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黃土隧道施工技術(shù)總結(jié)2010年度科技論文發(fā)布會(huì)匯報(bào)xxxx局集團(tuán)x公司xx通道x分部發(fā)表人:xxx摘要:
針對(duì)山西中南部鐵路通道xxxx-x標(biāo)隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu),隧道建設(shè)中切坡引起邊坡及隧道的變形,其穩(wěn)定性受到不同程度的影響,分析對(duì)比四種開(kāi)挖法的主要技術(shù)特點(diǎn),確定采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法進(jìn)行施工。分析施工重點(diǎn),提出監(jiān)控量測(cè)、超前支護(hù)、及時(shí)封閉仰拱、及時(shí)封閉二次襯砌永久支護(hù)、加設(shè)鎖腳錨桿、預(yù)防塌方等安全保證措施以及質(zhì)量保證措施。關(guān)鍵詞:黃土隧道;三臺(tái)階七步開(kāi)挖法;注意事項(xiàng);保證措施;中南通道工程概述
晉中南鐵路通道是我國(guó)“十一五”鐵路建設(shè)重點(diǎn)工程,是連接我國(guó)東西部的重要煤炭資源運(yùn)輸通道,是我國(guó)也是世界上第一條按萬(wàn)噸重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的鐵路,設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h,是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。山西中南部鐵路通道xxxx-5標(biāo)段一分部負(fù)責(zé)施工段起止里程為DK198+350~DK210+546.8,全長(zhǎng)12.197km。共有7隧(沙塘2#隧道、麻家莊隧道、東衛(wèi)隧道、高家坡1號(hào)隧道、高家坡2號(hào)隧道、郭家村隧道、二郎坡隧道),其中超過(guò)1km長(zhǎng)隧道3座。隧道位于呂梁山黃土峁梁區(qū),地形起伏大,沖溝發(fā)育。隧道進(jìn)出口端均為老黃土,山頂上覆蓋厚層黃土,下伏三疊系下統(tǒng)和尚溝組砂巖夾泥巖。1、進(jìn)洞施工前的必要條件
進(jìn)洞之前的坡面處理要必須做好,不管是否處于滑坡體,原地質(zhì)條件如何。重點(diǎn)注意洞頂?shù)拇髩K土疙瘩,有時(shí)候考慮不周到,而其對(duì)洞身的偏壓非常嚴(yán)重,所以要提前做好卸載。洞口段一定要盡早的初期支護(hù)成環(huán),甚至更早施工仰拱,掌子面不得冒進(jìn)太快。二襯臺(tái)車盡快準(zhǔn)備,有條件早施工的最好。做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程,并妥善處理好陷穴、裂縫,以免地面積水浸蝕洞體周圍,造成土體坍塌。2、施工方案的確定
黃土隧道工程地質(zhì)條件較差,施工斷面大,確立施工方案必須遵循以下原則:重地質(zhì)、管超前、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、早成環(huán)。CD法、CRD法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的各部開(kāi)挖及支護(hù)自上而下,步步成環(huán),及時(shí)封閉,各分部封閉成環(huán)時(shí)間短,但分布較多,施工速度慢,不利于機(jī)械化作業(yè),后續(xù)的開(kāi)挖和拆除支護(hù)對(duì)前面施工形成的力學(xué)平衡體系產(chǎn)生影響,圍巖應(yīng)力狀態(tài)多次改變,可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形量。其施工面多,作業(yè)干擾大,拆除臨時(shí)支撐安全性差。
三臺(tái)階七步開(kāi)挖法在隧道開(kāi)挖過(guò)程中分上、中、下臺(tái)階和仰拱4部分,前后左右7個(gè)不同的開(kāi)挖面相互錯(cuò)開(kāi)并同時(shí)開(kāi)挖、同時(shí)支護(hù),形成支護(hù)整體,縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間,逐步向縱深挖掘。其實(shí)質(zhì)是臺(tái)階開(kāi)挖法的一種,拱部采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土,利用核心土施壓掌子面,中部和下部也是先開(kāi)挖兩側(cè),保持中部土體不動(dòng),保證掌子面穩(wěn)定。
