隧道施工技术（精选11篇）
隧道施工技术 篇1
0 引言
新九燕山隧道下穿既有线洪市沟二号隧道，再穿过九燕山分水岭从前黄土沟出洞。起讫里程为DK514+049～DK523+402，全长9353m，为双线长大铁路隧道。隧道在DK514+883.6处下穿既有线西延铁路洪市沟二号隧道（交叉点在既有线隧道内的里程为K516+568.2），隧道中线与既有铁路中心线夹角为96°18′48″，新建隧道与既有隧道间岩层净距约7.8m，见图1。
新建铁路隧道下穿段围岩为页岩夹砂岩（JSh+Ss），砂岩薄层～中厚层状，泥质胶结，局部夹炭质页岩，层理发育，节理较发育，岩体软硬不均，相对破碎，风化差异大，Ⅳ级软石，风化层厚2～5m，局部达20m，σ0=400kPa，完整岩层，σ0=700～800kPa。
为了保证新九燕山隧道顺利安全下穿既有线洪市沟二号隧道，有效控制洪市沟二号隧道线路下沉变形，确保行车安全，本文对下穿施工方案进行了分析。
1 施工方案
1.1 下穿段施工方法及主要施工参数
施工方法：隧道施工坚持“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则。各部每次开挖支护的长度控制在0.5m，二次支护一个循环为2.5m，开挖支护达到一个衬砌循环后，应停止掘进，等施做完衬砌后再开始下一循环施工。
施工参数：DK514+870～DK514+900段为主要受影响段，采用双侧壁导坑法开挖；衬砌采用“下穿段衬砌”钢筋砼结构，二衬厚50cm；全环设1榀/0.5mI22b型钢钢架，初支厚度为30cm；拱部120°范围设Ф42小导管配合Ф108管棚并注水泥浆超前支护，小导管长4.0m；环向间距0.5m，其纵向搭接长度不小于1m，外插角度10°～15°；管棚长30m，环向间距0.5m，外插角度1°～3°。为了减少新线隧道开挖过程中对既有铁路线的影响，在此段拱部150°范围径向加设Ф42注浆小导管，小导管长3.5m，间距1.0×1.0m（环×纵）。
1.2 施工具体工序和步骤
1.2.1 大管棚超前支护施工
隧道下穿既有铁路段拱部设置Ф108大管棚，管棚长度30m，环向间距0.5m，外插角度1°～3°。
1.2.2 小导管超前施工
拱部120°范围设Ф42小导管配合Ф108管棚并注水泥浆超前支护，小导管长4.0m，环向间距0.5m，其纵向搭接长度不小于1m，外插角度10°～15°。
1.2.3 开挖与支护
由于新建隧道与既有隧道间岩层净距只有7.8m，围岩为IV级围岩，地质条件复杂，为了确保既有铁路的结构、运营和新建隧道的施工安全，应将开挖爆破震动控制到最低限度，以保证既有铁路的安全，减少既有隧道下沉和变形量。为实现上述目的，决定采用双侧壁导坑法工艺进行施工，开挖采用微振爆破施工技术进行爆破开挖。具体爆破参数确定如下：
(1)每循环进尺确定为0.5～1m，炮眼深度全部定为1.3m，炮眼直径为40～42mm。采用2号岩石硝铵炸药，均采用准32×200mm的普通药卷。起爆采用1～11段的塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆系统，周边眼采用1段毫秒雷管，最先起爆。
(2)根据掌子面实际围岩情况合理确定单位用药量q，控制周边眼单位用药量q在0.3～0.5kg/m3范围内，控制其它炮眼单位用药量q在0.4～0.7kg/m3范围内。用Q=qabl、Q=qawl或Q=qw2l来计算单孔药量，式中a、b、w为同排炮眼间距和排距或环距；l为炮眼深度。
(3)采用萨道夫斯基公式Qm=R3(Vkp/K)3/α严格校核控制延时爆破最大段起爆最大药量，式中R为爆破区到既有隧道的距离（m）;Vkp为既有隧道允许安全振动速度，取10cm/s左右；K为与爆破技术和地震波传播途径介质有关的系数；α为爆破振动衰减指数。见表1所示。为了减少新线爆破开挖时对既有隧道的振动，式中Vkp取10cm/s,R取5m,K取200，α取1.65进行最大药量控制即得出
(4)加强对既有隧道的监测，新建隧道爆破施工必须利用天窗点并设驻站防护员。爆破施工时，必须设专职安全员在既有隧道内巡查和观测，并采用爆破震动监测仪检测爆破震速，确保震动速度不超过安全震速（10cm/s），每次爆破后立即对既有隧道内的距离震源最近地点进行对比复查。
1.4 双侧壁导坑法
该施工方法见图2所示。双侧壁导坑法开挖爆破参数和装药量见表2、表3和表4。
2 理论分析
为了分析施工方案的可行性，我们采用数值分析技术，对双侧壁导坑施工法进行了数值模拟。双侧壁三维模型如图3所示。
计算参数如下，IV类围岩弹性模量1.08×104MPa，泊松比0.16,C25混凝土的弹性模量为3OGPa，泊松比为0.2。采用ANSYS软件，对施工方案进行了数值分析计算。图4为新建隧道对既有铁路沉降量值。
图5为双侧壁导坑法初期支护的弯距图。
图6为生侧壁导坑法初期支护的轴力图。
表5为双侧壁导坑法的安全系数。
3 隧道监控量测
新九燕山隧道DK514+855～DK514+915段下穿既有线西延铁路洪市沟2#隧道，为确保既有线西延铁路洪市沟2#隧道的稳定及运营安全，判定该段隧道开挖方法及支护措施是否合理，是否能保证既有铁路的稳定，对该段隧道进行加强监控量测。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。
根据新九燕山隧道的特点，必测项目包括：
(1)洞内、外观察；
(2)水平净空变化；
(3)拱顶下沉；
(4)地表下沉。
测点布置：在隧道60米范围内每隔5m各布设一量测断面。见测点布设图7。
根据围岩监控规范，尤其是初期支护后的变形与二次衬砌之间的施作时间上，对于变形具有一定的要求。拱顶的监控资料见图8所示。
4 结束语
新建九燕山隧道与既有铁路之间最小净距为7.8米，新九燕山隧道该段的隧道围岩地质为水平状页岩夹砂岩、整体性差，因而对隧道施工和既有隧道施工均具有较大的施工风险。通过采用双侧壁导坑法施工，以及现场监控，使得隧道顺利通过既有铁路隧道，并且将既有隧道的变形控制在允许范围内。通过理论分析和数值计算，也说明双侧壁导坑法适合此类围岩，对既有铁路的影响降到最低，控制了施工风险，对今后同类隧道的施工具有一定的指导意义。
参考文献
[1]潘晓马.新建隧道施工对邻近既有隧道安全性影响数值分析.隧道/地下工程,2001,(2):29-31.
[2]黄大勇等.近距隧道的相互影响.地球与环境,2005,(33):300-303.
[3]中铁第一勘察设计院集团有限公司-包西铁路通道大保当至张桥段施工图-新九山隧道设计图.西安:2007,12.
[4]潘昌实.隧道力学数值方法[M].北京:中国铁道出版社.
[5]杜菊红.小间距隧道动态施工力学研究[D].同济大学博士论文.
隧道施工技术 篇2
台村隧道施工项目
[2006年]
施 工 技 术 总 结
中铁三局集团郑西客运专线五公司三经理部台村隧道
2007年1月2日 隧道2006年施工技术总结
隧道施工技术总结
一、台村隧道施工技术总体概述
1、总体概况 1.1概况
台村隧道地处黄河二级阶地，高程360~400m，隧道覆盖层为18~25m。隧道全长1622m，进口里程为DK316+543，出口里程为DK318+165，洞口段DK316+543~DK316+600及DK318+100~DK318+165采用明挖法施工，其余DK316+600~DK318+100采用CRD法施工。隧道洞身拱部、边墙、仰拱为C35防水钢筋砼，沟槽身及仰拱填充为C25砼。
1.2地质
本隧道位于第四系黄土层中。土质为灰黄色、稍密、稍湿，比较松弱，有轻微的湿陷性，属Ⅱ级普通土。本隧道施工区域内主要不良地质有黄土陷穴、黄土冲沟及水源抽水井，特殊岩土有湿陷性黄土、松软土及弃填土。
1.3工期
台村隧道于2006年6月开工，计划在2008年3月竣工，工期共计21个月。
1.4主要工程量
暗洞开挖土方24.8万m3；明洞开挖土方8.8万m3；衬砌C35砼44297m3；衬砌C25砼23569m3；C25喷射砼34257 m3； 衬砌I级钢筋629.7t； 衬砌II级钢筋2944.9t；I25型钢钢架4617.2t；I18型钢钢架2032.1t;¤22砂浆锚杆116900m；¤22药包锚杆56265m；￠8钢筋网203.6t；￠40钢花管69577m；￠50钢花管95417m。
1.5主要技术标准 铁路等级：客运专线； 正线数目：双线；
速度目标值：200km/h及以上； 正线线间距：5m；
3隧道2006年施工技术总结
割除的竖撑依次割出一个2cm的缺口。
⑥待围岩应力重分布基本完成后，再次从里向外跳槽间隔将竖撑用气焊割出一个2cm的缺口，观察围岩变形情况。
⑦中隔壁反复进行割除，直至围岩应力彻底释放，方可一次性拆除剩余的中隔壁竖撑。
通过近一段时间的施工，我们实际证明按照上述方案进行中隔壁的拆除，能有效地控制CRD法中隔壁拆除的施工安全。
3、施工现场人员配备情况
本工程按项目法组织施工。为了加强管理，更好地按建设单位要求优质完成该工程的施工任务，根据本隧道的工程特点，按照精干高效、职责明确、协调负责的原则，组建“中铁三局五公司台村隧道项目部”全面负责本工程的实施、缺陷修复及保修。项目部现场技术人员共8人。其中高工1人，工程师1人，助理工程师4人，见习生2人。台村隧道项目部下辖进出口两个作业工区，两工区分别从两个作业面相向掘进施工。两工区均下设钢筋班、衬砌班、开挖班、支护班和出碴班五个作业班组来共同承担台村隧道的施工任务。
4、技术培训工作开展情况
根据郑西线技术含量高，质量要求严，施工难度大的特点，我们组织技术人员为施工人员开办了6期培训班。具体培训内容如下：①CRD法施工工法的学习；②高性能砼施工工艺的学习；③控制砼外观质量的学习；④冬期施工方法的学习；⑤CRD法中隔壁拆除方案的学习；⑥隧道控制要点及安全施工的学习。
二、设计方案优化情况
本着施工安全、操作方便，增加效益的原则，台村隧道共进行了8次设计方案的优化，各次优化具体情况如下：
①将原设计的明洞段边仰坡骨架护坡、块石镶面防护优化为锚网喷防护，增加C20砼488m3，¤22砂浆锚杆24400m，￠8钢筋网片19276kg。
隧道2006年施工技术总结
