隧道边坡（精选7篇）
隧道边坡 篇1
1 工程概况及难点
1. 1 工程概况
温州绕城高速公路北线二期工程起于乐清北白象枢纽, 终点位于黄华镇北, 与温州绕城高速北线二期黄华枢纽相接, 路线全长13. 4 km。
温州绕城高速公路北线二期工程全线有多处隧道, 当隧道终点边坡与路基边坡级数相差太多时, 需要实现隧道边坡和路基边坡美观、平顺的衔接, 并保证边坡的安全和稳定。其中, 南山隧道左洞终点桩号为ZK38 + 695, 隧道边仰坡为二级边坡, 而与隧道连接的ZK38 + 695 路基挖方为9 级边坡, 边坡高约82 m, 在施工图纸中, 路基和隧道边坡之间未设置边坡过渡段, 为保证边坡稳定安全, 隧道边坡和路基边坡之间需要实现顺接, 此外, 为降低施工预算外的成本, 需要尽量减少挖方量。
1. 2 地质条件
坡表分布厚度不等的残坡积含黏性土碎石层, 杂色, 稍密, 厚度不大, 一般为0. 5 m ~ 2. 0 m, 工程性质一般, 属普通土 ( Ⅱ) ; 下伏基岩为凝灰岩、辉绿岩, 强风化岩, 节理裂隙发育, 岩体破碎, 岩芯呈碎块状, 锤击易碎, 属软石 ( Ⅳ) ; 中风化凝灰岩被辉绿岩分为上下两层, 上一层岩体比较完整, 岩质坚硬; 下一层岩体较破碎, 岩质坚硬; 辉绿岩, 发育规律性较差, 岩体完整~ 较完整, 岩质坚硬, 岩性接触面为硬质结构面, 平直, 较光滑, 属坚石 ( Ⅵ) 。
1. 3 气候条件
工程区地处亚热带海洋性季风气候区, 全年温暖湿润, 雨量充沛, 四季分明。多年平均风速2. 0 m/s, 台风期间台风频繁, 风力一般为8 级~ 12 级, 最大可达12 级以上。台风侵袭期, 台风会带来大量降水, 其特点为水量集中、历时短、强度大等。
1. 4 工程难点
1) 若隧道明洞段ZK38 + 675 ~ ZK38 + 695, 按照9 级边坡开挖, 多产生约80 000 m3土石方量, 在设计院提供的施工图纸和施工预算中均没有涵盖这部分土石方量, 因此, 将在施工预算外, 额外增加施工成本和施工时间, 并且容易造成过度浪费; 2) 明洞开挖红线附近有墓地, 若按9 级边坡开挖, 将波及周边墓地, 在实际施工中, 需尽可能绕开墓地, 以减少施工阻力和纠纷; 3) 为降低施工预算外的成本, 从经济和安全的角度, 考虑了多种方案, 如小坡率垂直开挖、短距离 ( 5 m ~ 10 m) 快速渐变等方法, 经计算, 小坡率垂直开挖不符合边坡安全稳定标准, 短距离 ( 5 m ~ 10 m) 快速渐变不符合美观要求等。
2 南山隧道左洞边坡与路基边坡顺接
2. 1 概况
南山隧道左洞终点桩号为ZK38 + 695, 隧道边仰坡为二级边坡, 其中ZK38 + 675 ~ ZK38 + 695 为隧道明洞段。南山隧道终点桩号ZK38 + 695 之后, 连接9 级高挖边坡路基, 路基边坡高约82 m, 在施工图纸中, 路基和隧道边坡之间未设置边坡过渡段, 为保证路基边坡稳定, 需要确保隧道过渡段与路基边坡平顺衔接, 同时, 需要尽量减少挖方量, 降低施工预算外的成本。根据施工图纸, 南山隧道左洞终点ZK38 + 695 隧道边坡与路基边坡在ZK38 + 695 断面9 级~ 3 级边坡存在一个垂直开挖面, 示意图如图1, 图2 所示。
2. 2 基本思路
为实现南山隧道左洞终点边坡与路基边坡平顺对接, 考虑了以下4 种方案:
1) 以桩号ZK38 + 695 为扇心, 以1 ∶ 0. 25, 1 ∶ 0. 5 等小坡率开挖, 经计算, 不符合路基边坡稳定性要求, 该方案被否决;
2) 在ZK38 + 690 ~ ZK38 + 695 之间, 设置5 m的快速渐变段, 实现边坡对接, 经计算, 边坡稳定性和衔接的平顺性均不够好, 该方案被否决;
3) 在ZK38 + 685 ~ ZK38 + 695 之间, 设置10 m的渐变段, 实现边坡对接, 经计算, 边坡安全稳定性符合要求, 挖方量较小, 但是路基衔接不够平顺和美观, 该方案被否决;
4) 在隧道明洞段ZK38 + 675 ~ ZK38 + 695 之间设置边坡过渡段, 将路基1∶ 1 边坡顺接至隧道边坡, 经计算, 满足边坡稳定性的要求, 且边坡衔接平顺、美观。
根据上述方案比较, 采用第4 种方案。
2. 3 边坡最小坡度的确定
在计算边坡稳定性时, 根据瑞典法 ( 瑞典学者费兰纽斯提出) , 找出各个挖方边坡横截面的最危险圆弧滑动面, 并计算其稳定性。
经计算, 当6 级边坡以下采用1∶ 0. 25 的挖方边坡, 6 级以上采用1∶ 0. 75 和1∶ 1 的边坡时, 根据毕肖普算法, 稳定安全系数约为1. 9, 大于1. 3, 满足安全稳定要求。以ZK38 + 685 为例, 边坡线如图3 所示。
2. 4 方案
在基于边坡稳定安全的基础上, 为减少挖方量, 又能顺接, 满足美观, 施工方便的要求, 在ZK38 + 675 ~ ZK38 + 695 段之间的20 m隧道明洞范围内, 以1 m为单位, 逐米渐变边坡的坡率和每级边坡的坡长, 实现ZK38 + 695 路基边坡转化为图4 中ZK38 +675 的边坡, 即实现将9 级边坡逐渐降为2 级边坡。
在边坡渐变中, 第一级边坡由ZK38 + 695 处的4 m高, 升至ZK38 + 675 隧道横断面的12 m高。二级边坡由ZK38 + 695 横断面的10 m高, 过渡到ZK38 + 675 断面时, 二级边坡以1∶ 0. 25 的坡率, 直接延伸至ZK38 + 675 隧道横断面的山坡地面线 ( 约12 m高) 。
从ZK38 + 695 的路基9 级边坡降至ZK38 + 675 断面的2 级边坡, 三维视图如图4 所示。
2. 5 结论
在实现路隧边坡的平顺衔接后, 在保证边坡安全稳定的前提下, 经计算, 得到边坡挖方量如下: 总挖方量: 31 872. 482 m3, 其中, ZK38 + 675 ~ ZK38 + 695 的挖方量为29 405. 543 m3, 暗洞边仰坡增加挖方量为2 466.939 m3。大大小于80 000 m3 ( ZK38 +675 ~ ZK38 +695 之间全部9 级边坡开挖, 约产生的量) , 有效的减少了挖方量, 节约了施工成本。
3 总结
1) 在路隧结合部的衔接设计中, 针对隧道仰坡和路基边坡的坡高差太大的问题, 为了实现边坡安全和降低成本的目标, 可善于利用隧道20 m明洞渐变段, 在保证边坡安全和稳定的前提下, 采用边坡渐变的方式, 通过改变不同层级边坡的坡率和坡高, 实现边坡平顺、美观的衔接。2) 在路基高边坡设计施工中, 可在1级边坡采用锚杆挡土墙防护, 2 级~ 8 级边坡采用锚杆加主动防护网, 9 级以上采用主动防护网, 为保护生态环境, 坡面采用厚层基材绿化。
摘要：以具体工程为例, 分析了该工程的施工难点, 介绍了隧道边坡与路基边坡的平顺对接方案, 并确定了边坡的最小坡度, 指出采用边坡渐变的方式, 既实现了边坡平顺、美观的衔接, 又节约了施工成本。
关键词：隧道边坡,路基边坡,挖方量
参考文献
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[5]JTG F10—2006, 公路路基施工技术规范[S].