三臺(tái)階七步開(kāi)挖法主要技術(shù)特點(diǎn)如下。施工空間大,大型施工機(jī)械可在多個(gè)作業(yè)面平行施工,工效高。部分軟巖地段可采用挖掘機(jī)直接開(kāi)挖下半部斷面,減少對(duì)圍巖擾動(dòng)。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、軟硬圍巖相間的隧道中,施工方法調(diào)整靈活,進(jìn)度穩(wěn)定,工期保障性強(qiáng)。適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式,不需拆除臨時(shí)施工支護(hù),節(jié)省投資?;炷裂龉俺笆┳?,便于初期支護(hù)及時(shí)閉合,改變洞內(nèi)作業(yè)、運(yùn)輸環(huán)境。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌,確?;炷烈r砌施工質(zhì)量。無(wú)需增加特殊設(shè)備,投入少,操作性強(qiáng),易推廣。
通過(guò)對(duì)施工方法的分析比選,確定采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法開(kāi)挖。3、施工控制重點(diǎn)
三臺(tái)階七步開(kāi)挖法為平行流水作業(yè),采用分步平行開(kāi)挖和施作拱墻初期支護(hù),仰拱超前施作及時(shí)閉合,構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系,保護(hù)圍巖的天然承載力,有效抑制圍巖變形,并通過(guò)量測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)信息反饋,指導(dǎo)施工和及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)與混凝土襯砌時(shí)間。淺埋和含水量較大地段設(shè)置超前小導(dǎo)管。根據(jù)開(kāi)挖情況減小環(huán)向設(shè)置間距,直到消除拱部開(kāi)挖掉塊現(xiàn)象為止。深埋和地質(zhì)情況較好地段開(kāi)挖時(shí)無(wú)掉塊現(xiàn)象可不設(shè)置。開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制欠超挖。機(jī)械開(kāi)挖時(shí)應(yīng)預(yù)留30cm由人工開(kāi)挖,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),并保證巖面圓順,及時(shí)初噴4cm厚混凝士以封閉暴露圍巖,增強(qiáng)巖體整體性,為初期支護(hù)后續(xù)工作爭(zhēng)取安全時(shí)間。嚴(yán)格控制鋼架加工質(zhì)量,減少安裝拼接時(shí)間,保證安裝質(zhì)量。鋼架間應(yīng)連接牢固,必要時(shí)可加焊鋼筋。設(shè)置鎖腳錨管管是保證初期期支護(hù)安全的的重要措施。。試驗(yàn)和量測(cè)測(cè)表明,拱腳腳和墻腳初期期支護(hù)受到較較大豎向與側(cè)側(cè)向壓力,鎖鎖腳錨管可保保證工字鋼受受到側(cè)向力時(shí)時(shí)不向洞內(nèi)位位移,同時(shí)起起到抑制拱架架整體下沉作作用,保證初初期支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)在施工過(guò)程程中受力穩(wěn)定定。根據(jù)實(shí)際際變形情況,,每分節(jié)處錨錨管可由設(shè)計(jì)計(jì)的2根增為4根,同時(shí)應(yīng)確確保鎖腳錨管管與鋼架的焊焊接質(zhì)量。擴(kuò)大拱墻腳是是減少拱頂下下沉的有效措措施。擴(kuò)大拱拱墻腳增大承承壓面積,有有利于施工過(guò)過(guò)程中豎向壓壓力的傳遞,,也有利于該該節(jié)點(diǎn)橫向受受力的穩(wěn)定。。在拱墻腳下墊墊設(shè)槽鋼或混混凝土墊塊,,以增大地基基承載力,減減小初期支護(hù)護(hù)閉合前的整整體下沉。加密初期支護(hù)護(hù)鋼架的縱向向連接鋼管,,提高鋼架間間整體受力能能力,可將設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)向間距距縮小。噴錨時(shí)鋼架背背面應(yīng)與圍巖巖噴實(shí)密貼,,不密貼時(shí)可可采用同級(jí)混混凝土墊塊填填塞或注漿,,保證初期支支護(hù)鋼架架背面無(wú)空洞洞,使鋼架與與圍巖形成聯(lián)聯(lián)合支護(hù)體共共同受力。