明洞部分：计划衬砌完成48m。1.2出口工区
暗洞部分：计划开挖完成300m，支护完成300m，衬砌完成280m。明洞部分：计划衬砌完成65m。
台村隧道前期落下的进度比较多，要想赶上来，要做好如下工作： ①科学计划
结合工程设计、现场环境、气候、资源条件等实际情况，制订科学的施工方案，合理安排工序的衔接关系，均衡有序组织施工。
②做好施工准备
严格按照施工组织设计合理布置临时工程设施，做好水、电、路、通讯和场地内“四通一平”工作，按计划组织人员、机械设备进场。积极办理施工范围内施工临时用地工作。
③搞好物资供应工作
根据施工计划及时采购工程材料，并做好材料检验和试验，把好材料数量、质量关。在冬季、雨季等特殊季节，做好材料、物资储备工作，保证施工生产连续进行。
④确保机械设备完好率和使用率
施工过程中，加强机械设备维修保养，落实“清洁、润滑、紧固、调整、防腐”机械现场保养“十”字作业法，提高机械设备、车辆的完好率、使用率，使机械状况满足施工质量和进度要求。工地上提前储备易损零件。
⑤实行目标管理
施工过程中，坚持实行目标计划管理，项目经理部的施工进度计划考核到月和旬，施工作业单位考核到周和日。各级调度员加强协调和进度反馈，对于计划执行过程中的偏差，及时分析原因，采取补救措施，保证施工作业动态平衡，进而保证总工期目标实现。
⑥重视技术创新、提高劳动生产率
项目经理部所属的工程技术部配合集团公司客运专线专家组，加强与隧道2006年施工技术总结
各个方面的专家联系，充分发挥各类专家在关键技术、工艺等方面的指导咨询作用。在施工过程中，对关键工艺尤其是隧道开挖支护工艺不断进行研究、深化和优化。组织并鼓励广大干部、技术人员、职工研究应用新技术、新设备、新工艺，不断更新设备、工艺、技术和作业方法，提高质量和效率。
⑦精心组织、合理安排
精心组织施工，强化现场人员、工序、工艺管理，认真编制实施性施工组织设计、施工生产计划和施工方案，优化作业程序，提高效率，坚持每日的碰头会和交接班制度，及时解决施工中的关键问题，动态设置工序生产要素，搞好工序衔接，合理压缩单一工序和控制工序的循环作业时间，确保工程的施工工期。
施工中密切注意气候变化，注意天气预报，做好防雨、防潮、防锈工作。准备必要的排水和防雨设施，主要的原材料、半成品、火工品等进库入棚。
⑧加强施工中安全、质量、环保工作管理，保证施工有序进行 建立健全安全、质量、环保工作体系，严格遵守各项行之有效的规章制度，严把安全、质量、环保工作关，杜绝安全、质量、环保事故的发生，保证工程不停工、不返工、不窝工，确保施工生产有序进行。
⑨强化激励机制
在施工生产中强化激励机制作用，实行全面定额计划工资制度，管理层实行绩效挂钩工资制度，同时发挥党组织的政治核心作用，加强思想政治工作，开展各种形式的劳动竞赛和创优评选活动，充分调动员工的建设热情和生产积极性、主动性。通过各种形式的经济责任制和奖惩措施，从物质奖励和精神奖励两个方面进行激励。激发广大员工的积极性，为施工生产提供强有力的内在动力。
⑩采取合理工程措施
A．增加机具配置：在1、3号洞室上面各放1台小挖掘机，2号和4隧道2006年施工技术总结
号洞室共用一台小挖掘机来减少小挖掘机上下爬行时对下部洞室的干扰。
B．在1号和3号洞室各安装一条输送带来解决上部与下部洞室间的出碴开扰问题。
C．将洞顶范围内的农田分季节临时征用，然后进行排水处理，防止地表水顺着裂缝下泄。
D．增加一个斜井来增加工作面。
2、做好2007年主要工程项目的技术准备工作 ①提前调查好新增加斜井的位置； ②提前调查好出口弃土场的位置； ③提前调查好洞顶耕地临时征用的范围； ④做好无碴轨道施工工艺的推广工作；
⑤细化CRD法施工要点和安全注意事项，优化现场资源配置，指导现场操作达到规范化和程序化，将各种不安全因素有效的消除；
⑥掌握好DK317+050和DK318+000两处冲沟的发展情况； ⑦掌握好现场各洞各里程段的沉落量。
3、继续做好现场技术人员的培训工作
由于现场施工人员调动频率，项目部计划每来一批新人首先要从施工工法上入手来进行培训，然后是施工要点和安全注意事项上进行细化，同时培训的内容上要进行量化，使现场人员每做一道工序都能够有章可寻。下一步重点培训的是无碴轨道施工工艺、止水带热接施工工艺和接触网轨槽预埋施工工艺。
4、服务现场，做好各项技术工作
施工现场是工程建设的主战场，现场技术人员首先要有吃苦的精神，然后要有强烈的责任感，另外要有为现场服务的意识。所谓为现场服务指的是各工序的安排、材料储备、施工方案交底均要提前进行，过程中加强监督和引导力度，发现做的不对的地方要及时地指出和更正，以免现场做返工活，使现场施工达到规范化和程序化。
隧道2006年施工技术总结
服务现场要有不厌其烦的工作作风，对施工人员要多进行引导。过程中不能过多的指责，要从安全、便利、规范和效益等各个方面入手来进行引导。项目部计划2007年每个季度开展一次“先进工作者“评选活动，活动的评选方主要是现场协作队伍，使现场技术人员从本质上提高服务意识，使现场技术人员有为协作队伍打工的服务观念。
要想服好务，过程中要加强勾通，无论是项目部与协作队伍，还是与监理方、业主、设计院和咨询日常生活上均要加强勾通，加强感情联络。现场技术人员善于吸取各方的合理建议和先进经验,为施工现场服好务,当好家！
中铁三局五公司台村隧道项目部
隧道施工技术 篇3
关键词：大跨度、大断面、C R D、C D工法、软岩隧道
一、工程概况
金沙江溪洛渡水电站对外交通凉水一号隧道工程是为绕避原溪洛渡对外交通专用公路E标凉水3#桥右侧工程滑坡改线而设置的，公路等级为汽车专用二级公路，隧道起止里程为K30+200～+857，全长657m，隧道线路纵坡3.6％，全部位于曲线上，最小曲线半径为R=60m，隧道断面大，地质条件差。隧道最大开挖宽度15.4m，开挖高度11.3m(位于隧道出口)，平均开挖净尺寸为(10.5m*9.5m)，其中转弯处曲线内侧加宽1.5m，在不良地质地段施工大断面、小曲线半径曲线隧道(位于两条缓和曲线上)，如何根据不同的地质状况，选取不同开挖工法、不同的支护方式，以稳定围岩，控制隧道变形量与沉降量，避免诱发滑坡体滑动成为隧道施工的重难点。
二、隧道施工技术
本隧道地质条件单一，主要揭露地层为亚粘土、碎石土(占揭露的25％)、三叠系下统石灰岩及断层角砾土(占揭露的75％)，凉水一号隧道全隧道采用CRD、cD工法进行施工。
2.1、开挖施工
2.1.1、I类、II类土质地段围岩
采用CRDI法施工，开挖时上部和下部错开2～3m，左、右分部错开6～8m，下部和仰拱错开10～15m，开挖后，及时施作临时钢架、临时侧壁仰拱和永久初期支护，随时监控围岩的变形情况(通过统计监测数据，在40天左右的时间，围岩收敛得到稳定)，根据量测反馈信息及时调整永久支护及临时支护与开挖的跟进速度，形成全断面初支闭合环后及时施作二次衬砌，根据监控量测数据结果结合二次衬砌施作时间，在二次衬砌施作前拆除临时钢架及临时仰拱，为保证施工安全，一次拆除距离不宜过长，对于围岩相对较差时，必须保证分部导坑开挖后的及时支护。
2.2.2、II类围岩石质地段
采用CDI法施工，开挖时，左右断面错开6～8m，上下断面错开3～5m，上半断面出碴时采用PC60小型反铲挖掘机将洞碴翻至下半断面，再由装载机配合自卸汽车运输出洞，开挖后，初期支护紧跟，施作钢架隔墙、喷锚等支护措施，由于围岩相对较好，但不可麻痹大意，随意将上、下、左、右导坑开挖间距加大，以免造成施工问题。
2.2、初期支护施工
初期支护是为了及时封闭围岩，充分发挥围岩自身承载力，控制围岩变形，施工必须及时、密贴、可靠。
本工程洞内初期支护按设计包括φ108大管棚、R32N自进式超前锚杆预注浆、喷射砼、系统R25中空锚杆、型钢钢架支撑、钢筋网，施工要点分述如下：
2.2.1、中108大管棚
进洞洞口段支护，测量放线，按设计要求，准确画出73根双层中108大管棚的开孔孔位，制作管棚套拱，为防止管棚施钻过程中造成过大偏位，在洞口处施作套拱，套拱长1m，采用120型钢加工成护拱，0.5m一榀，在拱脚处打设4m长锁脚锚杆以固定护拱。
2.2.2、R32N自进式锚杆预注浆超前支护
R32N自进式锚杆预注浆超前支护采用成品R32N自进式锚杆带钻头，由人工持钻机一次钻孔到位。钻孔前先测孔定位，在掌子面精确画出本循环所需施作R32N自进式锚杆的孔位数量，施钻时严格控制锚杆外插角，外插角为5度～10度，根据实际情况进行调整，但最大不超过15度。
注浆采用三参数注浆仪，按设计容量进行浆液的注入，当超过设计工程量时，及时通知业主、设计、监理，如三方同意超注浆则进行超注浆施工，否则按照设计注浆量进行注入。
2.2.3、喷射砼
隧道开挖完成后。及时清理开挖面的危石，用高压水或高压风将开挖面的粉尘和杂物清理干净，再进行喷射砼作业，先初喷4～6cm，待钢筋网、锚杆、型钢施工完成后，再复喷至设计厚度。
(1)喷砼工艺
本隧道采用湿喷法施工，喷射砼按照施工配合比配置，把喷射砼用的原材料加入速凝剂进行搅拌，送入喷射机料斗，喷射机活塞将砼送入混合室，与压缩空气混合后进入喷射管，在喷嘴处与水混合，再次混合后的料从喷嘴射到受喷面。
(2)喷砼施工机具
喷射混凝土，本隧道洞内喷锚机2台，40m3／min空压机站通过管道送风，自动计量拌和站配料，运输自卸汽车2台。
2.2.4、R25中空锚杆
按设计要求在岩面上画出需施作的锚杆孔孔位，孔位偏差不大于1 5 c m，钻孔后用高压风枪清孔，锚孔清吹干净后，装入R2 5中空锚杆，然后注水泥浆液(或双液浆)，在水泥浆液中加入速凝膨胀剂，以保证锚固早强。
锚杆施工完成28天后，进行锚杆拔力试验，抽检频率按照技术标准的要求每3 00根，抽选一组，进行拉拔。
2.2.5、挂钢筋网
钢筋网片在洞外制作，自卸汽车配合人工进行网片挂设，挂网前洞壁打设钢钎，网片与钎尾焊接，铺挂时紧贴喷设砼岩面层。
2.2.6、型钢钢架支撑
型钢钢架在加工过程中严格按设计要求制作，并确保制作精度，钢架采用型钢弯曲机弯制，在大样上焊接连接板。
每榀拱架安装时，先准确测量定位，放控制定位点，保证其安装的精度符合设计轮廓的要求，拱架间用纵向连接筋按设计环向间距焊接牢固，拱脚放在牢固的基础上，拱架与初喷砼密贴，当拱架和围岩之间的间隙过大时，设砼垫块塞紧，本隧道每榀分7片型钢钢架，在分部工法施工完成后，逐片进行拼装。
