不良地质段施工

不良地质段施工（精选10篇）

不良地质段施工 篇1

摘要：从隧道洞口、岩爆、涌水三方面, 介绍了隧道不良地质段的施工技术, 并总结了隧道不良地质段的施工管理措施, 提出了不良地质段的施工原则与注意事项, 从而确保隧道施工的质量及安全性。

关键词：隧道,不良地质段,施工技术,围岩

当今社会, 现代化建设已逐步推进, 地铁修建、高铁工程等逐渐增多, 隧道建设工程也越来越多。面对如此多的隧道工程, 经常会遇到隧道不良地质段, 对于这些隧道不良地质段施工技术的应用更加会受到工程建设单位的重视。通常情况下, 工程建设单位在面对不良地质条件的隧道时, 一般都会根据以往的施工经验制定符合规范和设计要求的施工方案及合理化建议。但是, 隧道建设关乎国家建设和城市的快速发展, 影响较为广泛, 所以, 工程建设单位处理不良地质段的施工方法、技术仍需进一步改善和提高。

1 隧道不良地质段施工技术分析

以某隧道为例, 进行隧道不良地质段施工技术分析。该隧道的大致情况如下:隧道总长度485 m, 其纵坡为2.5%, 隧道存在砂泥岩, 且地层泥岩裂缝中含水量不多。另外, 该隧道穿越地层围岩属于Ⅴ级。该地段隧道综合看来, 其不良地质具体表现为泥岩风化剥落、地质层间存在瓦斯、部分地段泥土松软、进出口仰坡顺层等状况。针对该隧道, 涉及到以下几种施工技术。

1.1 隧道洞口施工技术

纵观整个隧道的施工地段, 可以看出, 隧道洞口段的地质情况复杂, 属于隧道不良地质段。而该部分的施工又非常关键, 因此, 在整个隧道施工过程中, 要重视隧道洞口地段的施工。关于隧道洞口地段的施工主要包括有洞顶地表处理、洞口段超前支护、洞门挑檐防护、洞内初期支护四项基本工作[1]。在具体施工过程中, 还会应用到开挖控制爆破及围岩量测技术。整体性防护洞顶和洞口边仰坡部分是隧道洞口施工的第一部分, 这样就能避免出现山体滑坡的情况。在进洞后, 还需要在环向和径向加设空注浆锚杆, 以免洞口发生意外情况。在环向和径向加设空注浆锚杆时, 会涉及到地表加固技术、加固洞口段围岩技术。

就地表加固技术而言, 主要目的是综合加固洞顶岩体, 以解决隧道成型后引起的拱顶岩层冒顶问题。在具体实施过程中, 利用注浆小导管将1∶1的注浆水灰按照既定规格输注到整个洞顶坡面上 (既定规格:宽30 m, 长20 m, 间距1.5 m×1.5 m) [2]。注意锚杆选用合适规格的钢筋。之后, 借助Φ6.5的钢筋挂双层钢筋网, 并通过绑扎联接网片与导管。完成后实施密封, 密封材料一般选用混凝土。具体操作方法为:在洞口仰坡坡面喷射一层混凝土, 厚度约为4 cm。封闭之后, 依次按照悬挂第一层钢筋网→喷射→悬挂第二层钢筋网→喷射的方式完成密封工作[3]。在喷射过程中, 切记喷射厚度的把握。

谈及加固洞口段围岩技术, 主要是解决隧道顶端围岩结构易破碎、变形的问题的一种加固方法。在具体施工过程中, 应在仰坡坡面设置三个超长锚杆, 锚杆间距相同 (一般为40 cm) 。同时, 第一环和开挖线一般相距10 cm, 而第二环、第三环的间距需要保持40 cm。另外, 利用小导管在第一环同第二环间按照一定的比例进行注浆[4]。洞门挑檐防护技术是解决洞顶覆盖层厚度不足的一项技术。其主要是保证洞口成型的一种方式。

1.2 岩爆施工技术

岩爆是隧道施工中一种常见的情形 (如图1所示) 。为了避免造成严重的后果, 一般会进行综合防治。为了做好防治工作, 应事先对开挖隧道的施工现场周围围岩特征、水文地质进行细致的分析。岩爆发生的程度有深有浅, 其强度、大小直接决定施工单位应采取的方案。按照岩爆强度不同, 一般可分为以下几类, 第一类:微弱岩爆地段:该地段应进行表层软化, 通过在开挖表面洒水应对。第二类:中等岩爆地段:该地段应以软化围岩并促使围岩内部应力释放为主, 具体实施方法为, 在隧道断面轮廓线外一定范围内打设注水孔, 借此喷灌高压水[5]。第三类:双线隧道和多线隧道:这种情况要利用小导洞控制断面面积, 并借此释放岩层中高地应力, 从而达到目的。

1.3 涌水施工技术

针对隧道涌水地段 (如图2所示) , 应及时采取应对措施, 以免影响整个隧道工程施工。为此, 应做好防水、排水措施。在该地段施工之前, 利用仪器和超前探水技术预测该地段发生涌水的可能性大小。根据施工现场地下水的分布、含量情况确定开挖探水孔的具体深度。针对涌水地段, 一般会通过两种方法解决, 一种是封堵, 另一种是排水。封堵的常用方法是, 通过超前小导管注浆 (超前帷幕注浆, 如图3所示) 封堵涌口。同时, 要准备好填塞草袋和钢筋骨架, 以封堵突现的涌泥现象。在此基础上, 为了让封堵口更加牢靠, 还应该喷射混凝土。此外, 还应该及时掌握围岩收敛情况。

2 关于隧道不良地质段的施工管理

在实施隧道施工之前, 相关工作者应该结合设计图纸到现场全面了解隧道的内部及其周边环境状况。根据所了解的资料制定施工方案, 确保隧道施工顺利进行。

1) 针对该隧道, 可依据长隧短打的原则实施施工方案。对于地质偏软的地段, 遵循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的要求进行施工。对于洞口施工, 根据围岩状况采用不同的开挖方法。譬如, Ⅳ级、Ⅴ级适合超短台阶多步法开挖, 而Ⅲ级围岩适合上下台阶或全断面法开挖。此外, 洞口段开挖过程中, 还应该全面考虑洞内施工情况。对于涉及到钻爆、装运工作的内容, 应该选用合适的施工设施及工具进行施工。在洞内进行施工时, 借助挖掘机、装载机等采用无轨运输方式输送碴土。被运出来的弃碴应合理安置, 可以用作路基填方, 或弃运到指定弃碴场。隧道施工中针对供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地等应进行科学合理的选择和安排。

2) 关于隧道衬砌, 以全断面衬砌为主要方式。在软弱围岩段, 衬砌要紧跟开挖面进行作业。这部分工作需要借助大模板台车完成。隧道衬砌施工中, 常常用到混凝土, 关于混凝土的拌合, 一般采用自动计量混凝土拌合, 同时还会用到混凝土罐车和输送泵。衬砌施工要符合规范和标准要求。

3) 隧道施工本着安全生产、预防为主的原则。针对隧道不良地质段的施工, 每个环节都应该以安全施工为首要原则, 同时要以预防为主, 科学组织。具体到施工管理工作就是协调好安全与质量、工期、效益之间的关系。在隧道开始施工前, 要制定岗位责任制, 严格执行其管理制度。这样从根本上保证进度、质量及安全文明施工。选用施工队伍时, 应考量该施工队伍的实力和综合素质。对于参加过大跨度长大隧道施工且有经验的施工队伍是最佳首选。施工中, 进行必要的监控量测, 随时根据监控数据预测可能发生的情况, 如需调整方案要及时进行调整, 以防不必要的损失发生。

4) 其他注意事项。在隧道不良地质段的施工过程中, 还有以下几方面事项需注意。第一, 针对进出口段的施工, 必须按指挥员的指挥有序行动, 严格执行进出口登记制度, 以免发生不必要的危害。第二, 做好施工现场的监督工作;确认不良地质段的施工过程中的控制点, 为保证施工质量, 要服从监理工程师的管理。第三, 关于洞内的排水措施, 一般以自然排水为主;根据实际情况, 需要增加其他排水方案时要切合实际, 可行合理。

3 结语

由于隧道工程的日俱增多, 面对隧道不良地质段的施工也越来越多。为了不影响隧道工程整体的施工质量, 提升隧道不良地质段的施工工艺和技术是非常必要的。为了更好的开展不良地质段的施工活动, 施工单位应加强相关技术的学习, 针对不同地质状况进行科学分析, 选用合适的施工技术。

参考文献

[1]扶勇.高速公路隧道不良地质段施工技术对策——以四川宜泸高速公路隧道工程为例[J].江西建材, 2016 (3) :167.

[2]张吉灿.公路隧道不良地质段施工处理技术[J].交通世界, 2016 (2) :62-63.

[3]李丹.高速公路隧道不良地质段的施工技术[J].建材与装饰, 2016 (11) :258-259.

[4]蒋航程.试论隧道不良地质段施工技术及其管理[J].科技与企业, 2013 (9) :168.

[5]刘烨.公路隧道施工及其不良地质段施工处理技术分析[J].交通世界, 2016 (19) :92-93.

