单线隧道（精选4篇）
单线隧道 篇1
摘要：西格二线关角隧道无砟轨道施工采用CRTSⅠ型双块式整体道床。本文介绍了在施工中克服高海拔、气候恶劣、人力资源匮乏等困难, 总结了高海拔单线铁路隧道双块式整体道床施工工艺及操作注意事项, 可为今后类似工程施工提供借鉴。
关键词：单线隧道,整体道床,施工工艺
1 工程概况
改建青藏线西格二线关角隧道, 是西格二线的控制性工程, 工程位于青海省海西自治州乌兰县察汗诺镇, 平均海拔3600m。其中8#、9#、10#斜井由中铁隧道集团二处有限公司负责施工, 共承担Ⅰ线8708m、Ⅱ线8842m施工任务 (左右线合计17550m) 。其整体道床采用长度6.25m的轨排 (60kg/m钢轨) 、CRTSⅠ型双块式轨枕、WJ-8A型弹性分开式扣件进行施工。
2 总体部署
由于8#、9#、10#斜井均与隧道Ⅱ线相连接, 施工策划按首先施工Ⅰ线隧道整体道床, Ⅰ线隧道整体道床开辟两个道床施工作业面, 从Ⅰ线隧道起点和终点向中间进行施工, 过程中利用Ⅰ线和Ⅱ线间的横通道为运输通道。待Ⅰ线整体道庄施工完成后, 随即展开Ⅱ线整体道床施工作业, 施工过程中利用8#、9#、10#斜井作为运输通道。
3 整体道床施工前的准备工作
①控制桩点和测量仪器的确定和校验。整体道床施工前, 应对测量控制桩点CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ按规范要求布设, 由设计院、中铁隧道集团精测队向项目部交点。测量仪器采用徕卡TS15型全站仪, 标称精度1″, 采用中铁二院工程集团有限责任公司生产的SGJ-I-TEY-1型轨道几何状态测量仪 (俗称“轨检小车”) 。所有仪器在使用前均应到相应有标定资质的单位进行精度标定。
②隧道附属洞室的整修和过轨管线的检查。施工前, 应对所有预留洞室的位置、几何尺寸、外观质量进行核查, 同时应着重核查过轨管线路预埋管件的里程位置、预埋数量和管道是否通畅。
③整体道床基础面高程的检查。整体道床施工前, 应对道床的基础面进行统一测量复查, 对一些基础面超高的部位进行提前处理。
4 人员及主要机具和设备组合
单个整体道床作业面需配备下述人员:冲洗底板和基面凿毛、钢筋加工制作、材料运输、现场绝缘卡和钢筋绑扎、轨排组装、整体道床混凝土浇筑、文明施工、测量组、管理, 具体人员数量、机具和设备组合详见表1。
5 整体道床施工工序
整体道床施工采用机具、设备和人员循环制作业, 其主要工序包括:底板高程及线路中线复测→底板清洗和凿毛→测量组放点定位→铺设底板钢筋网片→组装轨排、绑扎轨排钢筋 (包括连接上下网片钢筋) →测量组对轨排进行初调和精调→整体道床接地端子焊接和绝缘检测→浇筑整体道床混凝土→混凝土强度达标后拆除轨排、养护道床混凝土→后续修补及文明施工作业。整体道床施工, 关键工作是作业面的组织管理和工序的紧密衔接, 下面对各工序施工做简要叙述:
①整体道床施工前期, 由测量组根据前期的控制桩点CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ, 对隧道底板高程和中线进行复测, 重要目的是检查前期底板混凝土的高程是否达标, 如发现超高于原设计需安排工人提前凿除。隧道中线复测的目的主要是检查线路中线是否符合设计要求, 如果与设计中线有所偏差, 及时联系设计单位, 进行线路优化, 以便于将来顺利通过“动检”。
