車站、區(qū)間隧道施工輔助工法

/車站、區(qū)間隧道施工輔助工法車站、區(qū)間隧道施工輔助工法提要:填充二次襯砌混凝土在拱頂可能搗固不夠密實而留下的孔隙,以及二次襯砌與防水層之間形成的間隙,提高結(jié)構(gòu)的防水能力于車站、區(qū)間隧道施工輔助工法1超前大管棚施工工藝工作面加固為便于架設(shè)鉆機、安設(shè)鋼管，對工作面地層進行注漿加固（下至最低鉆孔以下1m，兩側(cè)至隧道開挖線以外）.搭設(shè)平臺、安裝鉆機、測定孔位１）用型鋼及木板搭設(shè)鉆機平臺，鉆機平臺一次搭設(shè)完畢，鉆孔順序由高孔位向低孔位進行。在平臺上設(shè)置鉆桿導向架(液壓可調(diào)高低、方向)便于定位、定向。2）沿隧道開挖線外輪廓按設(shè)計孔距布設(shè)孔位，鉆孔方向與隧道中線平行。因鉆桿要逐漸加長自重漸增,會引起鉆桿下沉,將方向向外2°鉆孔.鉆孔及安裝1)管棚沿隧道或中洞拱頂外輪廓線布設(shè)，采用熱軋無縫鋼管，鋼管接頭用10ｍｍ厚的管箍連接。2)鉆孔選用比管棚直徑大２0～30mm鉆頭，鉆頭用氧焊法焊在厚壁鋼管上，鉆頭采用鎢合金鋼.3)鉆機采用地質(zhì)鉆機,開孔時，低速低壓,待成孔后，適當加壓。４）鉆進采用一次成孔法，不取土芯,不回收鉆頭，用異型接頭把鉆桿與鋼管連接起來,鋼管前端安裝合金鉆頭，鋼管隨進度一根一根連續(xù)接長，直到設(shè)計位置，其結(jié)構(gòu)見下圖。5）鉆孔測斜采用特制精密水平陀螺儀檢測偏斜,采取隨測隨調(diào)整。管棚內(nèi)外注漿管棚采用細c1５細石混填充。機械設(shè)備:大管棚施工有關(guān)注意事項：1）孔口位置在開挖輪廓外邊緣，外插角2~３°，鉆孔最大下沉量控制在２0~3０mｍ以內(nèi)。２）管棚鋼管不侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不相撞,也不相交。3)鉆孔過程中在開孔后２ｍ處,孔深1/2處，終孔處三次進行斜度量測。如誤差超限及時改進鉆孔工藝進行糾編,至終孔仍超限時，則封孔重鉆。4)鋼管與管箍絲扣擰緊上滿，使各管節(jié)連成一體，受力后保證不脫開.5)管棚鋼管安裝后進行注漿，注漿壓力為～，并穩(wěn)定1５miｎ,若注漿量超限,未達規(guī)定壓力,仍繼續(xù)注漿,并調(diào)整漿液,直至符合注漿質(zhì)量標準,終止注漿，確保管棚與圍巖固結(jié)緊密,增強其整體性。2超前小導管注漿施工工藝在隧道工作面開挖前，沿隧道拱部外輪廓線外打入帶孔的小導管,并通過向圍巖壓注起膠結(jié)作用的漿液,在輪廓線外形成一個～厚的弧型加固圈的保護下即可安全地進行開挖作業(yè)。小導管注漿分單漿液和雙漿液兩種:本標段隧道在中粗砂層中以雙漿液為主，在無水粉細砂層中采用改性水玻璃漿液。小導管采用φ4２mm，Ｌ=，壁厚鋼管，一端封閉并制成尖狀，以便順利插入已鉆好的導管孔內(nèi),當圍巖松軟時直接打入，小導管尾端采用φ８鋼筋焊一圈加強箍，防止施工時導管尾端變形.小導管沿拱部環(huán)向布置，搭接長度≥米，小導管形狀見下圖:注漿材料1）水泥水玻璃雙液漿：又稱cS漿水灰比：∶１～∶１水玻璃濃度：35～4０Bｅ水泥漿與水玻璃漿體積比：1：：1，施工時，現(xiàn)場試驗調(diào)整參數(shù)。2）改性水玻璃漿液水玻璃濃度:35Ｂｅ改性劑濃度：20％改性水玻璃漿液:PH=3～4注漿工藝1）小導管安設(shè)采用引孔打入法，安設(shè)步驟如下：Ty-28鑿巖機鉆孔，開孔直徑為6０mm，并用吹管將砂石吹出（風壓~）鉆孔深度為。