不良地质段施工 篇2

地质地段的处理

一、2007年10月1日，隧道K644+511~ K644+508出现塌方

1、地质描述

K644+511~K644+508段洞身围岩为强风化泥页岩夹砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，水主要从拱顶、右侧拱腰、掌子面中部和上部渗出。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高3m，环向长度12.5m，纵向长度3m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：按照设计C5-1方式支护（安装间距为50cm的I18工字钢，50cm×120cm的Ø25mm中空锚杆，24cm的C20喷射砼等），钢拱架安装到掌子面，并封闭钢拱架端部，在拱顶和拱腰各埋两根直径为50mm的泄水管。初期支护施工完后进行塌腔回填，采用M30水泥浆（1:1）或M30水泥砂浆灌注填充，塌方量根据回填量计算。

4、塌方充填量

采用充填水泥浆69.6T（92.06m3）。

5、处理时间

2007年10月1日~2007年10月8日，共8天。

二、2007年10月9日，隧道K644+ 506~K644+508出现塌方

1、地质描述

K644+506~K644+508段洞身围岩为强风化泥页岩、粉砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，拱顶、拱腰以及掌子面中部、左上部出现渗水。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高4.5m，环向长度15.8m，纵向长度2m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：喷10cm厚的C20喷射砼封闭围岩，掌子面喷10cm厚的C20喷射砼进行封闭，及时按照设计C5-1方式支护（安装间距为40cm的I18工字钢，50cm×120cm的Ø25mm中空锚杆，24cm的C20喷射砼等），钢拱架安装到掌子面，并封闭钢拱架端部，在拱顶和拱腰各埋1根直径为50mm的泄水管。初期支护施工完后进行塌腔回填，采用C25泵送砼填充，塌方量根据回填量计算。

4、塌方充填量

采用充填C25泵送砼105 m3。

5、处理时间

2007年10月9日~2007年10月15日，共6天。

三、2007年11月1日，隧道K644+461~ K644+ 452出现塌方

1、地质描述

K644+461~K644+452段洞身围岩为强～弱风化泥岩夹砂岩，岩 体极破碎且松散，裂隙发育，在开挖过程中出现塌方现象，在施工过程中，该段洞顶及掌子面出现掉块、塌方等现象，塌方桩号已延伸到K644+449，掌子面上部出现涌水现象，拱顶、右侧拱腰、掌子面中部和上部出现渗水，最大流量达146m3/S。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最大塌方高度在10m以上，环向长度16.5m，纵向长度12m，塌腔由高变低。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：

（1）加强初期支护，将钢拱架调整成间距为20cm的双层钢拱架，钢拱架半径按照C5-1施工，联结两钢拱架的联结筋间距调整为40cm，局部钢筋网片调整为4层，系统中空锚杆按照钢拱架间距加强支护，间距为20cm（纵向）×60cm（环向），每榀钢拱架的锁脚锚杆按照原设计施工。

（2）因塌方严重，每安装好两榀或三榀钢拱架必须及时进行喷射砼施工，施工完第一层后及时施工第二层钢拱架，待拱架靠拢掌子面后进行锚杆施工。掌子面必须采用C20喷射砼封闭，封闭厚度根据实际施工情况由施工单位和监理确定，但不小于10cm。（3）拱背回填采用C25泵送砼充填，因初期支护较薄，塌方较高，充填砼较厚，充填的砼落差较高，经多方面考虑，为了保证充填砼的过程中钢拱架不出现变形、喷射砼不出现开裂现象，必须在充填泵送砼前在拱背喷1m后的C20喷射砼作缓冲层。在施工初期支护过程中根据实际施工情况预埋填充层喷射砼和泵送砼管子以及排 3 水管（根据出水位置埋直径为50mm或100mm的排水管）。泵送砼分层充填，施工过程中根据实际情况确定，并做好监控测量。（4）因掌子面岩层松散，水较大，掌子面仍有塌方现象，该段塌方洞身按照上述方案施工，实际发生的工程量由监理根据实际施工情况确定。

4、塌方充填量 充填C25泵送砼825m3;

5、处理时间

2007年11月1日~2007年11月23日，共23天。

四、2008年5月17日，隧道K644+090~ K644+085出现塌方

1、地质描述

K644+090~K644+085段洞身围岩为强风化泥页岩、粉砂岩，岩体裂隙发育且破碎，渗水较大，拱顶、拱腰以及掌子面中部、左上部出现渗水。

2、塌腔范围描述

拱背塌腔最高8.5m，环向长度19.2m，纵向长度5m，塌腔由高变低，由宽变窄。

3、处理方案

为保证施工安全，经业主、设计、监理、施工单位现场讨论确定：（1）加强初期支护，将钢拱架调整成间距为50cm的双层钢拱架，钢拱架半径按照C7-1施工，系统中空锚杆间距为50cm（纵向）×100cm（环向），每榀钢拱架的锁脚锚杆按照原设计施工。（2）拱背回填采用C25泵送砼充填，因初期支护较薄，塌方较高，充填砼较厚，充填的砼落差较高，经多方面考虑，为了保证充填 砼的过程中钢拱架不出现变形、喷射砼不出现开裂现象，必须在充填泵送砼前在拱背喷0.5m后的C20喷射砼作缓冲层。在施工初期支护过程中根据实际施工情况预埋填充层喷射砼和泵送砼管子。泵送砼分层充填，施工过程中根据实际情况确定，并做好监控测量。

4、塌方充填量

采用充填C25泵送砼450 m3。

5、处理时间

上寨隧道出口不良地质洞口段处理 篇3

关键词:公路隧道;地表裂缝;拱顶下沉

中图分类号:U455.1文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0059-02

随着高等级公路建设的发展,特别是近年来山区高速公路的修建,公路隧道得到了广泛的应用。但是在穿越山岭时,由于受路线走廊带的限制或者路线标高等的控制,隧道不可避免的要穿越不良地质体。同时由于施工管理的不规范,在施工时不可避免会出现一些问题。及时、合理处理这些问题对工程建设有着非常重要的意义。

1 地质地貌及工程简介

隧址位于贵州省黔东南州丹寨县鸡照村境内,隧道穿越区为构造隆升低山工程地质区,山体为南北走向,地势总体北低南高,隧道与山脊近于直交,沿隧道轴向山体浑圆,两侧低,中部高。出口段地形较陡,坡角约37°。隧道采用分离式,左线总长为2 760 m,右线总长为2 727 m,隧道左线最大埋深370.0 m,右线最大埋深约368.0 m。

2 洞口处地质地貌(洞口段地质进行了补勘)

隧道出口位于一崩坡积体,崩坡积体平面形态总体呈似舌型,轴向最长175 m,横向最宽100 m,地势总体东高西低,坡体后缘基岩出露。据钻探揭露,上部覆盖块石土最深处29.7 m,平均厚度约18 m。崩坡积体后壁似呈不规则的圈椅状,局部为折线形,基岩出露,呈高约5 m～20 m、坡度55°～70°的陡坎,出露的岩性为泥灰岩,呈青灰色,岩质较新鲜。前缘隧道右线洞口两侧均有基岩出露,中后部为崩坡积块石土。崩坡积体表层覆盖0.5 m~1.2 m的崩坡积含碎块石亚黏土,下部为含有亚黏土的碎石土及块石土,结构较疏松。从钻探资料表明,孔隙较发育,贯通性较好较,钻探过程中出现漏水现象。块石的母岩成份为泥灰岩及砂岩。

3 原设计对该段的处理

原设计考虑到洞口段位于坡积体内,且碎石成分相对较大,在该段衬砌采用洞口加强段衬砌及30 mφ108×9大管棚的基础上,对该山体采用了地表注浆加固。注浆管采用φ50×4的钢管,管壁每15 cm交错布置直径为8 mm的孔,注浆浆液采用1∶1的水泥砂浆。注浆范围为:横向由隧道中心线向左、右侧各13 m;纵向由左、右洞明暗交接处起向洞身方向分别为44 m和40 m;竖向注浆深度由原地表至弱风化基岩至少3 m。

4 隧道施工情况

在洞口大管棚(30 m)及边、仰坡施工完成的情况下(此时原设计的地表注浆未实施),2008年7月20日,上半断面采用环形开挖留核心土法开始暗洞部分的施工。2008年8月17日,因截水沟、边仰坡地表开裂严重,洞内出现多道环向裂缝,停止洞内施工。2008年8月22日开始施做地表注浆。2008年9月7日恢复洞身开挖,截至2008年9月17日左洞累计进洞30 m,右洞32.5 m。此时隧道洞顶出现了多道纵、横向裂缝,同时洞内喷射混凝土也多处出现开裂。根据监控量测数据显示,左右洞地表下沉累计分别达58 mm、56 mm,洞内拱顶下沉最大值分别为34 mm、62 mm。通过量测单位对近期数据分析发现变形还在持续,且有加速的迹象。另外边坡咨询单位在洞顶布设的深孔位移监测桩数据显示洞口处仰坡出现明显的异常带,分析认为在距孔口深20.5 m处有形成华东面的趋势,据此边坡咨询单位发出了二级预警报告。针对该情况,2008年9月18日,业主约请设计单位、监理单位、咨询单位、监控量测单位等现场勘察。

5 问题分析及处理方案

对该隧道出现的地表裂缝、拱顶下沉及喷射混凝土开裂现象,分析认为主要是以下两方面的原因:(1)隧道所处山体围岩破碎,且原设计的地表注浆加固也未让实施,这样就未能有效发挥和利用围岩的自承能力,导致洞内开挖后围岩的塑性变形过大。(2)隧道开挖后应力的重分配和开挖爆破的影响。虽然边坡进行了防护处理,但由于坡体地下水状况变化较大,开挖必然会引起边坡应力调整,加上坡体岩体松散、施工爆破的影响等,从而导致山体的开裂和下沉。根据现场对问题成因的分析,首先要求施工单位立即停止掌子面开挖,并喷射10 cm厚的混凝土封闭掌子面。对ZK173+618(明暗交接处)~ZK17+585、YK173+634(明暗交接处)~YK173+600采取以下措施:(1)洞内采取临时钢支撑,对以开挖上半断面采取临时仰拱封闭。(2)上半断面拱脚每侧增设2根4 m长的φ22的锁脚锚杆。(3)洞内采用6 m长的φ50×4的小导管进行径向注浆加固。(4)隧道下导坑落底后,在坡积体范围内加固隧道仰拱基础。(5)加密二衬混凝土钢筋间距,及时施作二衬。根据随后的施工情况,在临时支撑的保护下,施作了洞内径向小导管注浆后就已基本控制的围岩变形,从监控量测数据来看地表开裂和拱顶下沉都得到了有效的抑制。最终在实施完以上所定的措施后,隧道成功的穿越了该段不良地质段。

6 几点认识和体会

(1)洞口处的地勘一定要尽可能的详细准确,因为进洞及洞口段的施工是隧道施工的难点和重点,在准确的地勘前提下,工程设计人员才能做出合理的设计,施工员才能做出合理、安全的施工方案。

(2)控制和节约投资是我们对国家和人民负责的态度,但这些必须建立在科学的基础上、建立在安全的基礎上,不可盲目的一味考虑节省投资。否则的话会事与愿违。

(3)在解决突发问题时,时间上一定要快。各方一定要及时赶赴现场,第一时间掌握现场真实情况,这样不仅利于我们工程人员做出正确的方案,更重要的可是以避免人员伤亡、减少财产损失。

Bad Geological Section Processing of Shangzhai Tunnel

Zhou Kang, Xiao Songtao

Abstract: In this paper,we made a discussion of causes and handle suggestions,of the surface cracking、dome subsidence and inside shotcrete cracking,which occur when the export of Shangzhai tunnel crossed the integrated slope.