②整体道床施工前, 安排4名工人, 对隧道底板进行凿毛, 基面处理, 凿毛标准为将底板面的松散混凝土用风镐凿除干净, 之后采用凿毛机对底板面进行整体凿毛, 再用高压水将底板冲洗干净。
③测量组在冲洗干净的底板上对每一副轨排位置进行放点, 施工用单副轨排长度6.25m。前期由于处在磨合期间, 每次施工10副轨排, 即62.5m;随着施工的不断进展, 工人已经熟练掌握整体道床的施工要点, 调整为每次施工16副轨排, 即100m。
④测量组对每副轨排位置放点后, 根据点位居中铺设钢筋网片。
⑤底板钢筋网片铺设完毕后, 在移动式组装平台上开始组装轨排。组装轨排时, 采用电动扳手对WJ-8A型弹性分开式扣件进行组装。所有钢筋搭接处全部采用塑料绝缘卡扣进行绑扎, 务必确保钢筋间是相互绝缘的, 将组装好的轨排用龙门吊运输至规定位置, 开始绑扎道床顶层和底层钢筋, 并做好连接钩筋的绝缘绑扎工作。
⑥轨排钢筋采用绝缘卡扣绑扎结束后, 由测量组采用徕卡TS15型全站仪和SGJ-I-TEY-1型“轨检小车”对轨排进行初调和精调。轨排初调结束后, 采用60轨道夹板对单个轨排进行整体连接, 为保证施工精度, 轨道夹板4颗螺栓的朝向必须交替布置, 螺栓必须拧紧, 之后再进行精调。
⑦轨排的初调和精调结束后, 开始对整体道床的综合接地进行施工, 首先是按照设计要求对单个轨排间接地端子进行有效焊接, 之后将轨排与水沟壁上提前预留的综合接地钢筋进行有效焊接, 焊接过程中注意电焊的火花不能将塑料绝缘卡扣烧坏, 从而影响道床的整体绝缘性。综合接地施工结束后, 由专职质检人员采用手摇式电阻仪对道床钢筋进行绝缘检测, 检测结果合格后开始浇筑整体道床混凝土。
⑧整体道床施工用的混凝土采用强制式拌合机集中拌合, 混凝土强度C40, 混凝土的性能对整体道床的质量起到决定性的作用。混凝土每方配比为水泥∶砂∶石∶粉煤灰∶减水剂∶水=378∶804∶982∶67∶4.45∶169, 减水剂为HT-HPC缓凝型聚羧酸高性能减水剂, 粉煤灰为一级F类粉煤灰;混凝土浇筑采用龙门吊提升料斗进行, 顺序为先浇筑靠近罐车卸料处的一个轨排, 再从末端开始从后向前浇筑, 目的是让第一个轨排的混凝土足够的时间达到强度, 为施工测量提供操作平台, 浇筑过程中注意轨枕块底部和周围的振捣, 确保整体道床混凝土密实, 并自行制作控制混凝土顶面高度的卡尺。混凝土浇筑结束后, 达到初凝之前, 测量组应对已浇筑好的整体道床进行复测, 发现有精度偏差应及时进行调整。整体道床顶面混凝土采取三次收光摸面, 即粗收面、精收面和细收面, 收面时间根据混凝土配比和现场温度情况自行总结掌握, 该项工作必须派专人负责。
⑨整体道床混凝土浇筑结束后, 养护至可以承受人员踩踏但不留痕迹的情况下, 方可对轨排进行拆除。拆除时由于扣件已经全部受力拧紧, 采用风炮扳手对扣件螺栓进行松弛, 并用龙门吊将单个轨排进行起吊, 拆除的顺序是先浇筑混凝土的轨排先拆除 (第一副除外) , 将拆除的轨排存放在合适的位置。对轨排拆除后的整体道床表面进行局部打磨, 清扫干净后, 覆盖土工布进行不少于14天的洒水养护工作。
6 整体道床施工注意要点
根据关角隧道整体道床的施工, 总结出以下施工中的注意要点:
①轨排的选型至关重要。轨排的横梁与钢轨的连接务必稳固, 结构合理, 单副轨排的竖向支撑有6个即可, 否则在拆除提升轨排的过程中, 很容易造成轨排的变形或报废。同时轨排横梁的下方不宜超过60钢轨的底面, 如果超过60钢轨的底面, 将会给混凝土的收光抹面工作带来很大困难。