2.3、二次衬砌施工
3.1、仰拱及填充
I、II类围岩地段仰拱施工为钢筋砼，施工中要求开挖后仰拱紧跟，修筑时全幅绑扎钢筋并浇筑，仰拱采用一次性整体浇筑，并在新浇筑的仰拱地段设置临时过桥，保证洞内交通，施工时采用仰拱大样模板，由中心向两侧对称浇筑，砼搅拌输送车运砼，输送泵泵送，插入式捣固棒捣固，施工时加密测点，以保证仰拱的设计拱度，仰拱浇筑时，施工缝截面做成斜面，连接筋接头按50％比例错开，仰拱砼强度达到70％后，开始施做隧底填充，隧底填充一次填充至设计标高，隧底填充施工时注意按设计要求留出路面水沟位置。
3.2、拱墙衬砌
经监控量测，围岩变形趋于稳定后，即可进行拱墙衬砌，拱墙衬砌滞后开挖工作面120～200m，曲线半径为60m地段采用4.5m长整体式钢模衬砌台车，其它地段采用6m长整体式钢模衬砌台车，砼输送车运送砼，砼输送泵泵送入模，进行全断面机械化配套作业，整个工序在仰拱填充衬砌、墙脚砼、防水层，盲沟，预埋件安设(包括运营通风机预埋件)预留洞室套模固定等工序完成后进行。
凉水一号隧道施工工艺及支护参数见下表：
三、同线路其它隧道施工工艺比较及经济对比
本人还参与了线路F标段大路梁子隧道的施工，断面面积(以III类围岩为例110m2／m)，施工主要采用分部开挖(或预留核心土)的施工工艺，与大跨度的凉水一号隧道比，延米造价对比见下表：
从上表数据获知：凉水一号隧道因其设计等级较高，设计参数较同线路其它隧道造价明显偏高，支护参数明显加强，我部在施工时严保质量关，运营两年来，未出现任何质量缺陷。
四、结论
隧道施工技术 篇4
关键词：盾构隧道,既有隧道,施工,沉降,监测
由于受城市地形地质条件等因素的限制,新建隧道与既有隧道之间设计距离较近,同时由于地质条件比较复杂,因此在采用盾构施工过程中,对既有隧道及周围环境会产生比较大的影响,易引起既有隧道及地面沉降、变形,当沉降、变形过大时可能危及既有隧道、周围建筑物和地下管线等建构筑物的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,对盾构隧道下穿既有隧道施工中沉降的研究就显得尤为重要。
本文以深圳地铁某一盾构区间隧道为工程背景,该区间需要下穿正在运营的深圳地铁区间隧道,正交段最小净距仅为1.2 m,上洞埋深为10.6 m。这在深圳地区相对复杂地层中采用盾构法近距离穿越地铁既有运行线尚属首例,要保证既有运行线沉降安全难题,需对相关问题深入研究,确保隧道与运营的安全。为此,采用FLAC3D有限差分法程序[2,3]模拟分析了盾构隧道下穿既有隧道的施工过程,参考计算结果对施工方案的关键技术进行了研究。
1工程概况
本工程区间右线下穿隧道与正在运营的深圳地铁区间隧道之间的最小净距为1.46 m,左线下穿隧道与正在运营的深圳地铁区间隧道之间的最小净距为1.23 m。由于新老两条隧道之间间距较小,提前对其加固可能会破坏原有土体的稳定性,不但起不到应有的加固效果,反而会造成所夹土体变形、沉降,加剧既有线运行线隧道的变形,所以经多方研究决定,采用严格控制盾构机掘进参数的方法,及时调整盾构掘进参数,如优化土仓压力、千斤顶推力、出土速率等施工参数,做到信息化施工,直接掘进通过既有隧道运行线。
2模拟计算
本文采用FLAC3D软件[2,3]进行有限元的分析计算,计算模型的边界范围按照以下原则进行确定:横向的长度为隧道跨度的10倍,为70 m;竖向以洞跨的8倍(计算模型从地表到下部计算边界的高度为洞跨的8倍),取整为50 m;由于盾构管片长为1.2 m/环,故模型取纵向(沿开挖方向)长度为24 m。正交段最小净距仅为1.2 m,上洞覆土深为10.6 m,模型如图1所示。
3计算结果
本文的有限元仿真数值模拟计算主要得到盾构施工时既有隧道与地表的沉降变形,两隧道间土层最大主应力,盾构隧道的结构内力。地表沉降变化如图2所示,隧道结构变形如图3所示。
根据模拟计算,得到以下几个重要计算结果:
1)地表沉降最大值为7.7 mm。 2)既有隧道最大沉降3.9 mm,附加拉应力达到1.25 MPa。3)上下两洞之间地层的最大主应力值将达到0.25 MPa。4)下洞最大轴力为616 kN,最大弯矩为28 kN·m,均位于两侧边墙部位。
4施工关键技术处理
根据模拟计算结果,为了确保施工中地表及既有隧道的沉降变形能与理论计算值接近或比其值小,主要从几个方面进行研究。
4.1 复杂地质条件下的盾构机机型
1)盾构机选型。
针对本盾构隧道段工程地质、水文条件、地上建筑物、地下构筑物及周边环境等情况和本下穿段中工程的特点和难点,在盾构机的选型上做了大量的工作,在刀盘形式的设计,刀具的选择和布置,主轴承及其密封的性能以及刀盘、刀具、螺旋输送机的耐磨性等方面均做了深入的研究;在对不同地质条件下怎样保持土压平衡,减少刀具和刀盘的磨损,怎样让各种碴土顺利的从螺旋输送机排出等均做了详细认真的讨论,选用能满足以上各条件的盾构机。
2)盾构机改造。
在盾构机下穿既有运行线过程中,为防止盾构机停机及设备故障造成既有运行线沉降,为此对盾构机做如下改造:a.盾构机中盾12点位增设径向注浆孔。当盾构机停机时,通过既有运行线实时监测结果显示,既有隧道发生沉降,则可用盾构机台车上提前准备好的二次注浆机通过盾构机中盾12点位上增设的径向注浆孔向盾体周围注入Na基膨润土,可有效防止既有运行线继续下沉。b.在盾构机二号台车膨润土箱处加设高压水泵。在盾构机下穿施工过程中,一旦发生盾构机泡沫管堵塞,且短时间内无法疏通情况,则立即启动膨润土箱增设的高压泵,通过土仓壁3点位、9点位以上的注入孔向土仓内喷射泡沫剂,防止仓温过高导致结泥饼。
4.2 下穿区域地铁既有线实时监测技术
1)对既有线实时监测的必要性研究。a.新线建设中隧道的开挖,会引起周边土体初始应力状态重分布,同时土体开挖扰动周边地层,导致周边土体发生位移,引起周边建(构)筑物变形。地铁内部结构及线路设备能够承受的变形数值有限,在超出一定限度后可能引发严重安全事故。因此,在新建线路施工时必须对既有线路进行实时监测。b.工程险情的发生往往具有突发性,只有足够密度的监测数据,才可能从监测数据上判断可能的征兆,进而提供给决策人员以便及时采取措施,消除隐患,确保既有线安全运营。2)对既有线监测范围的确定及布设。自动化监测系统的监测范围是,既有隧道下穿交汇区域两侧各50 m共100 m的范围。每5 m一个断面,共布设21个监测断面。每个监测断面布设5个监测点,在道床上布设2个沉降监测点,道床边缘管片上设2个监测点,隧道中腰位置布设2个水平位移监测点,隧道拱顶布设1个拱顶沉降监测点。布设如图4所示。
4.3 近距离下穿既有运行线盾构掘进施工技术
1)施工组织。
a.施工顺序。根据左右线工期安排,先施工左线隧道,再施工右线隧道。盾构掘进施工工序主要包括:轴线控制、管片防水、管片安装、同步注浆、盾尾油脂的压注、泡沫剂的压注及二次注浆等,每道工序均有成熟的程序,施工过程中需严格按程序进行。b.施工范围确定。盾构隧道下穿既有运行线的施工分为3个施工区域,既有隧道与盾构隧道交汇区域为危险区,危险区两侧各6 m范围为风险区,风险区域两侧各20 m为预警区。盾构隧道掘进至预警区时,既有运行线开始实行自动化监测。c.施工掘进计算。盾构掘进段循环时间计算:依据以往类似工程经验,盾构掘进按60 min/环考虑,管片安装按40 min/环考虑,每6 m一次的接水管施工与管片拼装施工平行作业,每6 m一次的接钢轨施工与盾构掘进施工平行作业,其他出渣、管片运输等影响时间按20 min/环考虑,则每循环需时间为:T=60+40+20=120 min=2 h。则每天进度指标为:24/2=12环,每环平均施工时间120 min。d.合理安排盾构穿越时机。国内外大量的实测资料及理论分析结果表明:就单条隧道而言,沉降槽曲线似正态分布曲线。从纵向来看,沉降主要发展规律为,一是盾构掘进面的前方可能产生较大的地表隆起,二是施工沉降除土体损失引起的沉降外,还存在盾尾空隙沉降。为此,将对既有隧道变形影响最大的阶段即盾尾既有线隧道正下方的施工时间安排在夜间地铁停运的时间内。
2)盾构掘进参数的确定。
a.土压平衡状态下的设定土压力。土中侧向压力为p=krh,其中,k为土压力的侧向系数,视覆土性质和厚度而定,一般在0.5～0.7之间;r为土的容重;h为隧道中心埋深。在工程实施过程中,根据实际情况,以及和出土量的有机结合,所有上述土压力设定值可作适当调整。b.推进出土量控制。理论出土量=π/4×D2×L=π/4×6.282×1.5=46.4 m3/环,考虑岩土的松散系数,盾构掘进时的实际出土体积约为67.5 m3/环。根据计算,实际每环出土量为70 m3(虚方)左右,用渣车出土计量为每环4.5斗左右。现场实际计量时,出土量控制可采用掘进300 mm出渣1车来控制。过程中一旦有超量现象,必须对该区段进行处理,包括二次补浆,乃至地面注浆加固等措施。c.同步注浆量。在盾构施工中,当管片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为115 mm～140 mm的环形空隙。为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层,防止地层变形过大而危及既有隧道安全需要进行注浆。注浆要做到“掘进、注浆同步,不注浆、不掘进”,通过控制同步注浆压力和注浆量(注浆压力控制在0.25 MPa左右,每环注浆量6.5 m3左右)双重标准来确定注浆时间。
5结语
在既有隧道内及周边未加固的情况下,盾构隧道在通过既有隧道的影响范围时,参考FLAC3D有限差分程序计算的结果,调整盾构推进参数,对既有隧道进行全自动监控量测,并根据监测数据进一步调整盾构推进参数使得盾构隧道安全、快速地通过了既有隧道,取得了可观的经济效益并且未给地铁既有运行线的列车造成任何影响,取得了优良的社会效益。
参考文献
[1]张云.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报,2002,28(3):388-392.