某隧道边坡稳定性研究 篇2
边坡问题无论是在施工过程中还是在工程建成后,边坡失稳问题一直威胁着工程的质量。因此对边坡稳定性的研究,历来是工程技术人员非常关心的课题。而目前运用刚体极限平衡法能够比较容易地处理各种复杂的几何形状和各种类型的边界条件,解决难以用解析法求解的力学问题。因此,它成为解决复杂岩土体力学问题的有力工具。
本文围绕某隧道边坡稳定性,在工程地质调查的基础上,进行边坡地质模型概化与试验参数研究,运用刚体极限平衡法对边坡在不同工况下的稳定性进行计算,最终对该隧道边坡稳定性进行综合分析与评价,并为进一步探讨该隧道边坡的加固方案提出了合理建议。
1 工程概况
在建的某隧道是某高速公路重要控制工程之一,隧道上方边坡工程主要为岩质挖方路堑边坡,该边坡岩石力学性质较差。随着隧道的开挖可能导致其上方边坡发生严重变形甚至破坏。因此有必要对其进行系统性的稳定性研究。
1.1 区域地质背景
边坡区内构造形迹以NNE向为主。工程场区位于养长河背斜北西翼,其周边5 km2范围内没有大的断层出露,岩层产状总体稳定,约330°∠40°。在桥址周围发育众多不同形态的结构面(包括裂隙面和层面),这些结构面对桥头边坡稳定性起控制作用。
研究区主要出露三叠系下统大冶组碳酸盐岩地层,另外在河床底部出露有一定厚度的冲洪积层。
1.2 气象与水文地质
研究区属潮湿气候温暖区,春早、夏热、秋雨绵绵,冬暖而多雾,无霜期长,气候温暖湿润,雨量充沛。地下水主要为岩溶裂隙水和松散堆积体孔隙水。地下水补给主要靠大气降水,且大多以地表径流的方式向河谷区排泄。
2 边坡变形破坏现状
目前,边坡岩体受构造、侵蚀、风化、卸荷及人类工程活动影响,局部地段有明显的变形破坏迹象,随着裂隙面规模逐渐扩大,力学特性逐渐开始弱化,并逐步形成裂隙带、软弱层面、层间软弱带。
同时,因20世纪70年代修建水电站而开挖的引水渠,致使在坡脚带形成了高3 m～8 m不等的临空面,临空面以上块体不能自稳,进而发生顺层面或裂隙面的滑动破坏,其中部分岩体的失稳又会带动周边块体的渐进性失稳、破坏。而随着隧道施工的进行,坡体将可能由于坡脚的破坏、坡体自重、动水压力及其他荷载共同作用下发生进一步的失稳。
3 边坡稳定性分析
为了对边坡稳定性进行合理分析与评价,考虑边坡的潜在变形破坏以顺层破坏为主,故选取走向与岩层倾向一致的工程地质剖面,按最不利组合模式,剖面中共有3个代表性潜在滑移体,其位置形态如图1所示。
3.1 计算参数选择
控制性结构面的抗剪强度参数是边坡稳定性计算的关键指标之一,滑动面的剪切强度参数通常依据以下三种数据来确定,即试验数据、极限状态下的反算数据和经验数据。
本文根据现场采集代表性结构面样和岩块样,基于室内试验,分析这些样本在天然和饱水状态下的物理力学参数,并确定饱水参数和天然参数之间的相关关系。由于室内试验存在尺度效应和时间效应等问题,其成果往往难以直接应用到工程稳定性评价及治理设计中,所以在本次研究中还开展了反演分析,并参照了现有规程规范给出的经验参数,以及以往的工程经验,最后综合确定了控制性结构面抗剪强度参数取值。
3.2 稳定性计算与评价
根据前期勘察资料与地质模型,可以概化出如图2所示的极限平衡分析计算模型。其中图2a)～图2c)为剖面1中的潜在滑移体,编号分别为1-1,1-2和1-3。
由于传递系数法适用于滑面为任意形状的滑体,并可考虑坡体自重、暴雨和地震等荷载及各个滑块不同抗剪强度参数的影响。因此,本文针对两种工况对潜在滑移体稳定性系数进行计算,两种工况如下:
工况1:当前天然状态;工况2:坡脚开挖+暴雨+地震工况(最不利工况)。
经计算,最终得到稳定性系数计算结果,如表1所示。从表1可以看出,边坡目前条件下整体稳定性较好,同时该边坡在暴雨状态下稳定性较差,需要采取相应的防护措施。
4 结语
本文通过对某隧道顺层边坡岩体变形模式分析,并基于刚体极限平衡法计算了不同工况条件下的安全系数,得出如下结论和建议:
1)边坡的潜在变形破坏模式有两种:
其一是单纯的顺层面向临空面的滑移破坏;
其二是部分顺层面、部分剪切岩体的组合破坏。
2)通过宏观地质调查和数值计算结果表明:自重荷载作用下,隧道边坡变形相对均匀,变形主要以沉降为主,边坡整体稳定性较好,隧道的开挖会导致边坡稳定性一定程度降低,而暴雨工况会进一步导致边坡稳定性显著降低。基于以上情况,建议消除边坡的临空面,加强边坡的截排水工程以增加边坡稳定。
参考文献
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[5]JTJ013-95,公路路基设计规范[S].
