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公路隧道中小凈距隧道的施工技術(shù)1工程概況及地質(zhì)水文條件

某隧道為上下行分別的四車(chē)道高速大路小凈距短隧道,隧道最大埋深約88m。隧道軸線(xiàn)經(jīng)過(guò)地段地面高程為204~283m,相對(duì)切割深度約79m,隧址區(qū)未見(jiàn)明顯的不良地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。隧道范圍內(nèi)基巖主要為:強(qiáng)風(fēng)化片巖和中風(fēng)化片巖,強(qiáng)風(fēng)化片巖:灰白色,灰褐色,變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,巖石風(fēng)化劇烈,巖心多呈塊狀,少量呈短柱狀,實(shí)行率約為58%。鉆探掲示厚度為13.3~16.2m。中分化片巖:灰綠色,變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,含石英、絹云母等礦物,巖心呈短柱狀,實(shí)行率約為76%,RQD值為24%。本隧道左、右洞設(shè)計(jì)線(xiàn)間距約為15.2~16.0m,建筑界限凈寬10.25m,凈高5m。

2開(kāi)挖方法

2.1Ⅲ級(jí)圍巖

2.1.1施工工序

Ⅲ級(jí)圍巖推舉采納全斷面法開(kāi)挖,開(kāi)挖每循環(huán)進(jìn)尺掌握在2~3m。其施工工序?yàn)?1)全斷面開(kāi)挖根據(jù)輪廓線(xiàn)一次爆破成形;2)修建襯砌。

2.1.2施工要點(diǎn)

(1)機(jī)械設(shè)備要配套,如鉆眼、裝渣等主要機(jī)械和相應(yīng)的配套機(jī)具在型號(hào)、規(guī)格尺寸、性能和生產(chǎn)力量上都要相互協(xié)作,施工工序才能環(huán)環(huán)緊扣,不至發(fā)生彼此相互受到牽制而影響掘進(jìn),并應(yīng)留意常常檢查修理保養(yǎng)機(jī)械設(shè)備,應(yīng)備有足夠的易損零件部件,以保證各項(xiàng)施工工序順當(dāng)進(jìn)行。

(2)加強(qiáng)各幫助作業(yè)和設(shè)備的管理,如三管兩線(xiàn)(高壓風(fēng)管、高壓水管、通風(fēng)管、電線(xiàn)及運(yùn)輸路線(xiàn))要保持良好的運(yùn)行狀態(tài),要有專(zhuān)人看護(hù)。

(3)后行洞爆破面的開(kāi)挖應(yīng)在先行洞初期支護(hù)完成并達(dá)到肯定強(qiáng)度后進(jìn)行,因此后行洞與先行洞的安全距離應(yīng)保持30~50m。

(4)二次襯砌準(zhǔn)時(shí)施作,一般二次襯砌工作面距掌子面不大于120m。

2.2Ⅳ級(jí)圍巖

2.2.1施工工序

施工工序:(1)開(kāi)挖左洞上半斷面,采納弧形導(dǎo)坑法,導(dǎo)洞超前5~10m,超前支護(hù)應(yīng)先期施作;(2)施作左洞拱部初期支護(hù);(3)交叉開(kāi)挖左洞下半斷面的兩側(cè);(4)施作左洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù);(5)開(kāi)挖左洞核心土體及仰拱;(6)施作左洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填;(7)開(kāi)挖右洞上半斷面,采納弧形導(dǎo)坑法,導(dǎo)洞超前5~10m,超前支護(hù)應(yīng)先期施作;(8)施作右洞拱部初期支護(hù);(9)交叉開(kāi)挖右洞下半斷面的兩側(cè);(10)施作右洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù);(11)開(kāi)挖右洞核心土體及仰拱;(12)施作右洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填。

2.2.2施工要點(diǎn)

(1)左右洞均采納上下臺(tái)階留核心土法,保證左右洞施工距離應(yīng)錯(cuò)開(kāi)25m以上,上、下開(kāi)挖面長(zhǎng)度宜掌握在5~10m。

(2)下半斷面若用人工開(kāi)挖,則二次襯砌距離下半斷面開(kāi)挖面不大于15m,若采納爆破開(kāi)挖,則二次襯砌距離下半斷面開(kāi)挖面不大于20~30m。

(3)二次襯砌工作面距離仰拱工作面一般為15~30m,與右洞核心土開(kāi)挖面距離應(yīng)保持在20m。

(4)假如掌子面穩(wěn)定性差,短臺(tái)階留核心土法不能確定掌子面穩(wěn)定的狀況下,可將開(kāi)挖、支護(hù)分為三或四個(gè)臺(tái)階進(jìn)行。