[2]王占生,王梦恕.盾构施工对周围建筑物的安全影响及处理措施[J].中国安全科学学报,2002,12(4):45-49.
[3]李强,曾得顺.盾构千斤顶推力变化对地面变形的影响[J].地下空间,2002,22(1):12-15.
[4]孙钧.地铁隧道盾构掘进施工市区的环境土工安全技术标准及其变形与沉降控制[J].世界隧道,2000(sup):223-240.
[5]张志勇.盾构施工对周围环境影响研究综述[J].现代隧道技术,2002,39(2):7-11.
[6]刘洪洲,孙钧.软土隧道盾构推进中地面沉降影响因素的数值法研究[J].现代隧道技术,2001,38(6):24-28.
[7]吴波,高波.地铁区间隧道施工对近邻管线影响的三维数值模拟[J].岩石力学与工程学报,2002,21(S2):2454-2456.
[8]刘波,叶圣国.地铁盾构施工引起邻近基础沉降的FLAC元数值模拟[J].煤炭科学技术,2002,30(10):9-11.
隧道断层注浆施工技术探讨 篇5
【关键词】断层；超前预注浆；初期支护；衬砌
0.概况
隧道右线出口全长1942m，进出口分界里程为YK59+600。隧道山体因受构造抬升而隆起，侵蚀剥蚀作用强烈。按照设计要求，我标段在隧道施工中会遇到多处断层带，地质显示这几处断层对隧道施工影响较大，开挖时不仅水量较大、而且岩层破碎情况严重，对隧道施工会造成很大的难度，针对现场实际情况、结合设计的要求，对断层地段进行帷幕注浆施工是一种行之有效的方法，尤其适用于软弱破碎的围岩地段。
1.施工方案
根据设计图纸提供的里程，施工过程中，在快进入断层带时先进行超前地质预报( TGP)探明断层地带的情况，以便对不良地质或围岩级别发生变化时提供准确的依据，并能够及时对断层软弱围岩处进行超前注浆加固，保证施工的顺利进行。
1.1机械设备配备
机械设备配备表（表一）
1.2人员配置
人员配备表（表二）
1.3原材料
1.3.1水泥：采用山东淄博生产的P.042.5级普通硅酸盐水泥。
1.3.2水玻璃：35Be、青岛购进，且经试验合格。
1.4施工方法
根据超前地质预报的结果，判明断层的所在里程，提前Sm进行西50自迸式锚杆的施工，自进式注浆锚杆采用专用凿岩机进行打设，锚杆打设完成后，按照试验合格后的双液浆配合比进行注浆，直至注浆饱满，达到设计和规范要求，待水泥一水玻璃浆液达到强度后方可进行隧道洞身的开挖。超前注浆工艺流程：
超前注浆工艺流程图
1.5自进式中空锚杆
自进式注浆钻进锚杆具有钻、注、锚一体化的功能，是一种先进的锚固体系，能够保证复杂地质条件下的注浆效果。自进式注浆钻进锚杆由杆体（中空全螺纹杆件）、连接套、钻头、拱形垫板、螺母组成。注浆时锚杆尾部可加设橡胶止水浆塞。钻进时，锚杆尾部通过连接套加设钎尾（钎尾外形与普通钻杆相同）。
1.5.1自进式注浆钻进锚杆具有如下性能及特点
（1）自带钻头，可自行钻进式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能，取消了退钻杆插锚杆的工序，可避免因坍孔而导致返工的现象。
（2）锚杆杆体可接长，使用方便。自进式锚杆预制成2m、3m、4m、6 m几种标准长度，用连接套接长（杆体外表面为国际标准波形螺纹），钻进时钻入一段接长一段；一则拆装方便，二则抗剪力强。
（3）与相同截面积的实心相比，中空杆有更大的抗拉、抗弯及表面粘结力。
（4）锚杆中空，可通过锚杆对地层注浆。一般锚杆为实心钢筋，而自进式注浆钻进锚杆为中空钢管，锚杆即注浆管，水泥浆从锚杆末端进入，通过空腹及中空钻头，从锚杆前端溢出，返回至尾部注浆，可保证完全充填锚杆周转空隙，固结岩体，充分保证注浆及锚固质量。止浆塞可以保证注浆密实，并可达1.5—2.0MPa的压力。
（5）锚杆配有拱形垫板及螺母，可对地层施加预应力。
1.5.2自进式注浆钻进锚杆施工要点
在掌子面开挖前，沿坑道开挖顶部设计轮廓线，向岩体内钻进一排或几排纵向锚杆，然后进行压注水泥一水玻璃双液浆(压力一般为l.0MPa)，在顶部形成整体式加固支护结构；然后，在此结构保护下进行开挖，开挖至一定距离后（在尚未开挖的岩体中必须保留一定的超前长度），重复上述步骤，如此循环前进。
1.6支护设计参数
考虑岩体多为冲沟堆积层，本着安全第一的原则，施工时采用“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则进行施工。
锚杆型号：每排共设三层迈式自进式锚杆，第一层、第二层、第三层皆采用050自进式锚杆，环向间距2m，层距2m，印角30°。锚杆长度及布置：根据实际情况L=l0m，层距2m，孔深10m，纵向间距（开挖长度）5m。
水泥漿浓度W:C：1.25:1一0.8:1。
水玻璃浓度：35Be。C:S：1:1一1:0.6。
扩散半径：0.25—0.5；缓凝剂Na2HP04掺量：2c70。
浆液初凝时间：1—2min。
水泥标号：P.042.5号普通硅酸盐水泥。
1.7钻孔及安装
1.7.1沿拱部设计开挖轮廓线按设计环向间距标出锚杆位置。
1.7.2移动工作台架至合适位置，检查台架的稳定及牢固性，准备所需设备。
1.7.3锚杆连接
（1）检查锚杆、钻头的水孔是否有异物堵塞、若有，清理干净。
（2）连接钻头和锚杆。
（3）连接钻杆连接套和凿岩机（YT-28型风枪）
（4）连接锚杆和钻杆连接套。
1.7.4锚杆对准设计的锚孔位置，凿岩机应先供风或水，然后钻进。软岩中钻进时，钻头的水孔易堵塞，应放慢钻进速度，多回转、少冲击。
1.7.5达到设计深度后，应用水或高压风洗孔，检查孔是否畅通，然后卸下钻杆连接套，锚杆外露孔口长为10cm，15cm。
1.8注浆
1.8.1准备工作
（1）检查注浆泵及其零件是否齐备和正常。
（2）检查水泥、水玻璃、比例是否符合规定。
1.8.2迅速将锚杆、注浆管及泵用快速接头连接好。
1.8.3开泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成。观察浆液从孔口帽边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。
1.8.4完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。
1.8.5注浆过程中，应及时清洗快速接头，保证注浆过程的连续性。完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。
1.9施作自进式锚杆支护注意事项
1.9.1在施工中，每台钻机必须间隔一定的距离，否则向岩体内大量注水，极易引起掌子面的坍滑。（下转第1５０页）
（上接第２８７页）1.9.2钻进过程中，最重要的是保证锚杆及钻头水孔的通畅。注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆50cm左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢进尺，直至设计深度。
1.9.3水泥一水玻璃双液浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免时间太长，使浆液在泵、管中凝结。
1.9.4注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
1.9.5为保证压浆效果，橡胶止浆塞距孔口应不小于30cm，而且待注浆引起的排气完毕之后即用锚固剂封闭止浆塞以外的钻孔，这样才能保证达到1.OMPa的注浆压力。
2.结语
由于隧道断层段地质复杂，岩体结构破碎，施工当中我们结合现场实际情况，及时对施工方案进行相应的整改，制定合理的技术措施，使隧道断层段施工顺利完成。通过对隧道断层段的注浆施工，我们掌握了隧道断层注浆的施工技术措施，加深了隧道施工的相关技术的理解，为后续施工提供切实可行的技术数据和经验。■
【参考文献】
［１］渠巨华.黄土隧道的监测与信息化施工.甘肃科技[J].Vol.22,No.2:121-123
隧道施工技术 篇6
关键词：膨胀岩,低瓦斯隧道,施工工艺,注意事项
1. 工程概况
巴准铁路是重载煤运铁路通道, 铁路正线长128.102km, 王家梁隧道是巴准铁路的一条重点隧道, 隧道全长3216m, 工点位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗境内, 隧道进口里程DK45+600, 路肩高程1320.1m, 出口里程DK48+812, 路肩高程1329.8m, 隧道全长3212m, 隧道最大埋深83.1m。工程地处鄂尔多斯盆地, 该盆地蕴含丰富的煤炭资源。根据地质调绘和钻探揭示, 隧址区表覆第四系全新统冲洪积砂质黄土、上更新统风积砂质黄土和第三系上新统泥岩, 下伏侏罗系下统砂岩夹泥岩, 该套地层中含多层煤及煤线。侏罗系下统泥岩, 为弱膨胀岩, 自由膨胀率为35%~50%, 岩芯风干失水后多龟裂, 具有明显的吸水膨胀、软化、强度降低、失水收缩的特征。
2. 施工方案
2.1 膨胀岩段施工方案
隧道洞身穿越膨胀性泥岩地层, 开挖后受自由水的影响, 引起膨胀压力, 对支护结构产生附加的膨胀性地压, 使隧道净空断面缩小, 支护结构破坏。通过反复比选及现场实践, 采用3台阶法施工, 开挖后立即初喷砼封闭岩面, 减少围岩暴露时间, 控制施工用水, 减少水的漫流和积水浸泡, 减少岩体湿胀干缩对隧道产生不利影响。根据具体情况加大预留变形量, 确保设计净空尺寸, 避免衬砌厚度不足。开挖完成后及时施作初支, 采用格栅钢拱架支撑, 喷、锚、网联合支护施工, 必要时在中断面设临时仰拱, 形成封闭环。及时施作仰拱使支护封闭成环整体受力, 根据量测信息确定二次衬砌施作时机, 采用钢筋混凝土二次衬砌, 提高二次衬砌的承载力。
2.2 含瓦斯段施工方案
通过以下措施进行瓦斯隧道防爆:
(1) 超前探孔。
(2) 爆破设计。
(3) 加强通风。
(4) 机电设备防爆。
(5) 瓦斯监测。
(6) 加强安全教育及检查培训。
3. 施工方法
3.1 超前地质预报
将超前地质预报作为重要工序纳入施工工序管理, 采用地质素描、TSP203、地质雷达等进行超前地质预报, 及时进行信息收集处理反馈, 以调整施工方案和施工方法。
3.2 超前支护
在洞口软弱破碎围岩地段, 先施工φ108超前大管棚并注浆加固围岩, 以保证暗洞施工安全。洞身施工过程中, 在不良地质地段, 按设计采取超前预注浆、超前小导管注浆等注浆加固方式, 注浆效果达到设计要求标准后方可进行开挖作业。