石川隧道边坡稳定性评价与控制 篇3
1石川隧道边坡监测与分析
石川隧道进口边坡地表下沉布置如图1所示。
根据监测数据, 至2008年9月23日, 石川隧道进口边坡P1, P2, P3, P4, P5, P6在竖直方向上都发生了沉降。P1点Z方向下降到了5 mm;P2点Z方向下降到了13 mm;P3点Z方向下降到了16 mm;P4点Z方向下降到了17 mm;P5点Z方向下降到了27 mm;P6点Z方向下降到了11 mm。其中P5点下沉最大, 累计达到27 mm, 总位移增大到了31.45 mm。P1, P2, P3, P4, P5, P6点均有下沉的趋势, 其中以P5点变化最大 (该点位于P3点后面1 m左右) , 水平方向各点均有所波动 (见图2) 。
2洞内裂缝观察与分析
石川隧道掌子面开挖到K15+628, 初支到K15+627, 目前只进行了上台阶部分的开挖。我方2008年8月23日对该边坡进行了裂缝调查, 从隧道进口方向看, 在隧道套拱左边位置出现一条长2 m左右, 宽大概3 mm的裂缝, 裂缝总体走向为竖向。由于隧道的开挖影响, 近期降雨影响, 仰坡的下滑力超过了土体抗剪强度的临界值, 且洞口段为超浅埋地段, 从地形地质条件以及现场调研的裂缝分布和监测数据分析, 石川隧道洞口段存在整体下沉情况, 左侧裂缝为潜在的滑移面。9月12日在洞内K45+582附近墙面上发现两条裂缝, 一条在左拱墙, 大概1 m长、缝宽约1 mm;一条在右侧拱墙上, 大概2 m长、缝宽约1 mm。隧道内, K45+582附近墙面上出现两条裂缝, 一条在左拱墙, 大概1 m长、缝宽约1 mm;一条在右侧拱墙上, 大概2 m长、缝宽约1 mm。裂缝产生在拱架的边上, 沿拱架延伸到拱脚, 裂缝断续相连, 拱架的拱脚外露, 在拱架下方附近存在一个用于排水的大水坑, 水坑积水较满, 深大概0.5 m。可以判定裂缝为隧道侧壁土压力对拱架产生挤压作用, 该处拱架拱脚外露, 拱脚处没有支撑, 使得侧墙补缝拱架产生位移, 由目前观察到的裂缝, 下部宽, 往上逐渐变小, 符合这个推断。水坑的水对于该处拱脚支撑的地面产生了软化作用, 使得该处的支撑力变小, 加上9月4日、5日降雨, 使得土压力加大, 裂缝扩大, 由此初步认为是挤压性质的裂缝。
3结语与建议
根据实际出现的情况, 建议:1) 边坡进行地表注浆;2) 洞口段拱架脚部要进行加固处理, 并保证拱架落底及时且稳定。实际施工过程中, 根据以上两条建议, 及时采取了工程措施, 边坡数据趋向收敛, 确保了隧道洞口边坡的稳定。
摘要：针对安徽G205国道改建工程石川隧道的边坡变形过大以及初期支护出现裂缝的情况进行了分析, 并及时提出了有针对性的建议, 从而保证了隧道洞口边坡的稳定, 确保了施工安全。
关键词：隧道,边坡,稳定性,监测,裂缝
参考文献
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[2]步红军.某顺层边坡稳定性分析及治理工程设计[J].山西建筑, 2007, 33 (27) :102-103.
绿春坝隧道高边坡危岩体处理 篇4
渝利铁路绿春坝隧道进口端山顶存在大量危(悬)石，隧道施工过程中存在极大的安全风险，如果不彻底地清除，会给将来铁路的运营留下风险和安全隐患。经对当地村民的调查，该区域山顶经常塌落滚石，曾发生山顶滚石砸死在山间砍柴的村民和砸坏房屋的重大安全事故，已危及下方江马公路行人及行车安全。为避免今后滚石伤人毁物事件的发生，有必要讨论在复杂环境条件下边坡危石处理技术及安全防护措施。本文从控制危石处理过程中可能出现飞石、滚石等情况的角度出发，进行优选确定施工爆破方案，重点介绍露天台阶倾斜深孔爆破技术及安全防护措施。
1 工程概况
渝利铁路绿春坝隧道洞顶危岩体整治区位于山脊上，与地面相对高差达140 m～250 m，靠绿春坝村一侧边坡上部为陡立的岩壁，坡度70°～90°，中下部为岩块掉落形成的岩堆堆积区，坡度30°～60°，坡前平缓地带集中分布有大量民房及耕地，村民背靠陡崖而居，三建中学靠山侧围墙距陡崖约300 m，靠龙河一侧为倾斜向下的山脊，坡度约45°，龙河左岸局部有少量农房及耕地;危岩体山体背后为顺层缓坡，坡度约30°～60°。江马公路从坡脚通过，沿公路布设高压线、通信电缆，公路内侧分布民房、敬老院、预制厂。地理条件及施工环境造成绿春坝危岩体整治爆破开挖及边坡防护施工危险性较大。绿春坝危岩体非爆、爆破区段划分示意图见图1。
2 施工工艺介绍
总体施工方法:沿山脊顶部散落危石及部分倒悬体采用人工清撬+劈裂机或静态非爆施工。倒悬体部分若节理、卸荷裂隙发育，则采取从倒悬体后一次性潜孔爆破将倒悬体清除，以避免机械、人员在其上部施工存在整体滑塌风险。倒悬体后坡面间大部分岩体采取小爆破控爆施工。边坡面部位采取光爆施工，以增加坡面平整度及岩体整体性。
3 爆破方案选择
从现场地形环境来看，山脚下为村庄和江马公路，分布大量民房，均距爆破点在300 m范围内，这给爆破飞石安全防护带来极大的挑战，要有效地控制爆破飞石和坡面滚石是确保施工安全和工期要求的先决条件。
3.1 爆破方式对比
3.1.1 浅眼爆破
采用SY-28型风动凿岩机钻孔，孔径42 mm，孔深2 m～5 m。1)优点:使用较灵活，换孔方便(2人可完成)。2)缺点:卡钻耗材严重，钻孔效率不高，炮孔利用率低，补炮时间多，耗时长，爆料块度大挖机难挖掘。3)安全管理:爆破频率高(约2次/d～3次/d)，安全警戒避炮时间长，工效低，村民意见大难管理，飞石较多难控制，安全风险极高不可控。
3.1.2 深孔爆破
采用履带式(风动)潜孔钻机，孔径90 mm，孔深5 m～15 m。1)优点:钻孔快、效率高、耗材小、炮孔利用率高，爆量大，松动效果好，爆粒块度适中，挖掘时省力，工作效率高，炸药单耗省0.35 kg/m3。2)缺点:钻机重，移位时较费力费时(5人可完成移动)。3)安全管理:爆破频率不高约1次/周，避炮安全警戒易管理、可有效控制飞石(飞石不远)、安全风险小可控。
3.2 深孔爆破优势
深孔爆破作业主要优越性表现在:深孔具有均匀装药，各炮孔炸药微差分段起爆，具有爆破的作用力均匀，震动小，爆破量大，爆破效果好，炮孔利用率高，爆破次数减少，飞石不远，对安全警戒管理较容易。爆堆相对集中，爆破后的边坡基本没有浮石等优点。因此，采用多孔微差爆破的深孔爆破技术，改变了传统爆破方式的弊端，从根本上提高了爆破安全系数，可以有效预防和控制爆破事故的发生。
本方案重点为解决爆破飞石和坡面滚石的安全问题并处理其与施工进度指标之间的关系。通过对现场实际可操作性和经济效益等对比分析，不断地优化调整施工方案。最终采用“露天台阶倾斜深孔爆破技术”来进行组织施工。
4 爆破技术控制
4.1 台阶倾斜深孔爆破技术要点
在露天深孔的孔向有垂直深孔与倾斜深孔两种。虽然垂直深孔打钻比较方便，而垂直深孔从爆破效果看问题比较多，如:
1)易产生根底，不利装碴且导致二次爆破，增加爆破费用;2)不易于爆堆高度的控制，不利于提高采装效率;3)台阶顶部易出现突悬部分，即所谓的倒坡，不但影响第一排孔抵抗线的量测，而且雨天有坍塌的危险，直接危及机械和施工人员的安全等;4)垂直深孔不便于设计边坡成型质量的控制，因此现场采用倾斜深孔的布孔方式进行施工。
4.2 台阶构成要素
台阶构成要素主要有:台阶高度H、前排钻孔的底盘抵抗线W1、孔边距B、钻孔超深h、排距b、孔距a、孔深L(H+h)、炮孔倾角A、堵塞长度L1等。
台阶深孔倾斜爆破构成要素及技术指标如图2，表1所示。
4.3 炮孔布置形式
4.3.1 布设原则
为减轻爆破震动的影响，要确定爆破方向，改变爆破地震波传播方向，尽量使爆破主地震波传播方向朝非保护对象的方向。
4.3.2 孔位的布设
1)孔位布设通常分为单排布孔和多排布孔两种形式。当开挖工作面较长或较多、台阶高度较大、单排孔爆破能确保有一定的方量且满足装运要求时，在安全允许的条件下可采用单排布孔。
2)在工作面少、台阶高度较低、单排孔爆破的爆落方量不能满足挖掘要求时，多采用多排布孔形式。多排布孔又分为矩形和三角形(或称梅花形)两种形式。从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想。
为满足施工进度指标要求(爆破开挖量在800 m3/d)，通过对现场多次爆破后，最终采用三角形(梅花形)多排布孔方式施工。
4.4 钻孔机具和布孔的技术指标
1)现场采用3台简易支架式潜孔钻机和1台履带式液压潜孔钻机进行爆破眼孔的钻设。2)孔径90 mm，台阶高度按每茬炮15 m计算，爆破孔的设置孔距3 m～3.5 m，排距2.5 m;光面爆破孔距小于1.2 m，排距1.8 m。3)为了准确布孔，必须精确测出并定位两孔间的孔距、排距。确保单孔炸药量的准确性，现场采用全站仪测出精确的孔位坐标(X,Y)及孔位高差，以此计算倾斜角度和钻孔深度以及总爆破方量和炸药用量。具体是现场对每次钻孔都做到测量定位，对每个光面爆破孔放出所对应的发线方向点，在钻孔时按“四个确保”的技术要点进行严格控制，才能有效地控制坡面的成型和超欠挖，以保证爆破质量满足设计坡度(即:眼孔定位要准确、摆钻方向要正确、起钻角度(坡度)要精确、钻孔深度要明确)。
4.5 装药结构
4.5.1 连续装药结构
施工简单，但由于孔的上部不装药段(即堵塞段)较长，这一部分岩体爆破后容易出现大块，特别是台阶较高、坡面较陡、上部岩石坚硬时，大块率较高。这种装药结构适用于台阶较低、孔深小、表面岩石比较破碎或风化严重、上部抵抗线较小的深孔爆破。
4.5.2 间隔装药结构
采用间隔装药可以改善爆破质量，提高装药高度，减少孔口不装药部分的长度，降低大块率。采用间隔装药时，应该把大部分炸药装在台阶爆破阻力最大处，孔中不装药部分要选择在距台阶坡面最近之处(即抵抗线小的地方)，或爆炸气体可能沿裂隙逸出的地方。
在间隔装药中，上部药包顶至孔口的垂直距离不能小于孔边距。间隔装药段不宜过多，在台阶高度小于15 m时可分2段～3段，中间不装药部分的长度为1 m～2 m，一般情况下，为了提高装药高度，进行间隔装药时分两段间隔即可，下部装药量要大于上部装药量。
在多孔爆破中，还可采用孔间交错间隔装药，即每孔间隔装药的不装药部分位置互相交错。间隔装药的中间不装药部分一般用砂、岩粉等堵塞，不用捣固，只要倒入即可，但要注意控制好堵塞段的长度。上下装药段可以用导爆索串联起来，也可以分别用两个雷管同时起爆。间隔装药的中间不装药部分也可以不堵塞，也就是空气间隔装药。
4.6 多排孔微差爆破
过去普遍使用单排孔齐发爆破，效果较差。可改成微差爆破又称毫秒爆破。它是在深孔内以毫秒级的时间间隔，按一定顺序起爆的一种起爆方法。这种方法具有降低爆破地震效应、改善破碎质量、降低炸药单耗、减小后冲、爆堆比较集中等明显优点。
若排数适宜，可有效地为后爆孔增加新的自由面、应力波的相互迭加作用和岩块之间的碰撞作用，使被爆岩体获得良好的破碎，并相应提高了炸药能量的利用率。本工程排数取3排～5排，通常取4排。排数过多，一是震动大，二是爆破效果差;排数过小，重复作业多，不经济且爆破效果相对较差。
4.7 微差时间的选取
确定合理的微差爆破间隔时间，对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。在确定间隔时间时主要考虑岩石性质、布孔参数、岩体破碎和运动的特征等因素。微差间隔时间过长则可能造成先爆孔破坏后爆孔的起爆网络，微差间隔时间过短则后爆孔可能因先爆孔未形成新的自由面影响爆破质量。
根据工程中的施工经验，本工程选择毫秒非电雷管段差延时取25 ms～75 ms，最佳值为50 ms。段数有1段～17段，延期时间达2 300 ms。根据工程不同作业条件从中选取。本工程应警戒范围300 m附近有居民建(构)筑物，通过现场试验对比，为减小爆破飞石的危害，只能逐排孔起爆，且为保证足够的爆破效果，段数均控制在1段～17段。
4.8 网络设计及连接
随着开挖工程规模的不断扩大，大区多排孔微差爆破愈加显示其优越性，为保证达到良好的爆破质量，必须正确选择起爆方案。起爆方案是与深孔布置方式和起爆顺序紧密结合的，根据岩石性质、裂隙发育程度、构造特点、对爆堆要求和破碎程度等因素进行选择。现场起爆方案为梅花形布孔，排间微差起爆，见图3。
5 安全防护措施
为保证施工安全，项目部制定有严格的安全防护措施。每次爆破前均设立安全警戒，张贴“施工公告”，提示周边村民、车辆、行人配合警戒工作，同时发出警戒信号。通过对施爆区域进行划分，在施爆区域设置6个警戒点。在起爆前30 min，各警戒点均安排一名工作人员上岗执勤，警戒人员必须手持红旗和喊话筒(或口笛)，以便显示标志和传达信号。设置在公路上的警戒人员要放置移动式安全警示牌，封闭警戒区域，及时疏导过往行人、车辆远离警戒区，并随时与爆破人员进行联系，报告警戒情况。在未接到解除警戒指令前，警戒人员应坚守岗位，不准非检查人员进入爆破警戒范围。每次起爆前10 min，指挥人员应与起爆点、各警戒点使用对讲机保持通讯联络，随时协调指挥施工现场人员、机械撤离危险区域外。
6 结语
通过现场对爆破技术方案的不断优化和完善，台阶倾斜深孔爆破对该工点危岩整治工程的爆破质量有了很大改善和有效控制、提高了机械设备装运效率，并取得了良好的经济和社会效益。
摘要：为消除隧道洞口上方高大边坡危岩体对隧道施工的影响,从控制危石处理过程中可能出现飞石、滚石等情况的角度出发,对施工爆破方案进行了比选,重点介绍了露天台阶倾斜深孔爆破技术及安全防护措施,以确保处理后的边坡满足铁路运营期间的稳定与安全。
关键词：高边坡,危岩体,爆破,安全防护
参考文献
[1]张新洲.高阳寨隧道高陡边坡处理[J].隧道建设,2012,32(1):115-120.