用風鎬將小導管頂入孔中，也可直接用錘擊插入，然后檢查管內(nèi)有無充填物，如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出，。用塑膠泥(40Be′水玻璃拌合425＃水泥即可）封堵導管周圍及孔口.嚴格按設(shè)計要求打入導管，管端外露２0ｃm,以便安裝注漿管路。2)注漿漿液配制，攪拌：水泥漿攪拌在拌合機內(nèi)進行,根據(jù)拌合機容量大小，嚴格按要求投料，水泥漿濃度根據(jù)地層情況和凝膠時間要求而定,一般控制在：1～１：1.攪拌水泥漿的投料順序為：在加水的同時將緩凝劑一并加入并攪拌，待水量加夠后繼續(xù)攪拌1ｍｉn，最后將水泥投入并攪拌3mｉn。緩凝劑摻量根據(jù)所需凝膠時間而定，一般控制在水泥用量的２％～３%.注漿用水玻璃的濃度一般為３5Be，濃水玻璃的稀釋采用邊加水，邊攪拌，邊用波鎂計測量的方法進行.制備水泥漿或稀釋水玻璃時，嚴防水泥包裝紙及其它雜物混入，注漿時設(shè)置濾網(wǎng)過濾漿液，未經(jīng)濾網(wǎng)的漿液不得進入泵內(nèi).３）小導管注漿采用雙液注漿法，使用雙漿泵將漿液輸入至孔口混合器,經(jīng)分漿器流入導管，進入地層。注漿施工時應注意以下幾點注漿口最高壓力應控制在0．3ｍPa以內(nèi),以防壓裂工作面進漿速度不能過快，一般控制每根導管總進量在30Ｌ/min以內(nèi)。導管注漿采用定量注漿，即每根錨管內(nèi)注入400Ｌ漿液后即結(jié)束注漿.如壓力逐漸上升，流量逐漸減少,雖然未注入４00Ｌ漿液，但孔口壓力已達到0．３mPa時結(jié)束注漿。注漿時，水泥漿與水玻璃漿的體積比（即c:Ｓ）應按所需凝膠時間選定，一般應控制在1:～:1。注漿結(jié)束后及時清洗泵、閥門和管路，保證機具完好，管路暢通。4）小導管注漿施工工藝流程見下圖.注漿機械配備表小導管注漿所需設(shè)備見下表：３噴射砼施工工藝本標段噴射混凝土采用濕噴。濕噴是將骨料、水泥和水按設(shè)計比例拌合均勻,用濕噴射機壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出.其工藝流程見下圖。噴射前準備工作1）檢查受噴面輪廓尺寸，并修整,使之符合設(shè)計要求，若有松散,須清除干凈.2）用高壓風或水(地質(zhì)差不用)清洗噴面。3）備好工作平臺，防護用具。4)根據(jù)噴射量添加車站、區(qū)間隧道施工輔助工法提要：填充二次襯砌混凝土在拱頂可能搗固不夠密實而留下的孔隙,以及二次襯砌與防水層之間形成的間隙，提高結(jié)構(gòu)的防水能力于速凝劑,并轉(zhuǎn)動計量泵轉(zhuǎn)盤調(diào)節(jié)好速凝劑的用量。5）接好電源及風管、噴管、速凝劑管等.6）檢查噴射機的轉(zhuǎn)子、振動器、計量泵及安全閥、壓力表是否完好，并進行試運轉(zhuǎn)。7）向噴射機的料斗加入約半斗砂漿開動主電機將砂漿轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)子腔和氣料混合倉。噴射作業(yè)1)嚴格按以下順序進行操作打開速凝劑輔助風→緩慢打開主風閥→啟動速凝劑計量泵、主電機、振動器→向料斗加混凝土。２）開機后觀察風壓，起始風壓達到，開始操作，并據(jù)噴嘴出料情況調(diào)整風壓。一般工作風壓：邊墻～，拱部~.3）混凝土拌合均勻，直徑大于15ｍm的粗骨料及時清除。4）噴嘴與受噴面盡量垂直，兩者的距離一般為～，對掛有鋼筋網(wǎng)的受噴面，噴嘴略傾斜,距離也相應減少。5)噴嘴均勻地按螺旋軌跡，分區(qū)段（一般不超過6ｍ),自下而上,一圈壓半圈，緩慢移動，每圈直徑約２０cm。