計注漿量。測定注漿壓力損失情況，確定注漿終壓，將巖層裂隙內(nèi)的充填物擠壓至注漿范圍以外，增加注效果。制漿在攪拌機開動的情況下，加入定量清水，水量需計算準確，然后按水灰比加入水泥，連續(xù)攪拌3min后即可通過鋼絲過濾后進入儲漿桶中，在儲漿桶中二次攪拌后，供注漿使用，TGRM漿液和水泥漿液同屬于單液漿，制漿辦法相同。TGRM漿液初凝時間13min,終凝時間15mi

10、n,制漿后必須保證在10min以內(nèi)注入孔中，不能存漿過多，影響注漿效果。首先根據(jù)壓水試驗情況及圍巖的裂隙發(fā)育情況估算單孔注漿數(shù)量，注漿時要隨時觀察泵壓及注漿數(shù)量，分析注漿是否正常。如單孔注漿量過大，仍達不到終壓的要求，可暫停該孔注漿，過46h用鉆機清孔后再繼續(xù)注漿。注漿要作好充分準備，要緊張有序，忙而不亂，尤其是TGRM漿液，要嚴防堵管，影響注漿質(zhì)量。注漿結(jié)束標準：當注漿壓力逐步升高，達到設(shè)計要求的終壓，需繼續(xù)注漿10min，可結(jié)束本孔注漿；在單孔注漿量與設(shè)計注漿量大致相同，同時每分鐘注漿量小于20L，也可結(jié)束本孔注漿。注漿效果檢查：可根據(jù)后序鉆孔的鉆進情況、涌水情況，判定注漿效果。注漿效果好

11、的地段，經(jīng)開挖后可觀察到裂隙及空隙充填效果良好，幾乎所有裂隙都充填有漿，開挖后掌子面比較干燥。如果開挖后仍有滲水現(xiàn)象，堵水效果達不到要求時，可采用局部徑向注漿處理，使其達到堵水設(shè)計標準。3. 膏溶角礫巖地段隧道開挖隧道開挖采用超短臺階預(yù)留核心土環(huán)形開挖法開挖。上臺階施做臨時仰拱。拱部采用小導(dǎo)管超前支護，小導(dǎo)管每2.0m一環(huán)，每環(huán)20根，環(huán)向間距0.4m,每根長3.5m。短臺階，臺階長35m,上臺階預(yù)留核心土，上下臺階同時施工。每循環(huán)進尺0.75或1.5m，每天2個循環(huán)，全斷面平均月進尺計劃5060m。上臺階開挖采用小炮松動后風鎬開挖，支護結(jié)構(gòu)緊跟，并及時進行封閉，防止圍巖暴露過久。下臺階采用挖

12、掘機開挖，必要時采用弱爆破短進尺(1.01.5m)分階段起爆的控制爆破。4. 膏溶角礫巖地段隧道支護及時設(shè)置臨時仰拱或鎖腳錨桿，將初期支護封閉成環(huán)，控制圍巖的側(cè)向變形。初期支護以噴射HLS微纖維C25混凝土、錨桿、型鋼鋼架組成。錨桿拱墻布置，間距1.0m，梅花型布置，采用EX27N漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，長6.0m。錨桿采用YT-28氣腿式鑿巖機或鑿巖臺架鉆眼安設(shè)。HW175型鋼鋼架施工HW175M75型鋼鋼架按0.75m/設(shè)置，出硝完成后，初噴混凝土4cm厚后架設(shè)，架設(shè)完畢后復(fù)噴硅至設(shè)計厚度,鋼架之間通過連接筋連接,每根鋼架中心焊接檢2刈03.5的套管，連接鋼筋插入其中，連接鋼筋采用22鋼

13、筋，長1m,環(huán)向間距1m。單元鋼架在架設(shè)前在鋼架兩端各設(shè)2根020鋼筋定位錨桿固定。EX型脹殼式可預(yù)應(yīng)力中空錨桿施工EX型脹殼式可預(yù)應(yīng)力中空錨桿的加工，應(yīng)符合設(shè)計質(zhì)量要求，在存放、運輸及安裝過程中，不得有損傷和變形。錨桿安裝要平直不紊亂，同時安設(shè)排氣管。錨桿推送就位后，即可進行安裝千斤頂張拉。一般先用20%30%的預(yù)應(yīng)力值預(yù)張拉12次，促使各相連部位接觸緊密，使鋼桿平直。最終張拉值應(yīng)有5%10%的超張拉量，以保證預(yù)應(yīng)力損失后仍能達到設(shè)計要求的有效預(yù)應(yīng)力。張拉時千斤頂后嚴禁站人，以防不測。預(yù)應(yīng)力無明顯衰減時，才最后鎖定。且48h內(nèi)再檢查。注漿應(yīng)飽滿，注漿達到設(shè)計強度后，進行外錨頭封蓋。5. 膏溶

