隧道冬季施工范例6篇

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隧道冬季施工

隧道冬季施工范文1

关键词:隧道洞口地段 监测项目 施工原则

隧道洞口地段是指隧道进口(出口)附近对隧道施工有影响的地段,它是隧道的咽喉。该段地形地质通常有以下特点:洞口地段地层一般较破碎,多属堆积体、坡积、残积、严重风化或节理裂隙发育的松软岩层,稳定性较差;洞口附近山体覆盖层一般较薄,若处于沟侧或傍山时洞口易偏压,严重时会造成洞口段沿线路纵向和横向发生位移,该段施工时应特别注意。结合施工管理,以及以往的经验,浅谈一下隧道洞口地段施工技术。

一、 工程概况:

冯家湾2#隧道位于蓝田县境内,全长930m,中心里程为K96+450,全部位于直线上,线路纵坡3.7%。

隧道所处地区为中低山剥蚀地貌,地形起伏较大。进口端自然横坡较缓,约20°;出口自然纵坡约35°;进口端植被较差,出口端较好。

隧道区域内上覆第四系全新坡洪积块石土、砾石土、坡积砂粘土、块石和坡残积砂粘土,下伏基岩为页岩夹砂岩、泥岩。全隧设计Ⅴ级围岩80米,Ⅳ级围岩430m,Ⅲ级围岩420m。

区内岩层走向多为N45°~55°E,倾向63°SW,地下水不发育,施工中发现部分地段较发育,主要为裂隙水和土中孔隙水,无侵蚀性。地震烈度为六度。

气候特征:西安地区属暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季稍冷少雨。年平均降雨量为873~1024mm,9~10月份为降雨约为全年降雨量43%。

二、 施工方案:

根据施工组织要求,该隧由进口端单口掘进,2009年6月 16日开始刷坡 ,6月18日刷坡完毕,地质揭示为:起拱线下2m以上为砂粘土,厚约8~10m, 2m以下为块石土。由于6月份正是雨季,地下水较发育,主要为土中空隙水,针对以上情况我们采取以下方案:

1. 对边仰坡进行封闭加固:采用φ42注浆小导管,L―3.5米,间距0.8米梅花型布置,挂网φ8钢筋,网格10cm×10cm,200#砼喷厚15cm封闭。

2. K96+985~K96+020段

该段埋深较浅(5~15m),围岩为坡残积砂粘土,设计围岩类别为Ⅴ级,受季节影响地下水较发育;施工方法为微台阶法:

上台阶:

① 进洞时沿开挖轮廓线人工开挖宽35 cm深20 cm环形,遇孤石采用风镐开挖,在槽内将格栅钢架拼装完毕;

② 选用φ42钢管,环向间距0.3米,长3.5米,置于格栅腹部,注1:1纯水泥浆加固;

③ 人工开挖核心土,进尺0.5米后,挖槽安装第二榀格栅并施做下一排超前小导管;

④ 纵向连接钢格珊后及时喷射200#砼20cm厚进行封闭。

下台阶施工:

① 上导开挖4.0米后,下导挖槽予置格栅,并与拱格栅连接牢固;

② 挖机配合人工开挖核心土,φ42钢管,环向间距0.3米,长3.0米,置于格栅腹部,注1:1纯水泥浆加固;下导每进尺0.5米及时将边墙格栅与拱部连接牢靠;

③ 纵向连接钢格珊后及时喷射200#砼20cm厚进行封闭;

④ 下导每进尺3米及时施做仰拱格栅;

⑤ 进深20米后施做洞口段衬砌;

⑥ 格栅钢架高20 cm宽20 cm,主筋Φ25钢筋,腹筋φ16钢筋,箍筋φ8钢筋,连接板δ16钢板,连接螺栓M20×6,设置间距0.5~1.0米/榀,纵向连接采用间距1.0米φ16钢筋,钢筋网φ8钢筋,网格10 cm×10 cm,锁脚锚杆(略向下倾斜)每侧拱脚2根,φ42钢管,L―3.5米,注1:1纯水泥浆加固。

3. DK204+020~+050段

该段围岩主要为泥岩夹砂页岩,围岩类别设计为Ⅳ级,施工方法为短台阶法:

上台阶开挖:

① 人工风镐开挖,开挖循环进尺为1.5米;

② 初喷3~5cm砼封闭找平开挖面,防止表面剥离塌落,初喷在开挖后一小时内完成;

③ 安装径向锚杆Φ25长3.0米,间距1.2米梅花型布置;

④ 局部破碎处挂网,φ8钢筋网片,网格15cm×15cm;

⑤ 复喷砼10cm厚。

下台阶:

① 开挖进尺2.8米;

② 初喷砼3~5cm厚;

③ 安装边墙锚杆Φ22长2.5米,间距1.2米梅花型布置;

④ 局部破碎处挂网,φ8钢筋网片,网格15cm×15cm;

⑤ 复喷砼7cm厚;

⑥ 进深50米后施做衬砌砼。

三、 施工监测

1. 监测目的:确保施工安全及隧道结构的稳定,及时修正支护设计,合理确定二次衬砌时间,优化施工方案,并为以后施工获得经验。

2. 监测项目及内容

监 测 项 目 一 览 表

序号 监测

项目 测设仪器及设备 监测目的 测点布设及原则 监测频率 备注

1 地表下沉 DZS3自动按平水准仪配测微器、钢尺 了解施工过程中地表下沉情况 沿隧道中线每隔5~100m布设一断面

每断面3点 开挖初期1~2次/天

开挖后期

1次/2~3天 在开挖前提前及时埋设测点

2 拱顶下沉

DZS3自动按平水准仪配测微器、钢挂尺 了解施工过程中初期支结构的变位情况 沿隧道中线每隔5~100m布设一断面

每断面3个测点 同上 工作面开挖后及时埋设测点

3 净空收敛 SD-1A型数显式收敛计 同上 沿隧道中线每隔5~100m布设一段面

每断面2~3对收敛测线 同上 同上

1. 监测项目实施:结合《铁路隧道喷锚构筑法技术规范(TB10108-2002)》并参考隧道局施工监测经验,引用控制数据:

控 制 基 准 表

监测项目 控制范围 控制标准

地表下沉 Ⅴ、Ⅵ级围岩 50mm

Ⅲ、Ⅳ级围岩 40mm

拱顶下沉及

净空收敛 Ⅵ级围岩 70mm

Ⅴ级围岩 50mm

Ⅲ、Ⅳ级围岩 40mm

变形速率 Ⅴ、Ⅵ级围岩 5mm/天

Ⅲ、Ⅳ级围岩 3mm/天

位移变形速率控制标准表

序号 监测项目 位移速率(mm/d) 施工情况

1 地表下沉 3 可正常施工

5 施工中应注意

8 加强支护或采取措施

2

拱顶下沉及净孔收敛

5 可正常施工

8 施工中应注意

10 加强支护或采取措施

a、 地表下沉监测:

2009年6月17日,在冯家湾2#隧道K97+000和K97+020沿隧道中线14米以外,地表钻孔后埋设ф16钢筋作为测点,并用水泥砂浆固结,共布设6个测点。

根据监测记录及时绘制时间-位移曲线图如下:

冯家湾2#隧道K97+000地表下沉位移-时间图

冯家湾2#隧道K97+020地表下沉位移-时间图

根据位移-时间图分析结果如下:

(1) 实测地表下沉最大值:DK204+000 为42mm,DK204+020为15mm,均小于控制标准(控制标准值为50mm),可认为初期支护达到了基本稳定;

(2) 变化速率:K96+000 最初为5mm/d,DK204+020为3mm/d,均小于控制标准(控制标准值为5mm/d);DK204+000在距初次开挖时间14天后,变化速率为0.2mm/d,DK204+020在距初次开挖时间8天后,变化速率为0.1mm/d,可认为初期支护达到了基本稳定。

b、 拱顶下沉及净孔收敛

冯家湾2#隧道K96+990~K97+030段每5米布设一个监测断面,共计8个断面进行监测,K96+030~K97+080段每10米一个监测断面,共计5个。现摘录K96+990和K97+020两个断面监测情况如下:

(1) 2009年6月20日施工至K96+990处时在拱部设3个测点,起拱线处设2对测线观测收敛情况,6月23日观测下沉值为6mm,收敛值7mm,超过控制值(控制值为5mm ),为此我们立即加密了观测,24日下沉速率为:8mm/d,收敛速率为:12mm/d。现场观察该范围喷射砼面有裂缝,裂缝宽0.2mm长1~2m,且有继续发展趋势,我们立即暂停开挖,对该段进行加固,采用枕木进行支顶后,加密注浆小导管,并在起拱线处增设φ150钢管作为卡口梁,凿开喷射的砼,把钢管焊接在钢格栅上,共计三排,同时加强观测,加固完后,继续在原点观测,根据监测情况证明采取以上措施,对位移和收敛都得到了有效控制,在二次加固支护9天后围岩和支护达到了基本稳定。

根据监测记录绘制位移-时间图如下:

冯家湾2#隧道K96+990拱顶下沉位移-时间图

冯家湾2#隧道K96+990净空收敛位移-时间图

(2) 2009年6月27日施工至K97+020处时在拱部设3个测点,起拱线处设2对测线观测收敛情况,根据监测记录绘制位移-时间图如下:

冯家湾2#隧道K97+020拱顶下沉位移-时间图

冯家湾2#隧道K97+020拱腰收敛位移-时间图

根据位移-时间图分析结果如下:

(2) 实测拱顶下沉最大值:为35mm,净孔收敛最大值为: 27.5mm,均小于控制标准(控制标准为50mm),可认为初期支护达到了基本稳定;

(3) 变化速率:拱顶下沉最初为6mm/d,净孔收敛最初为:7mm/d,大于控制标准(控制标准为5mm/d);施工时立即加强观测,后发现并无上升趋势,且在距初次开挖时间10天后,变化速率为0.2mm/d,可认为初期支护达到了基本稳定。

四、 结论:

1. 洞门是一座隧道重中之重,进洞前洞顶天沟及仰坡要提前按设计施做完毕,以保证洞门不被雨水冲刷,同时对边仰坡进行加固处理。

2. 边仰坡处理要与路基施工、场地布置、便道统一规划。

3. 贯彻隧道“早进晚出”原则,洞口边仰坡尽量少挖方,少扰动。

4. 进洞施工时应遵循以下原则:

a、 先固后挖,根据洞口施工方案用锚喷、挂网封闭边仰坡。进洞必要时布设超前锚杆、小导管式管棚注浆;

b、 开挖采用短台阶法,先上后下,坚持“短进尺、弱爆破、快喷锚、强支护、早封闭、勤量测”十。以尽快对围岩进行锚喷封闭,最大限度发挥围岩自稳能力,形成环状封闭支护系统。

c、 喷射砼后不到4h严禁进行爆破作业,喷射砼要严格按照配合比,保质保量,支护锚杆要垂直与岩面,格栅与岩石间空隙要回填密实。

d、 锚杆垫板是使喷射砼与锚杆组成统一支护结构的重要结构。实践证明,设置垫板后可明显提高锚杆和喷射砼的综合效果。

e、 下部施工时要分部开挖,随挖随支,洞口衬砌要尽量先墙后拱,有仰拱的必须先做仰拱,先下后上,尽早成环。

f、 加强水的管理,认真处理好洞内外施工排水。开挖过程中加强地下水的疏导、堵截,以及施工用水的管理。

5. 施工监测是新奥法施工的重要组成部分,是施工生产的保证,同时用以监测数据来指导下一步施工支护、衬砌的时间,提供了科学的依据。

6. 二次衬砌的施作时间,应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后进行。主要条件是:位移速率有明显减缓趋势;拱脚附近水平净空变化值小于每天0.2mm;已产生的位移量占总位移量80%以上。水平净空变化与拱顶下沉速度,从安全考虑,是指至少7d的平均值。

参考文献:

隧道冬季施工范文2

关键词:连拱隧道;中导洞-正台阶法;中隔墙;监控量测

1概述

双连拱隧道由于具有占地面积较小、功能性强、环保等优点,在公路隧道中普遍应用,相比单洞隧道施工难度较大。与分离式隧道相比,双连拱隧道是一种上、下行线连体设置,中隔墙分离隧道。双连拱隧道修建过程中由于双拱相互影响、初期支护受力不明确,开挖和支护难度大、干扰因素多,施工方法选择尤为重要,决定了连拱隧道的施工安全、质量。闻家铺子隧道长170m,最大埋深45m,围岩主要以强风化泥质板岩为主且稳定性差。根据连拱隧道地形、围岩条件及结合工期要求,采用中导洞三台阶预留核心土法施工。

2中导洞台阶法施工工艺

2.1隧道施工方法

隧道围岩分别为Ⅳ和V级围岩,根据复合式衬砌类型、工期要求、地质条件等因素,经过对三台阶、侧壁导坑等方案比选,采用中导洞三台阶预留核心土法施工。先进行中隔墙施工,再进行后两侧主洞的施工。开挖过程尽量减少对围岩扰动降,同时利用初期支护封闭成环,以控制围岩变形量。同步加强对围岩支护结构变形监测,掌握围岩实时动态变化,精准把握工序施做时机、调整施工工艺和支护设计参数。

2.2中导洞三台阶法施工工序

中导洞必须先期施工,中导洞主要施工工艺流程如下:中导洞掘进(台阶法)中导洞支护施工顶部锚杆隧道底部加固锚杆中隔墙基础、浇筑墙身施工中隔墙回填(与两侧主动开挖同步)。中隔墙回填后才能进行两侧主洞交替开挖作业,主洞开挖应结合中隔墙侧面回填顺序,利用中隔墙回填进行反压,保证主洞开挖面稳定。两侧主洞施工工艺流程:先开挖侧洞施工:开挖先行施工侧主洞上台阶,同步超前支护施工初期支护施工开挖中台阶核心土初期支护施工开挖下台阶临时支护拆除初期支护施工施作仰拱及矮边墙浇筑二次衬砌。后开挖侧洞施工与先开挖侧洞施工工艺相同,仅开挖时间适当滞后。

