某高速某某山千枚巖隧道施工技術(shù)工程師論文14

中級(jí)工程師、高級(jí)工程師論文集之某高速某某山千枚巖隧道施工技術(shù)摘要】隨著國(guó)家工程建設(shè)快速發(fā)展，隧道工程所占比例越來(lái)越大。千枚巖隧道具有它獨(dú)特的性質(zhì)，只有掌握了千枚巖的特性，在施工過(guò)程中才能有效地控制施工質(zhì)量。筆者結(jié)合***山隧道現(xiàn)場(chǎng)前期施工，闡述了在千枚巖隧道施工過(guò)程中的工藝與注意事項(xiàng)，為后續(xù)***山千枚巖隧道施工提供了技術(shù)依據(jù)和指導(dǎo)。關(guān)鍵詞】千枚巖隧道施工技術(shù)1、工程概況***山隧道分左右線，左線長(zhǎng)1841m右線長(zhǎng)1886m設(shè)計(jì)為三心圓斷面。***山隧道圍巖條件極差，90濃上為V級(jí)，施工難度大。主要為第四系粉質(zhì)粘土、碎石土及黃坪組第一段強(qiáng)風(fēng)化絹云千枚巖、砂質(zhì)千枚巖、Fd1和Fd2龍門(mén)山斷裂帶組成。土體結(jié)構(gòu)松散，厚度較發(fā)育；受區(qū)域構(gòu)造影響，該段巖體多呈裂隙塊狀結(jié)構(gòu)；巖石質(zhì)軟，遇水軟化及層間脫落，在雨季呈點(diǎn)滴狀、淋雨?duì)盍鞒觥?、千枚巖隧道施工工藝為了預(yù)防在千枚巖隧道開(kāi)挖中的大變形和坍塌問(wèn)題，采用三臺(tái)階式開(kāi)挖法（又稱(chēng)環(huán)形開(kāi)挖留核心土法），結(jié)合超前①42小導(dǎo)管、系統(tǒng)錨桿、噴射砼、鋼筋網(wǎng)片、鋼拱架、單層或雙層小導(dǎo)管注漿等方式早封閉成環(huán)，加強(qiáng)巖體強(qiáng)度來(lái)限制圍巖應(yīng)力重新分布，實(shí)施管超前、早注漿、短開(kāi)挖、快循環(huán)、早成環(huán)、早封閉方式來(lái)減少在開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)山體的擾動(dòng)，根據(jù)地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)圖紙，施工中采用超前大管棚。管棚直徑為巾127或巾108mm（洞口段采用巾127,其它段根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙采用巾108）,管身四周帶巾12的溢漿小孔，孔間距為15cm，呈梅花形布置，管壁厚6mm洞口段管棚長(zhǎng)度為1m其它段采用長(zhǎng)4?6m管棚，間距40cm外插角1?2°,在拱部120°范圍布置。鋼管內(nèi)充填M20早強(qiáng)水泥砂漿，注漿壓力控制在1.0?2.0Mpa.2.2上導(dǎo)坑開(kāi)挖采用機(jī)械或人工用風(fēng)鎬及電鏟掏槽。掏槽寬度約1m縱向掏槽深度每次約0.6?1.0m2.3開(kāi)挖后立即噴射砼封閉斷面。噴射4cm厚的C20砼，封閉開(kāi)挖斷面，以免孔隙水從斷面處滲出，使掌子面圍巖被風(fēng)化而失穩(wěn)。2.4架立鋼拱及掛鋼筋網(wǎng)片。鋼拱規(guī)格為I20b,拱架間距依每次開(kāi)挖長(zhǎng)度約為0.6?1.2m,每榀鋼拱縱向用巾25鋼筋連接，鋼筋間距1.0m管棚尾端焊接于拱架腹部，以增強(qiáng)共同支護(hù)作用。爲(wèi)鋼筋網(wǎng)格間距為20cnX20cm2.5噴射砼填充鋼拱間空隙。拱架與開(kāi)挖輪廓之間的所有間隙用C20砼噴射充填密實(shí),先噴拱架與輪廓之間空隙,再?lài)姽凹?然后再?lài)姽凹苤g，必須保證拱架后面與山體填充密實(shí)，臨空面保護(hù)層不小于2cm拱腳位置采用水泥塊或者鋼板進(jìn)行支墊。2.6按上述2-5的方式開(kāi)挖5m左右后，開(kāi)挖支撐掌子面預(yù)留的核心土。2.7在上導(dǎo)坑斷面初期支護(hù)穩(wěn)定的條件下,開(kāi)始開(kāi)挖中導(dǎo)坑：首先通過(guò)在上半斷面的鋼拱的拱腳打帕2注漿小導(dǎo)管作為鎖腳錨桿，以防止拱架及圍巖變形與下沉。