不良地质段施工 篇4

某市政道路工程项目属于双向六车道城市的一级次干道, 该道路的红线宽度为70 m, 期间机动车道设计行车的速度为40 km/h, 路面结构为沥青路面结构层。该工程道路的高边坡有着非常丰富的地下水, 而且水位比较高, 土体的黏距离比较差, 土岩面属于潜在的滑移面, 很容易导致滑坡或者促使边坡失稳, 因而被叫做不良地质路段的高边坡。

2 高边坡的设计措施

该工程道路属于城市一级次干道, 因而交通比较繁忙, 其边坡的最大高度接近50 m, 一旦发生边坡安全事故, 很容易给人们的生命以及财产造成巨大损失, 且抢险抢修工作非常困难, 所以在对该路段边坡进行施工前需要按照一级边坡做好勘察设计工作。由相关规定可知, 当岩质边坡处于30 m以上、土质边坡为15 m以上时, 设计人员要采取动态设计方法作特殊设计, 并且要明确提出有关施工方案特殊要求以及实际检测所需, 另外对于施工现场地质的实际情况以及应力检测等各方面的信息都要及时进行校核、修改及补充。因此, 工程设计单位针对设计变更采取了下面几点措施:

1) 当边坡的稳定安全系数不超过1.0时, 施工人员可以采取深层锚杆加格构梁来加固。

2) 当边坡稳定系数处于1.0~1.30之间时, 施工人员可以采用普通锚杆和挂网喷射混凝土相结合的方法对边坡进行加固。

3) 当边坡稳定系数超过1.30时, 施工人员可以采用浆砌块石肋式骨架来保护边坡。

4) 为了避免边坡受到地表水以及地下水的危害, 施工人员需要在潜在的边坡塌滑区的后缘设置相应的截水沟;在边坡的坡脚、分级平台以及支护结构处设置排水沟。

5) 设计要明确提出边坡施工时监测点的布置位置以及检测需求, 进而确保能够获取反馈信息并能及时采取积极有效的解决对策。

3 高边坡加固施工技术

3.1 边坡的开挖

1) 开挖原则。开挖边坡时需要坚持“自上而下、分级施工、跳槽开挖、及时支护”的逆施工方法进行。一级边坡开挖完就要立即对其采取必要的防护措施, 而多余的土方要及时运走;开挖边坡时一定要确保边坡整体的稳定性、平整度和坡率;有些地段的岩体破碎程度比较严重, 一些岩层甚至出现了倾斜现象, 这时就需要隔断开挖。

2) 开挖的方式。为了确保边坡施工时的稳定性和安全性, 施工人员在对该工程开挖边坡时需要采取预裂光面爆破的施工方法;对于土夹石等地质情况比较复杂的地段, 施工人员还需采取小孔径的手风钻进行钻孔;土质边坡则需人工辅助和机械相结合的方法进行开挖。

3) 边坡排水。开挖边坡前需要在山坡一侧做好截水沟, 以便施工时能将地面水引走。施工人员要沿着坡顶走向来修筑排水沟将雨水疏导走, 并且还需采取有效措施来防治滑坡事故的发生。

4) 验收工作。边坡开挖后还需对边坡设计的尺寸、坡度以及平整度等各项质量技术指标作详细的检查验收工作;如果发现有欠挖或者超挖的边坡要及时修正处理, 直到质量满足施工设计要求为止。

3.2 挂网喷射混凝土

1) 搭设脚手架。施工人员需把钢管支架放置在平整坚实的面层, 且一定要采取必要的排水措施;脚手架搭设的跨度、步距和立柱之间的距离要调整好, 确保可以满足施工设计以及施工规范规定;另外钢管架与边坡壁面之间还要设置相应的刚性拉结, 以确保整个施工过程的安全。

2) 坡面要整修好。施工人员要将坡面上残留的符石以及岩碴清除干净, 坡面上的空洞要采取必要的补砌措施, 随后采取适量的高压水把受喷面冲洗干净;一些坡面上的局部区域不太稳定, 就需要采取必要的加固措施;坡面上一些裂缝比较大的部位施工人员需进行灌浆或者勾缝处理;另外施工人员也可在上面设置数量适宜的排水孔。

3) 挂网。钢筋网以及锚杆交接的地方一定要焊接牢固, 这样在喷射混凝土时就不会出现钢筋位移的情况。

4) 喷射混凝土施工。 (1) 认真检查并清理干净坡面。一般施工人员需要采取适量的清水将坡面冲洗干净, 对于岩层的表面一定要保持充分的湿润度, 然后才能喷射混凝土, 之后还要对其找平。 (2) 开展喷射混凝土施工作业。施工人员在正式喷射混凝土前需要开展试验工作, 进而得出水压、风压以及喷嘴和受喷面之间的距离等准确参数。喷射混凝土的施工机械要事先调试好, 并且要注水通风, 所有的风路和管路都需清通, 另外料斗上口处还要设置筛网, 以防超径骨料渗入机械中。施工人员还要安排好喷射混凝土的顺序, 且在喷射过程中必须确保喷头可以始终正对着受喷面, 喷射的速度要均匀, 然后按照顺时针的方向将其缓慢移动进行喷射。此外需注意的是不管是上料还是喷射必须确保连续进行。

5) 做好养护工作。第一次喷水养护需在混凝土终凝后进行, 其压力要适宜, 不然会冲坏喷射混凝土的防护层表面;在养护施工时若有剥落、外鼓、裂纹以及色泽不均匀等诸多不良现象出现, 养护工作人员应及时分析原因并采取有效的补救措施, 防止留下安全隐患问题。

4 结语

不管是处于怎样地质路段的高边坡工程, 它们都会对附近道路和建筑物的安全有着非常重要的影响, 工程施工过程中要严格按照施工流程开展作业, 施工人员要严格控制地质勘察、动态设计、工程施工等各个流程的质量, 以确保工程项目能够充分发挥其各方面的功能。

参考文献

[1]毛艳军.不良地质段市政道路高边坡施工技术[J].科技情报开发与经济, 2012 (21) .

[2]时伟生.某隧道洞口高边坡加固整治措施[J].科技信息, 2012 (31) .

不良地质段施工 篇5

关键词：双护盾TBM；不良地质；空腹管片

1 双护盾TBM概述

双护盾TBM，全称为双护盾隧洞掘进机，是各类隧洞施工的主要机械设备，在我国铁路工程和水利工程以及其它类型的隧洞施工中发挥了重要的作用。相较于敞开式掘进机来说，双护盾掘进机在适应力方面表现更佳，在不良地质条件洞段的施工中也比敞开式掘进机表现更为稳定，并且安全度更好，环保性能更好。在引大入秦工程中，应用双护盾TBM进行隧洞的掘进施工，取得了良好的应用效果。即便如此，在应用双护盾TBM在不良地质洞段进行施工的过程中，也要根据实际的地质条件状况和施工要求，制定和设计科学合理的施工方案，采取恰当的施工方法，才能使双护盾TBM的优势得以充分的发挥，才能在保证施工质量的前提下如期完成施工进度。

应用双护盾TBM进行隧洞掘进施工的过程中，需要在护盾按进行管片的安装，开挖掘进的同时在管片与岩壁之间的空间内用豆砾石进行填充，在对豆砾石材料之间的空隙进行灌浆处理，使其形成压浆混凝土，以保证隧洞结构的稳定性和坚固性。管片是在护盾内侧进行安装的，因此在掘进的过程中，地质人员和施工人员无法直观的看到管片连续安装的情况，因此对于隧洞岩层的不良地质构造及时全面的发现，更很难及时采取合理的措施对不良地质进行处理，这就给隧洞灌浆止浆的施工带来困难。为了保证隧洞施工的质量和施工要求，施工单位在采用双护盾TBM进行施工过程中如何能够连续安全管片，又能在必要条件下将岩石界面暴露出来成为难题，也是本文研究的重点问题。

2 双护盾TBM空腹管片的设计

双护盾TBM在进行开挖掘进的过程中，安装管片是利用护盾末尾固定的起重机来操作的，管片安装循环的周期与TBM掘进的循环周期是一致的；在掘进的过程中，隧洞会对TBM产生反作用力，而这种反作用力会通过TBM传递到护盾内的管片上，因此管片的安装是周期性并且是连续性的。

在实际的施工过程中，隧洞的地质条件不是保持不变的，而是随着掘进的推进而发生变化。断层、破碎带等不良地质构造是隧洞掘进中经常遇到的，严重的地质构造，如大型的空穴、破碎带、溶洞也屡见不鲜。同时施工合同也有具体的要求，比如要求管片与岩壁之间要进行回填并灌浆处理，即使是薄弱的拱顶，其强度也有具体的要求。为了能够对各种不停的地质结构进行恰当的处理，并且保存止浆环之间有恰当的等间距，就需要将开挖后的岩石能够暴露出来。那么在复杂的地质构造条件下，TBM掘进与管片周期性连续施工之间就会产生末端，管片施工与止浆环施工之间的矛盾也显现出来。为了有效的解决矛盾，保证施工质量和施工进度，本文提出针对复杂、不良的地质洞段采用空腹管片衬砌的施工方案。

在部分结构复杂的洞段，使用空腹管片代替原有的混凝土管片，二者在外形和尺寸方面都没有任何不同，只是空腹管片内部结构设计为空腹，并设计有腹柱两根，材质为铸铁材料或者钢材料。