②注意整体道床施工缝的质量。施工缝应垂直于线路方向布设, 并确保单块道床板在施工缝处裂开, 从而起到道床板应力释放的作用。关角隧道的整体道床施工缝采用自制的楔形钢板, 宽度为整体道床厚度的一半, 拆除轨排后立即提升施工缝的楔形钢板。
③整体道床混凝土收光抹面工作必须高度重视。派专人根据混凝土的性能掌握合适的收面时间, 避免出现收面早了压不出光面, 收面晚了混凝土已经凝固。同时在收面的过程中, 禁止向混凝土表面洒水, 如果这样做, 日后整体道床表面的混凝土将会自行掉落或者产生裂缝。
④重视综合接地和绝缘检测工作。过程管控要严格, 此两项工作是将来竣工验收的必检项目, 如果不达标, 处理起来相当麻烦, 费用非常高。
结论
改建青藏线西格二线关角隧道CRTSⅠ型双块式轨枕整体道床施工, 隧道内单工作面配备22副轨排, 施工时日进度最高记录为100m, 月最高进度为2500m。全长17550m关角隧道整体道床, 共用时不到5个月就顺利竣工, 整体道床工程各项技术参数一次性验收合格率100%, 其工程质量和施工进度达到了预期效果。
参考文献
[1]刘海荣.单线特长隧道无砟轨道快速施工技术[J].铁道建筑技术, 2015.
单线隧道 篇2
在对比国内外大变形隧道工程措施的基础上,本文结合关角Ⅱ线隧道Dy K304+527～Dy K304+350段板岩地层破碎大变形段的处理方法,总结出类似地层情况下的支护参数及断面形式,为今后相近工程的设计及施工提供了参考。
针对隧道大变形处理措施主要有以下几种:加大预留变形量、增加喷层厚度、采用可缩式钢架、双层初期支护、采用接近圆形的断面、长锚杆等,针对不同情况,采用不同措施就可有效抑制变形的发展,保证施工及结构的安全。
1关角隧道变形概况
9号斜井进入板岩地层后,斜井施工过程中多次发生了变形,为了防止斜井进入正洞后,正洞的支护结构发生变形,对9号斜井Ⅱ线正洞主、副联(主联与正洞的交点里程为Dy K304+510,副联交点为Dy K304+577.19)之间的正洞初期支护进行了加强,并按双层初期支护的条件预留了补强空间。
正洞Ⅱ线西宁向自Dy K304+510进入后,全断面以板岩为主,根据前一阶段施工后变形情况,现场判断可能本段围岩变形也会比较严重,故西宁向一直按双层初期支护并预留了补强空间的措施进行施工(见图1)。开挖后初期比较稳定,但随着掌子面的掘进,变形速率逐渐加大。根据监控量测数据,最大值达到484.48 mm,导致部分第一层初期支护开裂,拱顶初期支护掉块严重,钢架出露。变形最终是在施工完第二层初期支护后才得以控制(见图2,图3)。
2地质概况
9号斜井自进入井底段后开挖面主要是石炭系板岩(Csl),且进入正洞后西宁方向全断面也以板岩为主。岩体呈灰黑色,薄层状、板状构造,泥质胶结,岩体受构造影响严重,板理发育,岩体破碎,碎石状松散结构和薄层状压碎结构,岩质较软,层间结合力差,局部有泥质夹层及石英脉充填,围岩完整性差,自稳能力差,岩体变形、开裂较为严重。
该段地下水不发育,岩体干燥,局部潮湿,滴水、渗水。
3变形原因分析
本段位于石炭系板岩带,岩体破碎,结构松散,自稳能力差。发生于板岩中的变形与板岩自身的岩性特点有很大的关系,分布于本段的板岩云母含量较高,岩质极软,加之局部有泥质充填,且伴有地下水的作用,同时本段地层构造发育,应力集中。
