1#隧洞（共8篇）
1#隧洞 篇1
摘要：以一号施工区为例, 结合本区域气候、运输道路等条件, 对砼原材料、拌制、运输、浇筑等各个环节的质量控制进行简要说明。
关键词：原材料,运输,振捣,滑模
工程概况:印尼ASAHAN No.1电站位于北苏门达腊省境内的阿萨汉 (Asahan) 河的上游段, 距北苏门答腊省首府棉兰市东南约130km。电站引水系统工程主要施工项目包括永久道路工程、进水口土建工程、引水隧洞土建工程、调压井及压力管道等。
本工程所用砼为自建拌合站生产, 浇筑部位主要以引水隧洞衬砌为主, 因工程性质和施工环境所限, 砼质量除受骨料、温度、铺料及振捣等一般共性因素影响外, 还受本工程特有因素所影响, 现以一号施工区为例加以分析:
一、砼原材料质量控制
1、骨料。本工程砼为二级配砼, 粗骨料为人工骨料, 中石和小石
的质量都较为理想;细骨料因人工砂细度模数分布不连续, 所以砂子中掺入一定比例的天然砂, 人工砂和天然砂的比例约为1:0.8。
因为本工程所处亚热带地区, 雨水较多, 雨季的时候, 每天降水平均在两次或两次以上, 且每次降水量较大, 所以很容易使得骨料的含水率经常性产生变化, 对砼的配比造成很大的影响;为准确掌握和控制骨料的含水率, 本工程要求实验人员坚持每周测定一次含水率并绘制成曲线, 根据所测含水率随时对砼配比用水量做出调整, 很大程度上避免了因骨料含水率波动而影响砼质量事件的发生。
2、水泥水泥采用散装水泥, 运至现场后, 经检验合格后直接输送至1#拌
合楼的水泥罐。因本工程所用水泥始终为同一厂家的同一品牌, 所以水泥质量较好且稳定。
3、水砼拌合用水采用拌合楼左边山上泉水。在山脚处修建集水池, 水泵
抽水至水池, 然后经过预先埋设的引水管道输水至拌合楼以供拌制砼。泉水预先经实验室化验, 结果证明完全符合砼拌制要求, 经工程师批准后一直使用至工程结束。
二、砼运输过程中的质量控制
1、砼的运输
运输是比较重要的一个环节, 洞外洞内的运输距离都较长且道路路况差:
途中:拌合楼距离一号支洞口处约3.5Km, 道路较窄且路面较不平整, 整个路途中有栈桥一座、Inalum门卫处一个、上下陡坡各一处, 此外还受中后期进水口处其他公司清淤工作的车辆及施工机械等影响, 砼搅拌车在洞外行驶速度较慢;
经笔者测算时间, 砼运输时间约为2h。因所处环境温度较高, 如此长的运输时间, 使得砼的塌落度损失很大, 一般要损失3~5cm。
因隧洞施工本身因素决定, 洞内温度高、边顶拱浇筑卸料时间长, 砼泵距浇筑台车距离远 (一般在110米以上) 。在此条件下, 如果砼在运输过程中塌落度损失过大的话, 则很容易造成砼在泵管内“堵管”, 重新疏通砼泵管则需要2至3个小时甚至更长, 而仓位已浇砼在这段时间里已初步凝固, 会形成一个初凝层, 后续继续浇筑的过程中, 就会形成施工冷缝, 对砼的衬砌造成较大质量缺陷。
因此, 砼的运输要着重加以控制, 结合运输中客观存在的困难, 经试验
和计算, 每次浇筑中安排四台搅拌车运料, 具体步骤是:第一台搅拌车卸料的同时, 第二台进洞并且在距离砼泵最近的一个回车道里等待, 第三台车在拌合楼处装料, 装料完毕后立即出发, 第一台卸料结束离开回车道后第二台立即驶至砼泵处准备卸料, 等到第一台车至拌合楼后第四台车开始装料, 依次循环。这样就可以减少砼在洞内外的等待时间, 以保持砼的新鲜度和塌落度。
三、砼浇筑过程的质量控制
砼浇筑过程的质量控制是其整个质量控制中的主要环节, 本工程属圆形隧洞衬砌工程, 裸露半径为4.4m (至设计A线) , 边顶拱260°范围内以12m为一仓用钢模台车浇筑;底拱100°范围以一个结构仓为浇筑单元采用滑模浇筑。底拱先浇筑, 边顶拱随后。
(一) 底拱浇筑主要控制内容
底拱浇筑时, 采用滑模而无固定模板, 在已绑扎好的钢筋两侧处装有钢管作
为滑模前行的轨道, 同时钢管也是砼浇筑的上标准线;滑模自身装有卷扬机, 卷扬机上的钢丝绳牵至浇筑仓前面, 连接至“地锚”, 浇满一定距离后开动卷扬机拖动滑模前行, 然后继续浇筑, 依次循环。
底拱浇筑时主要存在的影响质量的问题为:工人操作不熟练, 容易使滑模跑
轨或者向单侧倾斜, 造成砼浇筑表面的不平整, 如鼓包或者凹陷等, 严重影像后续的边顶拱浇筑。
“能不能使得滑模跑轨后在一个较小的距离内就能把轨迹调整过来”成为摆在大家面前的紧迫问题, 后通过试验, 我们大胆采用反铲挖掘机代替地锚, 具体做法是:反铲臂紧扣于地面, 钢丝绳挂在反铲臂上, 使反铲与地面的摩擦力和反铲臂与地面的扣力作用于钢丝绳上, 这样就相当于在滑模的钢丝绳前端形成一个会活动的“地锚”。浇筑的时候安排专门的反铲操作手值班, 当滑模跑轨的时候, 操作手操作反铲, 使反铲臂移向向滑模跑轨偏向侧的相反方向, 则钢丝绳也跟随反铲臂改变方向, 与原来方向形成一个夹角, 然后再把滑模上的滑轮也移向跑轨的相同方向, 这样钢丝绳与滑模间形成一个较大角度, 再开动卷扬机后, 滑模则在较小的距离内很快就走回正轨, 大大减少了校正期间滑模前进的距离, 从而减少了砼的不平整面积。
滑模浇筑是整个隧洞衬砌中最为重要的一环, 不仅自身浇筑难度比较大, 而且关系到后续边顶拱砼与底拱砼接缝处平整与否的问题, 因此上, 从某种程度上来讲, 底拱浇筑质量较好的话, 则整个断面的的衬砌质量不会出现大的问题。所以, 滑模浇筑前, 备仓一定要仔细, 两侧的钢管轨道必须加固好, 浇筑时一定要做到滑模“少动、勤动”及后续抹面原浆抹面, 做到上述几点, 则能保证一个较好的砼质量。
(二) 边顶拱浇筑
1、砼的摊铺
边顶拱浇筑时采用“台车两侧同时上升、台车前后侧一起上升”的原则进
料;因此浇筑前, 本人都会检查各个进料窗口是否打开, 软管是否足够长, 浇筑当中, 本人现场监督, 要求工人勤换进料窗口, 保证砼前后面基本在同一水平线上, 严禁用振捣帮振捣平料。
2、砼的振捣
因为本工程为圆形隧洞, 设计砼厚度40cm, 意味着钢模台车与岩石面之间仅
有40cm的空间, 空间里还包含着200×300的砼钢筋网;工人在洞内温度比较高的情况下钻进如此小的空间里振捣显得不太现实。因此, 边顶拱浇筑时振捣成为关系到砼质量的关键因素。如果振捣不实, 不仅会产生的外观上的气孔、麻面、蜂窝等质量问题, 而且会产生蜂窝、狗洞所导致的内在质量问题。为减少因欠振而产生的这些质量缺陷, 在腰线以下处, 采用振捣棒结合台车附着式振捣器一起振捣, 腰线以上时, 因为无法采用振捣棒, 所以仅台车附着式振捣器振捣。浇筑到腰线以上时, 可通知拌合楼适当增大砼的塌落度, 减少蜂窝麻面现象, 以保证砼浇筑质量。
四、砼养护
砼养护主要是保持适当的温度和湿度条件, 降低砼表层和内部的温差, 防止表面裂缝。底拱砼浇筑后, 拱面初凝后及时用湿润的麻袋等物覆盖, 覆盖物上面严禁行人, 并注意洒水养护。
五、结语
结合本工程所处自然环境、自身性质、施工条件, ASAHAN No.1水电站砼施工现场质量控制主要以原材料控制、运输过程控制、浇筑过程控制这三个方面为主。加强了对作业队的现场监督, 加强了浇筑现场与拌合楼之间的联系, 对有些施工工艺进行灵活调整, 砼质量较好的达到了设计要求, 得到了业主和工程师的认可和赞扬。
参考文献
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[3]王宗昌, 高振东编著.建筑工程质量百问[M].中国建筑工业出版社, 1999
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1#隧洞 篇2
一、隧洞的施工过程与施工特点
二、隧洞开挖
（一）★开挖方式 1． ★全断面开挖
全断面开挖——是指整个开挖断面一次钻眼爆破。适用于断面不大（不超过16m），或断面尺寸虽大，但地质条件好，山岩压力不大，不需要支撑或只需要局部简单支撑，而且机械设备比较完善的情况下采用。
2． ★导洞开挖
在待开挖的隧洞中先开挖一个小断面的洞作为先导，称为导洞，等导洞贯通后再扩大开挖出设计断面，这种方法称为导洞先进法。
（1）★下导洞开挖
适用于地质条件较好，洞线较长，地下水严重，断面不大，机械化程度不高的工程。优点：施工设施可一次铺设，出渣道路不必翻修，排水方便，扩大开挖时可利用岩石自重提高爆破效率，施工速度快。但顶部扩大时，钻眼困难。
（2）★上导洞开挖
适用于地质条件不好，地下水不严重，机械化程度不高的工程。优点：支撑简便，施工比较完全，下部扩挖时钻眼较方便。