(5)在Ⅳ級(jí)圍巖穩(wěn)定性較好,施工單位機(jī)具和施工力量較好的條件下,上、下半斷面可合為一步進(jìn)行開(kāi)挖。

(6)在臺(tái)階施工能拉開(kāi)合理的距離的狀況下,各臺(tái)階均可平行施工。

2.3Ⅴ級(jí)圍巖

2.3.1施工工序

施工工序:(1)開(kāi)挖左洞內(nèi)側(cè)上導(dǎo)坑,超前支護(hù)應(yīng)先期施作;(2)施作左洞內(nèi)側(cè)上導(dǎo)坑初期支護(hù)與側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù);(3)開(kāi)挖左洞內(nèi)側(cè)下導(dǎo)坑,超前支護(hù)應(yīng)先期施作;(4)施作左洞內(nèi)側(cè)下導(dǎo)坑初期支護(hù)與側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù);(5)開(kāi)挖左洞外側(cè)上導(dǎo)坑;(6)施作左洞外側(cè)上導(dǎo)坑初期支護(hù);(7)開(kāi)挖左洞外側(cè)下導(dǎo)坑;(8)施作左洞外側(cè)下導(dǎo)坑初期支護(hù);(9)施作左洞仰拱二次襯砌、仰拱回填;(10)施作左洞室的二次襯砌;(11)開(kāi)挖右洞上半斷面,采納弧形導(dǎo)坑法,導(dǎo)洞超前5~10m,超前支護(hù)應(yīng)先期施作;(12)施作右洞拱部初期支護(hù);(13)交叉開(kāi)挖右洞下半斷面的兩側(cè);(14)施作右洞兩側(cè)邊墻初期支護(hù);(15)開(kāi)挖右洞核心土體及仰拱;(16)施作右洞仰拱初期支護(hù)及二次襯砌、仰拱回填。

2.3.2施工要點(diǎn)

(1)采納爆破施工,左洞隧道右側(cè)則要求采納預(yù)裂爆破,爆破震驚速度不大于20m/s。

(2)左右洞掌子面施工距離應(yīng)錯(cuò)開(kāi)25m以上。

(3)下導(dǎo)坑若用人工開(kāi)挖,則二次襯砌距離下導(dǎo)坑開(kāi)挖面不大于15m,若采納爆破開(kāi)挖,則二次襯砌距離下導(dǎo)坑開(kāi)挖面不大于20~30m。

(4)在Ⅴ級(jí)圍巖穩(wěn)定性較好,施工機(jī)具和施工力量較好的條件下,上、下半斷面可合為一步進(jìn)行開(kāi)挖。

(5)二次襯砌在初期支護(hù)基本穩(wěn)定后,按“先頂后拆”的原則先拆除單側(cè)壁再施作,其仰拱和仰拱回填應(yīng)緊跟初期支護(hù)。

(6)假如掌子面穩(wěn)定性差,上下臺(tái)階留核心土法不能確定掌子面穩(wěn)定的狀況下,可將開(kāi)挖、支護(hù)分為三或四個(gè)臺(tái)階進(jìn)行。

(7)在臺(tái)階施工能拉開(kāi)合理的距離的狀況下,各臺(tái)階均可平行施工。

3爆破及光面爆破施工掌握

小凈距隧道洞身爆破開(kāi)挖施工的原則是:弱爆破、短進(jìn)尺、早支護(hù)、勤量測(cè)。爆破的關(guān)鍵是掏槽眼和周邊眼的爆破,掏槽眼為幫助眼和周邊眼的爆破制造了有利條件,直接影響循環(huán)進(jìn)尺和掘進(jìn)效果;周邊眼關(guān)系到隧道開(kāi)挖邊界的超欠挖和對(duì)四周?chē)鷰r的影響。

周邊眼沿設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)布置,必需采納小直徑藥卷,嚴(yán)格掌握裝藥量,并使藥量沿炮眼全長(zhǎng)合理分布,炮眼要依據(jù)圍巖狀況堵眼,采納毫秒雷管微差挨次起爆,以使周邊爆破時(shí)產(chǎn)生臨空面。掏槽眼布置在開(kāi)挖面的中央稍靠下部,以使底部巖石破裂,削減飛石,一般采納斜眼掏槽的方法,可按巖層實(shí)際狀況選擇角度,簡(jiǎn)單把石渣拋出槽口。因地質(zhì)多變,可將直眼掏槽和斜眼掏槽混合使用。幫助眼應(yīng)交叉勻稱(chēng)布置在周邊眼和掏槽眼之間,由內(nèi)向外,并垂直于開(kāi)挖面,逐層布置,逐層起爆,逐步接近開(kāi)挖輪廓外形,這樣可使爆破的石渣塊體大小適合裝渣運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