综合分析,该段变形属于在自稳能力极差的软弱板岩地段内,隧道支护在岩体自重应力及构造应力共同作用下产生的大变形。
4 方案比较
4.1 双层初期支护
由于在斜井进入正洞前,板岩段就已经发生了较大变形,所以在施工正洞时为防止大变形侵入二次衬砌,在开挖时就已预留了补做第二层初期支护的空间。从实际施工情况来看,第二次初期支护施工完后,变形基本可以得到控制,但对施工造成的影响比较严重,因为第一层初期支护施工后,如果立即施工第二层初期支护,对释放一定的围岩压力是不利的,有可能使第二层初期支护也产生较大变形并出现裂缝。如果等第一层初期支护变形累计达到一定程度后再施工第二层初期支护,虽然可以有效抑制变形及保护第二层初期支护,但这就导致二次衬砌距掌子面距离较远,同时影响掌子面的掘进速度,对工期产生了较大的影响,同时第一层初期支护的开裂给施工安全造成了严重的隐患,如果发生突然垮塌,掌子面附近施工人员的安全无法得到保证。
4.2 加强单层初期支护参数和调整断面曲率
为消除施工安全隐患,加快施工进度,现场决定采用加强单层初期支护参数和调整断面曲率的方案对变形进行有效控制。
断面支护参数为:全断面喷混凝土厚30 cm,拱墙设ϕ8双层钢筋网(网格间距20 cm×20 cm);预留变形量20 cm～30 cm;拱墙设ϕ25自进式锚杆,锚杆长5 m,间距1.5 m×0.5 m(环向×纵向);全断面设置2榀/m的Ⅰ20a型钢钢架。拱部120°范围采用ϕ42小导管超前预注水泥浆,小导管长3.5 m,环向间距40 cm;二次衬砌采用钢筋混凝土结构,厚45 cm。
断面曲率采用图4,图5两种断面进行试验。
5 验证
现场分别按两种处理方案施工各20 m长的试验段,通过监控量测数据对比分析两种断面的收敛情况。两种断面收敛曲线如图6,图7所示。
通过分析两种试验断面收敛曲线可知,断面Ⅰ虽然比原断面效果好,但收敛值达到303.01 mm时变形才基本稳定,且收敛时间长达40 d,并且初期支护拱顶已经出现细小裂纹。断面Ⅱ最终收敛值只有173.47 mm,收敛时间只需25 d,且整个初期支护稳定,没有发生破坏。
通过现场实际施工,最终确定后续板岩地段采用试验断面Ⅱ的支护形式和参数进行施工。
6 结语
隧道工程现场实际施工情况千差万别,同一种地层条件由于所处区域的不同,对支护的影响就有可能不同。本文通过现场试验确定了合理的板岩破碎地段单线铁路隧道(设计时速160 km/h)的支护参数和断面形式,为本区域类似工程的设计、施工提供了宝贵的经验。
摘要：在对比国内外大变形隧道产生变形的原因及处理措施的基础上,通过施工现场实践,针对关角隧道板岩破碎地段的开挖支护经验进行了总结,并整理出了单线铁路隧道在板岩破碎地段的合理支护参数和断面形式,为今后相近工程的设计及施工提供了指导。
关键词：单线隧道,板岩,大变形,开挖支护
参考文献
[1]李国良,朱永全.乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术[J].铁道工程学报,2008(3):91-92.
[2]念培红.共和隧道Ⅲ级特殊围岩施工设计[J].铁道标准设计,2008(10):34-36.
[3]张旭军.隧道初期支护变形整治方案探讨[J].科技资讯,2008(13):67-69.
[4]雷军,张金柱,林传年.乌鞘岭特长隧道复杂地质条件下断层带应力及变形现场监测分析[J].岩土力学,2008(5):88-90.