3施工重难点

①由于闻家铺子隧道围岩结构自稳定性较差,中导洞开挖工艺采用上下台阶法。中导洞空间狭小,大型机械难以展开,主要采用人工辅助小挖掘机掘进工艺,是该隧道的施工难点。②一般中隔墙顶和中导洞初期支护存在空隙,中隔墙墙顶不能一次性浇筑到位。③主洞开挖过程中受力的转换。连拱隧道上、下行线路间距小,先行洞和后行洞受力体系平衡是重点,主洞开挖时是连拱隧道最不利稳定状态,如何采用合理的施工措施确保左、右洞初支拱圈、围岩及中隔墙之间受力体系的转换是施工控制的关键技术。④两侧主动开挖打破原有土体结构平衡,应力分布变化复杂,如连拱隧道两侧主洞的开挖距离短,两侧主动开挖互相影响,加剧围岩结构变形,影响隧道的施工安全。因此连拱隧道两侧主动施工,两侧主动开挖距离必须严格按照规范要求控制,先行施工主洞围岩稳定初期支护及时施工后方可进行后行段主动开挖施工。⑤主洞施工时初支沉降控制,采用三台阶工法施工初支工字钢落地成环周期长,在施工过程中初支钢拱架的拱顶和侧边拱腰的沉降是不可避免的,如何有效控制初支沉降是保证后期二衬正常施工的关键。

4施工质量控制措施

4.1中隔墙顶注浆

前期中隔墙施工时中隔墙顶部混凝土浇筑密实度不佳,后续主洞施工前,需对中隔墙顶部采用水泥浆液进行注浆,一般注浆压力0.25~0.3MPa。注浆管分布示意图见图1。

4.2微震控爆和中隔墙保护措施

4.2.1爆破设计4.2.1.1炸药品种的选择由于炸药爆速对爆破震动有直接的影响,爆速越高爆破产生的震动越大,针对本隧道围岩情况,在掏槽眼和崩落眼中选用2#岩石乳化炸药,在周边眼中选用直径20mm的低爆速光爆炸药。4.2.1.2炮眼布置在爆破工程中,掏槽眼是产生最大震动速度的部位,因此选用减震效果较好的单楔形掏槽,炮眼水平倾角70度,循环进尺0.6~0.8m,周边眼间距45cm。4.2.1.3装药结构为达到光面爆破效果,周边眼采用空气柱间隔式装药,炮眼同时爆炸,激起相向传播的空气冲击波,增高应力值,利用冲击波反射合碰撞,提高作用范围,从而减少对周围岩体的破坏。对于软硬岩层相间应力场分布不均地段,采用相邻炮眼正反向起爆,从而达到最佳控爆效果。4.2.1.4炮眼单孔装药量掏槽眼单孔装药量q=0.55,崩落眼和周边眼q=0.35。

4.2.2爆破过程中对中隔墙的保护①爆破设计中对于邻近中隔墙的炮眼,采用密封布置,减少装药量,分段爆破的方式,从而减少爆破叠加抛石。②为避免爆破作业对中隔墙混凝土表面产生破坏,施工过程中距离掌子面20m范围内的中导洞初期支护保留,用作对中隔墙的隔离屏障以阻挡爆破抛石。

4.3施工过程中受力体系的转换

隧道施工中因正洞的开挖将拆除中导洞临时支护,同时由于先施工右洞,右洞初期支护拱圈和左洞围岩将分别对中隔墙和中导洞临时支护产生偏压力,施工中围岩结构体系发生变化,安全稳定的转换结构的受力体系是双连拱隧道施工的重点。受力体系转换方法如下:右洞开挖前在中隔墙左侧完成中隔墙的回填,同时完成中隔墙顶部防水施工,并对中隔墙顶部中夹岩注浆加固。

4.4先行洞和后行洞的合理间距

主洞施工步距控制是确保连拱隧道结构受力平衡,确保施工安全和围岩的稳定的主要施工措施。根据闻家铺子隧道施工经验,施工过程中,后行洞仰拱施工应超前先行洞,一般控制在10m左右,且超前先行洞二次衬砌。根据新奥法原理,后行洞需经监控量确保测初支沉降基本稳定后,才能施工二衬,二衬施工采用左右洞对称同步向前推进。在开挖控制方面,后行洞的掌子面一般要超过先行洞二衬,一般不低于20m。

4.5主洞初支沉降控制措施

主洞隧道应严格遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的施工原则。根据监控量测分析结果合理调整开挖工艺及围岩支护设计参数。施工过程中应适当预留初期支护变形量,预留变形量参数以同类监控量测数据为依据,对于围岩变形较大地段,应该适当加强锁脚锚杆的数量,必要时设置临时仰拱和临时支撑结构,以防止围岩大变形造成隧道支护结构破坏失稳。

4.6施工过程中的监控量测

双连拱隧道主要量测项目:拱顶下沉、初支收敛、地表下沉、仰拱隆起。施工过程中按设计要求及施工工艺布置测量点,测点布置见图2。通过观测数据分析,绘制出位移(μ)-时间(t)和位移(μ)-距开挖面距离(L)的关系曲线,当隧道净值收敛值的速度明显下降时,收敛已达总收敛值的80~90%且水平收敛速度小于0.2mm/d和拱顶下沉速度小于0.1mm/d时可认为围岩基本稳定,即可进入二衬施工工序。当隧道喷混凝土出现明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值达到抗限标准的70%且收敛速度明显下降时,应由回归方程推算出最终位移值,若最终位移值超限,应立即采取补强初期支护措施,并改变支护参数。

隧道冬季施工范文3

关键词:地下洞室群 围岩稳定性 可靠的技术支持 施工任务

Abstract: Housing construction project is a complexengineering each stage influence each other, to scientific and effective control of project cost to raise funds for construction projects benefit. We work and study inengineering but also constantly sum up experience, andlearn from other advanced cost management methods, in order to achieve reasonable norms of housingconstruction project cost, increase the market competition ability of construction enterprises. In this paper, based on many years of work experience, the engineering cost management in building engineering is studied, which has important reference significance.

Keywords: Housing construction; project construction; cost management

中图分类号:U455 文献标识码:A

公路长大隧道为了保证施工及运营期的洞内空气质量及保障运营安全,须在隧道洞身段按公路隧道通风设计的相关要求设置若干通风设施,往往采用通风斜井或竖井等与正洞洞身相交,在正洞洞身附近设置风机房洞室以安放通风机电设备,以送入新鲜空气,排出洞内废气,保证洞内空气质量,其多个地下洞室相交段的施工由于存在洞身尺寸不一、洞身间净距小、施工互相干扰、施工期废气地下水排放困难、施工环境较恶劣等问题,其施工技术难度较大。

笔者以参与施工任务的井冈山隧道通风斜井及配套工程、风机房与正洞等地下洞室群相交段的工程阐述其关键施工技术,为以后的类似隧道工程的施工设计及施工现场提供一定的理论、施工实践的依据。

1、工程概况

井冈山隧道是一座上下行分离的四车道高速公路隧道,起点位于井冈山市厦坪镇神源村附近,终点位于鹅岭乡神源村新屋小组附近,为一分体双洞隧道。隧道左洞起止桩号为ZK5+180~ZK12+004,长度为6824米,右洞起止桩号为YK5+163~YK12+004.624,长度为6841.624米,纵坡为人字型坡,以隧道中心桩号为分界点,为公路特长隧道;我单位主要施工隧道通风配套工程1#、2#通风斜井及风机房、联络道及左右线正洞中间段,正洞的施工里程为ZK7+961.086~ZK9+002、YK7+943.676~YK9+002.624。斜井洞口段设置坡度为3%的反坡以防止洞外地表水水流入洞内,斜井洞身纵坡为:1#斜井为-7.4905%,2#斜井为-9.90%,斜井走向逆地形方向延伸,1#、2#斜井通过联络风道分别在ZK8+312[ZK8+282]、ZK8+342(ZK8+252)与左洞相交,在YK8+286.996、YK8+346.966与右洞相交。