缺点：导洞和上部石渣要翻运出洞，施工排水不便，开挖与衬砌交叉作业，施工干扰大。
（二）炮眼布置与装药量计算 1． 炮眼分类与布置
★炮眼按所起的作用不同可分为：掏槽眼、崩落眼和周边眼三种。（1）★掏槽眼
作用：增加爆破的自由面。
布置：在断面中心偏下的位置。
（2）★崩落眼
作用：崩（爆）落岩体。
2布置：大致均匀地分布在掏槽眼的外围，通常与开挖断面垂直，眼底应落在同一平面上。
（3）★周边眼
作用：控制开挖轮廓。
布置：布置在开挖断面四周，每个角上须布置角眼。2． 装药量计算
（三）装渣与运输
★常用的出渣方式有以下几种：（1）人工出渣（2）装岩机装渣
（3）装载机或短臂正向铲挖掘机装车，自卸汽车运输
（四）临时支护
★在开挖爆破后，为防止破碎岩层坍塌和个别石块跌落以确保安全，必须进行临时支护。临时支护的型式很多，根据所用的材料不同，有以下几种：
（1）木支撑（2）钢支撑
（3）预制混凝土及钢筋混凝土支撑（4）喷混凝土支护（5）锚杆支护
（五）散烟、通风、照明与排水
（六）隧洞开挖的循环作业
★一个掘进循环——是指从第一次钻眼到第二次钻眼之间的时间间隔。
用钻爆法开挖隧洞包括钻眼、装药、爆破、散烟、安全检查、出渣、临时支护等工序。
三、隧洞衬砌
四、喷锚支护
1． 喷锚支护的含义及分类
★喷锚支护——是充分利用围岩的自承能力和柔性变形的特点，有效地控制和维护围护稳定的一种新型支护型式。它利用喷锚支护结构与围岩紧密贴合起来加固和保护围岩，从而调动了天然围的承载能力，使围岩变为支护的主要成分。★喷锚支护可分为四类：
（1）锚杆支护（2）喷混凝土支护
（3）砂浆锚杆和喷混凝土联合支护
（4）砂浆锚杆、钢筋网和喷混凝土联合支护
第五节 渡槽施工
一、装配式渡槽施工
（一）构件的预制 1． 排架的预制 2． 槽身的预制
★施工程序为：立模→铺网扎筋→浇制→养护→涂料
（二）渡槽吊装
二、砌石拱渡槽施工
第七章 施工导流与排水
一、施工导流
★在河流上修建水利水电工程时，为了避免河水对施工的不利影响，需要围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游渲泄，以确保水工建筑物在干地上进行施工，这就是施工导流。
1． 施工导流的基本方法
（1）★全段围堰法（一次断流导流）
全段围堰法——是在河床主体工程的上、下游各建一道拦河围堰，使上游来水经过预先修建的临时或永久泄水建筑物下泄，主体工程在排干的基坑中施工。
★全段围堰法按泄水建筑物类型不同可分为：明渠导流、隧洞导流、涵管导流和渡槽导流。
1）★明渠导流
①适用条件：适用于岸坡平缓或有宽广滩地的平原河道上。②布置要求： 2）★隧洞导流
①适用条件：适用于一般山区河流中，河谷狭窄，山岩坚实，适宜开挖隧洞。
②布置要求：
3）★涵管导流
①适用条件：仅适用于小流量河流导流或仅担负枯水期的导流任务。
②布置要求：
4）渡槽导流
①适用条件：适用于小流量，特殊地形的河流中的导流。
②布置要求：
（2）★分段围堰法导流（分期导流）
①适用条件：适用于河道宽阔、流量大、施工期较长的工程。
②按分期导流后期的泄水道类型，可分为：底孔导流和坝体缺口导流。2． 围堰工程
★ 围堰——是指在水利工程施工导流期间，用于围护基坑，保证水工建筑物在干地上施工的临时挡水建筑物。
（1）★对围堰的基本要求
①具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度；②构造简单，便于施工，就地取材，造价低廉；③便于维护和拆除。
（2）★围堰的分类
①按围堰与水流相对位置的不同可分为：横向围堰和纵向围堰 ②按导流期间基坑是否允许淹没可分为：过水围堰和不过水围堰
③按构造和使用的材料不同可分为：土围堰、土石围堰、草土围堰、钢板桩围堰和混凝土围堰。
（3）围堰的拆除 3． ★导流设计流量的确定
★导流设计流量是设计导流建筑物的重要依据，它是按照导流时段根据导流标准确定的。导流标准就是选定导流设计流量的标准。导流标准应严格按规定进行选择，不得任意提高或降低。
二、截流
★ 截流——在施工导流期间，截断原河流水流，迫使河水改道，最终把河水引向已建成的导流泄水建筑物下泄的过程。
★ 截流的一般施工过程是：进占、合龙、闭气和加高培厚。
1． ★截流的基本方法（1）★平堵法
——沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料，逐层上升，直至戗堤露出水面。
通常用于软基河床上。
（2）★立堵法
——用自卸汽车将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占，逐步缩窄龙口直至合龙截断水流。
适用于大流量，岩基或覆盖层较薄的岩基河床上；对于软基河床，只要护底得当，也可使用。
2． ★截流的时间及其设计流量（1）★截流时间
应选在枯水期流量小的某一时期，在条件许可的前提下尽量提前。
（2）★截流设计流量
一般选用截流时期内5%～10%频率的旬或月平均流量。
3． 截流材料
三、基坑排水
★基坑的排水工作按排水时间和性质，可分为初期排水和经常性排水。
1． 基坑初期排水
★在选定排水设备的容量时，需估算初期排水量大小，根据地质情况、工期长短、施工条件等因素来确定，可按下式估算：
QKVT ★排水时间T受基坑水位下降速度的限制。允许下降速度视围堰型式、地基特性及基坑内水深而定。水位下降太快，则围堰或基坑边坡中动水压力变化过大，容易引起塌坡；下降太慢，则影响基坑开挖时间。因此下降速度限制在0.5～1.0m/昼夜以内。
初期排水泵站的布置，有固定式和浮动式两种。
2． ★经常性排水
★经常性排水按排水方法可分为明沟排水和人工降低地下水位（或称为明式排水和暗式排水）两种。
（1）★明沟排水
（2）★人工降低地下水位法
人工降低地下水位法按排水原理可分为：1）管井法 2）井点法
第八章 施工组织与计划
一、施工组织设计概述 1． ★按阶段编制设计文件
★ 水利水电工程的设计文件，根据工程投资、技术复杂程度和重要性等，分别采用三阶段设计或两阶段设计。大、中型项目，一般采用两阶段设计，即初步设计（或扩大初步设计）和施工图设计；重大项目或特殊项目，在初步设计的基础上，增加技术设计阶段。
2． 施工组织设计的分类、任务和内容（1）★施工组织设计的分类
★施工组织设计根据编制的阶段、范围和所起的作用不同，可分为：
1）施工组织总设计 2）施工组织设计 3）施工作业计划
（2）施工组织设计的任务（3）★施工组织设计的内容
3． 施工组织设计的编制资料及编制原则
二、施工进度计划编制 1． 施工进度计划的作用
2． 编制施工进度计划的主要原则 3． ★施工进度计划的类型（1）总进度计划
（2）扩大单位工程（或单位工程）进度计划（3）施工作业计划 4． 施工进度计划的编制（1）基本资料的收集与分析（2）★施工总进度计划的编制步骤 1）列出工程项目 2）计算工程量 3）确定施工方案
4）初步拟定各项工程进度 5）论证施工强度
6）编制劳动力、材料和机械设备等需用量计划 7）调整修正
三、施工总体布置
1． 施工总体布置的内容和设计原则（1）★施工总体布置的内容
1）一切已有和拟建的建筑物及其他设施平面图；
2）一切为施工服务的临时性建筑物和临时设施的平面示意图，如导流建筑物、运输系统、混凝土制备系统、施工辅助企业、水电和动力供应系统、生产和生活所需房屋、安全及防火设施等。3）永久性和半永久性坐标的位置。（2）★施工总体布置设计原则 1）合理使用场地；
2）临时设施的布置，必须与工程施工的顺序和施工方法相适应，并不得妨碍永久性建筑物的施工； 3）确保施工、防火、防洪安全； 4）有利生产，便于管理。2． 施工总体布置的步骤和方法
四、大型临时设施 1． 施工辅助企业 2． 仓库 3． 施工运输
4． 水、电、风的供应
5． 行政、文化、生活等临时房屋
第九章 定额与工程概、预算
一、定额
1． ★定额的概念和性质（1）★定额的概念（2）★定额的性质 1）科学性 2）群众性 3）法令性 4）时效性 2． 定额的作用 3． ★定额的种类
（1）★按其内容和使用要求不同可分为：施工定额、预算定额、概算定额和概算指标；（2）★按其主编单位和执行范围不同可分为：全国统一定额、主管部门（委）定额、地方统一定额和企业内部定额；（3）按专业不同可分为：建筑工程定额、设备安装定额、水利水电工程定额、公路工程定额、铁路工程定额、井港工程定额、给排水工程定额等。
二、★水利水电工程的费用构成