鉆進(jìn)后進(jìn)行注漿。用機(jī)械開(kāi)挖中導(dǎo)坑，每次開(kāi)挖長(zhǎng)度控制在2?3榀拱架，并及時(shí)封閉，在拱腳處采用水泥塊或鋼板支墊，保證拱腳處不懸空。較少由圍巖壓力引起初支變形。2.8在完成中導(dǎo)坑拱架接腿距離至少達(dá)到5m待初支穩(wěn)定后，按照2-7、2-5的方式進(jìn)行下導(dǎo)坑開(kāi)挖支護(hù)。2.9待初期支護(hù)施工完成后，全斷面進(jìn)尺達(dá)到15m左右后，立即開(kāi)始仰拱施做，仰拱內(nèi)拱架必須和支護(hù)拱架連接牢固，采用高強(qiáng)螺栓連接。安裝好后進(jìn)行噴射混凝土，在綁扎鋼筋進(jìn)行仰拱襯砌施工。最后采用C15片石混凝土仰拱回填。3.0以上工序全部完成后，再鋪設(shè)土工布防水板，在鋪設(shè)防水板前對(duì)初支表面的鋼筋頭、外露小導(dǎo)管進(jìn)行切割處理，切割后用砂漿對(duì)切割部位進(jìn)行封閉，避免破壞防水板，再綁扎二襯鋼筋施做二次襯砌。V天澤說(shuō)3、質(zhì)量控制要點(diǎn)嚴(yán)格控制管棚角度和管棚長(zhǎng)度，控制超前小導(dǎo)管的角度。嚴(yán)格噴射砼工藝，按配合比拌制砼料，特別要嚴(yán)格控制外加劑摻量。新舊砼面要清洗至露出砼的本色，沒(méi)有泥土或雜物。分層噴射，以保證噴射砼的質(zhì)量。嚴(yán)格控制噴射混凝土的厚度和密實(shí)度，保證鋼架與圍巖面之間的密實(shí)和鋼架的保護(hù)層厚度。保證立拱質(zhì)量。注意拱架尺寸和凈空，注意拱腳的支墊，拱架連接螺栓松緊程度和連接筋的焊接質(zhì)量。確保鋼筋網(wǎng)與圍巖緊密相貼，鋼筋網(wǎng)必須連接牢固，否則噴射砼時(shí)會(huì)振動(dòng)鋼筋網(wǎng)，從而降低噴射砼質(zhì)量。保證核心土的大小和長(zhǎng)度清除拱腳積水、虛渣，通過(guò)打拱腳注漿小導(dǎo)管并在拱腳進(jìn)行支墊，認(rèn)真加固拱腳，加強(qiáng)縱向聯(lián)結(jié)等，使初期支護(hù)與圍巖形成完整體系。盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯(cuò)落底，避免上半斷面兩側(cè)拱腳同時(shí)懸空；控制落底長(zhǎng)度，視圍巖情況采用1-1.5m，不大于2m。減少上、中、下臺(tái)階施工的相互干擾，并及時(shí)封閉成環(huán)。找出每道工序的合理施工時(shí)間，各工序嚴(yán)格按標(biāo)定時(shí)間進(jìn)行控制，從而縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，減少開(kāi)挖面巖體的暴露時(shí)間。及時(shí)監(jiān)控圍巖量測(cè)，觀察拱頂、拱腰、拱腳的收劍情況，據(jù)此調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)和施工工藝。4、安全及環(huán)保措施首先做好洞頂、洞門(mén)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?chē)?，造成山體坍塌。在含有地下水的山體施工時(shí)，洞內(nèi)外排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，必要時(shí)應(yīng)配合井點(diǎn)降水等將地下水位降至隧道襯砌底部以下，以保施工順利進(jìn)行。在干燥無(wú)水的山體中施工時(shí)，應(yīng)管理好施工用水，不使廢水漫流。如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴砼封閉，加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)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)挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，可以采取加設(shè)臨時(shí)仰拱。