3.3 开挖支护
洞身开挖采用三台阶临时仰拱法施工, 采用挖掘机扒碴, 装载机装碴, 自卸汽车运碴。
(1) 上断面开挖及支护
采用人工配合机械开挖或松动爆破, 每循环开挖进尺控制在0.8m~1m。挖掘机扒碴至中断面, 为减少上断面扒碴量, 上断面开挖高度控制在3.8m, 台阶长度控制在4m~5m, 上断面开挖支护采用自制简易开挖台架。
(2) 中断面开挖及支护
采用人工配合机械或松动爆破, 每循环开挖进尺控制与上断面同步, 左右错进, 错开距离1~2榀拱架, 必要时设临时仰拱, 并将临时仰拱作为一道重要工序纳入管理中。临时仰拱采用I16钢架, 钢架与初支拱架同步施作。施作时要注意保证临时仰拱弧度 (防止拱顶下沉) , 施作完毕后必须回填80cm左右碎石碴, 避免大型出碴车通过时形成集中荷载破坏临时仰拱。
(3) 下断面开挖及支护
下断面开挖与中上断面同步进行, 采用人工配合机械或弱爆破, 左右错进, 错开距离1~2榀拱架, 挖掘机装碴, 自卸汽车出碴。
(a) 初喷砼
采用湿喷工艺, 喷射前处理危石, 检查开挖断面净空尺寸, 当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时, 先进行引排水处理, 完成后立即喷射砼封闭岩面, 减少围岩暴露时间。
(b) 立拱、锚网喷支护
初支拱架采用16×16cmΦ22格栅钢架支护, 间距为80cm, 环向采用间距1m的Φ22钢筋焊接, 并在钢架背后铺设一层φ8钢筋网, 网格间距20cm, 锁脚锚管采用φ42无缝钢管长3.5m, 每个拱脚打设2根, 用Φ22“七字筋”焊接在钢架上, 系统锚杆采用φ22中空锚杆长3m, 间距1.2×1.2m, 采用风钻钻孔, 用锤击或钻机将锚杆顶入, 注浆泵注浆。拱架系统施作完成后, 立即进行喷射砼施工, 采用c20湿喷砼施工。
3.4 仰拱施工
膨胀岩隧道施工时, 仰拱及时封闭是关键。严格按照铁建设2010 (120) 号文件要求控制仰拱施工步距, 为不影响掌子面正常施工, 仰拱采用移动式栈桥, 机械开挖, 人工修整, 严禁欠挖, 对超挖部分使用同标号砼进行回填。
3.5 二次衬砌
二衬采用复合式衬砌, 整体衬砌模板台车, 泵送入模。根据监控量测数据, 在变形值基本稳定后方可进行二次衬砌。在围岩变形发展加快或不能趋于稳定时, 加强初支保证施工安全, 绝不能立即施做二次衬砌。
3.6 监控量测
严格制订量测计划, 对于初期支护和二次衬砌进行布点, 拱顶下沉及水平相对净空变化量测在同一断面上进行, 每5m~10m设置一组观测点, 并采用相同的量测频率。当围岩变形值较大时, 加大量测频率, 根据量测数据指导施工生产。为确保量测信息能够及时反馈, 成立监控量测信息管理小组, 建立量测信息预警制度, 如有变形超过管理标准, 及时上报上级领导, 以便及时响应, 并根据量测数据统计, 调整预留变形量大小, 达到监控量测指导施工的目的。
4. 瓦斯地段施工技术措施
4.1 超前探孔
按照设计要求在掌子面打设超前探孔, 检测瓦斯含量及压力, 根据检测数据调整施工措施。
4.2 爆破设计
按瓦斯隧道进行爆破设计, 炸药:乳化炸药 (规格:φ32mm×200mm, 每卷200g)
雷管:电雷管, 1~8段毫秒延期雷管。采用正向连续装药, 炮泥封口。炮眼布置及装药量根据围岩情况适当调整。
4.3 加强通风
选用110k W×2大功率风机压入式通风, 确保掌子面风量及风速, 洞内瓦斯含量在限值以下。采用1.8m抗静电、阻燃的风管, 风管百米漏风率不大于2%。
4.4 机电设备防爆
洞内设置双回路电源, 网电为主回路, 配内燃发电机组为备用回路, 确保洞内通风、照明、排水等需要。洞内电气设备均采用防爆型煤矿专用设备, 包括照明、开关箱、运输设备等。
4.5 瓦斯检测
严格执行“一炮三检”制, 即装药前、放炮前和响炮后对掌子面及其他施工部位的瓦斯含量检测。配备专职瓦检员并必须经过国家专业机构关于瓦斯检测员的职业技能培训合格, 每班2人, 对洞内各施工部位全天巡回检测。
4.6 安全教育及检查培训
所有参与隧道施工的人员必须参加瓦斯隧道安全施工上岗培训, 并经考试合格后方可上岗。每日由当班瓦检员在洞口检查所有进洞人员身上的打火机, 香烟等易燃物品, 严禁将易燃易爆物品带入洞内。严格执行周一安全学习制度, 对隧道内存在的风险及注意事项、应急救援能力等进行培训学习。
施工注意事项:
(1) 膨胀性泥岩施工, 严格控制洞内施工用水, 尤其是掌子面打钻后拱脚积水必须及时排除, 严禁积水浸泡拱脚。加强洞内供水及抽排水管路维修与保养, 防止施工用水流入隧道周边岩体, 对洞内排水沟及集水坑及时清理, 定期抽排, 并加强通风, 以降低洞内湿度和温度。
(2) 加强监控量测及超前地质预报管理, 配备足够的技术人员, 严格执行量测预警制度, 将监控量测及超前地质预报作为一项重要的工序来管理, 加强围岩净空位移、围岩压力及地下水渗透性动态监测, 根据监测反馈成果, 进行围岩预加固, 同时调整初支及二衬参数。
(3) 喷射混凝土必须饱满、密实, 对拱顶部位应特别注意, 严禁出现空洞。
(4) 加强洞内通风管理, 掌子面不能停风, 若有特殊情况必须及时汇报生产负责人, 并告知洞内施工人员, 以便提前做好准备, 经现场负责人同意后方可停风, 再次施工前, 检查洞内各作业面是否安全。
结论
巴准铁路王家梁隧道自2010年12月进洞施工至2012年9月全隧顺利贯通, 历时21个月, 通过施工过程中不断地总结和改进, 未发生一起质量、安全事故, 工程质量、安全、进度达到了目标要求。
参考文献
[1]中铁一局.TZ204-2008.铁路隧道工程施工技术指南[M].北京:中国铁道出版社, 2008:149-150.
[2]TB10120-2002, 铁路瓦斯隧道技术规范[S].
公路隧道施工技术 篇7
关键词：公路隧道,施工技术,控制要点
1 公路隧道施工技术的概述
在公路建设中, 经常会遇到隧道洞口围岩施工建设, 这里会出现隧道拱顶下沉较大, 造成地表不同程度的开裂和下沉现象, 还有拱脚局部开裂等状况。因此, 结合隧道施工技术要点和相关施工地段的地质条件进行综合分析是十分必要的。比如, 对于那些土层松软的含水量大的, 地基承载力是很难达到标准的, 然而, 隧道的埋深通常较浅, 靠自身形成拱度是比较困难的, 若依靠周边的围岩, 是不易控制的, 所以要结合相关的隧道施工技术, 采取一定的措施完成隧道拱度的形成。由此可见, 隧道施工技术是建立在对施工地段地质条件的了解和掌握前提下的。
2 施工准备工作
施工准备工作中的主要工作是对施工作业线的安排, 这个要根据隧道设计结构和工程地质条件来确立, 在隧道施工作业中经常使用的作业方法是中导洞先行, 在中导洞中挖掘40-50米的时候浇筑中墙。中墙混凝土强度达到70%以上的时候, 再开始对左洞进行挖掘施工, 对于右洞, 其掌子面落后左洞按照10米差值进行控制。围岩变形过大, 且初期的支护力不足, 除了要修补支护之外, 还可以修改衬砌设计参数提前施作模筑混凝土。这样做是在进出口建立了中导洞、中墙、左右洞, 二次衬砌五道并行的作业流水线, 为后期隧道施工奠定技术方案基础。
3 风、水、电作业, 通风防尘施工排水
3.1 施工供风
需要在隧道的进、出口位置设置一座空气压缩机, 并安装20m3/min的空气压缩机保证隧道内部的通风良好。
3.2 施工通水
在距离隧道拱顶30米以上的山顶要修建高山水池, 还要在隧道出口山脚处挖掘集水池, 通过集水池向山顶的水池供水, 通过管道输送到隧道内, 共施工和人员生活所用。所有的水源都要经过相关的水质监测, 对于存在危害物质的或者PH小于4的酸性水, 不得输送到隧道内。
3.3 施工供电
在隧道的进出口位置需要安装一个变压器, 通过和周边地方电网的结合, 对工程施工进行供电, 除此之外, 为了保证施工的连续性, 还需要设置一台备用的发电机组。照明设备采用220V的, 施工动力设备应采用380V的, 所有线路按杂货要严格参考相关规定, 确保施工条件的绝对安全。
3.4 施工排水
隧道施工中涉及到排水的对象有施工生活废水和地下水两个。通常情况下, 在进出口处的施工排水应此阿勇在开挖地段设置集水坑的方式进行组织排水, 因为隧道内的上坡指的是从出口到进口坡度为1.54%的地方, 而进口的施工通常是反坡施工。水排到集水坑中后, 使用抽水机就可以将废水排除。出口通常是顺坡施工, 那么出口处的排水就可以利用自然坡度自然排水, 只需要组织起排水渠道就可以达到相关要求。
3.5 施工通风和防尘
在隧道施工中, 存在一些隧道需要用到爆破技术的, 这时候就需要对隧道进行通风和除尘。压入式是施工中通风环节经常用到的方式, 通过使用三台轴流风机对左右中洞导风送风可以满足通风要求, 通过向洞内洒水是有效的除尘措施。
4 隧道施工技术处理
4.1 超前小导管施工技术
超前小导管施工分为三个步骤:制管、钻孔、安装导管注浆。其中, 制管采用外径50mm, 壁厚5mm, 长5000mm的热轧无缝钢管。加热管的一头制成锥头, 留400mm作为止浆段, 管壁上钻孔, 间距控制在150mm, 孔径控制在8mm。钻孔的时候要先定出孔眼的位置, 然后按照施工要求和钻孔规定进行钻孔。最后是按照导管, 进行注浆, 这里有几点要求, 在成孔后要用高压风清理孔, 压注30号水泥, 压力控制在0.7到1.0MPA范围内, 持续时间15分钟。
4.2 塌方处理
面对隧道塌方, 要本着防治结合的方针, 先预防, 后治理。在施工过程中要及时的关注施工现场的地质情况, 施工要严格按照相关规范要求进行, 确保每一个施工工序的在施工质量, 要根据围岩的实际受力情况, 适当地拓展各道工序之间的施工长度, 地质条件恶劣的地段, 要及时地进行量测监护并采取相应防护措施。
4.3 爆破技术
隧道施工中爆破技术的应用直接关系到隧道的开挖状况, 隧道的开挖状况又关乎隧道的质量。隧道的开挖不同于初期支护和防烟排水等工作, 因为这些工作可以通过加强监管提高质量水平, 而开挖质量是直接受到爆破状况决定的。因此, 隧道的爆破质量对隧道的施工质量起着关键作用。
5 结语
总而言之, 隧道施工的地质条件是多种多样的, 安全隐患是时刻存在的, 作为隧道施工单位, 一定要加强对隧道施工技术的掌握和对新的隧道施工技术的学习, 不断总结隧道施工中出现的问题, 提升隧道施工质量, 为我国交通事业创造更多效益。
参考文献
[1]许海龙.试析公路工程碎石注浆桩施工技术[J].中国房地产业, 2011, (02) .