杉树坳隧道边坡稳定性监测与控制 篇5
在隧道工程中,洞口段的稳定性问题已经成为隧道施工过程中最为关键的一环,在现场施工过程中,大多数工程事故均出自洞口段,多数是由于洞口边坡产生破坏而引发洞口段整体失稳破坏。本文依托厦蓉高速公路(贵州境)水格段杉树坳隧道工程,对其进口边坡在隧道施工过程中的变形稳定性进行了分析,结合对洞内变形监测和地表位移的变形监测综合评价,并提出了有效的边坡稳定性控制措施,对工程的安全、顺利开展发挥了重要作用。
1 工程概况
厦蓉高速公路(贵州境)水格段杉树坳隧道为分离式长隧道,左幅隧道起讫桩号:ZK40+335～ZK42+780,长2 445 m,最大埋深232 m;右幅隧道起讫桩号:YK40+343～YK42+755,长2 412 m,最大埋深225 m。
杉树坳隧址区地层为上覆残坡积层(Qel+dl)碎石土、冲洪积层(Qal+pl)卵石土、崩埸堆积层(Qc)块石土,下伏基岩为振旦系南沱组一段(Zana)、二段(Zanb)地层,隧道轴线通过区为南沱组一段地层,岩性为薄～中厚层变余砂岩,局部夹含砾板岩。隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水、断层裂隙水,其补给源主要为大气降水、地表水径流及地下水渗流补给。
2 监测数据分析
监测项目组于2008年9月25日进场,根据杉树坳隧道施工进度情况,布设拱顶下沉、周边位移监测断面。由于进口端左线ZK40+271～ZK40+277段地表发生塌陷,洞内左线ZK40+272断面监测数据较大,监测方在该段地表于10月11日共布设11个地表位移监测点,测点覆盖左右线地表,沿隧道纵向布置[1](见图1,图2)。
11月13日,杉树坳隧道进口左线,下台阶开挖作业,下台阶有大量的渗积水。ZK40+360附近初期支护拱部发现环向裂隙。11月1日～11月16日,地表裂隙呈现不断扩张拉伸趋势。进口左线ZK40+365,ZK40+373拱顶监测断面,拱顶下沉呈现不断增大趋势。ZK40+365监测断面的隧道周边收敛位移也比较明显,AB测线收敛状态,累计收敛-6.51 mm,AC测线呈扩张趋势,累计值为3.95 mm。地表测点P1累计下沉32.7 mm,向洞口方向位移29.2 mm。P5测点向洞口方向移动10.7 mm,向左线左侧位移58 mm,垂直下沉量达45.6 mm。P6测点向洞口方向位移6 mm,向左线左侧位移63.4 mm,垂直下沉量达61.4 mm。P8测点位移情况为:向洞口方向位移14.9 mm,向左线左侧方向位移38.9 mm,垂直下沉量达48.1 mm(见图3,图4)。
从观测结果来看,左线浅埋段地表处于不稳定状态,对洞内施工作业极为不利,隧道开挖过程中,周边围岩稳定性比较差,隧道掘进工作较困难。
3 边坡变形成因分析与控制
3.1 边坡变形成因分析
1)地质构造原因。杉树坳隧道进口左线洞口段ZK40+345～ZK40+390段,为隧道浅埋段,埋深0 m～22 m左右,围岩为碎石土及强风化薄层状变余砂岩,岩体较破碎,结构松散,地表水及地下水发育,围岩易坍塌。2)2008年10月29日～11月5日均为降雨天气,大量地表水沿裂隙渗入地层,使隧道围岩压力增大,从而使得洞内和地表位移均出现急剧增大趋势。3)隧道洞口附近埋深很浅,存在一定程度的偏压,很容易导致初衬、二衬以及地表的开裂,加之ZK40+377断面附近塌陷回填处理,洞内ZK40+373～ZK40+378段上部开挖扰动的影响,致使进口左线洞口边坡出现较大变形,并严重影响到了该段整体围岩的稳定性。
3.2 边坡稳定性控制措施
结合监测数据,以及对边坡变形失稳成因的分析,针对杉树坳隧道进口左线的情况,建议[2]:
1)暂缓开挖面掘进作业,及时对ZK40+335～ZK40+370段施作仰拱,使初支尽早闭合成环,进而施作二衬。2)开挖采用短台阶开挖,并保留核心土,爆破以松动爆破为主。3)开挖及支护下台阶时,左右侧分别采用短进尺、左右侧错开并及时封闭仰拱,随挖随撑,使初支结构闭合成环,及早提高初期支护的承载能力,以减少围岩的变形。
通过对杉树坳隧道进口边坡的监测数据的分析,结合施工现场的实际情况而提出的施工建议,很好地控制住了边坡加剧变形的态势,隧道进口边坡测点监测数据呈现平稳趋势。
4 结语
隧道施工过程中,边坡将会随着施工进程的推进发生不同阶段的变形破坏,应结合监测情况,针对不同阶段的变形特性采取有针对性的控制措施[3]。本文以杉树坳隧道为例,结合对边坡监测情况的分析总结,对杉树坳隧道进口边坡的稳定性进行了分析判定,并很好地控制了边坡的变形态势,为隧道施工的安全、顺利开展提供了保障。
摘要：通过对厦蓉线杉树坳隧道进口边坡在隧道施工过程中的变形稳定性变化的分析,以及对监测结果的分析,并结合隧道开挖、地质情况、降雨以及加固处理等因素,提出了有效的边坡稳定性控制措施,保障了工程的安全、顺利开展。
关键词：边坡,变形,监测,控制措施
参考文献
[1]陈建勋,马建秦.隧道工程实验检测技术[M].北京:人民交通出版社.2005.
[2]丁文其,李国锋.特殊地质公路隧道动态设计施工技术[M].北京:人民交通出版社,2005.
[3]侯利国,周建锋.任胡岭隧道边坡的稳定性评价与治理措施优化[J].公路交通科技,2005,22(6):222-223.