水利水电工程按工程性质划分为建筑工程、机电安装工程、金属结构设备及安装工程、临时工程及其它费用等五部分。其费用由建筑工程费、安装工程费、设备费、其它费用和预备费构成。建筑工程费和安装工程费是水利水电工程费用的主要部分，它们由直接费、间接费、计划利润和税金组成。
1． ★直接费
直接费——是指建筑安装工程施工过程中，直接消耗在工程项目上的活劳动和物化劳动。直接费由基本直接费和其它直接费组成。
（1）★基本直接费 1）★人工费 2）★材料费
3）★施工机械使用费（2）★其它直接费 2． ★间接费 3． ★计划利润 4． ★税金 5． ★设备费 6． 其他费用 7． 临时工程费 8． 预备费
9． 工程贷款利息
三、工程概预、算的编制 1． 工程概、预算的作用
2． 工程概、预算编制的依据和步骤（1）工程概、预算编制的依据（2）★工程概、预算编制的步骤 1）熟悉施工图纸；
2）了解施工现场，做好施工组织设计；
3）根据施工图纸和施工现场情况，按项目划分列出单位工程或分部、分项工程项目，并按工程量计算规则和一定的顺序计算工程量； 4）收集、熟悉编制所需的概、预算定额；
5）确定当地工资和各种工资性津贴，建筑材料和设备的来源地、运输条件、支、运费标准、运距、取费定额等，计算出工资、材料和设备的预算价格； 6）按初步确定的施工方法，依据定额手册进行工程单价分析，求出各单位工程的分部或分项工程的单价； 7）编制建筑工程和设备安装工程概、预算表。3． 工程概、预算的具体编制（1）工程概、预算文件的组成
工程概、预算文件一般由编制说明和概、预算计算表格两部分组成。
（2）★基础单价的计算 1）人工费 2）材料预算价格 3）施工机械台班费（3）工程单价的计算
（4）建筑安装工程概、预算的编制 1）★建筑工程概、预算表的编制
① 根据设计图纸、设计说明书及相应的定额手册，列出单位工程或分部工程的工程项目； ② 按列出的工程项目计算工程量；
③ 按施工组织设计中所选择的施工方法，查采用的定额手册中的定额，进行单价分析； ④ 将所列工程项目的工程数量乖以单价，即为该工程项目的合价，各工程项目的合价进行合计，即为建筑（安装）工程费用。
2）设备及安装工程概、预算表的编制
四、竣工决算
★竣工决算——是指一个建筑安装工程通过施工活动与原设计图纸发生一定的变化，这些所谓的变化涉及到工程造价，将这些变化在工程竣工后按编制施工图预算的方法与规定，逐项进行调整计算得出的结果。
1． 竣工决算的内容及作用 2． 竣工决算的原始资料
3． 竣工决算的编制方法和编制程序（1）竣工决算的编制方法 ★编制竣工决算一般有两种方法：
1）实际与施工图差别较小的情况下，在三方审定的施工图预算的基础上，根据以上原始资料的计算，进行适当的调整。2）实际与施工图差别较大的情况下，根据竣工图、原始资料、预算定额和单位估价表及有关规定，按施工图预算的编制方法全部重新编制。
（2）竣工决算的编制程序
★竣工决算的编制分为四个程序：
1）搜集熟悉原始资料； 2）对竣工工程实地测量； 3）调整计算工程量； 4）计算工程费用。
第十章 施工管理
一、施工计划管理
1． 计划管理的性质和任务 2． 计划管理的种类
★施工企业的计划管理，按计划管理的期限不同可分为：（1）长期计划 一般以五年或更长（2）中期计划 长于一年，短于五年（3）短期计划 以年、季、月、旬为限 3． 保证计划管理实施的措施
二、工程质量管理 1． 工程质量的含义（1）工程质量的含义
★工程质量从广义上讲，包括产品质量、工序质量和工作质量。
（2）★全面质量管理的基本要求 1）贯彻“质量第一”的方针； 2）贯彻“预防为主”的方针； 3）贯彻“全面管理”的原则； 4）贯彻“科学管理”的原则。2． ★施工质量管理的PDCA循环
施工质量管理是一门新的学科，大致经历了三个阶段：
1）质量检查阶段 2）统计质量管理阶段 3）全面质量管理阶段
3． 实现全面质量管理的主要环节 4． ★全面质量管理的统计方法
质量管理中常用的统计方法有：
5． 工程验收工作
（1）工程验收前的准备工作（2）工程交工验收的组织工作 1）交工验收的依据 2）交工验收的程序
三、施工安全管理
1． 施工安全工作的重要性 2． 施工安全制度
3． ★工伤事故的统计与分析
工伤事故按人身伤亡的程度分为死亡、重伤、轻伤三种。在调查处理过程中，要做到“三不放过”，即：
1）事故原因不清楚不放过
1#隧洞 篇3
1 岩洞段
(1)稳定性较好的Ⅱ类围岩:顶拱180°素喷混凝土5 cm。
(2)基本稳定的Ⅲ类围岩:顶拱180°挂网喷混凝土8 cm,边墙素喷混凝土8 cm,顶拱及边墙设长3.0 m、Φ20 mm系统锚杆,间排距1.5 m×1.5m。
(3)不稳定的Ⅳ类围岩:顶拱及边墙挂网喷混凝土10 cm厚,网筋环向Φ8 mm,纵向Φ6mm,网格间距15 cm×15 cm,并设Φ22 mm系统锚杆,长3.0 m,间排距1.2 m×1.2 m。
(4)不稳定的V类围岩:顶部及边墙范围内挂网喷混凝土15 cm,网筋环向Φ8 mm,纵向Φ6mm,网格间距15 cm×15 cm,并设Φ22 mm系统锚杆,长3.0 m,间排距1.2 m×1.2 m。
2 土洞段及岩土过渡段
根据常规施工方法,土洞段采用人工开挖。一次支护采用超前小导管注浆加钢格栅拱架支护,顶拱160°范围内设置小导管,钢格栅全断面0.5 m1榀,小导管间距40 cm,排距2.0 m;模筑混凝土25 cm,双层网筋环向Φ8 mm、纵向Φ6 mm,网格间距20 cm×20 cm。
支护参数选择的思路及要求简述如下:
(1)确保围岩不出现有害松动,减少围岩强度的恶化。要求采用光面爆破,尽可能全断面一次开挖,以减少对围岩的扰动。
(2)支护要及时快速,抑制围岩变形的有害发展。在围岩变形适度发展但未出现有害松动前进行支护,最大限度地发挥围岩自承能力。初次喷锚的作用主要是在有控制条件下实现“卸压”,后期喷锚主要是限制变形过量。对于软弱围岩,进行全断面封闭,可有效抑制变形发展。
(3)保证喷锚支护与围岩形成共同体。要求围岩、喷层和锚杆之间密切接触,粘结良好;为此,要求使用螺纹钢制做锚杆,且锚固力与杆材的承载能力相匹配。
(4)根据围岩地质条件、隧洞断面尺寸等选择合理的支护类型与参数。在设计中遵循“等强度支护”和整体加固与局部加强相结合的原则。喷混凝土厚度、钢筋网及系统锚杆在相同部位参数一般相同,在设置径向系统锚杆的同时,设置局部锚杆。
3 主要支护参数特性
(1)锚杆:锚杆类型及直径、长度、数量、间排距以及方向等参数是能否在围岩中形成有效承载圈的决定因素。本工程主要使用水泥砂浆锚杆,在软弱围岩及有地下水洞段使用了药卷锚杆。隧洞毛洞跨度在5m左右,根据工程经验,锚杆长度取1.8～3 m,为洞跨的1/3～1/2,在松动圈和塑性区厚度之间,对裂隙和层状岩石适当加长;间排距0.8～2 m,约为杆长的1/2,与掘进进尺相适应。锚杆的布置遵循系统与局部相结合的原则,一般布置成梅花形。为防止围岩整体失稳,最大主应力为垂直方向时,重点布置在边墙;最大主应力为水平方向时,重点布置在顶拱和底拱;局部加固部位一般在顶拱和边墙上部,有利于锚杆的受拉。系统锚杆与岩体主结构面呈较大角度布置,当主结构面不明显时,与周边轮廓线垂直布置。拱腰以上定点锚杆的布置方向应有利于锚杆的受拉,拱腰以下及边墙定点锚杆方向应尽量与不稳定块体滑动方向逆向布置。Ⅰ～Ⅲ类围岩采用局部定点锚杆,Ⅳ类围岩边墙和顶拱布设系统锚杆,V类围岩和土洞全断面布设系统锚杆。单根锚杆的锚固力应大于50 kN。砂浆锚杆砂浆配合比水泥:砂=1:1～1:2(质量比),水灰比为1:(0.38～0.45)。砂浆强度等级不低于C20,在砂浆中掺早强剂。锚杆应在喷完第1层混凝土后安设。
(2)喷混凝土:喷混凝土能在10 min左右终凝,4 d达到28 d强度的70%。抗压强度能达到20 MPa,抗弯强度能达到4 MPa,抗拉强度超过1MPa,抗冲切强度能超过3 MPa,且与钢筋、岩面及旧混凝土等粘结密实,具有一定的抗渗性,根据需要还可追加厚度;因此,被优选为一次支护,与其它材料形成单式和复式支撑结构。要求强度等级C25,轴心抗压不低于12.5 MPa,弯曲抗压不低于13.5 MPa,抗拉不低于1.2 MPa;与岩面的粘结力:Ⅰ～Ⅲ类围岩不低于0.8 MPa,Ⅳ、Ⅴ类围岩不低于0.3 MPa,土洞段不低于0.1 MPa。