该隧道斜井围岩为Ⅲ、Ⅳ级,1#、2#通风斜井终点及风机房、联络道及附近左右线正洞均为Ⅲ级围岩;Ⅲ级围岩为中风化板岩,块状结构,节理裂隙发育,岩体较完整,KV=0.68,BQ=402,,基岩裂隙水,水量较贫乏,点滴状。Ⅳ级围岩为中风化板岩,块状构造、节理裂隙发育岩体破碎,地下水较丰富,多处为淋雨状出现。

井冈山隧道1#、2#通风斜井及风机房、联络道及左右线正洞中间段平面布置情况如下图:

图1地下洞室群相交段平面布置图

2、方案的选择

根据出口端及1#斜井段隧道开挖初支施工进度较快的施工实际情况,为了尽快解决斜井底、风机房及联络通道的通风排水问题,改善洞内施工环境,节约施工通风排水成本,首先确定斜井尽早与正洞贯通的总体目标。

根据总体目标,从平面距离来分析,从2#斜井底开挖排风联络与隧道左洞段距离最短,但是由于联络道底高于左洞正洞底5米,如开挖联络道底形成坡道,存在开挖及以后回填的工程量大、对围岩结构的破坏较大、不利于洞身的稳定等问题。根据分析比选,采用从1#斜井底开挖部分排风联络道喇叭口开挖往设备运输道方向风机洞室下半部开挖设备运输道洞身开挖出口方向左洞洞身至贯通开挖零星联络风道(开挖完成一个循环结束后及时进行支护)作为施工第一主线;第二主线:2#斜井完成后开挖送风联络道喇叭口(待第一主线开挖至设备运输道后)开挖避险车道方面风机洞室下半部开挖避险车道洞身开挖左洞设备运输道与避险车道中间段返回往左洞进口方向开挖至分配的施工桩号;第三主线:第一主线作业队开挖左洞通过车行横洞桩号后,开挖车横洞进行右洞的施工。

图2地下洞室群相交段开挖方向示意图

3、钻爆方法的选择

在地下洞室群相交段开挖时,前期开挖断面上的位移受后期施工的影响而变化,洞室交叉处应力集中、塑性区扩展对洞室稳定的影响是不可忽视的,且该段为III级围岩。为了减弱应力集中现象及保证围岩的相对稳定性,爆破采用光面爆破的施工方法。

3.1 开挖方式选择

由于该段为Ⅲ级围岩,稳定性较好,对该段围岩采用全断面法开挖,局部采用上下断面法开挖,开挖方式选用全断面光面爆破技术施工,配合采用复合衬砌进行支护。

3.2 施工参数确定

该段Ⅲ级围岩采用全断面开挖,气腿式风动凿岩机钻眼、光面爆破作业。钻眼深度为3m,循环进尺2.8m;装药台车装药联线;侧卸式轮式装载机配合自卸汽车装运出碴。找顶和清除危石人工和PC200长臂挖掘机相结合。Ⅲ级围岩开挖后按设计要求进行初期支护,打设水泥砂浆锚杆、初喷、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。

3.2.1 爆破起爆顺序

对于Ⅲ级围岩的全断面开挖起爆顺序为:掏槽眼扩槽眼辅助眼内圈眼周边眼底板眼底脚眼。

起爆的炸药采用RJ-2乳胶炸药,规格定为Φ32×200(0.19kg)炸药,光爆参数E=60cm,V=60cm,p=0.28kg/m。周边眼采用空气柱间隔装药,双雷管引爆。

3.2.2 爆破参数的确定

合理的爆破参数可以有效的提高隧道施工的安全性、经济性。但由于地下工程中的地质条件千变万化,在确定爆破参数之前要根据施工现场所做的超前地质预报,按照不同的地质条件来确定爆破参数,并针对初选参数结合现场试验共同验证[1]。

(1)炮眼深度

工程实际中的掏槽眼深度相对于其他爆破眼略深。其中,光面爆破中的周边眼间距和最小抵抗线是其重要的两个参数,周边眼的布置可以参照公式(4.1)。抵抗线对于光面爆破,若抵抗线过大,会造成光爆岩石不能较好破碎;若抵抗线过小,围岩内由于反射波的作用,将会产生较多、较长的裂隙,为了防止这种情况的发生,影响线必须满足以下公式:

周边眼间距 b=(8~18)d=(8~18) ×42 (3.1)

抵抗线满足条件 (3.2)

式中:d—炮眼直径;

m—光面爆破炮眼密集度;

—炸药爆炸后的周边眼边裂缝扩展平均速度;

—纵波波速;

光面爆破的炮眼深度与开挖断面围岩强度、打孔机械、炸药爆破应力有关,炮眼深度应与选用机械相适应,这就要考虑到钻眼深度与钻眼速度的关系。中国矿业大学荣际凯教授曾对非相同孔深、非等长钎杆的钻速进行研究,得到了3.3m长钎杆钻眼在钻深达到1.5m后,钻眼速度明显下降的结论。但在采用较大的轴推力和扭矩的气腿式凿岩机可以克服以上缺点。

(2)炮眼数目

对炮眼数目的确定首先要计算出将一个循环所需药量如何平均分配给每一个炮眼,可采用前苏联科学家贝克洛夫斯基于1938年提出的循环药量平均分配方法。

单个循环中个炮眼的装药量与光面炮眼深度、开挖面积有关,单个循环中炮眼的用药量可以通过公式(4.4)确定:

Q=q×s×L×η (3.4)

式中:q—单位炸药消耗量,取q=1.55kg/m2;

L—光面爆破炮眼平均深度;

s—开挖断面尺寸;

η—炸药利用率,η=90%。

单个孔装药量可通过公式(4.5)、(4.6)确定:

Q1=ρ×L(3.5)

式中:ρ—线装药密度,取p=0.28kg/m;

(3.6)

式中:k—装药系数,按定额表选定;

(3)单位炸药用量的确定

在光面爆破中,要确定炮孔装药量,首先要明确装药结构。光面爆破中的合理的装药结构一般为炮孔的不耦合装药结构,这又分为径向间隙不耦合、轴向垫层不耦合两种结构,这两种结构为彼此之间相互牵制。确定光面爆破中的装药结构同时要考虑使的眼壁岩石不因为承压而破坏和保证各炮眼连线方向上的岩石可以起裂。光面爆破中使用的炸药一般为特制小药卷,则可确定爆破轴向上的不耦合系数公式为:

(3.7)

对于岩石每立方米用量,我们可以根据修正后的普氏公式、明捷利公式或者经验公式进行计算,其经验公式为:

(3.8)

式中:k—常数,取0.25~0.35;

f—围岩坚固系数;

—开挖断面影响系数;

—药径影响系数,;

e—炸药卷的爆炸应力;;

采用轴向和径向不耦合系数后,可以确定炮孔装药集中度,采用公式为:

(3.9)

式中:—炮孔装药集中度;

—炮孔直径宽度。

确定岩石每立方米装药用量的同时确定光面爆破不耦合装药结构,然后根据经验公式计算后的结果可以和国家定额中的单位在药用量相对比取合理值,尽量选用国家定额的规定值。

3.3 光面爆破施工程序

(1)放样布眼

钻眼前,由测量人员用红油漆准确绘出开挖断面的中线和轮廓线,标出炮眼位置,误差不超过5cm。放样的仪器要结合全站仪和水准仪共同确定出隧道的中线和轮廓线。

(2)定位开眼

采用钻孔台车或风动凿岩机钻眼,轴线与隧道轴线保持平行,就位后按钻眼布置图钻孔,掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求为控制在5cm以内。其施工要严格按照设计参数进行,保证施工的准确性。

(3)钻眼、清孔

钻眼要求所有炮眼垂直于同一平面,并根据布置图进行检查,所有检查符合设计要求后,方可进行装药。装药前,用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。

(4)装药

按确定的装药量自上而下分片分组进行,雷管对号安设,定人、定位、定段别,按要求用炮泥堵塞。为更好地达到光爆效果,周边眼采用间隔装药结构,药卷用小直径(Φ25)药卷,其余炮眼采用连续装药,所有装药的炮眼均堵塞炮泥,堵塞长度不小于40cm。装药结构设计如图3、4所示:

图3间隔装药结构图

图4连续装药结构图

(5)联结起爆网络

起爆网路为复式网路,目的是为了达到起爆的可靠性和准确性。对连好的起爆网络要有专人检查,防止出现打结和拉伸,检查合格后再起爆。

(6)做好安全工作,非点炮人员撤离到安全区后方可引爆。有瞎炮,应首先查明原因,如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮,则切去损坏部分重新连接导爆管即可,但此时的接头应尽量靠近炮眼,如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮,则应参照《爆破安全规程》有关条款处理,及时检查光爆效果,分析原因,调整爆破设计。

4、关键部位施工方法

4.1通风联络道喇叭口的开挖及衬砌

4.1.1 开挖方向选择

本段的围岩类别为Ⅲ级,其稳定性较好。开挖该段时先按最小断面尺寸(H=732.7cm)采用全断面法开挖,在围岩较破碎处采用临时喷锚支护,待开挖完成后再进行钻爆扩挖,扩挖采用在最大断面处垂直岩面钻爆形成工作室后,再沿着洞身纵向钻爆往最小断面处逐步进行扩挖。

图5 SLK3型衬砌净空设计图

4.1.2支护参数的选择

开挖后按SLK3型复合衬砌设计的要求进行初期支护,打设Φ22水泥砂浆锚杆、I18工字钢、初喷、挂钢筋网、复喷砼至设计厚度。其详细支护参数如下图:

图6 SLK3型复合衬砌设计图

图7 SLK3型复合衬砌工字钢加工大样设计图

4.1.3二衬施工方案

在完成其它正常段二衬后,利用旧台车(长度为9m)作为主承重骨架、大块钢模作为模板进行改装成喇叭口段衬砌台车,分段进行衬砌。

4.2风机房洞室的开挖及衬砌

由于风机房洞室高度达12.38m,现有机械、设备无法达到此高度,且为了尽早与主线左洞贯通,解决洞内的排水通风等问题,采用先开挖下半断面(如下图所示),对岩面进行粗喷封闭岩面;待与主线左洞贯通后,返回风机洞室(1#斜井相交口处)垂直于岩面钻爆出3m长的工作室(断面尺寸按设计要求,如下图),用洞内石碴垫高洞室底部以使钻爆台车达到方便施工的高度,纵向逐段钻爆开挖风机洞室上半断面。开挖完成后及时进初期支护,初期支护采用Φ22砂浆锚杆、Φ8钢筋网、I14工字钢、C20喷射砼。由于该段为洞内出碴及运送施工材料、机具的要道,待主洞中间段完成后再利用旧台车骨架,按断面尺寸加工焊接工字钢并用大块钢模作为面板。由于洞室上下断面处存在牛腿,须分上下断面进行加工安装二衬钢筋(预留搭接钢筋)并浇筑二衬砼。

图8 风机洞室SF1复合式衬砌类型设计图

4.3设备运输道(避险车道)与主洞交接段洞身的开挖及衬砌

设备运输道(避险车道)开挖及初支完成后,由于主洞断面顶比其高,为了保证设计断面尺寸,在其交接处进行主洞时,须先按设备运输道(避险车道)的断面尺寸进行开挖,再根据主洞的断面尺寸进行挑顶,形成主洞开挖的工作室后,再进行主洞正常断面的开挖。由于该交接段的临空断面较大,初支(锚喷、工字钢等)段及时进行支护,避免该处围岩出现较大位移。开挖交接处的三角段,由于两洞间的净距较小,钻爆时必须采用小药量,避免产生大的超挖量,影响围岩的稳定。该段二衬衬砌采用衬砌台车进行,由于设备运输道(避险车道)坡度较大、台车定位条件有限,先浇筑其的二衬,后施作主洞的二衬,以保证交接处二衬砼的外观及质量。

图9 设备运输道(避险车道)SF3(SF4)复合式衬砌类型设计图

图10 主线左洞与设备运输洞室相交处钢拱架平面布置图

4.4通风联络道与主洞相交段的开挖及衬砌

通风联络道与主洞相交段开挖时,先按主洞的正常断面进行开挖,再按设计要求开挖通风联络道的断面。初支施工时须注意施作好承托工字钢等。二衬施工时,先按主洞断面施作下部二衬(预留搭接钢筋),再在主洞二衬台车上焊接联络通道二衬钢架模架(工字钢作为骨架、大块钢模为面板)。

图11通风联络道与主洞相交段SJ5衬砌类型平面布置图

图12通风联络道与主洞相交段SJ5衬砌类型I-I剖面图

图13通风联络道与主洞相交段SJ5衬砌类型II-II剖面图

5、结束语

在长大公路隧道通风洞室群的施工中,由于洞内空间小、施工期间排水通风困难、施工环境恶劣,必须坚持尽早与主洞进行贯通以改善洞内施工环境的总体目标,为此综合考虑各洞室施工过程的交通线路通畅、工序干扰的避免、围岩的保稳及施工安全、机械设备的利用等因素,制定详细合理且经济、安全的施工方案并分段、分步实施。

在施工中,各洞室、洞身交接处为围岩应力变化、集中的频繁的部位,围岩自稳能力差,须合理安排并及时进行加强支护,在施工条件许可的情况下,应尽量减少开挖次数以及从空间上错开洞室间施工的相互影响。在施工过程中,由于各个洞室断面较多,为了控制施工成本,各洞室二衬异型模板、台架尽量利用上工序用完的二衬台车进行现场改装,保证二衬质量及施工安全。在井冈山隧道通风斜井及配套工程的施工,由于制定了科学、合理、经济、安全的施工方案并重抓落实,取得较好的经济、社会效益。

参考文献:

[1]隧道工程.施工工艺标准规范,吉林音像出版社,2004年3月,刘振兴

[2]彭刚健.岩体巷道光面爆破参数的分析与应用[J]中国矿业2009

隧道冬季施工范文4

关键词:隧道工程施工;溶洞;塌方

中图分类号:TD262.1+4 文献标识码:A

第一,隧道溶洞塌方的简述

在隧道工程开挖的施工过程中,塌方事故是一类发生概率很高的事故,其给隧道的整个施工过程带来了很多不便,比如说导致了严重的机械损失以及延长了施工工期,有的甚至危及到了施工人员的生命和财产的安全。我国很多已经竣工的或是正在施工的隧道工程都出现过塌方事故,因此防止隧道工程塌方事故的出现以及发生塌方事故后的整治工作也已经成为了隧道工程施工的关键工作之一了。导致隧道工程施工的过程中出现的塌方有很多方面的原因,既有自然方面的原因也有施工质量以及施工方法等人为因素的原因。所以,要想有效的防止塌方事故的发生,就必须做好隧道工程的施工管理工作,从自然因素和人为因素两个方面考虑,采取最为合适的方法对待塌方事故。隧道工程施工现场的黄土的成分是很复杂的,而且不同地点的黄土的成分也是有差异的,不同成分的黄土受到水的影响的程度也是有差异的。所以,在隧道工程的施工准备阶段,应先对黄土进行土力学试验,从而指导施工时的含水量的控制工作。施工之前还要查清楚隧道工程施工现场的地表情况,应尽可能的减小地表水对隧道上覆土层的影响,当无法取得理想的效果时,应及时的采取回填夯实以及注浆加固等辅助方法。当隧道工程的走向在很大的范围内是与黄土塬边的平行走向或是沿着黄土冲沟的走向时,其偏压就会很大,并且黄土覆盖层就会相对薄弱些,那么就很容易出现滑坡现象或是塌方事故。在对大断面的黄土隧道工程施工时,必须详细的分析隧道断面的埋深和大小,同时还要考虑围岩的稳定性,其常用的施工方法为CRD法、弧形导坑法、双侧壁导坑法以及CD法。当黄土隧道出现塌方事故后,其稳定性已经不满足要求了,所以应先对隧道的塌方体进行加固处理,确保塌方体仍然具有足够的自稳能力后,再进行大管棚过渡的处理措施。由于施工现象的地质条件是多变的,黄土的组成成分也是很复杂的,同时施工人员的地质勘探工作也并不全面,因此施工过程中还是存在的很多的突发的不确定的因素的,这就要求了必须做好对隧道工程施工的安全管理工作,一切工作应以安全性为前提,谨慎的、一丝不苟的进行施工的过程。

第二,隧道施工时溶洞塌方的原因分析

(一) 施工方法不当及施工操作不正确。导致施工人员选择了错误的施工方法的最主要的原因就是对施工现场的地质条件掌握的不全面。当没有对现场进行准确的地质勘测时,参与施工的人员又没有足够的施工经验,施工人员的不认真的态度等因素都会导致塌方事故的发生。没有对施工工序进行合理的安排,相邻工序之间的间隔时间过长,衬砌以及支护操作进行的不及时,围岩暴露在外面的时间太长就会导致风化现象的出现,也会导致塌方事故的出现。使用钢质的材料进行支撑的操作时,发现支护松动时如果没有进行及时的加固处理或是支撑架本身的质量不过关也可能会引起塌方事故,由于塌方段一般都是大跨度和大断面的结构,所以在开挖施工时,围岩就会受到扰动,那么错落体内的围岩的稳定性就会变差。当有雨水天气时,上覆土层的粘聚力就会大大的下降,大部分溶洞顶部的土体自重都会施力在隧道工程开始的支护结构上,而一般初期支护结构的强度是不满足要求的,所以洞顶部地表土体就会垮塌,因垮塌而形成的冲击荷载就会导致局部坍塌现象的出现,还会造成突发性塌方事故的发生。

(二) 施工人员对黄土不够了解,对一些突发性情况缺乏预见性。塌方事故的出现主要有以下征兆:喷射的混凝土产生了纵向和横向的裂纹;支撑梁和支撑柱折断或是变形了,扒钉受力变形,或是填塞木弯曲折断了;坑道内的滴水和渗水有明显的变浑浊或是加剧的趋势;围岩的变形速度以及变形的数量明显的超过了最大值;岩层的节理缝、裂缝以及层理有明显的张开和加大的趋势。若是施工人员对这些征兆不够了解,不能及时的预见塌方事故并采取措施,就很容易导致塌方事故的出现。

第三,隧道施工时溶洞塌方的处理方案

(一) 小导洞法。这种方法主要就是利用注浆大管棚以及注浆小导管,对已经塌方了的塌方体进行预支护。开挖的方式为分阶段和短进尺的方式,在开挖的过程中对塌方体必须是要随时支护的。这种方法的优点就是充分的考虑到了隧道工程施工的技术条件以及施工现场的技术条件,注浆法以及管棚法的优点都得到了很好的利用。施工采用这种方法时要想达到理想的处理效果,就必须形成一个能对上面的松散的岩石起支撑作用的壳体。

(二) 注浆锚固法。注浆锚固法也是一种常见的塌方处理方法,其技术基础是中高压注浆技术以及非套管成孔技术。而这种方法的最核心的技术就是非套管成孔技术,因为这种技术能够充分的保持钻孔相对稳定,而利用中高压注浆技术注浆时,不但能够增大注浆的半径,将压力注浆加固体和超前长锚杆有机的结合在一起,从而充分发挥超前锚杆的支护作用。但是这种方法是有一个显著的缺点的,即必须在塌方体的上面部位打入长度大于30m的锚杆,这是十分有难度的,否则这种方法就无法发挥作用。

通过以上的论述,我们对隧道溶洞的简述、隧道施工时溶洞塌方的原因分析以及隧道施工时溶洞塌方的处理方案三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。隧道工程的塌方事故严重的威胁着工程施工的安全性,因此在施工的过程中,必须积极的采取各类防治措施,有效的预防和治理塌方事故。要想防止塌方事故的发生,就必须做好施工现场地质条件的勘测工作,对于不良的地质条件必须制定合理的设计方案。要想治理好塌方事故,就必须根据不同的情况采取不同的治理方法,同时还有做好对工程施工质量的监控工作,这样才能真正的处理好塌方事故,促进隧道行业的快速发展。

参考文献

[1] 徐志学.浅谈隧道溶洞及塌方处理方案[J].科技创业月刊,2009.

[2].祝存芳. 隧道施工中塌方的预防和处理[J].青海交通科技,2008.

隧道冬季施工范文5

关键词:公路隧道;洞口工程;施工技术

Abstract: construction of tunnel portal is a very important link, the need to pay attention to place more, in construction process in strict accordance with the relevant technical requirements for construction. Highway tunnel entrance construction were introduced in this paper the adverse conditions and the construction principle, discusses the several forms of tunnel portal, construction method and construction process.