仰拱及時(shí)施作作是確保初期期支護(hù)安全的的根本措施。。仰拱及填充充混凝土要及及時(shí)澆筑,與與掌子面間的的距離不得大大于規(guī)定的安安全距離,一一般控制在35m以內(nèi)。盡早封封閉成環(huán),有有利于形成完完整的初期受受力體系。及及時(shí)跟進(jìn)二次次襯砌施工,,有利于盡早早形成完整的的隧道受力結(jié)結(jié)構(gòu),一般控控制在距掌子子面70m內(nèi),特殊地段段單獨(dú)考慮。。適當(dāng)預(yù)留開(kāi)挖挖變形量。在在施工工藝及及措施優(yōu)化基基礎(chǔ)上,通過(guò)過(guò)監(jiān)控量測(cè)及及時(shí)進(jìn)行調(diào)整整。合理控制步長(zhǎng)長(zhǎng)。上臺(tái)階步步長(zhǎng)控制在3~5m,中臺(tái)階3~4m;上臺(tái)階每次次開(kāi)挖1榀鋼架距離,,中、下臺(tái)階階可根據(jù)地質(zhì)質(zhì)情況一次開(kāi)開(kāi)挖1~2榀鋼架距離,,仰拱開(kāi)挖每每次控制在3~5m。4、鋼架安裝須須注意事項(xiàng)為保證鋼架設(shè)設(shè)置穩(wěn)固,鋼鋼架基腳部位位地基應(yīng)堅(jiān)實(shí)實(shí),開(kāi)挖時(shí)應(yīng)應(yīng)預(yù)留10~20cm左右,,架立立鋼架架時(shí)挖挖槽就就位。。鋼架平平面應(yīng)應(yīng)垂直直隧道道中線線,傾傾斜度度不應(yīng)應(yīng)大于于2度,鋼鋼架任任何部部位偏偏離鉛鉛垂面面不能能大于于5cm。為增強(qiáng)強(qiáng)鋼架架整體體穩(wěn)定定性,,應(yīng)將將鋼架架與縱縱向連連接筋筋、錨錨桿、、定位位筋和和鎖腳腳錨桿桿焊接接牢固固。鋼架連連接頭頭應(yīng)連連接牢牢固,,拱腳腳部位位易發(fā)發(fā)生塑塑性剪剪切破破壞,,因此此接頭頭除采采用螺螺栓連連接外外,四四周還還要焊焊接,,確保保其剛剛度和和強(qiáng)度度。鋼架架和和初初噴噴層層間間存存在在較較大大間間隙隙時(shí)時(shí),,設(shè)設(shè)置置騎騎馬馬或或楔楔形形墊墊塊塊頂頂緊緊圍圍巖巖,,鋼鋼架架與與圍圍巖巖間間距距不不應(yīng)應(yīng)大大于于5cm。5、質(zhì)質(zhì)量量保保證證措措施施嚴(yán)格格控控制制管管棚棚的的外外插插角角度度,,管管棚棚與與鋼鋼架架間間的的焊焊接接加加固固質(zhì)質(zhì)量量。。嚴(yán)格格噴噴射射砼砼工工藝藝,,按按配配合合比比拌拌制制砼砼料料,,特特別別要要嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制外外加加劑劑摻摻量量。。新新舊舊砼砼面面要要清清洗洗至至露露出出砼砼的的本本色色,,沒(méi)沒(méi)有有泥泥土土或或雜雜物物。。應(yīng)應(yīng)分分層層噴噴射射,,以以保保證證噴噴射射砼砼的的質(zhì)質(zhì)量量。。保證證立立拱拱質(zhì)質(zhì)量量。。注注意意螺螺栓栓松松緊緊程程度度和和連連接接筋筋的的焊焊接接質(zhì)質(zhì)量量。。確保鋼筋筋網(wǎng)與圍圍巖緊密密相貼,,鋼筋網(wǎng)網(wǎng)必須連連接牢固固,以免免噴射砼砼時(shí)會(huì)振振動(dòng)鋼筋筋網(wǎng),從從而降低低噴射砼砼質(zhì)量。。保證核心心土的大大小和長(zhǎng)長(zhǎng)度清除拱腳腳積水與與淤泥,,通過(guò)打打拱腳錨錨桿或擴(kuò)擴(kuò)大拱腳腳并認(rèn)真真加固拱拱腳,加加強(qiáng)縱向向聯(lián)結(jié)等等,使初初期支護(hù)護(hù)與圍巖巖形成完完整體系系。盡量單側(cè)側(cè)落底或或雙側(cè)交交錯(cuò)落底底,避免免上半斷斷面兩側(cè)側(cè)拱腳同同時(shí)懸空空;控制制落底長(zhǎng)長(zhǎng)度,視視圍巖情情況采用用1-3m,不大于于6m。減少上、、下臺(tái)階階施工的的相互干干擾,并并及時(shí)封封閉成環(huán)環(huán)。找出每道道工序的的合理施施工時(shí)間間,各工工序嚴(yán)格格按標(biāo)定定時(shí)間進(jìn)進(jìn)行控制制,從而而縮短循循環(huán)作業(yè)業(yè)時(shí)間,及時(shí)監(jiān)控量測(cè)圍巖,觀察拱頂,拱腳的收劍情況,據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)。6、安全保保證措施施在含有地地下水的的黃土層層施工時(shí)時(shí),洞內(nèi)內(nèi)外排水水溝應(yīng)進(jìn)進(jìn)行鋪砌砌,必要要時(shí)應(yīng)配配合井點(diǎn)點(diǎn)降水等等將地下下水位降降至隧道道襯砌底底部以下下,以保保施工順順利進(jìn)行行。