选择合理的喷层厚度,在不开裂情况下,尽量使喷层处于无弯距状态,充分发挥围岩和喷混凝土自身的承载力。根据工程经验,喷层厚度d一般为洞跨的1/40左右,且5 cm≤d≤20 cm,初始喷层厚度3～8 cm,对于比较差的围岩,与锚杆、钢筋网等联合支护。在工程设计中,Ⅰ～V类岩洞和土洞,选定厚度分别为7、10、12、15、20 cm;有地下水洞段不小于10 cm;网喷混凝土厚度10cm≤d≤20 cm,采用钢架时喷混凝土厚度15 cm≤d≤20 cm。1#隧洞喷混凝土配合比为:水泥与砂石质量比为1:4～1:4.5,砂率45%～55%,水灰比1:0.4～1:0.45,速凝剂3%。
喷混凝土应在岩面被清理干净后实施。土洞、强风化岩洞、遇水潮解及泥化岩层应用高压风清扫岩土面,其它洞段可用高压水冲洗。为提高粘结力和减少回弹,先在岩土面喷1 cm厚水泥砂浆,将凹凸部位找平。施喷顺序为侧墙—顶拱—底板,后一次喷混凝土应在前一层终凝后进行。喷混凝土终凝2 h后进行喷水养护,养护时间超过7 d。
(3)为防止或减少喷层出现收缩裂缝,提高支护结构整体性,使应力均匀分布,增加抗拉、抗剪强度,在较差岩洞喷层中合理配置钢筋网。钢筋网应在喷完第1层混凝土并安设好锚杆后铺设,与壁面间隙以3 cm为宜。采用双层网时,第2层网应在第1层网被覆盖后铺设。
(4)钢架:钢拱架和钢拱架锚喷网联合支护,是在浅埋、偏压和自稳时间很短的Ⅳ、Ⅴ类围岩,未胶结的土夹石及砂层等松散地层、断层和有大面积涌水及膨胀岩和湿陷性黄土等地层使用的比较有效的支护手段。主要作用为在喷混凝土或锚杆发挥支护作用前,提高初期支护强度或刚度以使洞室岩面稳定,抑制洞周岩土出现过大变形及作为超前支护支撑构件等。可采用可缩性钢架或刚性刚架,用型钢或钢筋制造。当围岩变形量小或只容许有小变形时,使用刚性钢拱架与锚喷网联合支护,当围岩变形量大时使用可缩性的钢拱架与锚喷网联合支护。应在开挖后立即架设,安装时间应小于2 h。沿洞周轮廓误差不大于±3 cm,平面翘曲小于±2 cm。钢架纵向排距不大于1 m,且两榀之间设拉杆,与锚杆、钢筋网等焊连。钢架喷混凝土保护层厚度不小于4 cm,其立柱埋入底板深度不小于底板开挖高度,以增加抵抗侧向荷载的稳定性,必要时焊钢板以加大与基础的接触面积。拱架背隙应充填密实。
4 施工方法
要求施工时采取光面爆破、短进尺、强支护和适时封闭。根据围岩类别开挖设计轮廓上预留3～5 cm变形量。岩石性态具有时间效应和空间效应,支护时机比刚度重要,自稳时间长的好围岩可先锚后喷,自稳时间短或围岩比较破碎时,采取喷—锚—喷的顺序。在自稳时间内,至少完成1/2以上初期喷层厚度。
基于支护时机与围岩变形关系,要求在施工中对围岩进行观测,主要观测洞周收敛、围岩内部位移、洞顶下沉、锚杆轴力以及喷层应力等。新奥法的精髓之一在于将量测数据反馈到设计和施工当中,尤其是流变塑性围岩和黄土隧洞。根据壁面位移、岩内位移及松动区量测数据、锚杆轴力、围岩压力、喷层应力、地表下沉数据以及物探量测数据等进行围岩稳定性评价,指导并修正设计参数。
(1)当隧洞支护上任何部位的实测相对值收敛达到表1所列数值的70%即应采取补强措施,改变原支护参数。
mm
(2)根据实测数据确定最终支护时机:周边收敛速度明显下降;收敛量已达总收敛量的80%～90%;收敛速率小于0.1～0.2 mm/d,或顶拱下沉速率小于0.07～0.15 mm/d。
(3)根据锚杆轴力和喷层应力调整参数及预留变形量。
5 结语
地下工程地质条件复杂,不可预见性大,设计参数多根据工程经验拟定,需要在实际施工中进行验证、修正和优化。引黄北干线1#隧洞施工实践证明,设计工程措施在技术上可靠,经济上合理。
摘要：锚喷支护作为一种“柔性支护”,是地下工程中重要的支护手段,其与设计参数、支护时机、支护刚度、围岩形态以及施工方法有着密切的关系。由于岩性和地质条件复杂多变,很难在施工前提出准确的参数,多根据工程经验初拟预设计参数,在施工中对观测数据进行回归分析及修正。就引黄北干1#输水隧洞的锚喷支护设计进行了简要分析和总结。
软弱围岩隧洞施工 篇4
富水水库放空隧洞工程位于湖北省阳新县境内长江水系与富水流域中下游交界处的龙港镇, 为富水水库除险加固工程。隧洞设计为圆形断面, 开挖洞径8.0m, 洞长312m, 洞口边坡设计为1:1。
隧洞轴线顶全线住有居民, 最大隧洞埋深只有54米, 施工的安全直接影响到居民的生命财产的安全。放空隧洞设计洞线地段位于通山复式背斜之排楼倒转背斜的南翼, 其地层出露主要为下志留系水云母页岩, 质软易风化, 水云母含量80%以上。裂隙中含有黄铁矿, 遇水软化, 并有硫化物析出。围岩属Ⅳ——Ⅴ类围岩, 岩体稳定性差, 自稳时间短的特点。现象表现为挖掘机挖不动, 遇水成泥浆。
由于进水闸及引渠基坑的开挖造成洞轴线方向边坡及右侧边坡的蠕变, 还未达到进洞面, 就形成边坡最大水平位移达到95cm、垂直位移达35cm, 边坡喷锚支护被破坏, 导致居民住房裂缝最大达12cm。为此, 湖北省水利厅主要领导及专家多次到施工现场检查指导工作。
2 问题分析
本工程存在的主要问题是洞口边坡失稳、洞挖难度大, 不能按常规爆破施工。经过多次专家会讨论、分析, 大家一致认为导致边坡失稳的主要原因是:地址条件差;设计边坡太陡;业主、设计、监理、施工均无类似经验。
专家们认为, 处理好边坡, 隧洞是可以继续施工的。但是洞挖应采用人工风镐开挖结合小药量松动爆破及逐孔间隔控制爆破的施工方法施工, 爆破参数必须经现场多次试验确定。
3 解决问题的方法、步骤依据
3.1 边坡截、排水处理
在边坡开挖线上挖排水沟 (50cm×60cm) , 浆砌块石衬砌, 水泥砂浆抹面。边坡用彩条布覆盖。
3.2 进洞口进行锁口
为抑制边坡下滑, 并使洞顶围岩厚度达到规范要求, 首先进行了混凝土锁口。
根据地质情况差、泥质页岩易软化的特点, 我们根据我单位在伯利兹马卡尔电站引水隧洞的施工经验, 提出隧洞锁口方案, 设计人员及监理人员进行了多次研究, 最后同意实施。开挖过程中密切关注边坡的稳定情况, 在开挖到高程37.00m时边坡开始缓慢地蠕变;为确保边坡安全和施工安全, 主坡和左右侧坡不再下挖, 即进行进洞锁口施工, 施工情况如下:为确保进洞开挖前期施工的围岩稳定, 我方在施工中采用了钢筋混凝土锁洞口, 混凝土洞口的外形为城门洞拱盖形, 净宽8m, 净高8m, 即在隧洞洞身之外进行锁洞口。锁口范围:自0-009桩号开始锁洞口, 沿现状主坡锁口至0+000桩号;同时在主坡和侧坡上浇筑贴坡混凝土, 使锁洞口混凝土结构与侧坡、主坡连成一个整体, 以利于锁口混凝土结构的稳定。锁口混凝土结构图见下图。锁口采用钢筋混凝土结构, 并在洞脸先打棚架锚筋, 以便于隧洞开挖时与支护钢拱架连成一体, 形成棚架结构。锚筋外露1~1.5m与混凝土锚接。同时考虑到岩石为强风化页岩, 属Ⅴ类围岩, 锁口时在主坡上洞顶范围内垂直洞轴线方向打入锚筋, 并将锚筋预留1.5m长与锁口贴坡混凝土衔接, 使岩体与锁口混凝土拱盖连为一体, 增加锁口的稳定性。
3.3 放缓边坡
将进水闸沿洞轴线向上游移9m, 使边坡达到1:1.5。锁口完成后进行闸室、渐变段及放空洞第一节的施工。待混凝土到龄期后, 进行土石方回填, 回填至48m高程后再进行洞挖。
3.4 隧洞施工
根据隧洞开挖施工的实际情况, 隧洞开挖后围岩有少量裂隙水渗出时, 岩体将在短时间内 (1~3小时内) 随着围岩的裂隙及节理面进行垮落, 施工中采用边开挖边支护, 人工风镐开挖结合小药量松动爆破及逐孔间隔控制爆破的施工方法施工, 取得较好的效果。
3.4.1 施工程序
掌子面开挖前的施工准备→排水处理→掌子面预处理 (超前锚杆施工) →隧洞掘进及临时支护 (钢架、挂网、喷射混凝土施工) →基础面处理→隧洞混凝土衬砌→养护→转入下一循环。
3.4.2 隧洞开挖衬砌施工方法
由于洞口受山坡岩体压力, 渗水不利因素影响, 且放空洞岩层属水云母页岩, 有松散性、质软、易风化、自稳时间短的特性, 在进洞开挖施工过程中, 将开挖施工中采用上台阶法和短台阶法进行施工。开挖方法分为两种, 一种是采用手风镐进行开挖;一种是采用手风钻造孔, 小炮爆破开挖结合光面爆破开挖进行施工。对于桩号0+003~0+007段及断层破碎带的掘进采取手风镐进行开挖, 采取台阶法进行施工, 先进行左侧上半部施工, 然后进行右侧上半部施工, 最后进行下半部施工;采取短进尺进行施工, 每次施工长度为1.0m, 边开挖边支护。