Key words: road tunnel; The hole project; The construction technology

中图分类号:U455.4文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

1.前言

公路隧道由于在设计时要考虑地质、地形、选线等很多的因素,所以导致隧道的洞口位置一般在山体的沟谷或坡角的一侧,可能造成洞口施工完成后出现偏压或浅埋的情况,加大施工难度。公路隧道的出洞和进洞是工程中复杂的环节,安全、质量隐患较多。本文就公路隧道施工的技术和需注意的一些环节进行了分析,希望能为公路隧道合理科学的施工做出贡献。

2. 公路隧道洞口施工的不利条件

2.1隧道洞口位于偏压、浅埋段

隧道洞口的地理位置因为地貌、地形的限制,一般存在偏压、浅埋的情况,隧道的结构通常呈马蹄形,可能由于地质岩层的因素或地形不够对称,导致隧道的结构两边的负载不对称,就可能形成偏压、浅埋[1]。偏压、埋深较浅都会给施工带来很大的困难,如果在施工时方法不合理,开挖时的支护措施不及时,就可能造成滑坡、洞口垮塌等安全事故。

2.2地下水、地表水的影响

隧道洞口的位置一般选在山凹、沟谷等地方,也通常是地下水和地表水的汇聚之处,地质构造比较破碎软弱。这样就会对后期的施工带来困难,所以在前期设计时,洞口的位置要尽量的避开山凹的中心和山谷,尽可能的选在突出的山坡旁边进洞,还应处理好地表的径流,加强排水的措施,防止地表水对施工现场造成不利影响。

3. 隧道洞口的施工原则和预加固措施

3.1施工时应注意的原则

隧道洞口施工都是在野外进行的,与一般的建筑工程施工不同,所以在施工时要遵循一定的原则。在施工过程中应尽量避免破坏原有的植物和土壤结构,保护水土结构不受破坏;尽量采取少开挖的措施,减少对山体的较大的扰动;在施工时应从下到上进行施工,科学合理的设置支护,并坚持先支护然后再进行开挖,从而减少高边坡的危害;隧道的洞口如果有崩塌的危险,或有滑坡地层,则需要对其进行治理后再进行施工作业[2]。

在施工过程中要根据“自然进洞”的原则和洞口的特点,来进行隧道洞口的加固技术,一般采取地表加固注浆等措施提前进洞,可以有效的解决洞口的病害问题,保护仰坡、洞口边的稳定,减少洞口的维护成本,一般采用的加固方法有高压喷射注浆、深孔注浆、地面锚杆等。这些加固方式都有自身的特点和优势,在具体的工程中,要根据施工现场的地质情况进行全面的考虑,选取合适的加固方法。

3.2预加固措施

隧道洞口段围岩对本身支护能力较弱,有的可能就没有本身支护能力。所以,在洞口段施工时要提高围岩的自支护能力,保证开挖工作的顺利进行和后续作业的进行。根据以往的经验,要想提高围岩的自支护能力,可以采用控制围岩松弛、坍塌。洞口的施工一般再预加固的支护下进行的,尤其是在破碎、浅埋、滑坡、软弱、崩塌、地下水丰富等地形条件很容易发生坍塌、滑坡的地方,必须要采用综合的预加固措施。

4.隧道洞口的主要形式

4.1明洞式洞门

明洞式洞门包括削竹式洞门、倒削竹式洞门、直削式洞门、棚洞式洞门、框架式洞门、喇叭口式洞门。例如,削竹式洞门在进行施工时,要在洞口旁边模筑混凝土,外圈需加厚5厘米,在纵向的50厘米内,涂抹成往隧道方向的坡面,这样就能使洞口的雨水不流入洞口的路面。洞口施工完成后,按照设计的规定进行回填工作,尽量保证洞口附近的回填工作恢复到开挖前的样子,保持与原环境的协调,并设计排水和防护作业,做好绿化工作。

4.2端墙式洞门

端墙式洞门包括翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、端墙式洞门、以端墙式洞门施工为例,如果隧道洞门有偏压地段,洞门端墙和偏压挡护工程要同时施工。端墙在开挖时需按照设计的深度进行,其承载力也应满足相应的要求,需经监理验收完合格后才能进行施工。端墙式洞口在下沿施工时,需设计滴水线槽,防止雨水进到隧道后污染边墙,端墙施工的同时,也应完成墙背回填和明洞,最后需完善排水和洞口的仰坡防护工程。

5.隧道洞口的施工方法

洞口的土石方进行开挖时采取从上到下分台分层的方式,台阶的高度一般为2~4米,石方用弱爆破的方式,装载机、挖掘机装渣,自卸车运渣。边仰坡的防护与刷坡,边仰坡的刷坡需要从上到下分层的进行,每层的高度为2~4米,随着开挖要及时进行钢筋网、锚杆等支护。施工过程中要做好喷砼防护层和原坡面的结合部分,要预防坡面出现风化而造成水土流失,导致边仰坡受到损坏。在选择进洞方法时,要尽量减少开挖的工作量,来保持地表的原始植被不受破坏,刷坡后要及时用锚网喷对坡面和地表加固。按照早进晚出的原则,当隧道顶端有1~2米的覆盖层时,采用超前小导管或超前大管棚预支护情况下施工进洞[3]。洞门的施工在时间选择上要避开雨季,尽量选择雨季来之前,并且要做好排水工作,应避免地面的雨水对施工路段造成不良影响。

6.隧道洞口的施工时应注意的问题

隧道洞口的施工不仅能够体现建设单位对环境保护的重视,并且隧道洞口也是公路上的一个景点。所以在进行隧道洞口施工时,必须做到用心设计、精心施工。明暗洞的结合处和明洞的伸缩处,要做好防水和排水工作,明洞回填的过程中要保护防水层不被破坏,防止出现渗漏水现象。洞门的石料、铭牌边框都必须按照施工要求来进行。根据工期计划,合理安排洞口的施工工程,植被的恢复工作要及时的进行,保证隧道洞口周围的环境。

7.结语

综上所述,公路隧道洞口施工是一个系统的工程,需要注意的环节较多,可能受到许多条件的限制。所以在施工时,要重视可能影响到施工质量的一些情况,施工单位在具体施工时要根据工程的特点,采取一定的措施保证施工的顺利进行。

【参考文献】

[1] 赵翔宇. 公路隧道洞口工程施工技术探讨[J]. 科技创新导报, 2012, 31: 068.

隧道冬季施工范文6

[关键词]大跨度;公路隧道;施工技术;动态

中图分类号:F45 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)19-0238-01

公路等交通基础设施在地区和区域经济发展中,发挥着重要的作用。在西部公路建设中,常常要开凿隧道,但是由于隧道内岩溶发育,地质灾害频发,隧道施工的难度大、危险大[1]。为了保证施工的安全性、进度,应加大对大跨度公路隧道动态施工技术的研究。笔者在本文中,结合具体工程,对这一命题进行了有益的探究。

一、岩溶隧道施工的地质灾害

在隧道掘进过程中,破坏含水层,导致结构水动力与围岩力学平衡状态遭到破坏,则易发生隧道涌水,是一种地下水以流体形式瞬间释放的动力破坏现象。隧道涌水对施工的安全性会有严重的影响,为了避免发生隧道涌水,应加强控制,避免破坏施工含水层。

隧道涌水可造成各种环境地质灾害,比如造成岩溶地面沉降与塌陷,且地面塌陷具有突发性、危害性大等特点,成为大跨度公路隧道施工中常见的地质灾害类型。隧道涌水还可造成水资源减少甚至枯竭,对本地人民的生活和生产用水产生影响,特别是岩溶与断裂带突水,影响范围极广。