[2]刘政潇.公路工程中路基施工技术探析[J].China’s Foreign Trade, 2011, (06) .
[3]解成义.现代公路工程施工技术管理的探讨[J].中国科技财富, 2011, (19) .
黄土隧道施工技术 篇8
大准—朔黄铁路联络线朔州隧道,位于山西省西北部,行政区隶属朔州市,起讫里程DK128+662～DK139+955,全长11 293 m,除出口段位于1 200 m半径的曲线上,曲线进入隧道352.66 m,其余均位于直线段上。洞内纵坡为3.0‰/5 488 m,-7.0‰/5 800 m,3.0‰/5 m,基本呈对称的人字坡。共设5个斜井辅助施工。隧道进口及洞身地表的黄土梁及山坡上,浅黄～灰黄色,土质均匀,大空隙发育,是垂直节理,发育虫孔及植物根孔,易产生陷穴,含少量零星分布的小型钙质结核砾分布砂质黄土,具湿陷性,湿陷性等级为Ⅰ级(轻微)非自重湿陷性场地。进口段属于典型的湿陷性黄土隧道。隧道工程采用新奥法设计与施工。
2 施工方案
结合本隧道工程特点及开挖后揭示的地质情况,土质属砂质黄土、粘质黄土,结构松散,自稳能力极差,开挖后极易坍塌。故本隧道施工遵循“短开挖,强支护,勤量测,紧封闭”的原则,采用环形法开挖预留核心土法,减少掌子面岩体的临空面,核心土便于支撑,能保证围岩稳定,避免塌方,施工安全。
2.1 小导管超前支护
施工中采用ϕ42双层超前小导管。小导管环向间距25 cm,必要时采用零间距、密排打设,长4.5 m。用风枪将钢管沿孔眼顶入前方土体中,钢管外倾角约10°～15°。施工中确保孔位顺直。顶管至设计深度后用水泥浆将钢管与孔壁间的缝隙封堵,安装钢架后与钢架焊接牢固。
2.2 施工工序
为了避免隧道开挖的过程中岩体垮塌掉落现象,各部位开挖间距在不相互干扰影响的情况下应尽量缩短。上部环形开挖进尺必须控制在1.2 m(两榀钢拱架)以内,具体施工工序如下(见图1):1)在上一循环的超前支护下,人工配合机械开挖①部—施作①部周边的初期支护:初喷混凝土,挂设钢筋网,架立钢架,并打设锁脚锚管,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度,并根据实际开挖情况,施作临时竖撑。2)在滞后①部一段距离后,开挖②部,掌子面喷射8 cm厚混凝土封闭。3)在滞后②部一段距离后,开挖③-1部—施作③-1部边墙初期支护,即初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架并打设锁脚锚管,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度。4)在滞后③-1部一段距离后,同③-1部施工工序,开挖及支护③-2部。5)开挖④部—掌子面喷射8 cm厚混凝土封闭。6)开挖⑤部—施作隧底喷射混凝土,必要时在墙脚处设置临时横撑(图1中未示)。7)在⑤部施工完且清除虚渣后,立即灌注Ⅵ部仰拱及边墙基础。8)待仰拱混凝土初凝后,灌注仰拱填充Ⅶ部至设计高度。9)根据监控量测结果分析,确定二次模筑衬砌施作时机,铺设环+纵向透水盲沟、防水板+土工布—利用衬砌模筑台车一次性灌注Ⅷ部(拱墙)衬砌。
2.3 支护参数及施工措施的选择
初期支护作为新奥法隧道施工支护体系的主要组成部分,是确保施工安全的重要手段。所以在实际施工过程中,选择支护参数时依据“宁强勿弱”的原则,具体参数及施工方法如下:
1)钢架采用Ⅰ20a工字钢钢架,间距40 cm。钢拱架安装时应紧贴开挖轮廓表面,连接板必须密贴,不得有夹角,用螺栓将之连成整体,并将小导管及系统锚杆尾端与之焊接,最大限度地发挥小导管及系统锚杆的作用,使小导管、锚杆、钢架形成整体支护结构。钢拱架底用15 mm钢板(宽30 cm)沿隧道轴线方向铺垫,以减少不均匀沉降。设双层ϕ22钢筋连接筋,单层环向间距100 cm,与钢架焊接牢固。2)设双层ϕ8钢筋网,网格尺寸为20 cm×20 cm。3)钢架按设计节点打设锁脚锚管,每榀钢架打设24根,每根长4.0 m,下倾角度不小于45°,确保钢架基础稳定,下台阶安全,防止塌方。4)钢架每个拱脚处增设锁脚锚管定位钢板,钢板尺寸45 cm×25 cm×1.5 cm,增强锁脚锚管的整体锚固作用。5)边墙设ϕ22砂浆锚杆,间距1.2 m(环向)×1.0 m(纵向)。6)Ⅰ16临时竖撑连接处或与钢架连接处均设钢垫板。7)若钢架发生明显内移,必要时架设临时横撑,以确保施工安全。
通过对开挖掌子面的地质观察,以及对已经施工的隧道初期支护的稳定性能判别,所选择的支护参数及施工措施较为合理,能确保隧道施工安全和结构安全。
3 结语
黄土隧道采用环形开挖预留核心土法有以下优点:
1)施工安全性好。该方法有利于开挖工作面的稳定,便于拱部支护,及时抑制围岩变形,施工速度快、安全性较好。
2)施工进度快。施工断面大,满足机械作业空间要求,充分利用机械作业,提高施工效率,使施工进度加快。
3)施工难度小。以一定的作业时间差组织流水作业,工序转换容易,各部位开挖及初支较容易控制,降低了施工难度。
摘要：结合神化准池铁路朔州隧道进口浅埋黄土段施工实践,介绍了黄土隧道采用环形开挖预留核心土法开挖及支护施工的要点,并提出具体的控制措施,以指导实际工程施工。
关键词：黄土隧道,施工,技术
参考文献
[1]胡再强,沈珠江,谢定义.非饱和黄土的结构性研究[J].岩石力学与工程学报,2000(6):89-92.
[2]赵占厂,谢永利,杨晓华.黄土公路隧道衬砌受力特性测试研究[J].中国公路学报,2004(1):59-60.