其它地段采取手风钻造孔、小炮爆破开挖结合光面爆破开挖进行施工, 上台阶法结合短台阶法进行开挖, 超前支护结合钢支撑的方式进行支护。根据围岩的特点采取多钻孔、少装药、短进尺、逐孔起爆的方式进行开挖施工。控制进尺 (钻孔深度控制在1.8m, 每一循环进尺控制在1.5m) , 采取火雷管结合导火索进行逐孔点火起爆, 每孔的装药量根据现场试验进行确定;保持围岩不受过分扰动和减轻因爆破造成的应力集中, 并争取在开挖爆破后5小时内进行喷混凝土支护, 对出露围岩面进行封闭, 维护爆破后围岩的稳定性。
上台阶进洞开挖利用下半圆拱力支撑上半圆围岩的稳定, 待上半圆进洞2~4个循环 (每个循环为1~1.5m) , 并待支护达到稳定后, 再进行下半圆隧洞石方开挖施工。下半圆开挖采用人工风镐开挖。开挖顺序见图2。
隧洞爆破施工布孔装药见图3:
施工中装药量:
施工出渣采用人工配合2m3装载机装渣并运输至洞口, 5t自卸汽车运输至弃料场, 投入装载机1台, 自卸汽车3台配合装运。完成一次爆破的出渣 (按虚方115m3石渣计算) 需2~3小时。
由于工作掌子面存在渗水, 地质条件较差, 洞身开挖采用超前锚杆进行超前支护, 钢桁架、钢筋棚架配合支护。
步骤1:打设超前锚杆, 采用气腿式手风钻沿开挖轮廓线进行造孔, 水平倾角为5°~8°, 孔深为4.0m, 孔距为40cm, 锚杆采用长4m的φ25mm螺纹钢, 并在最初打设锚杆的位置设立一弧向钢筋, 将锚杆外露部分连接成一体, 下一排锚杆与上一排重叠的部位为50cm, 并将外露部分焊接在钢支撑上。在开挖后, 首先对开挖顶面及侧面进行初喷混凝土, 喷射厚度为3~5cm, 在开挖前进1~2m时, 及时进行喷护。
步骤2:采用钢支撑支护, 钢支护采用10cm槽钢与φ25mm螺纹钢组合支撑, 在半圆形拱架拱脚部位打支撑锚杆, 锚杆规格:4Φ25, 孔深3.0m, 利用药卷锚杆 (LH200型浸水式锚固剂, 实际施工中锚固力能满足施工要求) , 在孔口外露端焊接钢板一块作为连接板:钢板厚10mm, 长8cm, 宽12cm。该钢板连接板作为拱架的支座。在安装钢桁架时, 在支座底部采用100×25×5cm的木板支撑基础, 将已经制作好的拱架运至洞内进行拼装;钢桁架间距为1.0~1.5m, 焊接在锚杆铁板拱座上, 根据开挖情况在左侧安装钢桁架支撑并与锚杆连接钣焊为一体, 同时对顶部一侧的桁架顶部竖立临时钢管支撑, 在完成右侧开挖后, 安装另一侧钢支撑, 并与先安好的钢支撑顶端、锚杆、连接钣焊为一体, (在顶部的两侧用两根水平钢筋连接, 要求按永久连接件焊接牢固) 。
步骤3:钢桁架纵向用钢管或钢筋将其连接为一个整体, 钢管间距为50cm, 采用钢筋时为Φ20间距25cm, 钢管 (钢筋) 与钢桁架采用焊接方式连接。
步骤4:在上半部开挖面布设钢筋网片。
步骤5:对形成钢格网的构架进行喷混凝土施工, 增强该部位的整体强度, 喷射厚度以盖住钢桁架为准。通过钢桁架支护, 使围岩基本处于稳定状态, 保证进洞爆破开挖、衬砌施工工艺正常进行。
喷射混凝土是利用压缩空气为动力, 将混凝土拌和料借助喷射机械通过输送料管和喷嘴直接喷射到喷面上并快速硬化的施工技术。配合比要求:能满足所需的强度要求, 粘附性较好, 能获得密实的混凝土;回弹量少、粉尘少, 不发生堵管。根据这些要求, 采取以下控制措施进行控制:水泥用量控制在350~400kg/m3;水泥用量过少, 则回弹量大, 初期强度增长慢;水泥用量过多时, 一是不经济, 二是喷射施工时粉尘增多, 恶化了施工环境, 另外在混凝土凝结过程中收缩较大, 会产生裂缝。
胶骨比 (水泥:砂加石) 宜为1:4~1:5;砂率:砂率宜控制在50%~60%。砂率的大小影响喷混凝土的性能, 还影响其力学性能。砂率过大因粗集料不足, 喷射时石子对混凝土冲击捣实力不大, 使喷混凝土的强度降低;同时砂多使集料表面积增大, 达不到相应的坍落度和流动性。水灰比:水灰比控制在0.5~0.6。水灰比的大小影响喷混凝土的回弹率和强度, 水灰比过小强度虽高但回弹率较大;水灰比过大时则强度低。
4 效果
富水水库放空洞工程完成工程量已超过2/3, 目前, 工程正在安全稳步的推进。锁口和闸室的外移, 确保了工程的安全。总之, 隧洞施工方案是成功的。
摘要：对软弱围岩中的隧洞施工安全问题进行了分析, 提出了有效的施工方案, 并对软弱围岩中的隧洞施工方法进行了详细的阐述。
松散地层隧洞开挖施工 篇5
1.1 工程实例
笔者作为四川省松潘县龙安堂水电站的投资方现场负责人、施工总承包方 (最大股东) 项目经理, 全程参与了方案制订和施工。该水电站为引水式, 总装机11 MW, 设计水头193.2 m, 流量7.6 m/s, 混流式水力发电机组, 砼重力坝 (最大坝高16 m) , 有压引水隧洞 (长7.8 km) , 过水断面积5.8~7.2 m², 装机多年平均利用小时4 875 h, 多年平均发电量0.54×108 k W·h。2005-07开工, 2010-08建成。投资方为松潘县松川水电开发有限责任公司, 设计方为四川省凡永设计有限公司 (水利水电乙级) , 监理方为四川省成化工程项目管理有限公司 (水利水电乙级) , 施工方为江河建设集团有限公司 (水利水电总承包一级) 。
1.2 地形、地质
工程位于川西高原山区松潘县岷江乡岷江村至大姓乡云昌村, 岷江上游左岸一级支流大姓河, 河流两侧多为高山, 少量台地, 山势陡峻, 平均坡度大于50°, 植被较差。厂区高程2 785 m, 隧洞沿线岩性不一, 节理、裂隙较发育并伴有多条贯穿性断层, 洞顶埋深普遍较大, 裂隙水较丰富。
1.3 工程布置
本项目为流域梯级水电开发, 本工程是第二级, 由首部挡水坝、取水口工程, 引水隧洞工程和厂区主副厂房、升压站工程三部分组成。
2 进口隧洞开挖
2.1 方案确定
受地形条件限制, 隧洞进口段位置可选择比较方案几乎没有, 进口处有一大片第四系松散堆积层, 开挖工程量巨大。经地质勘探, 该片松散堆积层为崩坡积层, 由孤石、漂卵砾石夹砂、亚黏土组成, 卵砾石成分主要为粉砂质板岩、钙质石英砂岩, 卵石粒径一般为0.4~1.2 m, 少数孤石最大粒径可达2 m以上, 密实, 平均容重2.34 g/cm³, 沿隧洞轴线方向长106 m, 洞顶以上高度在12~163 m之间。该松散层隧洞进口段开挖, 参建各方根据现场地形、地质实际, 结合同类工程施工经验, 协商一致确定如下方案:
洞轴线:遵循平顺原则, 沿山势走向布置, 在106 m长度松散层范围内中间处设一个168°的大转角, 并以半径为180 m的弧线连接。
断面形式:进口处为矩形, 设15 m渐变段过渡到松散层的城门洞形, 最后设15 m渐变段过渡到正常岩基的马蹄形。
开挖方式:阶梯式, 上层高2 m, 下层高1.2 m, 错位3 m左右。一般段以小进尺钻孔爆破为主, 特别软弱松散段以人工开挖为主。
施工支护:中心角90°范围内的顶部先打Ф25超前锚杆, 长3~4 m, 间距0.5~0.8 m。开挖后喷水泥砂浆封闭, 再用双层钢筋支架 (代替永久受力筋) 支护, 间距0.5~0.8 m。
衬砌结构:按劣V类围岩进行分析计算。
2.2 开挖施工
2.2.1 钻孔
手持式风钻造孔, 一般地段孔深1.5 m, 遇岩性不一卡钻或松散段孔深1.2 m。
2.2.2 孔位布置
周边孔直墙段以上顶拱孔间距35 cm, 其余47 cm, 两者间分别设38 cm、41 cm、44 cm三个过渡孔。设6个掏心孔, 正五边形布置, 边长27 cm, 正中间一个, 余孔间距58 cm左右, 上下层孔错位布置。
2.2.3 用药量
单孔用药量根据钻孔时的地层情况确定, 一般为2~4节铵梯炸药, 电雷管起爆。
2.2.4 出渣
爬渣机结合人工装渣, 拖拉机运渣。
开挖施工难点:钻孔遇孤石或大块卵石时易卡钻、易掉块光面不易控制。可采取的措施有:控制每轮掘进进尺, 浅孔有利于防止卡钻;单孔用药量根据岩性和孔深适时调整。结果:平均日进尺3.2 m, 无坍塌发生, 光面效果尚可;除个别孤石处外, 其他最大超挖量5 cm, 最大欠挖量3 cm, 欠挖处用人工二次修凿予以处理, 有三处拱顶渗水, 渗水量不大, 呈滴状。
2.3 支护施工
2.3.1 锚杆
在起拱线中心角90°范围内的顶拱先打Ф25超前锚杆, 正常情况长度4 m, 遇卡钻等地层复杂处不低于3 m, 否则更换孔位重打, 间距自顶孔的0.5 m过渡到两侧的0.8 m。
2.3.2 喷浆
每掘进3~5 m全断面喷水泥浆封闭围岩, 普通早强硅酸盐水泥, 水泥用量750 kg/m³, 掺加35 kg速凝剂, 混合天然砂, 最大粒径5 mm, 湿喷。
2.3.3 钢筋支架