若受噴面不平，先噴凹坑找平.6)噴射作業(yè)需有工作平臺，有條件的，最好把噴嘴固定在機械手上。７)停機前，噴射料斗中的混凝土全部噴完,嚴格按以下順序關(guān)機：關(guān)主電機、振動器、關(guān)速凝劑計量泵、關(guān)主風閥;利用計量泵加水清洗速凝劑管路；再將噴嘴離開受噴面，依次打開主風閥、計量泵電機、主電機，向料斗中加水清洗氣料混合倉、混凝土管道，最后關(guān)主電機、關(guān)主風閥、計量泵、停速凝劑風.8）清理噴射機表面的混凝土。濕噴混凝土的配合比1）原材料水泥：為保證噴射混凝土的凝結(jié)時間和與速凝劑有較好的相溶性，采用以上的普通硅酸鹽水泥,水泥性能符合國家現(xiàn)行標準.砂:為保證噴射混凝土的強度和減少施工操作時的粉塵，減少硬化時的收縮裂紋,采用堅硬而耐久的中砂或粗砂,細度模數(shù)大于。碎石或卵石：為防止噴射混凝土過程中堵管和減少回彈量,采用堅硬耐久的細石，粒徑不大于15ｍｍ。骨料成分和級配：若使用堿性速凝劑，砂、石、骨料不得含有活性二氧化硅,以免產(chǎn)生堿骨料反應,引起混凝土開裂,為使噴射混凝土密實和在輸送管道中順暢，砂石骨料級配按國家標準控制。水：為保證噴射混凝土正常凝結(jié)、硬化，保證強度和穩(wěn)定性,噴射混凝土采用飲用水。外加劑的選用減水劑：濕噴混凝土的坍落度控制在1０～13cm，水灰比較大，水泥用量大，混凝土中水泥水化后多余的水要蒸發(fā)，使混凝土噴層產(chǎn)生"干裂"現(xiàn)象，降低噴混凝土的支護能力。在拌混凝土時加入高效減水劑，提高支護質(zhì)量。速凝劑:在噴射混凝土工藝中加入速凝劑，使混凝土噴到受噴面后迅速凝固，形成墊層,減少回彈量，增大噴層厚度，同時混凝土迅速凝固后,便有了強度形成支護能力。2)配合比的設(shè)計設(shè)計配合比,齡期按７天測定抗壓強度，通過大量試驗結(jié)果選定濕噴混凝土配合比為：水灰比=,水泥：碎石:砂=1：：，速凝劑摻量５%，減水劑摻量%。坍落度為12cm。安排拌合機5人,其中進料4人,攪拌司機1人,混凝土運輸司機1人,噴嘴2人，計８人。濕噴工藝機具配套表機具名稱型號生產(chǎn)能力單位數(shù)量備注４格柵鋼架施工工藝格柵鋼架是淺埋暗挖隧道增加初期支護強度的有效手段，它與超前大管棚、超前小導管、徑向錨桿（管）一起形成超前支護體系。鋼架在初期支護中的施工順序為:鋼架由四根Ф22主筋及其他鋼筋等構(gòu)成.鋼架的加工格柵鋼架在現(xiàn)場設(shè)計的工作臺上加工.工作臺為δ=２0mm的鋼板制成，其上根據(jù)隧道輪廓大斷面及交叉中隔壁法施工的小洞斷面，進行鋼架主筋輪廓放樣的彎曲模型.鋼架的焊接在胎模內(nèi)焊接，控制變形。按設(shè)計加工好中隔壁法施工的小洞斷面及隧道輪廓斷面各單元格柵鋼架后，組織試拼,檢查鋼架尺寸與隧道輪廓是否合格.加工允許誤差：沿隧道周邊輪廓誤差不大于3cm，平面翹曲小于±２ｃm，接頭連接要求同類之間可以互換。格柵鋼架各單元明確標準類型和單元號，并分單元堆放于地面干燥的防雨蓬內(nèi)。結(jié)構(gòu)試驗時，在工作臺上將鋼架拼裝成環(huán).外側(cè)焊油頂座，采用油頂,儀表按設(shè)計荷載進行加壓。使用鋼筋應力計及收斂儀量測鋼架內(nèi)力和變形情況。鋼架的安裝格柵鋼架在初噴5cm后安設(shè).確保鋼架外緣有足夠的混凝土保護層厚度，在安設(shè)過程中格柵鋼架和圍巖的空隙用墊塊楔緊。定位筋與鋼架點焊在一起，另一端埋入圍巖中,當鋼架架設(shè)處有錨桿時，利用錨桿定位.格柵鋼架每50cm一榀，鋼架間設(shè)Φ２２拉桿分別沿立筋每隔100cm設(shè)一根，交替設(shè)置，并與主筋焊接。