隧道施工技术 篇9
隧道施工中,在不良地质地区容易遭遇如突水、突泥、瓦斯等地质灾害,如果不能提前预知,处理不当容易造成突发性的重大人员伤亡安全事故,国内隧道施工有不少血的教训。因此利用隧道地质超前预报探测技术,为不良地质隧道施工提供指导帮助十分必要。
长滩隧道为左右分离式特长隧道,进口端K18+364～K20+000段地质主要为弱风化灰岩、页岩,薄层至中厚～厚层构造,岩质软至硬脆,岩石节理裂隙发育,地表近南北走向岩溶沟槽及岩溶缝隙发育,岩溶洞穴多,呈竖向。地下水为第四系孔隙水、基岩裂隙水、岩溶裂隙水和岩溶管道水,溶洞集中于K18+880～K19+800段落,形态为溶缝、溶沟、溶槽、漏斗、落水洞及竖向洞。左洞检测时施工掌子面里程为ZK19+310,围岩地质为弱风化灰岩、白云质灰岩,浅灰色、暗灰色,节理裂隙较多,围岩级别为Ⅲ级。由于处溶洞发育带,为探明前方地质情况,防止出现突水、突泥事故,决定采用TGP12隧道地质超前预报系统对ZK19+310～ZK19+510段落进行地质预报探测。
2 隧道地质超前预报(TGP)探测的原理与探测方法
2.1 检测原理
TGP法是利用地震波反射回波方法测量的原理。地震波震源采用小药量炸药激发产生,炸药激发在隧道边墙的风钻孔中,通常24个炮孔布置成一条直线。地震波的接收器也安置在孔中,一般左右壁各布置一个。地震波在岩石中以球面波形式传播,当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时,例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等,一部分地震信号反射回来,一部分信号透射进入前方介质继续传播。反射的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的传播时间与传播距离成正比,与传播速度成反比.可根据反射波的几何路线计算,不难得到一个构造面倾斜情况下,直达反射波时距曲线方程为:
undefined
式中的正、负号与X轴方向同界面倾斜情况的相对关系有关。若地层上倾方向与X轴正向一致取负号,反之取正号。构造面倾斜时反射波的时距曲线为一支双曲线,如图1所示。
对图1所示结构面通过测量直达波速度、
反射回波的时间、波形和强度,可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。
在一定间隔距离内连续采用上述方法,结合施工地质调查,可以得到隧道围岩的地质力学参数,如弹性模量、剪切模量和泊松比参数等。现场工程技术人员结合相关的地质资料可以较准确地预知前方及周围地质变化状况。
2.2 探测仪器及方法简介
TGP12隧道地质超前预报系统(TGP 即Tunnel Geology Prediction 的英文缩写,以下简称TGP12)是北京市水电物探研究所专门为隧道及地下工程施工超前地质预报研制开发的系统设备,TGP12隧道超前地质预报系统包括仪器主机、配件和处理软件三部分组成。
探测时采用黄油耦合,定向安置孔中三分量检波器;记录检波器孔、距离检波器最近的炮孔和隧道掌子面的公路里程桩号,以及各炮孔间的距离,以上数据填写在《TGP现场数据记录表》中;爆破孔药量一般控制在50～70克,采用计时线炸断的触发方式,在孔中灌满水的条件下激发,按序依次起爆和进行数据采集。工作中对测线布置段至隧道掌子面间的隧道围岩进行地质描述,以利于资料解释。
预报检测时一般距掌子面10m左右开始布孔,在隧道左或右壁的同一水平线上从里向外布置20个炮孔,炮孔间距2.0m,炮孔高度1.2m;然后与炮孔最近距离20m处左右两侧洞壁风钻孔中布置预报接收检波器,接收孔距掌子面70m左右。检测时应准备50～70克炸药20段,电雷管20枚,起爆器一个,注水胶管一条,起爆电缆50m。
3 测试结果分析
采集的TGP数据,通过TGPWIN软件进行处理,获得P波、SH波、SV波的时间剖面、相关偏移归位剖面等成果
3.1 P、SH、SV波的波形分离图
(1)左壁接收的地震波波形图
(2)右壁接收的地震波波形图
3.2 P、SH、SV波的相关偏移图
(1)左壁P波、SH波、SV波偏移图
(2)右壁P波、SH波、SV波偏移图
3.3 构造面的反射波属性与衰减成果图
(1)右壁P波、SH波、SV波衰减图
(2)左壁P波、SH波、SV波衰减图
在成果解释中,以P波剖面资料为主,结合横波资料综合解释。解释中遵循以下准则:
①正反射振幅表明硬岩层,负反射振幅表明软岩层。
②若S波反射较P波强,则表明岩层饱含水。
综合分析隧道左右壁原始记录,分离后的纵、横波(P、SH、SV)记录,以及P波、SH波、SV波的相关偏移归位剖面图可知在:ZK19+320～ZK19+345;ZK19+360～ZK19+370;ZK19+390～ZK19+400;ZK19+420～ZK19+430;ZK19+470～ZK19+484五段岩体有异常,可能为构造与裂隙发育带。其余段岩体与测段岩体基本相同。具体成果见表1。
4 成果应用和建议
根据预报结果,于是施工在ZK19+320～ZK19+345;ZK19+360～ZK19+370;ZK19+390～ZK19+400;ZK19+420～ZK19+430;ZK19+470～ZK19+484五段时,施工单位提前做好了防止溶岩突水或泥的各项准备工作,并在开挖这几段岩体前使用30米超前钻孔方法,进一步探明前方含水及泥的情况,以便采取相应措施。同时由于物探方法的间接性,在隧道施工期间,认真做好施工地质工作,记录隧道围岩和掌子面岩体的地质变化,进行拍照,以地质方法为基础,控制开挖进尺,不允许盲目冒进。
这其中,在左洞ZK19+325掌子面超前探孔钻进2.3米时出现涌水夹泥情况,压力较大,喷射距离达5 m,经研究决定:先将超前钻孔增加为7个,孔深30 m,以尽量释放泥水,同时将洞内设备、材料撤离到安全地带,采取措施临时封闭塑料排水盲沟,在泥水释放到无压力后,由拱顶向下采取弱爆破逐步将排泄孔扩大,以将前方淤积泥水完全排放清理干净后再行处置。在扩孔过程中,断断续续,大规模涌泥已达四次,最大涌泥量每小时达千方,持续十几小时,涌泥将隧道路面、两侧临时排水沟和洞外场坪淹没,涌泥量近十万方,由于采用TGP技术进行了预警和事前控制,安全防范措施得当,处置合理,未发生安全事故,也未对已施工好的隧道结构造成大的损害。后来开挖揭示在ZK19+325～ZK19+344段为一大型溶洞,与超前地质预报结果十分吻合。
这次隧道地质超前预报(TGP)的成功应用,避免了一次重大安全事故,在该隧道整个施工过程遭遇了数十个大小溶洞,多次突水突泥,但在TGP法指引下未发生一起安全事故,使突水、突泥等不良地质灾害从不可控变为可控,为隧道施工带来了可靠的安全技术保障。
本工程实践说明隧道地质超前预报(TGP)是一项先进可靠的探测技术,在不良地质隧道施工中,遵循科学的方法,合理应用预报结果,按隧道地质超前预报(TGP)结果进行超前探孔以确认地质情况,据此制定处理措施,可以避免不良地质给施工带来的危害。
摘要：隧道地质超前预报(TGP)是利用地震波反射回波方法测量的原理为隧道开挖指明工作面前方概略的地质轮廓,本文作者通过采用TGP在一隧道工程防范不良地质带来的危害的成功应用的例子阐明了应用方法。
关键词：地质超前预报,反射回波,不良地质现象
参考文献
[1]宋先海,顾汉明,肖柏勋,我国隧道地质超前预报技术述评[J],地球物理学进展,2006.2
[2]马会严,金荣杰,探地雷达、TGP超前地质预报在冷水溪隧道施工中的应用[J],工程物探新技术,2006.3
象山隧道涌水帷幕注浆施工技术 篇10
关键词:象山隧道;涌水;帷幕注浆;施工方案
中图分类号:U455.49 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)10-0135-02
1工程概况
象山隧道是龙厦铁路重点控制性工程,隧道长15.898km,设计为双洞单线隧道,正洞右线施工至YDK33+040时,掌子面拱部出现涌水,涌水量达200m3/h,拱部自稳能力较差,发生局部垮塌现象,围岩为较强风化的硅质灰岩。施工采用超前探孔方式进行探水,探孔总用水量达850 m3/h,采用了帷幕注浆施工方案,对前方地质进行加固堵水处理。
2总体施工方案
针对上述现象,采取如下方案: ①自YDK33+040处,掌子面按设计要求施作止浆墙,对YDK33+040～+041.5段围岩采取1.5m加固圈(开挖轮廓线外)全断面超前预注浆。②正洞YDK33+040～+010段围岩级别为Ⅳ级,设置工字钢拱架,间距1.2 m/榀,超前支护采用小导管注浆加固,小导管为Φ42 mm钢管,长3.5 m。③注浆完成后开挖期间,局部未达到注浆效果的,应采取小导管补充注浆确保开挖安全。
3具体施工方法
3.1径向加固注浆 根据现场情况和超前地质预报资料,对前方堵水加固主要采用周边超前预注浆,在周边注浆之前,为了防止后方串浆和保证作业空间的安全,防止后方已开挖支护段注浆后,水压力增大导致坍塌,应对掌子面后方K33+040～33+050段10 m范围内施作径向注浆,用以加固围岩和堵水。径向注浆垂直于开挖轮廓线环向布设φ42注浆钻孔。注浆钻孔呈梅花型布置,环向开孔间距是1.5 m左右,纵向终孔间距是2.3 m。环向终孔间距2.5m。采用Φ42 mm长5 m的注浆小导管,利用注浆小导管进行注浆施工,加固围岩,以达到抗水压要求。
3.2施作注浆平台和止浆墙 由于断面较大,因此采用上下台阶的方式施作注浆,先注上半断面止浆墙,再回填施作工作平台,然后施作上半断面止浆墙。止浆墙嵌入围岩0.3 m,止浆墙采用C20混凝土浇注,厚度为1.5 m。
上半断面注浆完成后,挖去平台下的岩石,施作下半断面的注浆作业。
3.3全断面超前预注浆
在径向加固注浆完成后,再施作超前预注浆,封堵地下水于隧道开挖轮廓线以外,并加固围岩,用以保证开挖的安全顺利。
3.3.1注浆设计
全断面超前预注浆(B=5m)采用川桑豹快速钻孔设备,开孔直径Φ140 m,终孔直径φ115 mm左右,循环注浆段长度设计30 m,每一个循环注浆完成后开挖25 m,余留5m作为下一循环注浆施工的止浆岩墙。在该注浆设计中,针对钻孔-注浆盲区,在长管注浆完成后,每开挖2.0 m,采取超前小导管进行补充注浆,以提高注浆施工质量,确保开挖施工安全。正洞周边帷幕注浆设计(B=5m)如图1所示。
3.3.2注浆参数 全断面超前预注浆参数如表1所示。
3.3.3注浆材料
涌水主要是断层、破碎地段,主要采用普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆进行注浆堵水施工,必要时,辅以HSC等特殊浆材。
注浆材料主要应根据浆液的可行性、可注性、环保、经济性及工艺实施难易度综合分析来选取。根据以往工程注浆堵水经验结合室内试验,注浆以普通水泥、普通水泥—水玻璃、铝酸盐特种灌浆水泥浆为主要材料。对于施工中遇到的复杂情况根据注浆堵水的实际需要再进行其他注浆材料的选择。注浆材料配比建议如表2所示,具体根据现场情况调节。
在注浆过程中,先注单液浆,若周边不漏浆,则每个孔段先注一定量的单液浆,后注双液浆,防止下一段钻进漏浆。若周边漏浆,则改注双液浆,使漏浆处封堵后,再改注单液浆,以此循环调换。
3.3.4钻孔注浆顺序
钻孔注浆顺序采用由外向内,由上向下间隔跳孔的原则,每次隔孔1～2个孔。先注单液水泥浆、后注水泥-水玻璃双液浆;这样通过实施约束型注浆,达到注浆堵水、加固的目的。
3.3.5注浆结束标准
在注浆过程中,当注到一定时间、一定量时,若压力达到设计终压时结束注浆。或注浆过程中,压力逐渐上升,流量逐渐下降,当注浆压力达到设计压力并稳定10 min后,即可结束该孔注浆。当注浆量达到一定量时,压力仍然不上升,可采取双液注浆等措施结束该孔注浆。
所有注浆孔均达到注浆结束标准,无漏水现象,则可结束注浆。
4注浆效果检查
所有注浆孔都结束以后,应进行注浆效果检查,注浆效果检查采用探孔检查法、P-Q-T曲线检查法和声波检查法。
4.1P-Q-t曲线法
通过对注浆施工中所记录的注浆压力P、注浆速度Q 进行P-t,Q-t 曲线绘制,根据地质特征、注浆机制、设备性能、注浆参数等对P-Q-t 曲线进行分析,从而对注浆效果进行评判。
注浆施工中P-t 曲线呈上升趋势,Q-t 曲线呈下降趋势,注浆结束时,注浆压力达到设计终压,注浆速度达到设计速度(常取5～10 L/min)。
4.2浆液填充率反算
通过统计总注浆量,可采用下式反算出浆液填充率,根据浆液填充率评定注浆效果,即: ΣQ=Vnα(1+β) (1)
式中,ΣQ 为总注浆量(m3)为V 为加固体体积(m3)为n为地层孔隙率或裂隙度为α为浆液填充率;β为浆液损失率。
当地层含水量不大时,浆液填充率须达到70%以上,地层富含水时,浆液填充率须达到80%以上。
4.3检查孔法
选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查,检查孔数量按注浆孔总数的10%(不得少于5个)控制。检查孔无裂隙充填物涌出,不塌孔,涌水量小于0.2 L/min•m。
必要时检查孔取芯,很难取得完整岩芯,但通过检查孔的岩芯中浆液的固结体存在的多少,以及固结体的强度来判断浆液的固结情况和注浆效果。
5补充注浆和开挖后径向注浆 对于没有达到设计要求的检查孔,应对其区域进行补充注浆,补充注浆根据现场实际情况确定。当隧道开挖过去以后,对出水量较大的区域,应进行径向注浆,以满足防、排水设计要求。
6特殊情况应急措施 ①注浆压力突然升高,应停止水玻璃注浆泵,只注水泥浆或清水,待泵压恢复正常时,再进行双液注浆。②由于压力调整不当发生崩管时,应停止注浆,待管路修复后再进行双液注浆。③当进浆量很大,压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,也可注注停停,但停注时间不能超过浆液凝胶时间,必要时,可改注一定数量的水泥砂浆后再进行双液注浆。④当发生跑浆时,则应缩短浆液凝胶时间,进行小泵量、低压力注浆,以使浆液快速凝固,堵塞裂隙。
⑤准备集水坑和排水设施,一旦发生大的涌水,能及时抽排。⑥在搞好超前地质预报的前提下,施工中要采取防突水、突泥的安全措施,以便能及时抢救和紧急疏散。
7结语象山隧道YDK33+040采用以上施工方法后,在隧道开挖过程中,总水量不到50方,注浆效果明显,围岩整体性得到了加固,隧道开挖顺利通过,值得类似工程借鉴。
参考文献:
[1] 梁炯婆.锚固与注浆技术手册[M].北京:中国电力出版社,1999.