4.7噴射機(jī)所用的壓力，一般以不超過(guò)0.2Mpa為宜。4.8鉆錨桿孔時(shí)，宜采用干鉆，錨桿采用①25藥卷錨桿。4.9施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開(kāi)挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便取適應(yīng)性的工序安排。5、工程實(shí)例根據(jù)前期***山隧道施工完畢的500米，總結(jié)了千枚巖隧道施工技術(shù)。后續(xù)***山隧道施工采用該技術(shù)施工，有效的保證了施工進(jìn)度、保證了施工安全和施工質(zhì)量。5.1開(kāi)挖方案遵循“短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，緊封閉”的原則，上下行線進(jìn)出口共4個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)，針對(duì)不同地質(zhì)條件采取不同的開(kāi)挖方法和不同的支護(hù)參數(shù)。5.2V級(jí)或V級(jí)加強(qiáng)圍巖施工根據(jù)***山隧道圍巖性質(zhì)，在隧道開(kāi)挖過(guò)程中采用三臺(tái)階預(yù)留核心土方式，在開(kāi)挖過(guò)程中準(zhǔn)備加工好的2榀I20b工字鋼。間距采用50cm,雙層小導(dǎo)管注漿加固，二襯采用60cm鋼筋混凝土。5.2.1先開(kāi)挖上導(dǎo)坑（120°角范圍內(nèi)）用風(fēng)鎬或挖機(jī)沿開(kāi)挖輪廓線由上向下開(kāi)挖，將圍巖扒離掌子面，每次掘進(jìn)1m如果開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)圍巖不穩(wěn)定，有松動(dòng)或掉塊現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)封閉開(kāi)挖面，抓緊時(shí)間進(jìn)行支護(hù)。522采用①42小導(dǎo)管超前支護(hù)***山土隧道地質(zhì)屬卷云千枚巖，自穩(wěn)能力較差，隧道內(nèi)水量較大，開(kāi)挖后易發(fā)生變形或塌方，所以需要強(qiáng)支護(hù)。采用雙層小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)度4.5米，間距40cm搭接長(zhǎng)度不小于1.0米。小導(dǎo)管支護(hù)縱向布置如下圖所示。小導(dǎo)管用?42鋼管，長(zhǎng)4.5m。先用風(fēng)槍沿開(kāi)挖輪廓線在掌子面上打眼 （孔眼間距40cm深度420cm）,然后風(fēng)槍將鋼管沿孔眼打入前方巖體中，鋼管外插角分別為緩傾角10°?14°和陡傾角30°?40°,在小導(dǎo)管上鉆眼，眼孔徑①8mm間距10cm,梅花形布置，尾部30cm不鉆孔作為止?jié){段。雙層交錯(cuò)布置，在 120°角范圍內(nèi)布置。小導(dǎo)管施工完畢后，進(jìn)行對(duì)小導(dǎo)管注漿，注漿材料為純水泥漿（W/C=1.0），水泥采用P.O42.5水泥，注漿壓力控制在0.8?I.OMpa之間，對(duì)巖體形成4.5米的加固范圍。①42小導(dǎo)管布置圖加固后對(duì)上導(dǎo)坑進(jìn)行初期支護(hù)，采用 120b工字鋼，間距50cm,工字鋼之間用①25螺紋鋼連接，間距50cm,初期支護(hù)厚度26cm,鎖腳采用①42小導(dǎo)管注漿與工字鋼焊接， 工字鋼表面初支厚度4cm,在拱腳處采用加長(zhǎng)鋼板和水泥塊進(jìn)行支墊，減小由圍巖變形引起拱腳下沉。5.2.3開(kāi)挖中導(dǎo)坑中導(dǎo)坑開(kāi)挖接腿，每次接腿長(zhǎng)度不得超過(guò)3榀拱架，人工配合機(jī)械開(kāi)挖。首先用挖掘機(jī)將一側(cè)中導(dǎo)坑的巖體由上至下開(kāi)挖 2m并將渣體扒出核心土范圍以外，便于裝載機(jī)裝碴。