在干燥無(wú)無(wú)水的黃黃土層中中施工,,應(yīng)管理理好施工工用水,,不使廢廢水漫流流。如發(fā)現(xiàn)工工作面有有失穩(wěn)現(xiàn)現(xiàn)象,應(yīng)應(yīng)及時(shí)用用噴砼封封閉,加加設(shè)錨桿施工時(shí)要特別注意拱腳與墻腳處斷面,如超挖過(guò)大,應(yīng)用漿砌片石回填,如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠,應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。在開(kāi)挖與灌筑筑仰拱前,為為防止邊墻向向內(nèi)位移,宜宜加設(shè)橫梁頂頂緊。噴射機(jī)所用的的壓力,一般般以不超過(guò)0.2Mpa為宜。鉆錨桿孔時(shí),,宜采用干鉆鉆,錨桿采用用藥包式或早早強(qiáng)砂漿式錨錨桿。施工中如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)不安全因素素時(shí),應(yīng)暫停停開(kāi)挖,加強(qiáng)強(qiáng)臨時(shí)支護(hù),,以便取適應(yīng)應(yīng)性的工序安安排。7、需納入工序序管理的項(xiàng)目目為了有效的控控制成本,促促進(jìn)生產(chǎn),除除了抓工序銜銜接管理外,,還應(yīng)將監(jiān)控控量測(cè)和預(yù)防防坍方納入工工序管理。拱部沉降和拱拱腳收斂的控控制黃土隧道與石石質(zhì)隧道的最最大不同點(diǎn)就就是拱部沉降降和拱腳收斂斂較大,針對(duì)對(duì)這種情況我我們采取了以以下措施。1.監(jiān)控量測(cè)在隧道施工過(guò)過(guò)程中,從第第一組襯砌開(kāi)開(kāi)始,一個(gè)斷斷面內(nèi)在拱頂頂和2個(gè)拱腳腳處埋設(shè)3個(gè)個(gè)觀測(cè)點(diǎn),用用收斂計(jì)和水水平儀分別觀觀測(cè)拱腳水平平收斂值和拱拱頂下沉值。。隨著隧道施施工的前進(jìn),,每隔10m作一個(gè)觀測(cè)測(cè)斷面,最前前端的一個(gè)斷斷面緊跟掌子子面。前7d每天觀測(cè)1次,以后1個(gè)月內(nèi)3d觀測(cè)1次,,之后每月觀觀測(cè)1次。2.及時(shí)封閉仰拱拱依據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)據(jù),在一次混混凝土初期支支護(hù)完成后,,隧道拱頂下下沉較大時(shí),,為避免繼續(xù)續(xù)變形,應(yīng)及及時(shí)封閉仰拱拱混凝土。及時(shí)封閉二次次襯砌永久支支護(hù)3.由于拱頂向下下和兩側(cè)拱腰腰處向內(nèi)擠的的壓力很大。。根據(jù)量測(cè),,一次混凝土土初期支護(hù)完完成后,為4.加設(shè)鎖腳錨桿
在拱腳處每側(cè)加設(shè)2根鎖腳錨桿,錨桿為φ42鋼管,垂直于拱腳外側(cè)面打入土中。預(yù)防塌方在開(kāi)挖過(guò)程程中,應(yīng)遵遵循短開(kāi)挖挖、強(qiáng)支護(hù)護(hù)的原則,,隨時(shí)觀察察土質(zhì)情況況,發(fā)現(xiàn)土土質(zhì)疏松、、節(jié)理發(fā)育育,應(yīng)及時(shí)時(shí)調(diào)整施工工方案。1.超前支護(hù)為保證開(kāi)挖挖工作面穩(wěn)穩(wěn)定,防止止開(kāi)挖時(shí)出出現(xiàn)坍塌,,針對(duì)黃土土隧道的特特點(diǎn),采取取在拱部打打設(shè)超前小小導(dǎo)管的超超前支護(hù)措措施。其尾尾端與鋼架架焊為一體體,每排小小導(dǎo)管搭接接長(zhǎng)度不小小于1.5m。2.圍巖變差需需采取相應(yīng)應(yīng)措施圍巖變?nèi)鹾蠛?,?yīng)調(diào)整整循環(huán)進(jìn)尺尺,同時(shí)加加密管棚鋼鋼管數(shù)量,,及時(shí)跟進(jìn)進(jìn)一次襯砌砌,縮短開(kāi)開(kāi)挖與襯砌砌之間時(shí)間間間隔。并并加強(qiáng)監(jiān)控控量測(cè),取取得一手資資料并分析析數(shù)據(jù),確確定相應(yīng)的的支護(hù)參數(shù)數(shù)。如發(fā)生生塌方,必必須用同強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)的的混凝土填填塞密實(shí)。。預(yù)防塌方在開(kāi)挖過(guò)程程中,應(yīng)遵遵循短開(kāi)挖挖、強(qiáng)支
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