单线隧道 篇3
关键词：单线铁路,快速掘进,爆破技术,隧道,特点
由于隧道工程是一种地下长细结构,其工程特点决定了长大隧道的建设工期一般会比较长。因为不可能通过一味增加资源而达到缩短工期的目的,所以长大隧道往往成为一条线路或者一个项目的控制工程。它的施工速度经常决定着整个项目的总工期,不仅影响着施工单位的经济效益,甚至可能最终直接影响着业主对项目投资的回报。因此,如何实现长隧道的快速掘进一直成为工程界隧道同行们特别关注的问题之一。
1 钻爆掘进技术方法简述
目前,隧道施工方法主要有钻爆法、机械开挖法(TBM、盾构)、机械结合钻爆开挖法三种。对一般岩石隧道,尽管近年来隧道掘进机发展较快,但掘进机在坚硬和破碎岩石隧道中开挖速度不高、设备投资巨大、动力消耗量大、部件大而沉重及运输组装困难。因此,国内仍然主要采用钻爆法进行隧道开挖施工,尤其是对于3 km～5 km范围内的短隧道施工更是如此,目前采用钻爆法施工工程约占总量的70%。
1.1 隧道爆破技术研究进展
我国采用爆破的方法进行地下工程开挖大体经历了四个阶段:1)20世纪50年代及以前的人工钻孔阶段,主要用钢钎、铁锤和人力斗车进行人工操作;2)60年代～70年代的小型机具施工阶段,以手持风钻、风动装岩机和电瓶机车、斗式矿车进行施工;3)70年代后期开始,逐步完善和改进了隧道爆破技术,试验光面爆破和预裂爆破技术;4)90年代开始,隧道大断面或全断面开挖方法应用广泛,光面爆破技术已趋于成熟并成为工程建设中强制考核项目。尽管经历了这么多阶段,但单线铁路长隧道开挖方法仍以钻爆法为主,目前,我国的隧道爆破技术已经达到世界先进水平。钻爆技术发展主要体现在以下几个方面:1)钻孔机械。我国开始采用钻爆法开采铁路隧道时,刚开始主要是依靠人工钢钎打孔,后引进前苏联OM506型手风钻、手持式风钻、轻型支架式风动凿岩机,由于使用灵活、方便、安全并可满足大多数地质条件下钻孔的需要,至今仍被广泛使用。到20世纪60年代,开始大量引进国外新型施工机械及配套装备,隧道爆破技术才有较大的改进。2)爆破器材。最初使用前苏联进口的泰安等黄色炸药,以后又逐渐推广应用以硝酸铵为主要成分的铵锑炸药,采用导火索及火雷管引爆。近几十年来,我国在隧道爆破炸药方面已经取得了长足的进展,从单一品种的2号岩石铵锑炸药,逐步发展为水胶炸药、乳化炸药等品种。目前乳化炸药的进步已有逐步取代2号岩石铵锑炸药的趋势。爆破器材和爆破方法的进步,促进了隧道大断面或全断面开挖方法的普及应用,使隧道新奥法成为可能。同时,炸药的品种也有一定发展,乳化炸药逐步得到推广应用。20世纪90年代,光面爆破技术已经趋于成熟,并成为了工程建设管理中的强制性考核项目。3)爆破技术。在布孔和掏槽方面,一般沿用矿山巷道掘进的经验采用斜孔掏槽,其形式有角锥中央掏槽、楔形掏槽的斜眼掏槽。
1.2 钻爆法施工作业过程概况
1)钻孔:要先设计炮孔方案,然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔。单线隧道全断面开挖,采用钻孔台车配备中型凿岩机,钻孔深度约为2.5 m～4.0 m。2)装药:在掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药。一般装填硝胺炸药,有时也用胶质炸药。装填炸药率约为炮眼长度的60%～80%,周边孔的装药量要少些。为缩短装药时间,可把硝胺炸药制成长的管状药卷,以便填入炮眼;也可利用特制的装药机械把细粒状药粉射入炮孔中。3)爆破:在全断面掘进中,为了减小爆破对围岩的振动和破坏,并保证爆破的效果,多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆。一般拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破。近期发展的非电引爆的导爆索应用日益广泛。