空腹管片与原有的混凝土管片相同留有机械插孔，便于空腹管片的安装。在其内部设置有筋板，以将推力传递给管片。在空腹管片上设计有专门的导向槽，结构与混凝土管片的结构是一样的。混凝土通过空腹管片伸入到混凝土管片，这样可以形成止浆环，从而起到止浆和止水的目的。在安装管片的过程中，为了保证精度要求，在空腹管片的周围设置必要的止水条槽，同时配备有止水条。在精度要求上，空腹管片与混凝土管片的要求是一致的。

由于在重量要求上，空腹管片与混凝土管片差不多，因此在安装方面空腹管片与混凝土管片在工艺上没有任何差别，按混凝土管片的安装方面即可，在此不在做详细的阐述。二者相较而言，其不同点在于护盾向前推进于空腹管片相脱离后，需要在空腹管片与岩壁之间进行必要的局部支护，在此可采用钢板垫块来起到稳固支护的作用。特别是对管片底部需要采取轻轨支撑，这样才能保证管片之间的有序性不至于发生错台的现象。

3 空腹管片在不良地质洞段中的应用

3.1 在断层、裂隙地质条件下的应用

双护盾TBM在穿越不良地质洞段时是否应用空腹管片，主要还是取决于断层、裂隙的程度和大小，当断层或者裂隙所造成的影响超过30cm的范围时，就可以采用空腹管片，而且管片使用的数量、安装工艺也要充分的结合断层、裂隙的实际情况。使用空腹管片的范围要超出断层、裂隙影响的范围，一般以超出50cm为宜，这也是为了保证不良地质条件下施工的质量。空腹管片在安装完成后，要注意设置止浆环，通常止浆环的宽度以40cm为宜，起到不良地质洞段与良好地质洞段分隔的作用。止浆环的设置一般采用喷混凝土的方法来施工，可独立施工，也可与支护同时施工进行。如果岩石破碎的程度属于轻微破碎，岩石稳定性并没有因此受到影响，直接在空腹管片内喷混凝土即可，无需另做喷锚支护。但是如果断层或者裂隙严重，岩石破碎程度较重，可将空腹空间加以利用，对软弱层进行开挖，然后进行混凝土的浇筑，从而增加岩石的稳定程度。断层要素示意图如下图1所示：

3.2 空腹管片在止浆环设置中的应用

在灌浆的过程中，进行止浆环的设置，是为了进一步提高洞段开挖支护的稳定性，保证工程质量。由于空腹管片的设计和应用，使得止浆环的设置更加便捷。在布置止浆环的过程中，其间距的设置取决于设备所具有的灌浆能力，一般来说，在安装混凝土管片的过程中，每隔15m安装一个空腹管片。利用空腹，在相邻的管片与岩壁之间安装圆弧薄钢板，钢板安装完成后无需拆模。当管片与护盾相脱离后，在进行混凝土的喷射。在相邻的管片与岩壁之间喷设止浆环，然后将空腹管片也采用混凝土喷射的方式浇筑到设计内径。

4 结论

双护盾TBM穿越不良地质洞段的施工中，设计空腹管片，利用空腹设置止浆环，采取分区灌浆的方式能够很好的保障灌浆的均匀性，对于保证工程质量十分有利。同时，安装空腹管片可以通过直喷混凝土的方式对岩壁起到支护的作用，对于节约施工成本，提高施工效率也具有积极的作用。

参考文献：

[1]宋天田.TBM应用与施工技术研究[D].四川：西南科技大学，2012.

[2]张镜剑. TBM的应用及有关问题和展望[J].岩石力学与工程学报，2014.

不良地质段施工 篇6

大伙房水库输水工程 (一期) 位于辽宁省本溪市桓仁县及抚顺市新宾县境内, 主体隧洞长85.32km, 坡度1/2380, 开挖洞径8.03m, 成洞洞经7.16m, 采用以掘进机为主 (简称TBM) 、钻爆法为辅的联合作业方式进行施工。

2 地质概况

TBM施工至桩号27+570m~27+550m段围岩为黑色煌斑岩及红色正长斑岩, 岩石为较软岩~中硬岩, 新鲜, 岩体较破碎~破碎。该洞段发育断层MDf10-58, 穿越桩号为27+548.7~27+568.5m, 产状为NW290°∠NE75o, 宽约0.4m~1.3m, 由断层泥、断层角砾岩及压碎岩构成, 断层泥宽0.6-1.5cm, 断层上、下盘面起伏光滑。

3 加固施工

采用“两封一灌”的方式进行加固:底板钢的拱架采用φ25锁脚与I10工字钢进行连接, 顶拱120°范围内施做系统锚杆, 使钢拱架成为一个完全封闭的骨架;底板浇筑边顶拱喷射混凝土与C25混凝土进行连接, 形成完全封闭的薄壳;采用固结灌浆方式使隧洞周围的松动岩体形成胶结的完全封闭的一个整体。

4 固结灌浆方案

4.1 设计原则

固结灌浆分两步施工, 第一步为初灌, 第二步为复灌。逐步灌实, 确保固结灌浆质量。初灌采用低压浅孔、浓浆灌注, 在喷射混凝土以内形成一道封闭环, 为复灌提供一个“混凝土覆盖”, 防止复灌时漏浆、串浆, 同时复灌时可以增大压力, 提高固结灌浆质量。灌浆压力与工程地质条件密切相关, 采用工程类比法, 初步确定灌浆压力, 然后通过现场灌浆试验, 予以调整、修正。

4.2 灌浆参数

考虑地质条件和永久观测孔布设等原因, 试验段设在27+555.00~27+565.00段, 长度为10m。分两步施工, 第一步为初灌, 采用低压浅孔、浓浆灌注, 第二步为复灌, 采用高压深孔、逐级变换浆液灌注, 确保固结灌浆质量。

4.2.1 初灌设计参数

初灌设计参数为:两序、全孔一次灌浆;水灰比:0.5:1;压力:0.1MPa~0.3MPa;孔间距:排距1288mm, 环内间距1500mm±200mm;钻孔深度为:1.5m;灌浆顺序:由下至上, 从两侧向内施工;灌浆结束的时候要按照合理的压力, 停止灌浆孔位置吸浆操作, 当灌注5min的时候, 方可结束灌浆。

4.2.2 复灌设计参数

采用边顶拱喷射混凝土、底板浇注混凝土及初灌形成的环向密封圈作为复灌的压板, 先固结底拱, 再固结边顶拱。

在拱腰上部灌浆孔布置需要呈环形, 造孔与灌浆需要分步进行, 每环的孔为12个, 其中8个为Ⅰ序孔、4个为Ⅱ序孔, 我们还要对风管、钢拱架及其连接筋产生的影响进行估计, 环与环之间的距离在1288mm, 灌浆孔环内的距离为1437mm, 圆心角为20.5°, 在风管的位置需要加密Ⅰ序孔2个, 环内之间的距离为737mm。

底拱围岩受力情况进行科学的预估, 加密布孔, 提高底拱固结密实质量, 控制底拱上抬和隧洞的整体下沉变形。底拱144°内布置灌浆孔7个, 其中3个为Ⅰ序孔、4个为Ⅱ序孔, 我们还要对钢拱架及其连接筋的影响进行估计, 环与环之间的距离为1288mm, 环内的距离1682mm, 圆心角为18°。

固结灌浆孔深3500mm, 压力初拟为0.3 MPa~0.5MPa, 采用浆液水灰比为1:1、0.8:1、0.5:1的水泥浆。

4.3 灌浆施工

制浆、灌浆系统分别设在主洞一侧所架立的操作平台上, 操作平台布置不影响TBM洞内的正常作业, 并在洞内设置简单的沉淀污水的池子, 对污水泵进行科学设置时, 将沉淀的污水排放到扩大洞室内进行污水处理。在灌浆施工过程中, 电、水、风的布置与供应需尽量与TBM施工配合使用。

4.3.1 工艺流程

布孔钻机就位按设计孔径钻入岩石至设计孔深清孔插入注浆塞灌浆结束条件封孔 (未满足结束条件则返回灌浆直至满足结束条件封孔) 。

4.3.2 造孔

采用150型地质钻机造孔, 钻孔直径为50mm, 孔深为3.50m;按程序分步骤分段灌浆, 先到Ⅰ序孔, 由低往高进行造孔。造孔角度一般应垂直围岩表面, 钻孔过程中采用措施控制斜孔, 确保孔底偏差不大于1/40孔深。开孔部位采取慢速低压钻进, 对钻孔进行冲洗水、钻孔压力等, 反映岩石与混凝土的特性, 这些特性要进行监测与记录。钻孔结束后, 用木塞封堵进行妥善保护, 直至验收合格。所有钻孔统一编号, 注明施工次序。

4.3.3 灌浆

1) 制浆:采用P.O.32.5的普通硅酸盐水泥, 采用搅拌机进行自行搅浆, 搅拌结果需要通过试验进行确定。当浆液搅拌均匀之后对浆液密度进行测定, 并使用前用筛网进行过滤。注入的灌浆量需要达到300L以上或灌注时间需要达到一小时, 如果灌浆压力与注入率没有任何变化的时候, 浆液水灰的比率需要改浓一级。当注入率大于30L/min的时候, 需要根据具体情况对浆液的浓度进行调整, 灌浆水灰比率为0.8:1及0.5:1。制浆材料需要进行称量, 误差必须小于5%。保持5℃~40℃之间浆液温度。若用热水制浆, 不得超过40℃水温, 配制的浆液超过规定时间应作废浆处理。

2) 灌浆施工:确定灌浆单元;按环间分序、环内加密的原则进行灌浆, Ⅰ序孔注浆停止后8到12小时, 才能进行下一个Ⅱ序孔的灌浆;我们主要采用单孔灌浆的方式;吸浆量小时可采用同一环上的两孔并联灌浆, 保持孔位对称;当发生串浆时, 采用群孔并联灌浆的方式, 最多不超过3个孔数, 灌浆压力要及时控制, 防止岩石面与混凝土面出现抬动现象。

3) 灌浆压力:设计灌浆压力以初期支护不受破坏为原则。最大压力设计为0.5MPa, 灌灌浆过程中, 尽快达到设计压力。不合格或已损坏的压力表严禁使用。

4.3.4抬动观测

灌浆施工中安装抬动观测仪器, 随时监测岩面或混凝土面抬动情况, 加强灌浆洞段的安全监测。

4.3.5封孔

灌浆结束时要及时进行封孔, 封填前需要对孔内进行系统的清理, 采用水泥砂浆纯压式进行抹平封孔。封孔原料的水灰重量比为0.5:1, 延续30min之后, 封孔结束。封孔需要做到无空洞、密实、孔口平顺。