喷浆24 h后架设钢筋花支架, 内外层间距55 cm, 纵向间距20 cm, 主筋Ф25, 连接筋Ф16, 每架分4段, 现场拼装。相邻支架焊缝错位60 cm, 支架间距50~80 cm, 支架与墙身留5 cm保护层, 每50 cm焊接5 mm厚“T”型钢板顶住围岩。
2.3.4 支护施工难点
超前锚杆易卡钻, 位置不易掌握, 喷浆、钢筋架支护间歇施工, 要求两者作业工人合二为一, 否则不利于人力资源的有效利用。结果:施工中未发生坍塌和掉块现象, 三处渗水点虽有滴水但均为清水, 无细颗粒带出。
3 衬砌
隧洞整体开挖后按设计要求进行衬砌施工。
4 结束语
经检测, 该工程施工符合规范和设计要求, 经隧洞整体通水和放空检查, 一切正常。松散地层隧洞开挖关键是要选择可行的施工方案, 施工中要找准孔位、合理布孔, 控制好进尺、用药量, 技术人员要掌握现场第一手情况, 以适时调整施工参数;要随时观察围岩变化, 特别是加强易掉块段和渗水地段的观察, 及时做好施工支护。只要准确掌握现场情况, 松散地层段隧洞一样可以正常施工。
摘要：通过松散地层隧洞开挖实例, 介绍了施工参数和注意事项。
引水隧洞塌方处理探索 篇6
有压隧洞和无压隧洞在工程布置、水力计算、受力情况及运行条件等方面差别较大, 对于一个具体工程, 究竟采用有压隧洞还是无压隧洞, 应根据工程的任务、地质、地形及水头大小等条件提出不同的方案, 通过技术经济比较后选定。为了降低工程造价, 应根据枢纽的任务, 尽量考虑一洞多用, 设计多用途的隧洞。
如果两岸很高很陡、又无天然埂口, 对于土石坝来说, 开挖和建造岸边滋洪道的造价很高, 宜考虑泄水隧洞担负主要的或全部的泄洪任务。有的土石坝工程, 岸坡较缓或有较低的娅口, 适宜建造溢洪道, 但考虑到较深位置的泄洪洞, 能提前泄水腾出防洪库容, 从而提高水库防洪的利用率, 减轻下游的防洪负担, 故常用来配合溢洪道宣泄洪水。
1 塌方原因分析
引水隧洞施工中发生塌方的原因很多, 主要为以下几个方面:
1.1 地质勘察资料与工程实际不符, 对可能出现的塌方, 没有可靠的预防处理技术措施。
一旦遇到软弱、破碎带地层, 往往措手不及造成塌方。
1.2 对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够, 不能满足承载力要求, 不能承受可能出现的山岩压力, 完工后结构遭到破坏, 进而引起塌方。
1.3 设计时, 为了节约工程投资, 过分追求较短的洞线, 以便缩短
洞身长度, 获得良好经济效益, 往往将洞轴线选在垭口最底处, 趁沟进洞和出洞, 且晚进洞、早出洞, 加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度, 却对地质和施工的不利因素不予去方位的考虑, 在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。水工设计人员进行隧洞设计时, 将隧洞轴线选在了不良的地质区域, 没有避开不良地层:如饱和粘土、流沙、堆积层;断裂、褶皱带;节理、裂隙发育带;含有各种不利的软弱结构的围岩, 以及溶洞、陷穴等地质不良区域。当隧洞穿越不稳定地层时, 很容易发生塌方。地下水发育的地区和地表水渗漏明显的地段, 隧洞围岩的强度大大降低, 加之空隙水的作用, 在隧洞开挖过程中, 极有可能发生坍塌冒顶, 如不采取有效的工程措施, 将会形成极大的塌方。
2 正确选择引水隧洞的布置及线路
引水隧洞的布置应根据枢纽承担的任务、大坝和建筑物的特性及相互关系、泄水流量、地形、地质、施工、运行等条件综合研究并经技术经济比较后方能确定。在此过程中还应同时考虑引水隧洞以下的一些特点:
2.1 水力特点。
泄水隧洞所承受的水头较高、流速较大, 如果体形设计不当或施工存在缺陷, 可能引起空化水流而导致空蚀;水流脉动会引起闸门等建筑物的振动;出口单宽流量大、能量集中会造成下游冲刷。为此应采取适宜的防止空蚀和消能措施。
2.2 结构特点。
隧洞开挖后破坏了原来岩体内的应力平衡, 引起应力重分布, 导致围岩产生变形甚至崩塌, 为此, 常需设置临时支护和永久性衬砌, 以承受围岩压力。但围岩本身也具有承载力, 可与衬砌共同承受内水压力等荷载。承受较大内水压力的隧洞, 要求围岩具有足够的厚度和进行必要的衬砌, 以免内水外渗, 危害岩坡稳定及附近建筑物的正常运行。很大的外水压力也可使埋藏式压力钢管失稳。故应做好勘探工作, 使隧洞尽量避开不利的地质、水文地质地段。
2.3 施工特点。
隧洞从开挖、衬砌到灌浆, 工序多.干扰大, 施工条件较差, 工期一般较长。施工导流隧洞或兼有导流任务的隧洞, 其施工进度往往控制整个工程的工期。因此, 采用新的施工方法, 改善施工条件, 加快施工进度和提高施工质量是隧洞工程建设中值得研究的重要课题。
泄水隧洞的线路选择是设计中的关键, 它关系到隧洞的造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。因此, 应该在勘测工作的基础上拟定不同方案, 考虑各种因素, 进行技术经济比较后选定。选择洞线的一般原则和要求为:
隧洞的线路在满足水利枢纽总布置要求的条件下, 宜选在沿线地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬、覆盖岩层厚度足够大、水文地质条件有利及施工方便的地区, 应尽量避开不利的地质构造、地应力高、地下水位高、渗水量丰富的地段, 以减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。在高地应力地区, 宜使洞线与最大水平地应力方向有小夹角, 以减小隧洞的侧向围岩压力。隧洞的进、出口应选在岩体足够厚、比较坚固完整的地段, 避开有严重的顺坡卸荷裂隙或断层等滑坡地带。若这种地带或全、强风化岩层很厚的地带难以避免, 则应明挖至合格地段作为进出口位置洞线应力求短直, 若因地形、地质、枢纽布置等原因必须转弯时, 应以光滑曲线相连。若流速小于20m/s, 弯道半径不宜小于5倍 (无压隧洞) 或3倍 (有压隧洞) 的洞径或洞宽, 转角都不宜大于600, 弯道两端的直线段也不宜小于5倍洞径或洞宽。对于高流速无压洞, 弯道会引起强烈的水面倾斜和冲击波, 水流流态, 很不利, 故不应设置曲线段。对于高流速有压洞, 因流速分布很不均, 其转弯半径及转角宜通过试验确定。
泄水隧洞的进口应力求水流顺杨, 否则会减小泄流能力, 引起不利的流态, 甚至在一定条件下, 在进口附近会形成串通性或间歇性淤涡。出口水流应能与下游河道平顺衔接, 并与土石坝坡脚及其他建筑物保持一定距离, 以防冲刷和影响枢纽的正常运行。
隧洞应有一定的围岩厚度, 它涉及开挖时的成洞条件, 运行中在内、外水压力作用下围岩的稳定性, 衬砌条件、结构计算的边界条件和工程造价等。为增大围岩厚度而将进、出口位置向内移动增加明挖工程量, 延长施工时间。
3 引水隧洞塌方处理措施
塌方发生后的处理应按“小塌清、先支后清”和“大塌穿, 先棚后穿”的原则快速进行。所谓“小塌清、先支后清”, 就是指当塌方量不大时, 可采用将塌方全部清除的处理方法。在清除塌方之前, 应将塌方的顶部支撑牢固, 避免继续塌落, 防止洞顶掉块砸伤施工人员。因为当隧洞发生第一次塌方后, 自然拱范围内的土石还有继续坍塌的可能, 塌方坑道的两侧边坡常不稳定, 先清除塌碴可能会使侧壁失去平衡而松动塌落, 塌方坑道进一步增宽, 自然拱进一步增高而再次塌方。如此反复, 极有可能引发大塌方。当然, 若围岩地质条件较好, 塌方只是局部的松软夹层, 且范围不大, 经分析不会继续塌方时, 也可对塌方进行清除处理, 再进行支撑或不支撑。
所谓“大塌穿, 先棚后穿”, 就是指当塌方量很大, 一时难以清除, 塌穴形状和大小无法查明时, 可将塌方体视为松散破碎的地层, 采用超前支撑、开挖导坑的方法穿越塌方体。穿越前必须将塌方部为的两端支顶牢固, 防止塌方延伸。穿越时, 使用插板法支撑, 在导坑顶部采用插板插入塌方体, 形成棚顶, 在棚顶的保护下, 逐步开挖进占, 并考虑边挖边衬砌。
4 结束语
塌方地段的地质条件很差, 塌方形成围岩更加松软、错乱, 会形成更大的山岩压力。因此, 加强施工临时支护和衬砌措施具有重要意义。除此之外, 我们应对衬砌以外的空洞和围岩进行加固, 填实塌穴, 进行回填灌浆, 力求根治, 以免后患。
参考文献
[1]麦家煊.水工结构工程[M].中国环境科学出版社, 2003.[1]麦家煊.水工结构工程[M].中国环境科学出版社, 2003.