上導洞格柵鋼架加設(shè)徑向鎖腳錨桿，防止格柵鋼架下沉。格柵鋼架安裝標準1)鋼架安設(shè)前檢查掌子面開挖凈空,挖除鋼架底腳處虛碴。底部超挖用墊方木或型鋼進行高差調(diào)整，開挖尺寸允許誤差±5cm。2）分片鋼架用人工在掌子面組成整榀鋼架，擰緊螺栓。3）鋼架安裝后，中線允許誤差±3cｍ，高程允許誤差±3cm,鋼架垂直高度允許誤差±2度。４）鋼架落底接長在單邊交錯進行.接長鋼架和上部通過墊板用螺栓牢固準確連接。5）認真焊接兩榀之間的連接鋼筋。格柵鋼架的加工焊接要求：1）格柵鋼架的鋼筋焊接接頭嚴格根據(jù)圖紙、規(guī)范標準要求制作.按規(guī)定將相鄰鋼筋的接頭錯開。2)鋼筋焊接所用的焊條,焊劑的牌號、性能以及接頭中使用的鋼板符合設(shè)計要求和有關(guān)規(guī)定。3）焊前清除水銹、油漬等,焊后焊接處無缺口、裂紋及較大的金屬焊瘤。4）鋼筋焊接前,根據(jù)施工條件進行試焊,經(jīng)駐地監(jiān)理工程師審查合格后施焊。焊工必須有考試合格證，并在規(guī)定的范圍內(nèi)進行焊接操作.５超前預注漿施工工藝5。車站、區(qū)間隧道施工輔助工法提要：填充二次襯砌混凝土在拱頂可能搗固不夠密實而留下的孔隙，以及二次襯砌與防水層之間形成的間隙,提高結(jié)構(gòu)的防水能力于１暗挖隧道地質(zhì)狀況由地質(zhì)勘察資料可知,區(qū)間穿過細中砂層、中粗砂層和粉層粘土、粘土層；車站隧道結(jié)構(gòu)上部位粉細砂、中粗砂層，底板位于細中砂層,卵石砂石地層中,結(jié)構(gòu)進入承壓水層近6m。超前預注漿超前預注漿的目的，主要是加固地層,防止施工時涌水涌砂.對于含水粉細砂層來說,顆粒細，顆粒之間的間隙很小,漿液不容易擴散。根據(jù)以往的經(jīng)驗,使用普通的超前小管棚全段一次性灌注，很難注均勻，固結(jié)和堵水效果很不理想.為此，本標段含水砂層的超前預注漿將采用ＴSS注漿技術(shù)。它是將普通小導管,經(jīng)過特殊加工，使其能在粉細砂層中分段精細灌注，解決了以往全段灌注的漿液擴散不均勻的難題.超前預注漿材及配合比選擇由于粉細砂層顆粒細水,用普通水泥漿只能進行劈裂注漿。對于無水的粉細砂層,可考慮使用改性水玻璃漿液；而對含水細砂層來說，應用改性水玻璃效果也不理想。為了應付各種情況，在漿材選擇上準備了幾種方案，開挖后如果無水,可考慮使用改性水玻璃漿，如果粉細砂層被水浸泡，在拱頂部位考慮使用一部分超細水泥、水玻璃漿液；在中下部位置考慮使用普通水泥水玻璃漿液，并在水泥漿中加少量膨潤土,以加強可灌性，總的原則是漿液要滿足固結(jié)地層，防止涌水的需要。漿液的配合比選擇：１)水泥水玻璃漿超細水泥漿水灰比：1：：1在施工中可依據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)；普通水泥漿水灰比：1：：1在施工中可依據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)；膨潤土摻入量：5%；水玻璃漿濃度：30Be';水泥漿與水玻璃漿雙液比:1：1-1:施工時調(diào)節(jié)。２）改性水玻璃漿水玻璃原漿濃度：３５％；改性劑的濃度：2０％；改性水玻璃漿漿的酸堿度：ＰH=3-4。超前預注漿的參數(shù)選取注漿管尺寸：直徑42*4000mm；注漿管間距：2５0ｍm；注漿分段長度:≤６0cm;漿液擴散半徑:400－450mm；注漿壓力：,可視具體情況調(diào)節(jié);注漿速度:1０-３0L/min，開如可以快一些，臨近結(jié)束時慢一些；水泥水玻璃雙液漿的凝膠時間:４０－9０S;改性水玻璃漿的固結(jié)時間:３0－５0min。