摘要：本文通过对大伙房水库输水工程 (一期) 进行分析, 提出地下洞室施工遇不良地质采用固结灌浆方案。

关键词：大伙房水库,固结灌浆,地质段

参考文献

不良地质段施工 篇7

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内, 金康隧道Ⅰ标延伸段属于场内交通1#公路中间部分之一, 布设于大渡河左岸, 由桩号K2+980~K4+650 m段组成, 长1 670 m, 是连接进厂交通洞和上游围堰的重要交通运输通道。

2 塌方处理施工措施

隧道从大桩号至小桩号开挖至K3+100 m桩号时, 由于围岩情况不理想, 据现场情况, K3+100~K3+130段由Ⅲ类支护改为增加钢拱架支护, 上述30 m范围在进行顶拱小药量扩挖过程中, 因爆破振动, 诱导较严重塌方。

该段区域地层为晋宁-澄江期中粗粒花岗和夹辉绿岩, 该段岩体裂隙发育, 岩石破碎, 结构面胶结较差, 洞壁成型较差;加之裂隙水发育, 段面渗水严重, 是形成该段塌方的重要原因。

为充分保证洞内人员设备安全, 防止发生二次塌方, 经过对现场情况认真分析, 处理塌方时把现场分为两个部分 (如图1所示) :加固段和塌方段。

加固段处于塌方洞段后17 m范围 (K3+130~K3+147) , 由于塌方影响, 分析该段有可能进一步坍塌, 因此有必要进行加固处理: (1) 架立钢筋肋 (Φ25、间距0.33 m) , 并将钢筋肋焊接在锚杆外露端或垫板上, 布置纵向分布筋 (Φ25、间距0.5 m) , 形成钢筋网格, 最后进行C25混凝土 (厚以覆盖钢筋肋为准) 喷射施工; (2) 进行预应力锚杆 (Φ28、长6 m、间排距1 m×1 m) 支护。通过上述措施强化支护, 有效地束缚住围岩进一步变形, 为塌方段的处理提供“稳固后方”。

塌方段长达30 m (K3+100~K3+130) , 其中K3+130~K3+128段, 从观测数值分析, 左边墙变形量较大, 用肉眼可明显看出岩石胀裂, 作为塌方边界, 是塌方段支护的“桥头堡”, 应采用强化支护方式处理。在原断面下, 进行架立钢拱架 (Ⅰ18工字钢, 间距0.5 m, 共设5榀) 施工, 预应力锚杆 (Φ28、长6 m、间排距1 m) 跟进支护, 最后喷射C25混凝土 (厚度以喷平钢拱架为准) , 作为处理塌方段的过渡范围。

塌方段采用上、下两层分时段处理:

1) 上层处理。因塌方过后一段时间内, 洞内经过多次小范围坍塌, 已经逐渐趋于相对稳定状态, 这时在确保没有掉块或塌方的安全情况下做好以下工作:

(1) 对塌方石碴进行清理并进行平渣工作 (大石小药量解爆改小, 平整塌方渣料, 作为作业平台) , 在平整完成的作业平台上搭设Φ48钢管脚手架, 并及时对顶拱空腔部位进行素喷封闭;

(2) 以每架立五榀钢拱架为一段进行I18工字钢拱架制安装, 0.5 m/榀, 进行锁脚锚杆 (Φ28、长4.5 m) 及预应力锚杆 (Φ28、长6 m、间排距1 m) 施工, 以达到稳定围岩的目的;

(3) 钢拱架外侧架立模板, 并在顶拱空腔部位预埋φ110吹砂管 (顶拱空腔最大高度达11 m, 不可能全部进行混凝土回填, 采用后期吹砂回填) , 浇筑C25混凝土护拱 (厚度不<2 m) 。

上述程序 (每5榀拱架作为一循环) 反复循环前进, 直至安全穿过塌方段。

2) 下层处理。由于上层喷混凝土, 锚杆及拱架、护拱砼已经形成整体, 因此塌方段下层处理可以分段进行。先开挖出2榀钢拱架钢腿位置, 进行钢拱架接腿, 再进行预应力锚杆 (Φ28、长6 m、间排距1 m) 及喷C25砼 (厚以喷平钢拱架为准) 封闭, 至全部完成为止。

3) 顶拱塌腔吹砂回填。上下层均处理完成后, 最后通过预埋φ110吹砂管进行吹砂回填, 至顶拱空腔基本填满为止。塌方段处理如图2所示:

3 渗水条件下隧洞施工措施

长河坝水电站1#公路Ⅰ标延伸段开挖至K3+236~K3+233段时, 隧道出现大量渗水 (约200 m3/h) , 而且不断增大, 最大达400 m3/h。岩面若干部位地下水呈股状喷射而出, 导致支护作业无法进行, 工程施工安全处于不受控状态。经参建各方共同研究, 调整了隧道支护结构, 采用以下施工措施:

1) 由于渗水导致钢支撑内部喷射混凝土大量掉块, 局部无法喷护, 不能有效形成束缚围岩拱圈, 因此排水是首要任务。采用方法是在渗水点打排水孔, 用胶管集中引排至排水沟, 然后再喷砼。喷砼采用掺水玻璃干喷法施工, 喷射时根据渗洞壁渗水特性, 适当调节干喷料用水, 最大限度吸收渗水, 在水玻璃的作用下, 迅速凝固。

2) 在掌子面已开挖段加固结束后, 进行下部左侧导洞开挖, 目的主要是利用导洞引排掌子面渗水, 减小后续扩挖时掌子面渗水量, 便于锚喷支护跟进。导洞超前扩挖15~20 m, 开挖断面不超过12~16 m2, 以扩挖掌子面渗水量明显减小为限。导洞周圈采用光爆, 以确保导洞自身稳定。为改善导洞施工条件, 导洞开挖钻孔时, 在洞壁临时挂防水布, 改善钻孔作业环境。

3) 导洞开挖一定距离后, 掌子面渗水明显减少时进行扩挖, 扩挖前做超前小导管, 管长4.5 m, 集中渗水点钻孔用作排水孔, 采用软管集中引排。扩挖采用短进尺, 弱爆破。每扩挖一排炮 (1~1.5 m) , 即进行钢支撑及喷砼加固 (喷护采用1方案进行) 。

4) 在1#公路Ⅰ标延伸段出水点较多的地段, 在边墙不同高程处用锚索钻机斜向山里方向打深排水孔, 孔深30 m以上, 孔径φ105 mm。

5) 充分估计后期施工中渗水增大的可能, 存在涌水风险, 增加洞内相应排水设备以及备用电源。

4 顶拱集中涌水条件下的施工措施

隧洞开挖至K3+988时 (对面开挖支护至K3+980) , 受断层和较大渗水压力影响, 右侧顶拱发生塌方形成空腔, 隧洞贯通。同时, 顶拱伴随巨大涌水, 根据现场投入抽水设备估计, 涌水量约600 m3/h。在这种情况下, 采取了以下措施:

1) 加强涌水段后方洞段支护强度。处理涌水洞段首先要考虑已经开挖洞段的整体稳定, 确保施工时人员设备安全, BK2+988~BK2+992靠近涌水段, 对该段加固尤为重要, 首先采用台车进行深排水孔 (孔径Φ75, 孔深10 m, ) 施工, 然后进行系统锚杆 (Φ25中空锚杆, L=4.5 m) 施工, 根据实际情况, 局部施工Φ25中空锚杆, L=6 m长锚杆。

2) 涌水段上层右侧施工 (即涌水以下部位) 。考虑到涌水巨大的冲击力量, 采用“型钢支架+钢拱架+模板一体化”施工法进行回填C20混凝土浇筑施工。即在已经开挖支护完成洞段预先焊制型钢支架, 然后把钢拱架按设计尺寸要求焊制在型钢支架上, 再把模板安装在钢拱架上 (采用3 mm铁皮焊制在钢拱架上) , 把钢支架 (支撑用) 、支护钢拱架和模板形成一个整体。同时在BK2+980~BK2+988段 (即涌水段) 上层靠河侧采用弱爆破施工, 将渣料回填至下游BK2+970处, 形成施工平台;采用2台装载机前拖后推的方法使钢拱架支架+模板就位, 利用地锚 (Φ25, L=3 m, 间距3 m, 排距0.7 m) 将钢拱架支架+模板固定。安装模板和顶部遮水板 (均采用3 mm钢板) , 浇筑第一层砼。为保证钢拱架支架+模板的安全性, 混凝土回填速度约18 m3/h。

边墙混凝土施工完毕后, 搭设顶拱脚手架、安装遮水板, 让水流集中到排水漏斗 (预制) 中, 通过排水漏斗中排水管 (Φ150钢管) 把水引排出来。在遮水板以下浇筑第2层混凝土。

3) 涌水段上层左侧施工。首先对左侧未开挖山体进行超前小导管施工, 超前小导管 (Φ42钢管, L=4.5) 插角约10°, 开挖推进1.5 m左右, 进行管棚 (Φ50钢管, L=6) 施工, 管棚插角约20°, 与小超前小导管与增设管棚间隔布置;砌断面采用控制爆破进行开挖, 进尺1.0 m;然后折除右侧钢支架2榀, 并安装左侧钢拱架, 与右侧钢拱架形成对接, 并喷C20混凝土, 以喷平刚拱架为准。喷护完后立即进行锚筋桩施工 (3×Φ25, L=9 m, 间排距2.0 m, 梅花型布置) 。按每2榀拱架为一个循环, 直至完全完成左侧洞挖施工, 顺利穿过涌水段。如图3所示:

4) 涌水段下层开挖支护施工。由于上层喷砼、锚杆及拱架, 护拱砼已经形成整体, 因此该段下层处理可以分段进行。先开挖出2榀钢拱架钢腿位置 (避免上部拱架侧翻) , 进行钢拱架接腿, 再进行右侧混凝土浇筑 (存在塌方空腔) 及右侧喷C20砼 (厚以喷平钢拱架为准, 满足隧道限界要求) 封闭, 然后进行锚筋桩 (3×Φ25, L=9 m, 间排距2.0 m, 梅花型布置) 施工, 外露0.5 m, 与焊接于拱架上, 形成整体。这一程序反复循环前进, 直到穿过BK2+980~BK2+988涌水段。

5 结语

1) 隧道在施工中, 应该结合当时的地质条件, 集思广益, 提前作好地质预报, 尽量采取合理的施工方法, 避免产生塌方。如塌方产生后, 首先应该做好塌方前段的稳固, 再采用合适的施工方法处理。

2) 遇渗水或涌水地段, 必须做好防水与排水的结合, 考虑是否可以采取分部位进行处理, 根据施工需要, 尽量将渗水或是涌水导排出工作面, 创造较干燥的施工环境, 从而保证隧道的施工安全。

摘要：通过对长河坝水电站金康隧道塌方、渗水处治措施的介绍, 为类似工程问题提供了借鉴。

不良地质段施工 篇8

随着我国隧道建设的快速发展, 隧道掘进机 (TBM) 在我国的应用越来越普遍。TBM是目前最先进的隧道施工设备, 可以实现连续掘进, 能同时完成破岩、出碴、支护、运输等作业, 实现了工厂化施工, 掘进速度较快, 效率较高。

单护盾TBM主要应用于软岩, 其掘进模式适应于撑靴不能支撑于围岩上提供掘进所需反力的不稳定及不良地质地段 (Ⅳ、Ⅴ类围岩) , 掘进通过辅助油缸进行, 由管片提供掘进反力, 调向灵活度差, 在地层软弱时刀盘易“栽头”, 刀盘转动产生的扭矩由盾体与围岩、管片与围岩的摩擦力力矩提供, TBM掘进完成后必须拼装管片后辅助油缸顶住管片才能掘进, 掘进速度相对较慢 (见图1) 。

甘肃省引洮供水一期工程总干渠7#隧洞工程是国内首次使用单护盾TBM进行隧道掘进。由于本工程隧洞较长, 地质条件复杂, 不良地层段TBM施工存在较大局限甚至出现掘进受阻情况, 严重影响工程顺利进行, 因此在进入该类地层前应提前考虑好应对措施是非常必要的。

1 工程概述

引洮供水一期工程总干渠7#隧洞工程位于甘肃省渭源县境内, TBM施工段长16986米, 断面为圆形, 平纵设计均为直线, 沿出口至进口方向为1/1650的上坡掘进, 主要采用一台全新单护盾TBM施工。该工程TBM由主机、后配套、加利福尼亚道岔组成, 总长380.3m。其中主机长10.3米;后配套由17节拖车组成, 总长170米;加利福尼亚道岔由29节平板车组成, 总长200米。TBM设计允许最小转弯半径500米, 设计最大推力28883kN, 额定扭矩4000kN.m, 脱困扭矩6312 kn.m, 转速为0-8rpm。

2 主要地质情况

2.1 总体地质情况

隧洞起止桩号46+715.00～64+001.00, 全长17.286km, TBM施工段长16.986km, 其中Ⅳ类围岩占14.5%, Ⅴ类围岩占总85.5%, 具体分段见表1。

2.2 不良地质同段主要分布情况

不良地质洞段主要包括:53+994～54+180段合计186米、59+119～59+248段合计129米、59+814～60+030段合计216米、60+343～60+572段合计229米、60+663～61+270段合计607米, 总计1367米。

2.3 不良地质岩性情况

隧洞砂岩段地层主要有粉细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩和互层状砂岩、泥岩, 该类围岩泥质胶结为主, 局部为钙质胶结, 细粒结构, 局部含砾石, 具厚层～巨厚层状构造, 成岩较差, 结构疏松, 多孔隙, 亲水性强, 遇水极易软化、崩解, 强度低, 干湿效应明显, 具塑性流变, 具弱透水, 属含水岩性。该岩层不均质, 夹中粗粒砂岩、砂砾岩。饱水状态下, 强度极低 (单轴饱和抗压强度Rb=0.3-1Mpa) 。

3 不良地质洞段施工存在的主要问题

3.1 TBM因故长时间停机, 围岩收敛或坍塌, 围岩压力作用于盾壳, 可能导致TBM掘进的推力大幅度增加导致管片破损严重、管片旋转加剧, 最不利导致TBM主机被抱死。

3.2 掌子面因自稳时间短而坍塌, 导致刀盘被压后扭矩大幅度提高, 最不利时超过刀盘脱困扭矩导致刀盘无法启动。

3.3 由于围岩松散, TBM掘进时达不到刀具启动扭矩, 导致刀具弦磨破坏。

3.4 掘进过程中整个刀盘面板将与掌子面围岩紧密接触, 会加快刀盘和刀具的磨损。

3.5 因刀具可能不正常消耗及磨损加剧, 需大量增加换刀时间导致长时间停机;由于掌子面存在不稳定的可能, 无法保证人员进入刀盘进行刀具检查、更换或其它工作的安全。

3.6 由于掌子面围岩胶结程度低、整体软弱, 导致姿态无法控制, 盾体和管片的滚动加剧。当盾体滚动超过±8%时, TBM会自动停机导致掘进中断。

3.7 由于围岩崩解、坍塌导致管片环受力不均匀造成管片破损和开裂、管片止水条错开失效。

3.8 受围岩收敛及坍塌影响, 砂砾等涌入盾尾开口, 则需在管片安装前进行大量的清碴工作, 影响管片正常安装。

3.9 掘进后的隧洞底板由于积水泥化严重, 承载力满足不了TBM稳定需要, 导致TBM掘进姿态难以控制, 出现TBM刀盘严重低头、盾体下沉等现象, 导致掘进方向超出偏差范围、管片安装困难、管片破损严重、管片错台导致止水功能丧失、已安装管片下落或位移变形等严重后果。

3.1 0 TBM施工管片背后充填豆砾石前, 围岩崩解、坍塌, 导致豆砾石无法充填密实或无充填间隙、水泥灌浆无法通过管片工作孔顺利灌入, 豆砾石回填灌浆强度达不到设计要求, 最不利造成无法进行豆砾石回填灌浆。

3.1 1 由于地层塌方, 管片顶拱上方出现较大塌腔, 影响管片环结构稳定, 威胁隧洞安全。

4 应对措施

4.1 超前地质预报。为准确判断TBM前方施工地质情况, 需对前方地层进行地质预报。在地质勘察资料的基础下, 利用TBM配备的Beam地质预报系统进行超前地质预报, 必要时采用超前地质钻机进行超前钻孔预报。

4.1.1 Beam系统地质预报。TBM配置的BEAM G4系统的地质预测数据, 是基于系统前期所采集的TBM连续的掘进数据, 并结合随后开挖地层的描述情况进行修改和校正而最终获得的。系统通过获得的电阻值判断前方地质, 并通过主机室的系统监视屏幕直接读取前方的地层地质情况。

4.1.2 超前地质钻孔预报。利用超前地质钻机通过盾体和刀盘的预留孔沿掘进方向斜向或水平钻孔, 可以实现盾体上部120度范围的6个钻孔。钻机通过管片安装机旋转至孔位, 刀盘预留孔转至指定位置, 钻杆通过该两处孔位进行超前钻孔取芯, 最大探测长度可达30米。

4.1.3 碴土分析及掌子面情况观察。掘进过程中加强对渣土性状、出渣量的观察, 在适当时候通过进入刀盘内进行观察掌子面情况。

4.2 在到达含水疏松砂层前, 全面做好TBM设备的保养和配件储备工作, 提前处理好盾体内设备 (如稳定器、观察窗、注脂孔、钻机孔) 的密封, 避免地层内的渗漏水对盾体内电气设备造成影响;更换耐磨性较好的的刀圈, 降低刀具非正常损坏频率, 提高刀具使用时间;调试好刀盘脱困功能、皮带脱困功能, 同时保证刀盘内渣土控制仓门能正常运行。

4.3 选取合适的掘进参数, 保证出渣量与皮带机能力相配套, 防止出碴过快, 导致皮带出碴能力不足和掌子面前方形成较大的塌空区。同时做好人工清渣的准备。

4.4 根据已施工段对TBM姿态控制的经验, 提前做好姿态调整的技术总结, 在进入不良地质洞段前做好TBM姿态调整, 控制好盾体与管片的滚动。

4.5 在TBM出现被抱死趋势前通过前盾和中盾预留的孔洞向护盾和围岩之间注入润滑材料 (废油脂) , 便于TBM脱困。

4.6 在TBM中盾、尾盾、主机室附近安设排污水泵 (储备5台能力一致的水泵备用) , 并铺设排污管线至TBM道岔尾部, 保证能及时将地下水排出, 同时保证加强底管片的清淤工作, 保证底管片水沟排水畅通。

4.7 为保证管片整体稳定, 在管片上安装限位钢板减少因管片受力过大或不均时产生较大的错台。同时为克服管片错台较大导致止水条失效问题, 储备GBW自粘型遇水膨胀型止水条填塞于管片接缝内保证管片防水功能。

4.8 为防止围岩在掘进过程中大面积坍塌, 避免TBM盾体被抱死或刀盘被压后无法启动, 同时保证管片环结构安全, 对掘进前方地层 (刀盘上部120°范围) 进行超前化学灌浆加固, 加固材料选择瑞米杰夫莱U型和马力散N型两种材料。

4.9 及时安排豆砾石回填和砂浆回填工序, 赶在围岩崩塌之前完成充填。

4.1 0 若侧拱或顶拱塌方严重形成较大空腔, 第一步是对管片背部一定区域内坍塌体进行固结灌浆;第二步是对固结层以外的坍塌体及坍腔进行充填灌浆, 通过管片工作孔打入导管对固结层以外的坍塌体及空腔进行回填, 填充料采用M15砂浆, 确保隧洞结构安全。

4.1 1 如出现盾体被抱死情况, 可从TBM尾盾预留的观察窗处进行掏渣进入尾盾上方, 将盾体周围一定范围堆积的围岩掏空并进行支护, 保证TBM能正常推动。

4.1 2 如出现刀盘被压无法启动情况, 则进行前盾延伸改造, 在前盾上焊接钢板将刀盘 (刀盘上部200度范围) 伸出前盾部分遮盖一部分, 减少刀盘转动扭矩到达脱困目的。

4.1 3 如前述方法仍无法实现TBM脱困, 则实施绕洞处理不良地质或斜井处理不良地质方案。

结论

5.1 由于TBM不能适应所有地层, 因此详尽的地质勘察工作是保证工程项目顺利进展的前提。特别是某些工程由于种种原因导致前期地质勘察工作不够细致, 因此在TBM招标前进行地质补充勘察显得尤为重要。

5.2 TBM在设计制造时应根据不同地质情况进行合理设计, 储备较大能力去克服可能出现的不良地质, 同时配备必要的辅助功能。

5.3 已经探明的不适合采用TBM施工的洞段应在TBM达到该段地层前采取其他工法进行提前处理是非常有必要的。

5.4在进入不良地质洞段施工前应提前考虑好可能出现的问题并采用有效的应对措施, 避免因为考虑不周到造成严重后果。

参考文献

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[5]苏明辉, 张朋.敞开式TBM施工出渣方式对比分析[J].工程机械, 2009, 40 (9) :52-56.