[2]陈其伟.新型引水式水电站的理论与实践[M].中国水利水电出版社, 2008.[2]陈其伟.新型引水式水电站的理论与实践[M].中国水利水电出版社, 2008.
隧洞管片裂缝修补处理工艺 篇7
关键词：裂缝普查,缝宽,化学灌浆,灌浆材料,表面涂刷
一、工程概况
某隧洞施工采用TBM法与钻爆法相结合施工方案, 掘进机施工段采用六边形预制钢筋混凝土管片衬砌, 管片宽1.6m、厚28cm, 拼装后四片组成一环, 管片内周边设两道止水, 作为拼装后管片之间纵缝和环缝的止水设施。管片裂缝修补处理范围为左、右、顶三管片及管片间渗水的纵环缝和安装孔。砼管片属薄壁结构, 隧洞通水运行管片裂缝出现渗漏产生诸多破坏因素, 不仅会导致水量损失, 恶化洞周围岩, 还会引发钢筋的锈蚀, 混凝土保护层脱落、温度变化胀裂等。部分洞段地下水对混凝土管片有不同程度硫酸盐型腐蚀性, 管片裂缝加速了混凝土结构老化、使用寿命缩短等危害。为恢复结构整体性, 保证管片混凝土强度、耐久性和抗渗性, 进行裂缝修补处理。根据裂缝普查结果, 三管片上的裂缝大多为压缝、横向分布, 宽度一般为0.02mm~0.5mm, 局部宽达0.6mm~2.2mm;裂缝长度一般为0.5m~1.6m, 多数裂缝贯通1.6m板宽, 少数裂缝只从一侧往板中心位置发展、缝长达2.0m。
二、主要施工项目
宽度≥0.15mm的裂缝和渗水裂缝, 采用先进行化学灌浆, 再涂刷接近弹性的涂层进行表面封闭处理;宽度<0.15mm的无渗水裂缝, 采用表面涂料涂刷进行封闭处理。管片间渗水纵环缝及安装孔处理均先进行化学灌浆处理, 纵环缝沿缝钻孔灌浆、安装孔沿孔周对称钻四孔灌浆;对于前者, 沿接缝外边缘向两侧涂刷宽度不小于10cm (不含缝宽) 的接近弹性涂层进行表面封闭处理;后者以管片安装孔为中心涂刷接近弹性涂层进行表面封闭处理, 涂刷直径20cm的圆形区域。
三、施工方案
㈠施工程序
施工总体程序为先进行裂缝普查, 后化学灌浆, 最后进行表面涂刷, 各检查试验穿插进行;以管片裂缝处理 (化学灌浆或表面涂刷) 为主, 渗水纵环缝及安装孔处理随之行进。
㈡主要施工工艺
宽度≥0.15mm的裂缝和渗水裂缝处理及主要工艺流程:裂缝清理→钻孔、下灌浆嘴、封缝→畅通、密封性压水检查→化学灌浆→检查孔压水、取芯检查→表面溢浆清理→表面涂刷。
1.裂缝清理。用钢丝刷或磨光机清除缝面浮泥、泥垢及部分管片裂缝上残留的硬化水泥浆。
2.钻孔、下灌浆嘴、封缝。为减少施工平台来回移动, 连续进行钻孔、下灌浆嘴、封缝作业。为保证管片衬砌完整性, 在缝隙串通情况下, 孔距不宜过密, 沿裂缝两侧每隔20cm~30cm梅花状布孔, 在裂缝交叉处、较宽处、端部及裂缝贯穿处都布置钻孔。钻孔孔径10mm, 斜穿缝面不少于5cm, 孔深约三分之一管片厚, 即9cm左右, 吹干净孔内粉尘后即可下灌浆嘴, 然后用环氧胶泥封孔、封缝。
3.畅通、密封性压水检查。封缝后隔一定时间压水, 以便观察封缝后的效果, 如有旁渗的需返工, 直至整个封面不渗水为止。采用单孔压水、逐孔检查, 并记录各孔漏水率及串通情况, 压水压力0.2MPa, 直至回清水。
注浆前进行压水检查, 试压有四个目的:一是通过压水疏通裂缝, 清理缝内杂物;二是检查裂缝贯穿情况;三是检查封闭层有无被压浆冲破的薄弱点;四是判断注浆流量、大概饱和时间。试压压力0.2MPa, 试压过程中做好详细记录, 供灌浆时分析判断, 用来比较耗浆量是否规律变化。
4.化学灌浆。经试压检查无异常后, 用高压风将缝面及孔内积水吹出, 即可进行注浆。根据隧洞施工条件及各项技术指标要求, 灌浆材料应具备特点为黏度小、可灌性好、材料与混凝土粘接性好、抗渗性好、材料固化后其抗压、抗拉性能比管片混凝土性能高、材料固化后收缩性小、施工工艺简便好控制、无毒。裂缝处理灌浆选用水溶性聚氨酯化学灌浆材料, 该材料固结体具有遇水膨胀特性, 具有较好的弹性止水、吸水后膨胀止水双重止水功能, 适用于变形缝的漏水处理, 其次该材料可灌性好、强度高、无毒性。当聚氨酯被灌入含水混凝土裂缝中时, 迅速与水反应形成不溶于水和不透水的凝胶体及二氧化碳气体, 这样边凝固边膨胀, 体积膨胀几倍, 形成二次渗透扩散现象 (灌浆压力形成一次渗透扩散) , 从而达到堵水止漏、补强加固作用。
采用专用灌浆泵进行纯压式注浆, 灌浆顺序由下至上、一端至另一端进行, 灌浆孔上部预留出气孔供浆液流出。注浆压力0.5MPa, 稳定压力下灌注10min左右至浆液流出, 即完成此孔灌浆, 将下部灌浆孔封闭, 以此出浆孔作为灌浆孔继续注浆, 依次直至顶部出气口出浆, 说明裂缝灌满浆液。整个灌浆过程中, 人工用喷壶在灌浆缝面喷水湿润, 加速溢出浆液凝固, 避免浆液溢出过多流挂在管片上。
5.检查孔压水、取芯检查。化学灌浆效果检查采用压水试验检查法和钻孔取芯检查法。压水试验检查法:当灌浆材料固化强度达到设计要求后钻检查孔进行压水试验。裂缝灌浆结束7d后, 取5%工程量的裂缝条数进行压水试验。在需要检查的裂缝上布设检查孔, 孔数根据裂缝长度L确定, L<0.8m布1孔, 0.8m≤L<1.0m布2孔, L≥1.0 m布3孔, 采用电锤造孔与缝面相交, 用水将孔内粉尘冲洗干净后埋设低压灌浆嘴, 进行压水检查。孔口压力为0.3MPa, 检查孔单孔吸水量小于0.01L/min或裂缝不漏水为合格, 不合格者必须补灌。钻孔取芯检查法:选部分重要裂缝用小口径 (32mm) 工程钻骑缝取样, 观察浆液结石在缝面充盈情况, 检查数量为化学灌浆的1%~5%裂缝条数, 取出芯样应缝内浆液饱满、充填密实。否者不合格, 必须补灌。
6.表面溢浆清理。压水试验、取芯检查合格后, 将混凝土表面溢出浆液、预埋灌浆嘴清理干净。
7.表面涂刷。化学灌浆结束后进行表面防水涂料涂刷处理。
㈢宽度<0.15mm的无渗水裂缝处理及主要工艺流程
裂缝清理、打磨、贴纸框→涂刷界面剂→刮涂防水涂料→粘贴台基布→表面再涂刷一层防水涂料→黏结强度检测。
1.表面清理、打磨、贴纸框。用毛刷、钢丝刷或磨光机清刷基面浮灰、岩粉、浮渣等杂物, 用高压水清洗, 并保持裂缝内部和被涂表面干、净。以单条裂缝为准, 沿裂缝左右及外延各打磨150mm;管片裂缝密集时连在一起打磨处理, 沿打磨周围贴宽度10cm纸框来界定涂刷范围, 贴纸外形应规则。
2.涂刷界面剂。待裂缝内部和被涂表面干、净后, 涂刷界面剂 (本工程采用HYT150环氧界面剂) , 以适应洞内的潮湿或干燥混凝土面, 确保涂层的粘接强度, 界面剂涂刷要求薄而均匀。
3.刮涂防水涂料。材料要求耐水性要好﹑黏结强度高﹑有较强的抗拉强度, 收缩性小, 有一定的变形能力。表面涂刷采用HYT908单组分聚脲防水涂料, 涂刷厚度1mm左右。