4)施工通风:排出或稀释爆破后产生的有害气体和由内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气,借以保证隧道施工人员的安全和改善工作环境。5)施工支护:隧道开挖必须及时支护,以减少围岩松动,防止塌方。施工支护分为构件支撑和喷锚支护。构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等,现在使用钢支撑者逐渐增多。6)装碴与运输:在开挖作业中,装碴机可采用多种类型。运输机车有内燃牵引车、电瓶车等;运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式矿车及大型自卸汽车等;运输线分有轨和无轨两种。
2 单线隧道爆破掘进技术特点分析和发展方向
1)爆破器材。爆破器材进步缓慢是当前制约隧道爆破技术发展的主要因素之一。例如,现场经常遇到光面爆破所需小药卷炸药供应困难问题,为此把常规炸药改装成直径20 mm,22 mm,25 mm等小直径炸药药卷后可在一定程度上满足施工要求,但是,由于只是简单地把直径变小,所以炸药稳定性和爆破威力难以满足隧道爆破要求。目前隧道光面爆破大多仍沿用导爆索、竹片等间隔装药方式。因此,针对当前隧道和地下工程施工的需求,研究各种适用的爆破器材是必须的。具体地说,具备50 ms～200 ms微差间隔、半秒、秒差等多种雷管应该最起码有20段以上的产品,以保证大断面隧道爆破施工需要。炸药应有普通型、抗水型、瓦斯隧道用等不同品种,并有高威力、中等威力及低爆速光面爆破专用炸药。另外,不同品种的炸药还应有直径10 mm～40 mm,长度20 mm～60 mm等不同规格的成品药卷。2)装药机械化。目前,许多隧道爆破施工仍然采用人工装药的方法进行施工,即便在要求极其严格的高速铁路客运专线的隧道爆破施工中也是如此,这给隧道爆破施工质量和速度带来一定的影响。因此,研究和生产适合我国目前隧道工程的装药机械,全面实现装药机械化是当前的一项十分急迫的任务。3)爆破技术。在隧道爆破施工中,最关键的就是掏槽爆破和周边轮廓线的控制。由于当前大多数隧道施工中的爆破循环进尺为3 m～5 m,采用设计并不复杂的复式楔形掏槽后可获得良好效果,所以,复式楔形掏槽已经成为常用的掏槽方式。
3结语
在隧道施工方面,我国已拥有了世界上所有的先进设备,并掌握了其施工操作方法和技术,隧道修建的长度、速度、质量、科研理论均已接近世界先进水平,不论是采用有轨斜井还是无轨斜井进行隧道施工,其技术都已日臻完善。
由于近年来爆破施工的综合机械化水平快速提高,并能根据爆破技术、工艺、地质地形条件和机械装备综合考虑进行爆破优化设计,使得隧道爆破技术越来越成熟。尽管如此,目前在隧道爆破设计与施工方面仍然存在一系列待解决的问题,主要表现为以下几个方面:1)设计人员凭经验选取爆破参数,有时误差较大;2)难以确定最合理的掏槽类型及参数;3)手工布置炮孔,调整困难;4)手工绘图,不容易修改设计;5)手工计算工作量大、速度慢;6)数据管理困难,不方便查询;7)不能有效借鉴以往爆破效果指导后续设计;8)不能借助爆破效果预测来选择最佳设计方案;9)对爆破效果难以作出合理性定量评价;10)费时费钱费人力。上述问题从表面上看为工程问题,但究其本质,这些问题的出现是由于隧道爆破设计数据管理与操作以及炮孔布置与图形绘制数学模型等一系列科学问题未解决好。
因此,单线长隧道铁路快速掘进方法在我国仍以钻爆法为主,但是为了提高工作效率和掘进速度,可以从以上十点进行进一步的研究和探讨。
参考文献
[1]王祥琴,成育军.铁路特长单线隧道出碴运输方案研究[J].石家庄铁道学院学报,2003,16(2):43-46.
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[3]赵应华.客运专线长大断面隧道快速施工技术[J].山西建筑,2008,34(10):316-317.