不良地质段施工 篇9

新疆大坂隧洞工程,TBM施工段约23.50 km,开挖直径为6.84 m,成洞内径为6.0 m,衬砌采用预制钢筋混凝土管片拼装而成,衬砌管片厚280 mm、宽1 600 mm。在已完成的14.0 km隧洞中,大约90%的洞段围岩为Ⅳ类,Ⅴ类。岩性主要以泥岩、粉砂质泥岩、砂岩、砂砾岩夹薄层泥质粉砂岩和泥岩等软岩为主,围岩强度为4.8 MPa～9.5 MPa,抗风化能力弱,层间错动现象普遍,泥质岩劈理结构面发育,具弱～中等膨胀,局部具有强膨胀性,有遇水膨胀、失水干缩的特点,加上部分洞段外水影响,围岩稳定性明显降低。TBM遇到这样的地质条件后,由于塌方严重,使刀盘卡死,无法掘进,加上泥岩收敛变形及膨胀,TBM卡机的现象经常发生;另外,上述地质条件不良段管片与围岩间空隙减小,造成豆砾石回填困难,有些部位基本无法回填,管片发生错台,裂缝现象严重。鉴于以上情况,为确保隧洞结构稳定,以上不良地质洞段采用固结灌浆方式进行加固处理。固结灌浆孔利用管片安装孔,每环8孔,顶部两个灌浆孔孔深为4 m,侧上及侧下四个灌浆孔孔深为3 m,下部两个灌浆孔孔深为2 m。因灌浆孔经常性发生缩颈及泥抱钻情况,成孔困难,为保证灌浆质量及加固管片,侧部及顶部灌浆孔内安装钢花管(注浆锚杆)。

2 灌浆方案

2.1 施工程序

确定孔位→手风钻钻孔→安装钢花管(注浆锚杆)→固结灌浆→封孔(安装钢垫板)→蘑菇头制作→质量检查。

2.2 施工方法

2.2.1 孔位布置

1)依照设计图纸进行布置。2)在钢支撑加固变形段,因部分安装孔被遮挡,在布孔时,应在原设计孔位附近管片缝间布置,不得在管片上直接造孔。3)个别灌浆孔在按设计要求进行布孔并灌浆后,仍达不到预期的灌浆效果,采用加密灌浆孔的方式进行施工。

2.2.2 钻孔

钻孔采用手风钻造孔,钻头选用ϕ48硬质合金钻头,采用一台6 m3柴动空压机供两台YT-28型手风钻,两台4 m3空压机备用,搭设两个移动式脚手架供打顶拱及侧拱部位灌浆孔。孔位原则上布置在预留灌浆孔及管片安装孔上,钻孔孔径50。

2.2.3 锚杆(钢花管)制作及埋设

锚杆(钢花管)采用ϕ40钢管(ϕ32注浆锚杆),花管开孔直径8 mm,间排距20 mm,梅花形布置。花管为总管长度的1/2,如花管长度为3 m,则锚杆顶部花管长度为1.5 m,如锚杆长度为2 m,则花管长度为1 m。钢花管入岩端做成锥形,另一端顶部用套丝机套丝,然后接一截止阀,待灌浆时接灌浆三通用。

2.2.4 固结灌浆

1)灌浆材料。灌浆采用普通P.O42.5硅酸盐水泥,要求无结块,并按照规定做好定期抽检工作,发现不合格水泥及时清理出场。灌浆用水采用从隧洞出口高位水池内的水,此水已经过水质检验,符合灌浆施工用水要求,拌制水温度控制在5 ℃～40 ℃之间。2)浆液配比。固结灌浆水泥浆的水灰比采用1∶1,0.8∶1,0.6∶1(或0.5∶1)三个比级。如遇断层和溶洞中充填土,则采用浓一级的水灰比起灌,并掺入XPM减水剂。3)浆液搅拌。采用双层搅拌机进行浆液拌制,分别在搅拌筒上层筒内加水至标定刻度的水,再将一定量的水泥加入搅拌筒内,水泥浆液的搅拌时间应不少于2 min;浆液在使用前过筛,自制备至用完的时间应小于4 h。待上层浆液搅拌至规定时间后,从放浆口排至下层储浆筒内,即可开灌。4)灌浆压水试验。灌浆压水试验的目的在于测定岩层的吸水渗漏情况,为注浆时选取浆液配比和压力提供参数依据。压水试验孔数为总孔数的5%。压水试验采用简易法。压浆20 min,每5 min测读一次压入流量,取最后流量值作为计算流量。压水压力为灌浆压力的80%,大于1.0 MPa时采用1.0 MPa。5)灌浆压力。固结灌浆压力采用:Ⅰ序孔0.5 MPa～1.0 MPa,Ⅱ序孔1.0 MPa～1.5 MPa。根据现场具体情况及洞壁变形观测结果进行调整。地下水较大洞段,当钻孔达到孔深时,应实测外水压力;当外水压力的3倍大于上述压力时,采用3倍外水压力灌浆。6)灌注方法及灌注顺序。固结灌浆采用循环式孔口封闭灌浆法。灌浆基本上遵循环间分序、环内加密的原则,环间分为两序,同一环内首先灌注A,I孔,接着灌浆C,G孔,然后灌注B,H孔,最后灌注D,F孔。在注入量较大的地段,采用单孔灌浆的方法,但在注入量较小地段,同一环上的灌浆孔可并联灌浆,孔数为两个,孔位保持对称。7)浆液变换。开灌水灰比采用为1∶1水泥浆液。浆液变换遵循以下原则:a.灌浆时,当灌浆压力保持不变,吸浆量均匀减少,或者吸浆量不变,压力均匀升高时,灌浆工作应持续下去,不得改变水灰比。b.当某一比级的浆液灌入量已达到300 L以上,此时灌浆压力及吸浆量均无改变或改变不明显,可加浓一级灌注。c.当注入量大于30 L/min时,可视具体情况超级变浓。d.当采用最大浓度浆液施灌,注入率很大而不见减少时,可采用间歇灌浆。8)灌浆结束标准。在设计压力下,注入率不大于0.4 L/min,继续灌注10 min;不大于1.0 L/min时,继续灌注30 min,即可结束。9)特殊情况处理。a.灌浆工作必须连续进行。若因故中断,必须马上处理,尽可能及时复灌。如果中断时间超过30 min,则进行钻孔冲冼,如冲冼无效,则应在重新灌浆前进行扫孔。复灌时采用开灌比级的浆液灌注,如吸浆量同中断前相近,即可用中断前的水灰比;如吸浆量减少不多,则浆液应逐渐加浓;如吸浆量减少很多,且在极短时间内停止吸浆,则认为该段不合格。b.固结灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可采用群孔并联灌注,孔数不宜多于3个,并应控制压力,防止管片抬动。

2.2.5 封孔

所有固结灌浆孔在灌浆达到结束标准后,将浆液换成0.5∶1的稠浆,采用机械压浆法进行封孔。对于不安装钢花管的灌浆孔在进行机械封孔后,如孔内脱空大于1 m采用压浆法继续封孔,如小于1 m采用CK砂浆,人工用工具塞满并捣实,孔口处与管片齐平光滑。对于安装钢花管(注浆锚杆)的灌浆孔,在机械压浆结束后,尾端采用长×宽×厚=15 cm×15 cm×1 cm的钢板焊牢,然后用CK勾缝砂浆做成直径20 cm厚6 cm的蘑菇状与管片平顺连接。

2.2.6 质量检查

固结灌浆质量检测标准:1)固结灌浆完成后原来的柱状、股状涌水、线流、滴水处等不产生滴水为合格。2)压水试验检查透水率值小于2Lu。压水试验检查:根据监理指定检查孔,检查孔数量为灌浆孔总数的5%,压水试验检查在该部位灌浆结束3 d～7 d后进行,孔段合格率应在80%以上,不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%,且不集中,灌浆质量认为合格。

3 灌浆效果分析

水利工程中的固结灌浆通常用于岩基的处理,目的是将裂隙岩石胶结起来,提高其整体性、均匀性和承载能力,而且岩石的裂隙通常也比较连续,易于浆液贯通。而此处灌浆部位围岩均存在不同程度的塌方或变形;围岩岩性性质软,遇水软化,强度低,抗风化能力弱,岩石裂隙通常被泥化物充填,且孔隙有着显著的不均匀性,另外固结灌浆区域内均存在不同程度的渗漏水现象,因此,采用固结灌浆以提高此处围岩的密实性与硬岩岩基固结灌浆有着很大的区别。为使固结灌浆处理切实达到预期效果,施工中根据灌浆部位划分为不同的灌浆段,在每个灌浆段上分别自两头向该段中心灌注,环内自下部灌浆孔顺序向顶拱灌注,意将该灌浆段内的水向该灌浆段中心部位排挤,最终达到彻底堵塞渗水通道的目的。另在灌浆孔中加设中空注浆锚杆不仅起到锚固管片的作用,亦可增加围岩的可灌性。经过固结灌浆处理,透水率(Lu)与单位耗灰量(C)始终满足LuⅠ>LuⅡ>Lu检,以及CⅠ>CⅡ>C检的灌浆规律,检查孔检查结果均达到了设计要求(压水试验透水率小于2Lu),固结灌浆达到了预期效果。