[2] 秦勇,王术有.综合注浆技术在小康矿副井的应用[J].煤矿安全,2006,(7).
[3] 曾荣秀,催增骥,周庆芬.注浆技术经验汇编[M].北京:煤炭工业出版社,1988.
偏压隧道的施工技术 篇11
擦罗2#隧道是四川省雅安经石棉至泸沽高速公路的重点控制工程, 隧道为四车道双洞单向行车。该工程于2007年8月份动工, 隧道的左洞K134+700~+810段施作初期支护后, 主要由于偏压导致发生大范围的初支变形及开裂, 并且造成初期支护局部地段出现不同程度的侵限。此段初支变形控制、开裂补强、侵限处理的过程中我全程参与, 在处理过程中本人获得较多的经验和教训, 本文将对此施工案例做一个较为系统的总结。
此段初期支护变形段位于擦罗2#隧道出口洞口段, 处在一河沟左岸斜坡, 坡角500, 左线出口段地表比右线高15m~20m。山坡植被发育, 可见裸露地表的花岗岩, 具体地形地貌见下图。
隧道开挖采用分上下台阶开挖法, 左洞K134+700~+810段开挖揭示围岩为强-中风化花岗岩和强风化辉绿岩, 受构造影响严重, 岩体破碎, 局部可发生掉块或小塌方, 呈角 (砾) 碎 (石) 状构造, 含水, 无自稳能力, 围岩实际判断为Ⅳ级。在初期支护主要采用1m间距格栅钢拱架的柔性支护, 锚杆采用3.5m长砂浆锚杆。
二、施工全过程
在左洞K134+700~+810初期支护施工完成后仅过20天初支表面开始出现细小裂纹, 并逐渐扩大, 在K134+710~+770范围内都出现了裂纹, 裂纹以拱顶纵向为主, 靠河沟一侧裂纹较多。在地表查看后发现洞顶地表有6m长开裂。随即暂停了左洞出口端的开挖, 自行施作了临时钢拱架, 加强对开裂处的监控量测。2个月后业主才组织专家到现场确定处治方案, 认为初支开裂不是由大范围的整体失稳引起的, 问题不严重, 仅确定在有开裂处采用5m长Φ42小导管周边加固。在施工了径向小导管后, 经监控量测显示此段初支处于稳定状态。
在开挖K 1 3 4+7 0 0~+7 5 0段下断面时再次发生不同程度的变形, 初支变形的范围扩大到K134+700~+810, 再次暂停了隧道开挖施工。经业主和设计单位再次现场查看, 才初步认定K134+700~+810段已施工的初期支护受偏压影响变形, 下达处理方案, 要求我施工单位在变形较剧烈处K134+740~+760范围架设I20a工字钢临时支撑, 在K134+700~+810范围内打设1m×0.8m间距6m长Φ42小导管并注浆, 以提高围岩的承载力, 阻止初支继续变形。在注浆完成后初支变形趋缓。并决定在K134+700~+810段二衬施工完毕后再开始上台阶的开挖。
在此期间通过对初期支护内轮廓断面进行的详细测量, 显示K134+700~+810段初支断面都有不同程度的侵限。为了保证施工安全和运营的安全, 对已侵限的初期支护采取局部或全断面拆换重新施作初期支护, 并将在二衬和仰拱砼中配置钢筋。侵限处理过程极其缓慢。不仅极大地延后了施工进度, 还造成了很大的经济损失。回顾整个施工过程总结能得到很多的经验。
三、分析工程技术中的失误
擦罗2#隧道设计人员完全没有考虑到由于隧道左洞处于靠河沟一侧的情况, 在隧道工程地质条件描述时也没提出可能产生的偏压影响, 没有针对可能产生的偏压做出相应的加强支护的手段和施工措施。
而施工单位在前期施工时也没对可能产生的偏压产生足够的警惕, 依然按原设计施工, 并且在施工过程中存在有锚杆打设不规范、超挖控制不达标的现象, 这也是导致初支受偏压变形的成因之一。在开裂变形产生后没有及时地去控制变形的发生。发生变形到实施初支方案所间隔的时间太长, 当初支变形控制住了, 初支断面侵限又成了必须处理的问题。
第一次初支发生变形后, 在对变形原因的判断上有重大失误, 没有将初支变形原因归于隧道受偏压的影响, 采取的加强手段也仅仅是开裂补强, 没采取应对隧道受偏压影响的措施, 才导致二次较大的变形, 进而产生大范围的侵限。直到二次变形发生后才将初支变形的原因归于偏压, 才采取全断面大范围的注浆加固措施, 虽然注浆加固后控制了偏压对隧道初支的破坏, 但大范围的初支断面侵限已经发生。
对隧道初支变形原因判断的一个最重要的依据就是监控量测。但施工单位开展的监控量测工作也没能起到作用, 偏压对隧道的影响就没有在监控资料中有所反应。主要原因是监控量测仅仅是监测拱顶下沉和拱脚收敛, 在量测精度较低的条件下, 难以测出对初支受偏压的变形量。直到对整个初支断面进行了几次测量后, 通过对初支断面的对比才得出隧道受偏压的结论。这样就暴露了拱顶下沉和拱脚收敛这两种监控量测手段的局限性, 不能对隧道偏压进行准确的监测。这就需要增加监控量测的手段, 比较有效的量测偏压的手段有钢支撑内力量测、围岩内部位移量测和喷射混凝土应力量测, 如不增加经常监控量测的手段, 也可对固定初支断面进行多次测量, 对测量资料和监控量测资料综合分析, 进而为隧道开挖施工提供有价值的参考数据。
四、对偏压隧道设计施工的建议
偏压是由于地形不对称或者地质岩层因素, 造成隧道结构两面荷载不对称所形成。偏压相对于不良地质、涌水等对隧道施工影响而言较为隐性, 主要是对已施工的隧道初支有渐变的破坏作用, 不易察觉, 如果处治不及时不恰当就会造成隧道初支断面侵限, 甚至会导致塌方事故。怎样及时地发现隧道偏压, 采取怎样的有效手段去控制隧道偏压对初支的破坏, 就是摆在广大隧道建设工作者面前的重要课题。
在隧道开挖施工前对偏压要有定性的预判, 预判的手段主要有对隧道所处的地形地貌情况和开挖揭示的出围岩情况进行分析;多种监控量测手段;还可开挖一小段围岩暴露一段时间观察围岩变形或剥落的情况。
偏压隧道的支护设计可以考虑以下几点建议。尽量采用刚性支护, 钢拱架应成环封闭, 钢拱架可采用4单元乃至2单元, 避免分节过多, 还有可加强拱架间的连接, 达到提高初支刚度的需要。在受偏压一侧锚杆可加长加密, 打设施工完成后进行注浆处理, 并且超前支护宜采用超前小导管预注浆, 使水泥浆进入破碎岩层内部, 待凝固后和岩层成为一体, 增强围岩的整体性, 能很好地起到控制偏压的作用。另外增加钢筋网和喷射砼厚度也是规避变形的有效手段。
在隧道开挖过程中, 多布置周边眼, 减少超挖量, 尽量能达到围岩面、喷射砼、钢拱架完全密贴, 使初支均匀受力减少初支的应力集中。隧道开挖后应及时施作初支, 防止围岩由于暴露过长而产生过大变形, 从而导致围岩强度和自承力降低。根据这次处理隧道偏压的经验, 初支在受偏压作用下开挖下台阶对围岩造成二次扰动, 会引起已施作的上断面初支急剧变形, 为控制下断面开挖的影响, 下断面左右两侧交替开挖, 增设锁脚锚杆, 钢拱架的拱脚不得悬空。在初支施工过程中必须保证锚杆的有效长度和角度, 拱架背后不能有空洞, 提高喷射砼质量减少回弹量保证混凝土强度。预留变形量还应适当放大。最后仰拱和二衬也要及时施工。通过以上施工措施在擦罗2#隧道左洞随后的隧道施工中实施, 取得了很好的效果, 以K134+700~+600段为例, 从开挖到二衬施工, 拱部最大下沉量为61.5mm, 周边最大收敛量为20.4mm, 未出任何问题。