隧道边坡 篇6
关键词：高边坡,围岩,稳定性,施工技术
0 引言
由于国家的飞速进步,许多崎岖不平的山地也修建了高速公路。为了让高速公路起到它应有的作用,设计人员放弃了以前的绕行办法,而是采取修建短隧道群的办法,这样在项目施工过程中,就使得一些桥隧相接或者是进出口发生高坡现象,从而降低了隧道修建的安全性,也使高边坡的牢固性达不到标准要求。因此,本文根据某项目的实际施工过程,对安全修建桥隧相接以及高边坡的技巧进行整理研究,为此类隧道修建起到积极作用。
1 项目概述
某隧道属于双洞单向隧道,处于高速公路上部,左右两洞距离大约7.8 m～30 m,左、右线洞口段处于缓和曲线上,左洞长745 m,右洞长807 m。左洞边坡比较陡,角度约有90°,岩层奇形怪状,植物较少,存在孤石。左洞单向凿开。现在,二次衬砌右洞工程已结束,左洞还有11 m未完成。按照目前具体的开凿状况分析,左洞未凿的部分围岩属于风化程度较大的石英砂岩,岩石整体性不强,裂缝以块状存在,其中有水渗入,属于Ⅳ级围岩。
2 隧道出口处围岩的牢固性研究
因为隧道出口处的边坡较陡,岩石整体性不强,岩层的角度几乎为90°,岩层之间存在软弱夹层,洞口下部的岩体会受到上方的下滑力。同时,此出口处是桥隧的相接部分,岩石在桥台修建以及进行隧道炸开、开凿、衬砌的时候,会受到相当大的影响,使出口边坡稳固性降低,造成滑坡现象,影响施工与运输。此隧道出口边坡牢固性的影响因素可总结为:
1)桥台修建的影响。
隧道出口处修建之前,已经结束了桥台和桥梁的建设。建桥台的时候,实施出口边坡的开凿,降低了以下方围岩给上部的力,缩小滑坡面积,从而加强岩体上部的下滑作用,降低了边坡的安全性,增加了上方岩体滑坡的可能性。如图1所示,桥台修建过程中,进行C,B,D的开凿,使得滑动面从A,B,E,F减少到B,E,F,从而使山体的抗滑能力降低。
2)隧道炸开、开凿的影响。
某些坡体由于隧道出口处围岩炸开而振动,不仅扩张了已存在的节理、裂缝,也出现了新的节理、裂缝,同时还使岩体的软弱夹层移位,导致上部坡体滑落。因为此时桥台已建成,隧道开裂使桥台发生震动,影响其稳定性。除此之外,隧道的开凿使应力分布改变,洞边围岩由三维应力变成二维,增加了松动圈的径长,而且洞周围净空发生移位,洞室上方的岩体又发生滑移,扩张了裂缝,降低了坡体的牢固性,因而发生上部坡体的滑坡现象。
3)坡体风化过度的影响。
由于施工的原因,影响了边坡的岩体稳定性,扩大了裂缝,岩石发生移位,往后运输时,更促进了自然因素以及人为因素对边坡风化作用的影响,从而导致发生岩体滑落以及坡体震动的情况。
3 安全出洞建设技巧
3.1 施工策略
由于在隧道修建和经常使用的过程中,可能会发生桥隧相接洞口高边坡存在的事故,所以开工之前应该注意以下三方面:
1)为了防止山体发生滑坡等一系列不稳定现象,应该确保五一村山体在进行隧道修建过程中尽量不受影响;
2)隧道炸开的过程中,尽量防止桥台不受损害;
3)为了保证车辆以及桥梁不受伤害,应避免隧道开通时高边坡滑落碎石的现象发生。
对于此边坡出现的牢固性事故,根据当时的地理环境,考虑到隧道出洞的建设条件、施工技能,经过精心的探讨分析应对策略,制作了以下方法:
1)利用塑料导爆管非电起爆、预裂炸开技能,设置新的主洞炸开参数。
2)抛弃隧道出口处的全部开凿,应用上台阶小导坑先行出洞的开凿策略,根据连拱隧道中导坑设置小导坑断面大小。
3)增强左洞主洞支护参数,按照岩体节理布局合理分布锚杆方向。
4)针对已经开工的桥梁,通过土层掩盖的方式予以维护,同时安装横向空眼降低炸开力度,从而确保桥台的安全。
5)通过主动防护网和被动网同时使用的方式保护仰坡的安全。
6)适宜的增加明洞长度。
7)将相对位移的勘测点设置在隧道上部坡体、洞内和桥台处,测点设计在节理面、断层面两侧和洞口不密实的覆盖面周围,每天做2次观察。
3.2 炸破控制策略
通过预裂爆破进行开凿,降低对围岩的影响,使其稳定性恒定,减小了其安全隐患。采用竖直中空楔眼掏槽、非电毫秒雷管(1段～15段)、32 cm×20 cm和25 cm×20 cm号岩石硝铵炸药。周边眼采用的是小直径药卷间隔装药、导爆索联结,余下的炮孔应用的是2药卷连续装药、塑料导爆管传爆。引爆方法是通过集束为中心的混合相连的引爆网络、火雷管引爆、反向起爆。与洞身进行修建时的炮眼数比较,钻孔数超了34个,周边眼间距从洞身55 cm～60 cm减少至45 cm,根据进尺标准,炮眼深度设置成1 m。单孔容药小于孔深的1/3。台阶分为2层,隔1 m一个节段,进行炸破工作,炸破之前采用袋装砂压住临空面。为了达到良好的炸破效果,使其尽量不影响坡体围岩的稳定性,避免滑坡、桥台错动现象的发生,可以通过降低炮眼的深度,增加炮眼数量,降低单孔载药量,预裂炸破等多种方法达到目的。
3.3 洞内修建控制方法
此隧道周边的围岩属于Ⅳ级,采取上下断面台阶法修建,并且两台阶间距达到正常施工的标准,可以有效降低开凿隧道对坡体的影响。
隧道出口处属于小距段,为了保证出洞的安全性,必须增强早期保护工作。利用锚喷进行早期支护,C20喷射混凝土有22 cm厚;22钢格栅拱架相距60 cm;径向锚杆采用L=300 cm的22药卷锚杆和L=400 cm的D25中空注浆锚杆,锚杆以1.0 m×1.0 m(环×纵)以梅花形布局。超前支护应用的是长450 cm、间距30 cm的双层超前小导管。倘若洞内围岩比较碎,必须加固破碎部分的超前小导管和锚杆,按照掌子面的节理与损坏度进行分布,锚杆的方向应该垂直于岩层的节理面。二次衬砌时,采取的是40 cm厚的模筑混凝土。
明洞应按照地势相对加长,明洞衬砌上部添加3 m厚C20混凝土,二次衬砌时,在符合设置要求的强度时,再分2层实施浇筑工程,外部铺撒1 m厚砂起缓冲作用。洞门处的墙根按照地势适当进行增高、增厚。
3.4 高边坡维护
汝城端仰坡利用SNS系统防护网对边坡进行保护,从而避免隧道在开凿时震摇使碎石滑落,导致桥梁和隧道的正常运输安全受到威胁,其防护网分为面积大于10 000 m2的主动保护网和2道被动防护网(如图2,图3所示)。