注漿結(jié)束標準每一個注漿段的結(jié)束標準主要有兩條，一是看入漿量，二是看注漿壓力表，二者兼顧。為此，要根據(jù)地層的孔隙率，估算每一個孔、每一段的吸漿量,作為施工時的參考標準，注漿過程中如果達到或接近預計值,并且壓力也有所升高，即可以結(jié)束該段注漿。如果進漿量雖沒有達到預計值，查壓力已接近上限，可能因為該段已被上一段注漿時串漿或地層有變化注不進，也可以結(jié)束該段的注漿。一個孔的每一段都注好了，也可以結(jié)束該孔的注漿。超前預注漿的工藝流程超前預注漿使用的TSS注漿管與普通小管棚注漿管規(guī)格完全一樣，為直徑42焊管,長度按設(shè)計要求,這樣便于備料加工.TSS注漿管的細部構(gòu)造略有不同，加工質(zhì)量要求比較高，需要給加工人員進行嚴格的技術(shù)交底或崗前培訓.對加工好的成品要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗,以保證注漿質(zhì)量。為了能與注漿協(xié)調(diào)進行，可提前安排加工。TSS注漿管的安裝方法與普通小管棚相同。詳見下圖.超前預注漿工藝流程框圖超前預注漿主要機具設(shè)備1）注漿管加工設(shè)備:金屬材料切割機、小型鉆床、管螺紋、絲機、電焊機、鉆頭、銑刀等；2）鉆孔設(shè)備：T28風鉆及配套工具等；3)拌漿機具:攪拌機、儲漿桶、濾網(wǎng)、波美比重計等;４）注漿機具:注漿泵及其管路、混合器、球閥、專用管接頭等;5）其他工具：管路扳手、活動扳手、螺絲刀、鋼絲鉗等。超前預注漿的勞動力組織工班長:1人；拌漿工：3人；注漿工：2人;向泵：１人；機電維修工：1人。注漿效果分析與檢查超前預注漿的效果直接關(guān)系著后續(xù)開挖工序的順利與否,對工期和成本的影響很大.只有這道工序做好了，開挖施工才容易。從以下兩個方面著手,進行注漿效果的分析與檢查。一是根據(jù)粉細砂層的孔隙率,分析各孔各段的注漿量，計算填充率。一般情況下,孔隙的填充率不應低于75%,填充率太低，說明漿液注進去的少,固結(jié)率就低,開挖時容易產(chǎn)生涌水涌砂。二是根據(jù)以上分析計算結(jié)果，尋找注漿薄弱部位，選取若干個點進行鉆孔檢驗。鉆孔要大于開挖段長。鉆孔后發(fā)現(xiàn)涌水涌砂者，下管進行補注。然后再次鉆孔檢查,直到不出現(xiàn)涌水涌砂時才進行開挖.6初襯背后注漿目的及工藝流程由于初襯噴射混凝土不夠密實，初襯與圍巖之間也存空隙,因此采用注漿的方法填充空隙,減小初支與圍巖之間存在空隙而引起的圍巖變形與地面沉降，同時堵塞水通路，減少水的積聚，提高結(jié)構(gòu)的防水能力。初襯注漿工藝流程如下:注漿管加工－—預埋安裝-－注漿準備-—連接管路—-拌漿-—注漿6．2施工方法１）注漿漿液與施工機具選用普通級硅酸鹽水泥漿，水灰比為１:～，在水泥漿中添加2~3％的mgｏ膨脹劑，施工時根據(jù)地質(zhì)情況和試驗確定施工配比。注漿施工機具與設(shè)備如下：注漿管加工設(shè)備：金屬材料切割機、小型鉆床、管螺紋套絲機、電焊機、鉆頭、銑刀等；鉆孔設(shè)備:T28風鉆及配套工具等；注漿機具：注漿泵及其管路、混合器、球閥、專用管接頭等；其它工具：管路扳手、活動扳手、螺絲刀、鋼絲鉗；2）注漿管安置初車站、區(qū)間隧道施工輔助工法提要:填充二次襯砌混凝土在拱頂可能搗固不夠密實而留下的孔隙,以及二次襯砌與防水層之間形成的間隙，提高結(jié)構(gòu)的防水能力于襯注漿管采用預埋或鉆孔法安設(shè)，注漿管沿隧道縱向每3ｍ于初襯拱部設(shè)３排,呈梅花狀布置。注漿管長度大于初襯厚度１5～20