隧道涌水还会导致生态环境恶化,石漠化蔓延,导致地区发展活力丧失,出现秃山石漠,人们被迫转移居住地。另外,隧道涌水还会导致水质污染,一是造成水环境污染,二是严重污染地下水。

某大跨度公路隧道工程左线最大埋深为216m,右线最大埋深为220m,属于高式隧道,行车时速设计为80km/h,建筑净高5m、限界净宽为10.3m,开挖断面面积为82.23~102.45m2。隧道地形起伏大,陡坎较多,且沟谷流水为季节性水流,一些施工段泉点错,属于常年流水沟。根据工程地质勘查结构,不良地质主要是岩溶,由于隧道工程岩溶发育,对隧道顶板、底板的稳定性影响大,且在施工过程中,可能遇到“管道型”突水突泥。

二、大跨度公路隧道开挖与支护分析

大跨度公路隧道工程地质条件复杂,由于地质环境不同,围岩特稳定也不同,所以需要选择合适的隧道支护方式与开挖方式。当前,隧道开挖方法有台阶法、导坑法、全断面开挖法和单侧壁导坑法等。

(一)隧道开挖方法

隧道开挖应选择合适的方法,遵循一定的原则,确保围岩的稳定性,尽量提高开挖的速度,在选择开挖方法时,考虑隧道围岩地质条件及其变化,并考虑隧道岩体的坚硬程度,选择可提高掘进速度的方法。该隧道工程施工的顺序为:超前地质预报超前支护隧道开挖初期支护仰拱开挖、浇筑砼防水板的铺设拱墙二次衬砌[2]。

不同层级的围岩采用不同的开挖方法:II、III级围岩,选择全断面开挖方法,将进尺控制在2.5m~3.0m范围内;洞口浅埋IV级围岩,采用台阶分部法开挖方法,进尺控制在0.6~1.0m,上下台阶长度为10m~15m;洞身IV级围岩,采用台阶法,进尺为1.5~2.0m,台阶长度为20~30m。而隧道衬砌采用复合式衬砌方式。其中,防水板采用作业台架人工无钉铺设工艺制作,而初期支护与隧道开挖同步进行,采用超前大管棚、超前锚杆预支护等。

(二)隧道施工工艺

隧道进出口段的围岩条件差,在技术洞口开挖与地表处理后,应对洞口进行支护,确保洞口的稳定性,采用超前支护,在洞口浅埋地段,用台阶分部法施工,尽快完成二次衬砌,并封闭成环。

由于隧道洞身处于泥灰岩阶段,为雁等级为III级、IV级别,成洞条件好,所以对于III级围岩地段,采用全断面开挖法,出渣结束后,根据设计挂网、打锚杆,并根据设计要求喷砼,及时封闭。而对于洞身IV级围岩,则采用台阶方法,长度为20~30m。

三、大跨度公路隧道动态施工

奥地利学者提出了新奥法,是综合了岩石力学理论、施工测试和喷锚技术等的一种新的工程施工方法,该方法的主要特点是,通过多种测量方法,动态监测开挖后的隧道围岩,指导隧道支护结构设计与施工[3]。

(一)隧道动态施工的基本原理分析

隧道施工实在复杂的地层中进行的,由于支护方案、开挖方案多样,对围岩稳定性影响不同,也会产生不同的施工成本。新奥法从施工措施方面,对隧道施工的效益和安全性进行了总结,且阐明了动态施工的基本原理。而朱维申教授提出了岩体动态施工力学的原则:

一是施工受到各种自然条件的影响,围岩稳定性、施工经济性分析为系统工程。正确认识影响施工的各种因素,需动态分析影响围岩稳定性的各种因素,将采取的措施看做一个动态的和开放的系统工程。

二是在工程施工和后期使用过程中,围岩的稳定性和经济效益是不断变化的。从力学的角度看,其是一个非线性的变化过程,与应力路径、历史和最终状态等均密切相关[4]。由于复杂大型洞室的施工顺序不同,对施工或者运行期间的安全性和经济性将产生影响。

三是大跨度隧道工程施工支护设计与稳定性评价,需要综合运用新奥法中的观点,需求最优的施工方案。在因素分析中,应根据动态力学原理,分段开挖洞室,并围绕优化施工的目标来进行。在大跨度公路隧道动态施工围岩稳定性数值分析过程中,以某隧道工程为例,其在Ⅱ类围岩之中,而且隧道是半圆拱曲墙断面,净跨14.8米,矢跨比0.8,实际开挖宽度可达16.7米,高度13.3米,面积可达222.4平方米,高度为8.9米,施工难度比较大,而且技术也非常的复杂。在对围岩稳定性分析过程中,需采用地层-结构模式,对地层比较差的Ⅴ级围岩稳定性进行分析研究,评价开挖操作对围岩产生的影响,并且明确拱顶下沉、塑性区以及周边收敛情况,从而得出计算模型。

在隧道施工过程中,掌子面后方1.2D范围之内,CRD法围岩出现塑性区。在掌子面后方1.5D范围之内,纵向上CD法围岩出现了塑性区。施工结束后,0.8D、0.6D以内,采用CD法、CRD法周边围岩,均有塑性区。

四是按照优化方案不断深化与修正原有的认识,并积极做好观察与监控工作,以判断施工方案的合理性,及时调整施工和支护方案,确保后续施工的安全性、顺利性和经济性。

(二)动态信息化施工在隧道施工中的应用

在隧道中利用动态信息化施工,应将超前地质预报纳入施工中,隧道超前地质预报采用超前水平钻孔、掌子面地质素描和TSP -203地震波探测系统等,并针对隧道围岩不同地段,采用水平收敛、拱顶沉降和钢支撑内力监测等方法,判断隧道围岩与支护的稳定性,保证施工的安全和效益。

其中,TSP-203地震波探测系统资料分析的流程为:原始数据软件计算得到时间、深度剖面提取参数地质解释[5]。

根据施工进度与施工实际水平,笔者给出的建议为:一是预测段顶板较薄,岩性以弱风化、微风化岩为主,裂隙比较发育,岩体的完整性较差;二是预测段节理裂隙比较发育,一般为黄泥质充填,综合地表分析,沿节理溶槽发育,地下水位下降后,被泥质填充,所以应加强支护,禁止麻痹大意,并加强对围岩的检测工作;

三是按照工程地质调查结果,隧道内的地形起伏大,且多为较陡的地形起伏,隧道内的水流为季节性水流,雨水的渗透性好,所以在隧道施工中,应加强排水,做好排水设施,避免对施工造成不利的影响。

结语

随着公路建设的发展,特别是西部地区公路事业的发展,在公路隧道施工中,遇到复杂地质的情况越来越多,增加了施工的难度。而在公路隧道施工中,实时动态化施工,动态监测施工及围岩稳定性,对于保证施工的安全性,提高施工的效率具有重要的意义。本文主要从岩溶危害、隧道施工支护和隧道动态信息化施工等方面进行了有益的探索。

参考文献

[1] 李军.大跨度公路隧道动态施工围岩稳定性数值分析[D].河海大学,2006.

[2] 张晓彬,吕中玉.大跨度公路隧道设计与施工技术及其发展趋势[J].山西建筑,2007,22:341-343.

[3] 杨寰.大跨度公路隧道动态施工围岩稳定性数值分析[J].中华民居(下旬刊),2013,04:340-341.