4.粘贴台基布。表面涂层增加台基布, 以增强抗拉强度, 根据打磨宽度确定台基布宽度, 单条缝沿缝粘贴宽度30cm左右的台基布。
5.表面再涂刷一层防水涂料。再涂、刮刷一道HYT908单组分聚脲防水涂料, 厚度1mm左右, 涂刮后表面应均匀, 避免管片上流挂涂液。
6.黏结强度检测。在隧洞内同等环境条件下, 随着施工的进行, 每涂200m2另选取1.0m2左右作为检测区进行刮涂, 15d后强度达到要求最终强度的70%以上后可进行黏结强度检测。试验方法是在1.0m2的检测区域内, 选取3.0个位置进行黏结强度检测, 每处用专用刀 (美工刀) 切透涂层至砼面, 切缝形状为直径50.0mm圆形或正方形。将标准钢块 (40×40mm) 用高性能结构AB胶粘贴在测试位置, 24h后采用黏结强度测试仪进行检测。黏结强度≥2.3MPa为合格, 不合格重新将200.0m2喷涂合格为止。
㈣管片间渗水的纵环缝及安装孔处理
处理方法与化学灌浆和表面涂刷主要工艺流程及主要施工工艺相同。
四、施工技术难点及控制方法
㈠施工组织设计是做好施工的前提
开工前做适宜的施工组织设计, 安排施工程序, 制定各项施工作业计划。
㈡裂缝的状态是制定化灌方案的基础
裂缝的位置、宽度、长度、渗水性、连通性等发育状态是研究制定化灌的基础。施工前, 应详细做好裂缝普查工作。
㈢化灌及涂刷材料的质量和浆液配比的稳定性、可靠性
施工前, 应进行完整、有效的化灌及涂刷材料试验, 以确定合理的化灌施工工艺和适宜的灌浆材料, 确保化灌及涂刷材料的质量和浆液配比的稳定性、可靠性。
五、结语
某输水隧洞塌方处理探讨 篇8
输水隧洞工程某标段, 主洞全长29.4km, 有5条支洞, 总投资8亿多元。主洞包括钻爆段和TBM段两部分, 其中钻爆段长度14km, 主洞成洞洞径为7280*6512。在2013年9月1日1时, 本标段在95+788掌子面出渣过程中, 掌子面左侧出现掉块现象, 伴随着拱顶滴水, 掉块随后演变为间隔性塌方, 直至4时30分, 哗啦一声巨响, 碎石渣淹没了掌子面, 并滚落延伸至掌子面后7m处, 塌方碎石块径较小, 潮湿状, 局部可见夹层充填物, 初步估算塌方方量约为350m3, 塌腔体为6~8m, 可能还会有扩大的趋势。塌方发生过程中, 掌子面暂停施工, 项目部当即启动应急预案, 撤离人员机械, 派专人值班。塌方发生后, 承包商积极组织业主、设计、监理和地质等各方人员到场, 分析塌方原因, 制定处理方案。
2 塌方地质情况及原因分析
2.1 地质情况
隧洞掌子面位于浑河附近, 山坡脚下坡面下降的地方, 埋深约45m。揭露岩性为小南沟组凝灰岩, 暗红色, 弱风化, 层状结构, 节理发育, 呈微张状, 泥质充填, 平直光滑或起伏光滑, 碎裂构造, 较软岩。在95+788掌子面左侧有一条陡倾角发育的构造带, 初步判断为压扭性断层, 产状不明, 呈张开状, 平直光滑, 石化黏土充填, 黏土遇水分解软化。洞室地下水发育轻微, 呈渗水状, 局部滴水状。
2.2 塌方原因分析
2.2.1 工程地质。
桩号95+788处围岩为设计Ⅴ类、实际Ⅳ类, 由上述地质情况可知, 塌方主要原因是因为岩体较破碎, 节理构造带较发育, 受爆破影响, 夹层左侧开始掉落, 以致围岩失稳, 最终发生坍塌。
2.2.2 地下 (表) 水。
2013年8月16日, 施工所在地普降大到暴雨, 刷新53年来降雨量纪录, 致使地表水丰富, 通过裂隙进入岩体, 在地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解下加剧了岩体失稳和塌落, 软弱滑动面在地下水的作用下, 强度大为降低, 因而发生滑塌。
2.2.3 监控量测。
Ⅳ类围岩开挖后, 未按施工技术要求及时进行监控量测, 不能及时掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈, 支护参数等没有进行及时修改, 致使围岩变形过大, 爆破振动加速不稳定, 导致塌方。
2.2.4 开挖方式。
采用钻爆法全断面开挖, 并且为加快施工进度, 单循环进尺较大, 平均3m, 受爆破振动的影响, 原有岩体内部荷载应力释放较大, 变形显著, 围岩失稳而发生坍塌。
3 塌方处理
3.1 封闭加固塌体
用弃渣回填塌方体, 留出作业平台, 采用C30喷射混凝土封闭塌方体, 厚度为15cm。对塌体后方5m已支护段进行径向固结注浆 (固结注浆小导管采用Φ42×3.5mm热轧无缝钢管, 长3.5m) , 以稳定岩体。
3.2 超前小导管注浆
塌方段拱部布置双层超前小导管, 均采用Φ42×3.5mm热轧无缝钢管, 长5m, 环向间距40cm, 共34根, 纵向排距2.0m, 第一层外插角15°, 第二层外插角45°, 并规定如下:①小钢管应平直, 顶部成尖锥状, 导管按照完毕后尾部焊接止浆阀;②管壁每隔15cm交错钻眼, 眼孔直径6~8mm, 梅花形布置;③水灰比:1∶1;④注浆压力:0.5~1.0MPa, 在规定压力下, 灌浆段的吸浆量不大于0.4L/min, 灌浆即可结束。
3.3 开挖支护
运用普氏平衡拱理, 应用其塌方高度计算公式, 初步计算塌方高度, 并观察塌方是否处于稳定, 根据塌方情况具体安排进行塌方段施工和设计支护参数。采用CD法预留核心土开挖, 进尺0.5m。隧道支护参数由Ⅳ类变为Ⅴ类, 拱架间距由1 000m变为600mm, 系统锚喷支护。
3.4 加强监控量测工作
针对塌方体附近已经施做的拱架进行监控量测, 随时掌握监控数据。尤其在注浆过程中时刻进行监控量测对比, 发现问题及时上报。
4 结束语
综上所述, 此次塌方主要处理思路为前方封堵, 后方加固, 对塌方区形成合围, 待塌方体相对稳定后, 对塌方体表面进行喷混凝土封闭, 防止塌方体滑移, 然后再加固未塌方地段, 防止塌方范围扩大, 最后向塌方体进行超前加固, 选择合理的开挖方式及循环进尺, 强支护并快速封闭围岩面。虽然塌方对工期和施工成本造成了影响, 但治理措施是可行的, 结果是成功的。
施工过程中要养成这样的理念“关键的不是如何治理塌方而是如何预防塌方的发生”, 才能减少工程的损失。预防隧道塌方的方法很多, 但关键是在设计和施工阶段, 要全面详尽了解隧道区的基本地质情况, 充分认识围岩和支护特性及其发展变化趋势、并重视信息反馈的及时性等, 对可能出现的灾害有充分的准备和应对措施, 把影响因素减少到最低程度。
参考文献
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[3]闫东.隧道塌方分析及其整治[J].铁道建筑, 2007 (1) .