单线隧道 篇4
关键词：单线铁路隧道,厚层古河床,施工技术,应对措施
1 工程概述
西平铁路太峪隧道全长5 594m,为单线铁路隧道。全隧设进口、横洞、斜井三个工区,其中斜井工区距离泾河水平距离只有20m,正线段位于厚层古河床地段,隧道洞身2.5km地段围岩主要为松散状圆砾土、砂层及粉质粘土层。圆砾土层埋深浅,透水性好,储水条件较好,为主要含水层,涌水量较大,且具承压性。在该地段开挖施工时常伴有渗水流砂,严重时涌水、涌砂,拱背砂土随水流失被掏空,处理不当或不及时,易致初支变形而诱发坍塌。
2 主要施工技术
2.1 开挖方案
根据本隧道具体情况,施工必须采取可靠的技术措施以控制地下水流失、地层变位带来的涌水涌砂,实现隧道防坍目的,确保施工安全。
隧道开挖采用三台阶七步开挖法,即上、中、下三个台阶,每个台阶左右错开开挖。开挖以上台阶为主导,预留核心土,各台阶保持5m左右长度,按平行作业分头组织施工,每次进尺控制在1榀～2榀钢架以内。各台阶均采用挖掘机开挖为主,人工手持风镐配合修整轮廓,局部机械无法开挖时,采用弱爆破辅助措施。作业中特别要做好工序安排和劳动力组织,以量测数据指导施工,动态调整步距,初支结构及时封闭成环,机械退出作业面后,架设钢管临时横撑(必要时可采用临时仰拱),以控制变形发展。
2.2 支护方案
2.2.1 支护参数
太峪隧道斜井进正洞后揭示围岩极差涌水量达3支护参数为:拱部120°及边墙5m范围设42超前注浆小导管,环向间距30cm,L-3.5m,纵向搭接不少于1m;拱部采用单液浆,边墙采用双液浆,边墙小导管使用部位或范围结合出水部位及流砂情况动态调整。墙脚以上5m范围增设径向注浆加固土体及回灌拱背空隙,42小导管,L-5.0m,环、纵向间距100cm×100cm,梅花形布置,采用水泥—水玻璃浆液。初期支护为8mm钢筋网(间距20cm×20cm)+全环Ⅰ16钢架1榀/0.8m+22拱墙系统锚杆(环120cm×纵100cm)+23cm厚C 25喷射混凝土。每拱脚设4根42,L-4.0m的锁脚锚管。
超前小导管采用TSS型注浆管,其加工如图1所示。注浆管采用壁厚3.5mm 42的钢管加工制作。其系列配套止浆系统由TS-A顶杆、TS-B注浆芯管、TS-C顶杆螺母、TS-D止浆塞四部分组成。注浆管采用凿岩机钻孔后,以冲击套将其顶入,用棉纱+速凝水泥砂浆将管周封填,避免注浆施工中沿注浆管周围跑浆,同时对掌子面喷射混凝土封闭,喷射混凝土厚度不小于10cm,且不受注浆压力破坏。
2.2.2 注浆作业
1)注浆作业。注浆顺序由下向上推进,以达到堵水和固结作用。注浆采取KBY 70型双液注浆泵,后退式分段注浆工艺进行注浆作业:将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管相应位置,顺时针旋转芯管上的法兰盘,使止浆塞膨胀,以达到止浆效果。连接注浆管路,采用双液注浆泵向孔内注浆,每次注浆分段长选择为0.6m～0.9m,当第一分段注浆完成后,逆时针旋转芯管上的法兰盘,使止浆塞恢复到原状,将芯管后退0.6m～0.9m,进行第二分段注浆,如此下去,直至将整个注浆段完成。后退式分段注浆要特别注意止浆塞的损坏程度,施工过程中若发现止浆塞存在问题,应立即更换,以免引起注浆管堵塞,造成芯管无法拔出,影响正常施工。
2)注浆关键控制点如下:a.注浆管尖端必须焊接封闭,在溢浆孔上覆盖贴片,贴片采用透明胶缠绕,以保证浆液通过溢浆孔进入地层,而地层中的水和砂不能进入注浆管,从而达到注浆管自身具有逆止阀的作用。b.注浆管必须按设计角度和间距布设,以便注浆加固范围达到预期效果。c.严格控制注浆压力,有效地解决饱和动态含水砂层中粉细砂层地质复杂条件下注浆加固的均一性,提高其整体加固效果。d.后退式分段注浆要特别注意止浆塞的损坏程度,施工过程中若发现止浆塞存在问题,应立即更换,以免引起注浆管堵塞,造成芯管无法拔出,影响正常施工。