14、角礫巖地段隧道的地基加固隧道的地基加固為中線兩側(cè)3.45m范圍，采用靜壓預(yù)制樁的方法。鋼筋硅樁基礎(chǔ)采用帆00mm的預(yù)制鋼筋混凝土樁長4m,沿洞底縱向梅花型布設(shè)，間距150cm,橫向間距1.5m。采用螺旋鉆機成孔、靜壓樁機插樁。5.1. 施工順序隧道開挖下臺階按0.75m步距，從而可做到每次落底后即可進行加固樁施工。每環(huán)硅樁鉆孔時，首先進行中間樁孔的鉆挖，然后再鉆挖兩側(cè)的樁孔,預(yù)制樁體插樁時，則從兩側(cè)向中間跳躍插樁，施工順序如下圖。硅樁鉆挖順序OOOOO硅樁插入順序(1) 5.2. 鋼筋混凝土樁的預(yù)制及存放鋼筋混凝土方樁均在現(xiàn)場預(yù)制,工地制樁場地的布置,應(yīng)預(yù)先考慮起重設(shè)備的安裝、拆卸及運樁便道。

15、鋼筋采用機械加工，鋼筋分類、分規(guī)格堆放整齊，主筋連接可采用閃光對焊，布置在同一截面的接頭不超過50%,同根鋼筋兩接頭的距離應(yīng)大于30d,并不小于500mm,鋼筋骨架的允許偏差均應(yīng)符合規(guī)范要求。樁預(yù)制采用單層法預(yù)制。模板使用鋼模，混凝土應(yīng)由樁頂向樁尖方向連續(xù)灌筑，不得中斷，并以震搗器搗實。樁上應(yīng)標明編號和制作日期。應(yīng)根據(jù)種類和使用先后堆放，堆放場地必須平整、堅實，堆放層數(shù)不超過四層，支點距離應(yīng)符合施工規(guī)范，墊木必須保持在同一平面上。在灌注混凝土前要按設(shè)計預(yù)埋測試元件及吊環(huán)。5.3. 樁的起吊和搬運樁混凝土強度達到設(shè)計值的100%后方可起吊、運輸和打樁。方樁運輸時要按沉樁順序分層墊平放穩(wěn)，裝卸時要

16、保持穩(wěn)定。5.4. 旋挖鉆機成孔。鉆孔直徑帆00cm。采用螺旋鉆機成孔。鉆孔時根據(jù)不同的地質(zhì)，調(diào)整好鉆機的鉆速，控制好進尺速度，鉆進過程中，必須保證鉆機架底座水平，鉆頭中心和起重滑輪緣必須在同一豎直線上，并經(jīng)常檢查校正。鉆孔要連續(xù)不間斷進行，確?？妆诜€(wěn)定。停鉆時，必須將鉆頭提出孔外，避免塌孔埋鉆。成孔檢查：成孔深度達到設(shè)計標高后，樁底虛土要夯實處理或按設(shè)計辦理。經(jīng)檢查合格后，用鋼板將孔口蓋住，以防落渣。5.5. 靜壓插樁施工根據(jù)樁的設(shè)計參數(shù)和地質(zhì)情況，擬采用江陰市萬達基礎(chǔ)設(shè)備有限公司出廠的ZYJ200靜壓樁機施工。具程序如下：樁機就位一樁尖就位、對中、調(diào)直一壓樁一接樁一再壓樁一檢測。樁尖就位、

17、對中、調(diào)直：對于YZJ型壓樁機，通過起動縱向和橫向行走油缸，將樁尖對準樁位；開動壓樁油缸將樁壓入土中1m左右后停止壓樁，調(diào)正樁在兩個方向的垂直度。第一節(jié)樁是否垂直，是保證樁身質(zhì)量的關(guān)鍵。壓樁：通過夾持油缸將樁夾緊，然后使壓樁油缸伸程，將壓力施加到樁上，壓入力由壓力表反映。在壓樁過程中要認真記錄樁入土深度和壓力表讀數(shù)的關(guān)系，以判斷樁的質(zhì)量及承載力。當壓力表讀數(shù)突然上升或下降時，要停機對照地質(zhì)資料進行分析，看是否遇到障礙物或產(chǎn)生斷樁情況等。接樁：當下一節(jié)樁壓到露出地面0.81.0m時，應(yīng)接上一節(jié)樁。送樁：如果樁頂接近地面，而壓樁力尚未達到規(guī)定值，可以送樁。靜力壓樁情況下，只要用另一節(jié)長度超過要求送