對(duì)于Ⅳ級(jí)以上圍巖地段的施工采納預(yù)裂爆破作業(yè),對(duì)于Ⅲ級(jí)以下的圍巖地段的施工采納光面爆破作業(yè)。對(duì)于預(yù)裂爆破和光面爆破,依據(jù)圍巖性質(zhì)、工程類(lèi)比閱歷或施工規(guī)范,合理選擇周邊眼距及最小反抗線(xiàn)、相對(duì)距離和裝藥量集中度參數(shù)。

光面爆破的分區(qū)起爆挨次是:掏槽眼—幫助眼—周邊眼—底板眼。為使爆破有良好的效果,可實(shí)行以下措施:1)縮小周邊眼間距;2)減小周邊眼的最小反抗線(xiàn);3)削減裝藥量及裝藥密度;4)周邊眼在最終同時(shí)起爆;5)嚴(yán)格把握炮眼方向。其次使幫助眼爆破后盡量接近開(kāi)挖輪廓外形,使光面爆破厚度盡可能全都,并應(yīng)留意不要使爆破落下的石渣堵死周邊眼的臨空面。而預(yù)裂爆破以預(yù)先爆破周邊炮的方法,沿設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)炸出一個(gè)貫穿預(yù)裂縫,從而把開(kāi)挖部分的主體巖石與其外部圍巖分隔開(kāi),使緊隨其后爆炸的掏槽眼和幫助眼爆炸時(shí),其主體爆破產(chǎn)生的沖擊波的破壞作用被預(yù)裂面所隔斷而受到大量衰減,因而有效地削減了對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

4隧道超欠挖

4.1隧道超欠挖緣由分析

大路隧道超欠挖是指以設(shè)計(jì)的隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn),實(shí)際開(kāi)挖獲得的斷面在基準(zhǔn)線(xiàn)以外的部分稱(chēng)為超挖,在基準(zhǔn)線(xiàn)以?xún)?nèi)的部分則稱(chēng)為欠挖。超欠挖通常是由于巖體結(jié)構(gòu)面和開(kāi)挖臨空面的不同組合產(chǎn)生的,在隧道開(kāi)挖過(guò)程中當(dāng)爆破開(kāi)挖引起的關(guān)鍵塊體優(yōu)勢(shì)面的抗剪強(qiáng)度小于其滑力時(shí),關(guān)鍵塊體就會(huì)踏滑或塌落,形成超欠挖。

在肯定條件下,巖體的強(qiáng)度越高,越有可能造成巖體的超挖現(xiàn)象,與節(jié)理強(qiáng)度相比巖體完整性是打算超欠挖的主要因素。而地應(yīng)力的方向和主應(yīng)力比的大小也是影響超挖的主要因素,特殊是地應(yīng)力的大小接近節(jié)理化巖體的強(qiáng)度時(shí),其影響更為顯著。目前,大量的超挖是由于爆破孔的布置或者是由于爆破孔未準(zhǔn)時(shí)按挨次引爆造成的,在隧道爆破過(guò)程中爆破能量越大,超挖的可能性就越大,高速、高強(qiáng)度、高密度的爆破方式都能導(dǎo)致巖體的破壞。

4.2超欠挖的預(yù)防措施

(1)提高鉆孔技術(shù)水平,精確?????掌握周邊眼孔位及方向。

(2)提高裝藥質(zhì)量和爆破技術(shù),削減超欠挖。

(3)加強(qiáng)施工管理,重視超欠挖的影響。

(4)提高測(cè)量技術(shù),削減人為因素的影響。

(5)采納光面爆破技術(shù)。

5中隔巖柱的加固

該隧道中巖柱的寬度為11.6~12.4m,Ⅴ級(jí)圍巖采納直徑22mm、長(zhǎng)6m的系統(tǒng)藥卷錨桿加固中巖柱,縱向0.5m、環(huán)向1.2m,側(cè)壁導(dǎo)坑法中隔巖柱錨桿的深度為6m,風(fēng)的工作面太小,不能一次打夠6

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