開(kāi)挖時(shí)側(cè)面開(kāi)挖輪廓線處預(yù)留厚50cm巖體，原因是挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)對(duì)山體的擾動(dòng)比較大，如果直接按輪廓線開(kāi)挖易造成塌方，形成超挖。然后人工用風(fēng)鎬將預(yù)留的50cm山體沿輪廓線開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊出碴，而此時(shí)，挖掘機(jī)則換至另一側(cè)中導(dǎo)坑進(jìn)行開(kāi)挖，如此左右側(cè)交替。注意開(kāi)挖時(shí)，拱腳處至少留深20cm土用人工開(kāi)挖，嚴(yán)禁拱腳超挖，防止因拱腳原狀山體被破壞造成拱架下沉。交錯(cuò)開(kāi)挖間距控制在3米左右。一側(cè)中導(dǎo)坑開(kāi)挖好后，立即進(jìn)行工字鋼接腿工作，工字鋼之間采用M8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，保證接腿順直，不變形、不彎曲。拱腳與山體接觸面采用加長(zhǎng)鋼板支墊，增大工字鋼接觸面積。中導(dǎo)坑拱架接完后，進(jìn)行噴漿支護(hù)。5.2.4開(kāi)挖下導(dǎo)坑，開(kāi)挖核心土中導(dǎo)坑安裝完畢后，用挖掘機(jī)將下導(dǎo)坑處巖體挖除，并挖除預(yù)留核心土，每次下導(dǎo)坑接腿控制在2?3榀之間，落地放置到基巖上，如果不在基巖上，要采取水泥塊進(jìn)行支墊，減少拱架下沉。5.3仰拱施做待前面工序往前進(jìn)行使下導(dǎo)坑與核心土距離大于 10米后，立即進(jìn)行全斷面仰拱施做，用挖機(jī)開(kāi)挖仰拱至設(shè)計(jì)標(biāo)高，清楚下部虛渣，并做地基承載力試驗(yàn)，地基承載力必須大于0.3MPa，符合要求后，安裝加工好的工字鋼，各仰拱工字鋼與環(huán)向工字鋼要連接牢固，并噴射混凝土。初期支護(hù)完畢后，再施工仰拱襯砌，先綁扎雙層鋼筋，按照設(shè)計(jì)圖紙要求綁扎完畢后，澆筑仰拱襯砌，采用C25混凝土，后再采用C15片石混凝土施工仰拱填充。5.4主要技術(shù)對(duì)策***山隧道最大的特點(diǎn)就是圍巖自穩(wěn)能力差，主要是拱部沉降和拱腳收斂較大，針對(duì)這種情況我們采取了以下措施。5.4.1加強(qiáng)加密監(jiān)控量測(cè)在隧道施工過(guò)程中，從第一組襯砌開(kāi)始，一個(gè)斷面內(nèi)在拱頂、拱腰和2個(gè)拱腳處埋設(shè)5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用收斂計(jì)和水平儀分別觀測(cè)拱腳水平收斂值和拱頂下沉值。隨著隧道施工的前進(jìn)，每隔5m作一個(gè)觀測(cè)斷面，最前端的一個(gè)斷面緊跟掌子面。每天觀測(cè)1次，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋到施工中現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)了與設(shè)計(jì)院、業(yè)主聯(lián)系，對(duì)所設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)進(jìn)行變更，將原設(shè)計(jì)預(yù)留變形量變?yōu)?0cm有效地保證了二次襯砌的厚度。及時(shí)封閉仰拱據(jù)量測(cè)，在一次混凝土初期支護(hù)完成后，隧道收斂約10－20cm為避免繼續(xù)變形，造成返工，應(yīng)及時(shí)封閉仰拱混凝土。仰拱采用半幅施工法，保證上下導(dǎo)坑作業(yè)的進(jìn)行。半幅施工仰拱控制在10米左右，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，施工另一側(cè)半幅仰拱。及時(shí)封閉二次襯砌由于初期支護(hù)受工作面的限制，可能造成封頂混凝土不密實(shí)。而兩側(cè)拱腰處向內(nèi)擠的壓力很大。如果不及時(shí)施作二次襯砌永久支護(hù)，容易在拱頂造