4 结语

1)只有严格按设计、规范进行施工,积极主动接受业主、设计、监理、质检单位的指导和监督,才能高效地完成合同规定的施工任务。2)施工中要根据工程的重点和难点认真做好施工组织设计,合同调配人力、机械等各项资源,优化施工方案,适时调整施工进度计划,协调好灌浆工程施工与TBM掘进相互之间的关系,才能确保工程保质、保量、按期的完成。3)通过上述固结灌浆的施工工艺及质量检查方法,既满足了TBM的高速度掘进,也保证了成洞质量。渗水、漏水、局部沉降等缺陷也得到了有效的控制。固结灌浆工艺在双护盾TBM全断面高速掘进不良地质洞段中的应用,为工程建设中一些特殊地质条件的加固处理提供了成功的经验和新的思路,而且在TBM掘进水工隧洞时的固结灌浆工作中,对施工工艺、质量检查方法、机械设备的配备等方面取得了成功的施工经验。

摘要：就双护盾TBM全断面高速掘进时的不良地质洞段固结灌浆施工工艺作了详细的介绍,对灌浆效果进行了分析,指出固结灌浆施工工艺既满足了TBM高速度掘进,也保证了成洞质量,为特殊地质条件的加固处理提供了经验。

不良地质隧洞施工技术方案研究 篇10

隧洞穿过的地段为念生肯沟和梨园大沟夹持的山脊地形, 山脊高程一般1830m~1840m, 两侧地形坡度一般40°~45°。

地段内基岩裸露, 分布的地层为二迭系东坝组第三层 (P2d3) 和第四层 (P2d4) , 主要岩性为黑褐色火山角砾熔岩、褐铁矿化杏仁状玄武岩、杏仁状玄武岩, 夹灰黑色致密状玄武岩等, 并有少量熔结凝灰岩及多条2cm~5cm厚且断续分布的凝灰岩条带。

该地段岩层呈单斜构造, 产状为N75°~85°E, NW∠44°~65°。根据坝址区勘察成果, 发育的主要结构面为流层面和其它节理裂隙, 并有部分挤压面、小断层等Ⅳ级结构面和少量属Ⅲ级结构面的断层。根据坝址统计, 主要节理按产状分有以下三组: (1) N25°~50°E, SE∠70°~80°, 节理面起伏, 粗糙, 延伸长, 多数闭合, 地表极少数张开并夹泥, 间距0.1m~0.15m; (2) N45°~60°W, SW∠50°~70°, 节理较平直, 粗糙, 延伸较长, 地表多数张开夹泥, 间距0.1m~0.2m; (3) N70°~80°E, NW∠40°~60°, 流层面, 面粗糙, 局部结合紧密, 延伸较3m~5m, 间距0.2m~0.5m。

地表裸露基岩多属强风化, 根据坝址区勘察成果, 弱风化底界水平埋深一般50m~75m。表部岩体有卸荷松弛现象。

2 开挖支护方案及程序

根据本工程隧洞的特点和工期要求, 采用三臂凿岩台车为主的大型机械化钻爆法施工;出渣采用3m3侧卸装载机配15t自卸车运输。喷砼采用湿喷机进行湿喷, 锚杆、注浆导管施工选用凿岩台车或手风钻钻孔为主的方案。初拟洞挖方案见表1所示。

3 开挖工艺及措施

3.1 隧洞进出口段开挖工艺

施工严格遵循“短开挖、小扰动、强支护、及时密闭、勤观测”的原则。

隧洞进出口段Ⅳ类围岩及Ⅴ类围岩开挖支护程序。

Ⅴ类围岩开挖工艺流程:施工准备→测量放线→超前小导管预注浆支护→单侧壁导坑法分部开挖→型钢支撑、系统锚杆、挂钢筋网喷砼支护→监测围岩变形基本稳定→二次模筑仰拱砼施工→二次模筑边顶拱砼施工→转入下一循环

进出口Ⅳ类围岩段开挖工艺流程:施工准备→测量放线→超前小导管预注浆支护 (若有)

→短台阶分层分部开挖→型钢拱架支撑、系统锚杆、挂钢筋网喷砼支护→监测围岩变形基本稳定→二次模筑仰拱砼施工→二次模筑边顶拱砼施工→转入下一循环

3.2 洞身Ⅲ~Ⅳ类围岩洞段开挖工艺

施工严格遵循“短进尺、强支护、弱爆破、勤量测”的原则。洞身Ⅲ~Ⅳ类围岩开挖工艺流程:施工准备→测量放线→超前锚杆支护 (若有) →上层开挖支护→下层开挖支护→监测围岩变形基本稳定→二次模筑砼施工→转入下一循环

3.3 洞身Ⅱ类围岩洞段开挖工艺

开挖支护程序见后附图, 开挖工艺流程见如图1

3.4 主要工艺作业措施

3.4.1 测量放线

控制测量采用全站仪作导线控制网。施工测量采用经纬仪配水准仪进行。测量作业由专业人员认真进行, 每个月进行一次测量检查、复测, 确保测量控制工序质量。

3.4.2 钻孔作业

由熟练的台车、风钻工严格按照设计钻爆图进行钻孔作业。各钻手分区、分部位定人定位施钻, 实行严格的钻手作业质量经济责任制。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔偏差不得大于5cm/m, 爆破孔偏差不得大于10cm。

3.4.3 装药爆破

炮工按钻爆设计参数认真进行, 炸药选用硝铵或乳化炸药。台车水平孔一般崩落孔药卷直径35mm, 连续装药, 周边孔选用25mm直径药卷, 间隔装药, 用砂袋堵塞严实。装药完成后, 由技术员和专业炮工分区分片检查, 联结爆破网络, 撤退工作面设备、材料至安全位置, 导火索起爆、导爆索、导爆管传爆, 毫秒微差爆破, 周边光面爆破。

3.4.4 通风散烟:

爆破后起动强力轴流通风机正压通风, 开挖面爆破渣堆进行人工洒水降尘。

3.4.5 安全处理、清底:

爆破后要用1.0m3反铲处理掌子面及顶拱安全。出渣后再次进行安全检查及处理, 并用反铲扒除工作面积渣, 为下一循环钻爆作业做好准备。

3.5 钻爆开挖施工方法

能够由挖掘机直接掏挖的部位采用由挖掘机直接掏挖, 边角部位辅助以人工锄挖成型。装载机集渣装车, 15t自卸汽车出渣。对于岩体较硬、挖掘机挖掘困难的部位采取造孔、小药量微差爆破。造孔施工采用多臂钻造孔, 手风钻辅助造孔。爆破后采用1.0m3反铲扒渣, 将作业面清出后, 满足作业面施工要求后, 边出渣、边进行下一步施工。

3.6 洞身段掘进开挖方法

3.6.1 施工方案

Ⅲ类围岩整体性较差的洞段及Ⅳ类围岩洞段, 采取正台阶开挖方式, 初期支护跟进施工;Ⅲ类围岩整体性较好的洞段、Ⅱ类围岩洞段, 采取全断面开挖方式, 初期支护顶拱范围, 其余部位支护滞后开挖20~30m进行施工。

3.6.2 施工程序

(1) Ⅳ类围岩洞段

Ⅳ类围岩洞段采用超短正台阶开挖施工法, 台阶长度一般为2~3m, 台阶高度以拱脚为界, 约3.0m。

Ⅳ类围岩洞段施工程序为:测量放样→ (易塌顶洞段超前锚杆施工) →上台阶钻孔→装药、联网、爆破→通风排烟→顶拱喷第一层混凝土 (5cm) →扒渣→ (易塌顶洞段架设上格栅钢架) →顶拱径向锚杆施工、挂钢筋网→顶拱喷第二层混凝土 (23cm) →下台阶钻孔→装药、联网、爆破→通风排烟→出渣→边墙喷混凝土 (23cm) →下一循环 (单循环进尺2m) 。

(2) Ⅲ类围岩洞段

Ⅲ类围岩洞段采用全断面开挖掘进方式, 初期支护锚杆跟进施工。Ⅲ类围岩整体性较差的洞段也采取超短正台阶开挖方法, 施工时可采取与Ⅳ类围岩洞段相同的施工方法。

Ⅲ类围岩洞段施工程序为:测量放样→钻孔→装药、联网、爆破→通风排烟→出渣→径向锚杆施工→挂钢筋网、喷混凝土 (10cm) →下一循环 (循环进尺3.0m)

(3) Ⅱ类围岩洞段

Ⅱ类围岩洞段采用全断面开挖掘进方式。初期支护拱顶范围, 其余部位支护滞后开挖20~30m进行施工, 可与洞挖施工平行进行作业。

3.6.3 现场爆破试验

在施工现场进行洞身段爆破试验:以确定各炮孔孔排距、孔深、装药量、装药结构、堵塞长度、单响药量, 监测爆破振动速度等, 并将试验成果报监理工程师审批。

3.6.4 洞挖施工方法

采用直眼桶型掏槽、光面爆破。钻孔采用三臂凿岩台车。造孔结束后, 在液压升降平台上人工装药, 机制炮泥机堵孔。采取密孔、少药、非电毫秒雷管联网微差控爆等措施, 以减少爆破振动。用1.0m3液压反铲清橇掌子面危岩, 出渣采用3m3侧卸式装载机。

3.7 隧道贯通措施

隧道接近贯通前, 两端施工应加强联系, 统一指挥, 并采取浅眼低药量, 控制爆破, 当两开挖面间的距离30m时, 一端爆破, 另一端人员撤离工作面, 剩余15m时, 必须停止一个工作面作业并做好警戒, 改为单向开挖, 直到贯通为止。做好调整通风系统的准备工作。贯通时, 必须由专人在现场统一指挥, 停止掘进的工作面必须设置栅栏及警标, 2个工作面入口必须有人警戒。贯通后, 先进行通风后, 方可恢复工作。

参考文献