2.2.3 临时仰拱支护
隧道施工过程中由于流水较大,经常淘蚀流砂,易出现涌水、涌砂情况,观测数据反映变形较明显,为抑制涌水涌砂带来的变形影响,确保隧道开挖及初支阶段结构的稳定,施工时采用在各个台阶处设临时仰拱或横撑的办法加强支护,如图2所示。
隧道上中台阶设置两道横向支撑,支撑采用159钢管,第一道设于上台阶拱脚处,第二道设于中台阶钢架脚部,横撑隔榀钢架设一道,起临时支撑作用。如监测反映变形较明显时可采用喷20cm厚C 25混凝土,以起到临时仰拱作用,支撑设计成一端固定、一端可调节长度,两端设纵向槽钢梁,钢梁上焊接牛腿作托架,钢管架于托架之上后调节横撑活动端撑紧两端钢梁。根据监控量测变形情况,必要时可加大横撑规格,或加密横撑,也可将横向支撑采用喷射混凝土连成整体封闭后作临时仰拱使用,及时形成初支封闭成环,以控制支护变形。
2.3 施工抽排水措施
根据斜井进正洞设计地质资料和前期出水情况泵站排水管路、电力线路和备用电源按最大涌水量13 077.8m 3/d的1.5倍一次配备到位。斜井进入正洞后分两头掘进,排水分两阶段布置:
第一阶段是出口端贯通前,在仰拱填充中心设临时排水沟排水,排水沟断面为:宽30cm×深30cm,在井底附近下游方向设临时一级泵站(1号站),向进口方向为顺坡施工,在下台阶附近挖临时集水坑,用水泵抽水至中心临时排水沟自然排至1号泵站;向出口方向为反坡施工,靠掌子面附近设二级泵站(2号站),抽水至1号站。1号站安装大功率抽水机,洞内全部积水汇集至1号站后,将水抽至洞外。第二阶段是出口端贯通后,积水通过隧道仰拱顺坡排水,由出口排出。
2.4 施工中出现的问题及应对措施
在施工过程中,曾经出现过未封闭的中台阶初期支护结构在巨大的围岩压力作用下发生严重收敛,变形值达50cm,喷射混凝土开裂部分钢架被挤向隧道内侧,造成拱背出现小型塌方情况。处理措施具体步骤如下:1)采用碎石料对变形区进行回填反压,回填高度不少于中台阶的1/2,压住初支拱脚,达到稳定初支的目的。2)反压完成后,喷射混凝土封闭掌子面及开裂变形地段。对初支加设159mm钢管临时横向支撑,横撑隔榀加设,设置于回填面处,两端采用木楔楔紧,使整个变形段形成一个稳定区域。3)对变形区范围的隧道进行注浆。注浆分两次,第一次为初支背后空洞回填注浆,注浆范围为中台阶墙脚以上部分。注浆管采用长3m 42×3.5mm钢花管,中台阶中部以上注水泥净浆,下部注水泥—水玻璃双液浆,采用间隔注浆及多次注浆方式进行。第二次为全断面径向注浆(包含回填碎石内部的注浆),拱墙范围采用42×3.5mm钢花管径向注浆固结围岩,钢花管长5m,根据径向钻孔施钻情况,探测松动圈,必要时采用地质钻机在侧墙变形较大部位钻深孔进行注浆。4)在注浆工作结束后,对变形倾斜的拱架进行重新置换,置换顺序为由外向里进行。拱架拆除时每次更换一榀,及时完成下台阶及仰拱初支,及时封闭成环。置换初支达到设计要求且监测稳定后及时施工仰拱与拱墙衬砌,确保结构安全。
3 结语
通过以上施工措施及方案,我们稳步通过了该区段,进度指标能达到2.4m/d,且施工安全可控,缓解了工期压力。厚层古河床富水区隧道开挖过程的流水流砂以及由此引起的变形甚至坍塌一直是个困扰隧道建设者的问题,通过本隧道开挖过程中采用的施工方法以及一些辅助措施,为同类工程提供一点借鉴,对今后同类工程的施工有一定的参考价值。
参考文献
[1]梁其谊.地铁单洞双层重叠隧道开挖技术[J].隧道建设,2003(4):25-27.
[2]戴希红,刘剑文.公路隧道复杂地质段初期支护大变形的整治[J].隧道建设,2003(4):11-13.