防护网工作结束后,接下来就是对出洞、边和仰坡的维修。防护网施工之前,必须先将坡面保护面积内给修建安全造成安全隐患的碎石、碎土进行彻底清理,并处理不达标的一些地势。主动和被动防护网施工技能包括:
1)主动防护网。
a.锚孔方位。先进行边坡地质情况的勘测,尽可能的保证锚杆和基座与基岩的稳定状态。b.开挖锚杆孔。孔深较锚杆长5 cm,孔口开挖的深度应大于锚杆环套长度的凹坑,并对孔内进行清理。c.注浆的同时插入锚杆。利用强度大于M20的水泥砂浆注满锚孔,插入锚杆同时旋转几圈,确保锚杆和浆液碰触完全,养护时间多于3 d。d.设置纵、横向支撑绳。采取张线器撑紧支撑绳,避免发生松动,撑紧后采用专用绳卡和锚杆外露套环在两头进行连接。e.设置钢绳网。钢绳网连接长度应大于5 cm,钢绳网和支撑绳间通过8 mm钢绳连接,同时处于张拉状态,缝合绳两头分别使用一个绳卡和网绳连接起来。f.安装结束后做全面检验。
2)被动防护网。
a.实施当场定位。当场放线长度应按照地势的突兀度加长3%～8%。b.基坑开凿、钻凿锚杆孔。存在掩盖层的地方先凿开掩盖材料,再决定锚杆插入基岩深度,凿出锚杆孔。c.预埋锚杆和灌注混凝土。针对岩体基础,先将锚杆放进去再灌注混凝土;针对混凝土基础,应先灌注混凝土再进行锚杆的设置。d.基座的设置。浇筑混凝土2 d结束后,把基座带进地脚螺栓,固定螺帽。e.钢柱和上拉锚绳的设置。先把钢柱置于基座上,在钢柱顶端挂座和锚杆上安装上拉锚绳的挂环,调节钢柱和基座的位置并确定好,绷紧上下锚拉绳进行最终定位。侧拉锚绳设置同上。f.设置上下支撑。应先设置好上支撑绳,随后进行下支撑绳的设置,第二根下支撑绳的设置和第一根方式相同,方向相反,然后在离减压环40 cm的地方通过一个绳卡连接2根底部支撑绳,进而构成2根交叉的双支撑绳构造。g.安装钢绳网。用绳卡将钢绳网暂时与上下支撑绳连接。缝合绳按单张网周长1.3倍下料,从防护系统一端中点开始,一半顺时针、另一半逆时针缝合。当达到下支撑绳时转向另一张网并与支撑绳缠在一起,确保左右侧缝合绳头重叠1 m。h.安置格栅。将格栅挂于钢绳网内侧,将外侧折到网的外侧15 cm,用扎丝固定;格栅底部沿斜坡向铺设0.5 cm。格栅网间叠加0.1 m,用扎丝固定在钢绳网上,节点间距应该小于1 m。
3.5 大桥的维护
因为古桥村大桥已经彻底竣工,为了确保在隧道爆破的过程中石头不至于滚落下来,所以采取以下措施进行桥梁的安全保障工作:
1)针对台背选取机制砂来回填,从而减小爆破对桥台的作用力。
2)桥面通过黏土来覆盖,覆盖层厚度应该大于80 cm,长度在10 m以上。
3)针对会遭到滚石袭击的墩柱通过圆柱墩模板和平模进行遮挡、覆盖。
4)为了确保桥台安全性,在隧道左洞小导坑贯通后、主洞挖通之前,在离古桥村高架左线郴州岸台尾30 cm处设置两排横向空眼,空眼宽度为13 m,孔深到隧道开挖边界线下部以下50 cm,纵横间距为50 cm×30 cm。空眼必须给予覆盖保护措施。
4 结语
本文描述了桥隧相连处高边坡隧道施工过程中可能出现的边坡失稳等问题,通过对洞内施工安全、边坡和桥台保护等方面采取相应的安全出洞施工技术措施进行避免:
1)通过SNS柔性防护网对高边坡进行主动和被动防护;
2)把光面爆破与预裂爆破技术有机融合,少药量、多循环爆破,降低其对边坡以及桥台的振动作用;
3)将全断面开挖改为台阶法开挖,同时提高早期支护参数的强度。事实证明,通过上述措施,可以有效防护边坡以及桥台的安全,保证隧道施工以及运营正常进行。
参考文献
[1]谭丹.浅析高速公路桥隧连接工程中的隧道洞门施工技术[J].华章,2012(10):26-28.
[2]郑光,许强,杜宇本.高陡岩质桥隧工程边坡稳定性评价及工程支护措施[J].成都理工大学学报(自然科学版),2011(4):53-54.
隧道边坡 篇7
郑东新区下穿如意东路-龙源十三街隧道工程, 位于郑州市东北部规划龙湖区内, 隧道标准段采用双孔拱形钢筋混凝土整体箱涵结构, 全长3 150 m。本标段是龙源十三街隧道主体, 长1 290 m (K1+760~K3+050) , 南北方向下穿规划龙湖湖心及湖心岛和规划中的北三环隧道, 采用拉槽式放坡明挖浇筑, 基坑底深18.0~21.2 m, 属深基坑。
2 水文地质
工程场地为黄河冲积平原。地下水位近5年最高埋深约2.0 m, 历史最高水位埋深0, 属第四系松散岩类孔隙潜水, 年变幅1.0~2.0 m。地质状况见表1。
3 明挖浇筑隧道的深基坑
3.1 降水采用深井群的设计和施工
降水采用深井群的设计和施工见文献[1]。本文仅补充排水方式。在基坑两侧由北向南每隔15 m设置一深井, 每井均有砖砌的1.5 m×1.5 m×1.5 m的接水池。各池通过东、西侧的设有1‰纵坡300~600 mm PVC管向南排, 其中东侧水管在K2+320处通过跨越深基坑天桥并提升转至西侧, 两管并行向南至k1+650处汇入集水池内, 由设有1‰纵坡向西的1.1 m钢管排入既有改建的干沟内, 再流入东风渠。
3.2 基坑边坡支护设计和施工
3.2.1 分级放坡及各级坡比
根据以往施工经验和地层厚度、埋深及主要物理力学参数初拟:
左侧边坡采用三级放坡开挖, 第一级 (基底以上6 m) 按1∶1.12放坡, 第二级 (基底以上6~12 m) 按1∶1.38放坡, 第三级 (基底以上12 m~地面) 按1∶1放坡;塔吊处分两级放坡开挖, 第一级 (基底以上12 m) 按1∶1.1放坡, 第二级 (基底以上12 m~地面) 按1∶1放坡, 两级间设置1.5m宽平台。
右侧边坡采用三级放坡开挖, 第一级 (基底以上6 m) 按1∶1.2的放坡, 第二级 (基底以上6~12 m) 按1∶1.2的放坡, 第三级 (基底以上12 m~地面) 按1∶0.75的放坡, 第一级与第二级之间设11.5 m宽平台作为施工通道, 第二级与第三级之间设1.5 m宽平台 (见图1) 。
西侧三级边坡均采用网喷支护 (见图4) , 东侧三级边坡和塔吊处两级边坡均采用土钉和网喷支护, 锚杆长9 m、12m (见图2, 图6) 。
3.2.2 边坡稳定验算
1) 荷载, 土体自重 (见表1) 。