18、壓深度的樁放在被送的樁頂上便可以送樁，不必用專用的送樁機移位。6膏溶角礫巖地段施工監(jiān)控6.1. 監(jiān)控項目及量測點的布置按照設(shè)計將洞內(nèi)圍巖及支護狀態(tài)觀察、凈空變化（拱頂下沉，底板隆起、凈空收斂和圍巖位移）圍巖壓力（圍巖與支護結(jié)構(gòu)的接觸應(yīng)力）、支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)（鋼架內(nèi)力和錨桿軸力）的監(jiān)控量測為必測項目；圍巖彈性波速度測試、初期支護噴射混凝土應(yīng)變和二次襯砌混凝土應(yīng)變監(jiān)控量測等為選測項目。6.1.1 洞內(nèi)圍巖及支護狀態(tài)觀察開挖面地質(zhì)描述，包括圍巖巖性、巖質(zhì)、斷層破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育程度和方向、有無松散坍塌、剝落掉塊現(xiàn)象、有無滲漏水等；初期支護狀態(tài)包括噴層是否產(chǎn)生裂縫、剝離和剪切破壞、格柵支撐是否壓屈

19、進行觀察分析。以上情況應(yīng)詳細描述、記錄，并予以評估，作為支護參數(shù)選擇的參考及量測等級選擇的依據(jù)，具體可采用分值評價表進行，評價方法可參照“專隧（93）0034”或“專隧（95）0014。”6.1.2 凈空變化（拱頂下沉、底板隆起、凈空收斂和圍巖位移）的監(jiān)控量測將凈空變化量測的各項內(nèi)容布置在同一個斷面，拱頂下沉量測的測點布置在拱頂及拱頂兩側(cè)2m（可適當移動），底板隆起與拱項下沉對應(yīng)布宜：圍巖位移量測是在鉆孔中埋設(shè)位移計，以量測巖體內(nèi)部各點的相對位移，通過掙空收斂（水平向、豎向及斜向收斂）量測以驗證圍巖位移結(jié)果是否正確。拱項下沉及底板隆起量測斷面縱向間距為510m（前面數(shù)字為施工初期階段，后面數(shù)字

20、為取得效果后：下同），圍巖位移量測斷面縱向間距為2040m,拱頂下沉及底板隆起每個斷面各布置3個測點，圍巖位移每個斷面布置12個測點，凈空收斂布置4條水平向基線、1條豎向基線、6條斜向基線。拱頂下沉量測斷面量測點布置6.1.3 圍巖壓力（圍巖與支護結(jié)構(gòu)的接觸應(yīng)力的監(jiān)控量測為了全面了解支護背后的壓力情人圍巖壓力），該監(jiān)測項目在施工初期階段必須嚴格執(zhí)行，在掌握其變化規(guī)律后可減少或選擇代表性地質(zhì)的地段監(jiān)測。斷面上測點對稱布置，每個標準斷面布置24個測點，測點儀器通常放在鋼架支撐板底下面和每個鋼架單元中間必須與支護和圍巖緊密相貝島。6.1.4 支護結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)（鋼架內(nèi)力和錨桿軸力）的監(jiān)控量測鋼架內(nèi)力

21、應(yīng)與圍巖壓力對應(yīng)布置，測點可布置在圍巖壓力量測的斷面上，以便校對，錨桿軸力監(jiān)測應(yīng)與圍巖位移對應(yīng)布置。除以上所述，應(yīng)根據(jù)具體情況進行必要的補充量測。6.2. 量測數(shù)據(jù)整理、分析現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時整理，繪制量測數(shù)據(jù)與時間的關(guān)系曲線及量測數(shù)據(jù)與開挖面距離的關(guān)系曲線，并應(yīng)進行數(shù)據(jù)處理或回歸分析。依據(jù)回歸分析、預(yù)測位移、收斂、拱頂下沉及鋼筋應(yīng)力的最終值。以位移、時間曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)位移、位移速率等分析、評定圍巖和支護的穩(wěn)定性，當位移急驟增加，每天的相對凈空變化超過15mm時，應(yīng)重點加強觀測，并密切注意支護結(jié)構(gòu)的變化；尤其，初期支護收斂量達到10cm（即吃進預(yù)留變形量5cm）后或監(jiān)測的鋼筋應(yīng)力接近鋼筋承載力要求時，且相對變化仍超過1mm/日必須加強支護，采用增加噴混凝土厚度，補噴5cm厚的網(wǎng)噴砼或增加預(yù)應(yīng)力注漿錨桿的長度、數(shù)量。當位移、時間曲線出現(xiàn)反彎點時，同時支護開裂或掉塊，此時應(yīng)盡快采取補強措施以防坍方。當位移、周邊收斂、拱頂下沉量達到予測最終值的8090%,收斂速度小于0.5mm/d,拱頂下沉速率小于0.15-03mmd時，可認為圍巖基本穩(wěn)定，可施作二次襯砌。利用位移、應(yīng)力（格柵主筋應(yīng)力）反分析程序?qū)鷰r及支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析、評價。綜合以上綜合分