施工荷载:两侧基坑顶边3 m内无荷载, 3 m外准许20 k Pa的均布荷载, 最大集中荷载为混凝土汽车泵工作状态, 此时, 靠近基坑侧最大荷载25 t, 远离基坑侧按10 t。
2) 加筋结构, 土钉特性见表2。
3) 各地层厚度、埋深及主要物理力学参数 (见表1) 。
4) 其他计算参数 (见表3) 。
3.2.3 分析计算
采用《同济曙光边坡软件》进行建模分析计算。
1) 东侧边坡计算, 见图2~3。
分析结果:最危险圆弧滑动面稳定安全系数1.230。
2) 西侧边坡计算, 见图4~5。
分析结果:最危险圆弧滑动面稳定安全系数1.328。
3) 东侧塔吊位置处边坡计算, 见图6~7。
分析结果:最危险圆弧滑动面稳定安全系数1.247。
4) 结论:边坡稳定安全系数均大於1.2, 满足JTJ 120-99《建筑基坑支护技术规程》要求。
3.3 边坡支护实施
3.3.1 基坑边坡支护土钉安装
1) 工序:人工修坡、清面→土钉锚杆定位、成孔→土钉安装→注浆。
2) 安设土钉:包括钻孔、安装钢筋、注浆等。用冲击钻、洛阳铲等机械成150孔;钻孔偏斜度≤30%, 孔深偏差≤±50 mm。终止钻孔后, 应及时安设土钉, 以防止塌孔。用定位器安装, 能保证土钉保护层厚度及握裏力。注浆管与土钉杆一起放入孔内, 注浆管应插至距孔底250~500 mm, 在孔口部位设置浆塞及排气管。注浆用C20、水灰比为0.45~0.6的纯325#普通硅酸盐水泥浆, 通过钢管用1.5 MPa压力压入土钉锚杆孔内。
3.3.2 基坑边坡网喷支护
随着基坑挖深进行分段分层 (3 m/层) 的边坡网喷支护。即在坡面上铺设6钢筋@200×200 mm网片, 喷射厚8 cm C20混凝土。
1) 网喷混凝土工艺流程 (见图8) 。
2) 网喷施工。网喷施工采取自上而下随挖随喷的施工方法。在基坑顶面距边缘1.0 m处打一排深约0.5 m的短钢筋, 并将边缘修成比较平缓的弧面, 使坑顶有1 m的翻边, 以挂牢网片并便于顺流雨水 (见图9) 。
(1) 修整边坡, 埋设控制喷射混凝土厚度Φ6短钢筋钉的标志, 用高压风清扫浮碴及堆积物。
(2) 挂网时钢筋网之间搭接长度不小于一个网格边长且不易小于200 mm, 顺坡面就势铺设。
(3) 采用复合硅酸盐32.5水泥, 干净细砂、碎石为原料, 配合比为1∶1.95∶2.38, 水灰比0.45, 可加适量速凝剂。先喷射底面层厚3 cm, 挂网后再喷射顶面层厚5 cm。要求在喷过的混凝土终凝2 h后, 夏季洒水养护3~7 d, 防止出现裂缝。在该开挖层段底部预留30 cm, 以便下层开挖后钢筋网安装以及与下层45°倒角的喷射混凝土层施工搭接。
4 基坑监控
4.1 监测项目及内容 (见表5)
4.2 监控的测点布置
1) 沿线在基坑边线30 m变形区域外设3个观测基点。观测基点为C20现浇钢筋混凝土墩, 基点墩高于地面1.2m, 安装强制对中基座。
2) 基坑边坡变形观测点为钢制观测标志, 连接杆打入地下深度不小于300 mm。
3) 在基坑外设地下水位观测井, 观测地下水位的变化。测点布置 (见图10) 。
4.3 监控方法
1) 水平位移观测使用徕卡全站仪, 实施平面导线测量法 (见图11) , 在基坑开挖前采集坐标点初始值, 开挖全过程进行跟踪监测桩顶水平位移值。
2) 竖向位移观测是用徕卡DNA03电子水准仪根据埋设好的基准点, 施测一条闭合路线建立初始数据。开挖全过程进行跟踪监测桩顶竖向位移值。
3) 水位监测是用XBHV-11钢尺水位计将探头沿孔套管缓慢放下, 当探头接触水面时, 蜂鸣器响, 读取观测井内水位标高即水位的升降数值。
4) 监测频率 (见表6) 。
5) 监测报警值 (见表7) 。
4.4 监测数据分析及结论
1) 边坡水平位移:在整个监测过程中边坡水平位移监测数据稳定, 单次变化量较小, 向基坑方向变形一般在5mm内, 个别边坡的累计水平位移最大值达9.3 mm, 均未出现报警值。因测点较多, 图12仅显示累计水平位移最大值达9.3 mm的过程曲线图。
2) 边坡竖向位移:在整个监测过程中边坡竖向位移监测数据稳定, 单次变化量较小, 累计位移在-9.7~0.8 mm之间, 均未出现报警值。
(备注:“+”表示上升, “-”表示下沉) 。因测点较多, 下面仅显示最大累计位移-9.7 mm和+0.8 mm两幅图, 即图13~14。
3) 观测井水位监测:从监测数据和水位累计变化曲线图分析:SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6水位累计变化均超过报警值, SW1累计变化在-220~1 937 mm之间, SW2累计变化在-192~1 253 mm之间, SW3累计变化在-1095~697 mm之间。SW4累计变化在-4 035~1 016 mm之间, SW5累计变化在-105~1 442 mm之间, SW6累计变化在-1 760~1 005 mm之间。从2012年4月2日至2012年6月28日水位波动较大。然后逐步趋于稳定 (见图15) 。
5 结语
1) 明挖放坡施工龙源十三街隧道的成功案例, 说明了在冲积平原的富余地下水的厚砂层及砂性粉质土的地基中, 只要有合理的分级放坡及坡比、细致的降排措施和可靠的软支护等综合方案, 明挖放坡施工方法是比较可靠的经济适用的方法。该深基坑施工法可供同类水文地质条件下的地下工程借鉴。
2) 随着当前软土地下工程的大型化、复杂化、对周围环境影响要求的严格化, 只有通过建立完善的理论分析体系来指导设计和施工过程才能保证工程建设的安全。安全的关键在于我们要努力学习软土地下工程中土工方面的分析理论, 并强化实施过程中的监控和监测。文中未涉及的基坑监控中安全巡视和施工中施工人员的安全技术培训等综合措施也是大型深基坑施工重要组成部份。
参考文献
[1]闫斌.明挖隧道深基坑降水施工设计及应用[J].城市建设, 2012, 5 (21) .
[2]常辉, 郭志凯.郑东新区某市政道路隧道开挖施工方法[J].大科技, 2013, 17 (10) :229-230.