黄土浅埋（精选6篇）
黄土浅埋 篇1
在煤矿开采中, 要了解施工场地的具体情况, 然后进行有针对性分析。尤其是工作面与沟壑接触的位置, 经常会产生泥石流等灾害。本次研究分析的黄土沟壑浅埋煤层, 其顶板的稳定性较好, 属于中等等级。在冲沟沟道的强风化作用下, 整体性能会变差, 两侧岩层也会遭到严重的风化影响, 造成破坏, 最后导致泥石流、塌陷等地质灾害发生。现对黄土沟壑浅埋煤层开采塌陷形成机理进行研究, 做好预防和控制工作。
1 塌陷灾害特征分析
黄土沟壑中, 沟道内地形比较陡峭, 充满阶坎, 导致坡体的整体性能比较差, 在围岩林业的环境下, 如进行不当开采, 很可能会出现崩塌或塌陷等不良的地质现象。沟壑两侧的陡峭山坡会出现坍塌、崩塌等, 在地表沉陷的影响下, 还会出现严重的山体滑移现象。这些灾害严重影响了煤层的开采安全, 导致当地水土流失严重, 影响了施工区域的生态环境。
2 浅埋煤层开采塌陷形成机理分析
2.1 相似材料模拟
现以某煤矿开采工作面为例, 其开采地性质为黄土沟壑浅埋煤层, 选取两个典型的断面进行模拟, 分别为剖面一和剖面二。工作人员结合煤矿开采工作面与沟道进行分析, 掌握剖面一与剖面二和工作面的关系,
其中剖面一与工作面方向一致, 而剖面二与工作面斜向相交。在局部施工中, 有裂隙发育, 然后在岩层作用下, 煤层节理裂隙受到比较严重的影响。煤层主要的底板材料是泥岩和粉砂岩, 且厚度受到了严格的限制, 底板的稳定性比较差, 其成分组成也没有起到强化的效果。煤层覆盖结构及力学性质见表1。
通过模拟相似材料的方式, 应用试验数据, 对工作面开采位置和出现边坡崩塌、塌陷、位移等灾害的关系, 进行分析。
在剖面一中, 如果工作面推进沟底, 沟道边坡会出现一定裂缝和裂痕, 造成坡体出现裂缝, 然后一些岩块遭到切割。在工作面的不断推进中, 要分析其具体位置对底部的影响, 分析其上部是否有所支撑。如果上部的岩层, 缺少支撑, 那么就会造成下坠。在地表出现下沉现象后, 沟道中一些边坡会逐渐转化为松散的岩体, 然后在工作面的影响下, 出现严重坍塌。如果工作面继续推进, 沟道中坍塌和裂缝会更加严重。
在剖面二中, 工作人员要从沟道的特定位置进行开采, 在工作面不断推进中, 地表得到了较好的开采。针对上部覆盖的岩层, 要分析结构中出现的裂缝程度, 观察其是否会影响地表。如果工作面, 推进距沟底50m, 那么开采的影响进一步加大。这种情况会增加边坡的裂缝, 加快沟道中裂缝的发展。
2.2 数值模拟
通过数值模拟的方式, 能够将地质材料在达到极限强度或极限屈服度的情况展现出来, 让人们能够更加直观的感受这种三维力学行为。这种方式在塌陷形成和模拟中非常适用, 能够总结出重点内容。
在工作面不断推进的过程中, 上覆盖层会逐渐出现弯曲和断面, 并逐渐向采空去移动, 在这种影响下, 塑性破坏区不会逐渐变大[1]。在工作面不断推进中, 塑性区就会成为坡体的暂停地, 工作人员要分析这种塑性变形, 在坡体遭到严重破坏的时候, 会有滑落和坍塌情况出现。
工作人员通过了解得出, 坡体角度比较大时, 工作面的开采要注意坡脚下方煤体, 重点关注坡顶边缘附近的岩层, 分析其他位置的水平位移, 杜绝各种灾害发生。
2.3 灾害形成机理分析
在塌陷特征和物理相似材料模拟中, 能够计算出, 矿区地表出现崩塌、塌陷等情况的主要原因是, 该地区沟壑切割地表造成的。该地区黄土沟壑纵横切割, 地形比较陡峭, 遍布阶坎, 导致坡体的整体性能比较差, 在围岩林业的环境下, 如进行不当开采, 很可能会出现崩塌或塌陷等不良的地质现象。
在地下煤层的不断开采中, 其上覆盖的岩层的垮落, 会改变地表斜坡的原始应力, 破坏其平衡。在应力的中心调整中, 塑性区域会逐渐增大, 其上覆盖的岩层会传递到地表, 然后裂缝逐渐变宽变长。如果开采工作对边坡造成影响, 边坡会被破坏导致裂缝出现, 裂缝逐渐增多, 会造成岩层裂开而失去连续性。
3 地质灾害防治方法
要从该地的实际情况分析, 总结开采中容易形成的灾害类型, 制定合理的改善机制, 总结相应的防治措施。
首先要设置保护煤柱, 避免其在工作面开采中, 受到影响。在浅埋区域, 如果边坡的倾斜角度比较大, 那么在进行底部支撑煤柱的开采中, 会造成严重的边坡移动, 从而出现坍塌或是其他一些病害。要结合模拟结果进行分析, 确保工作面的开采能够小于坡脚处的距离。为了防止边坡失去稳定性, 出现崩塌和塌陷, 要在规定的范围外停采, 并设置保护煤柱, 避免高陡边坡塌陷。工作面要采用限高开采, 控制开采地表裂缝破坏程度, 选取人工充填裂缝的方式进行处理。
然后是设置沟道位置, 这种方式应在特定的条件下, 应在枯水的季节进行, 然后设立一个沟道, 防止排导渠。从而避免在工作面中有洪水流入, 造成淹井。要控制采空去出现火灾。对于在埋深较大的地方进行开采, 要设置限高的方法, 预防地表塌陷的灾害。
4 结束语
塌陷、崩塌等地质灾害, 主要是由沟壑切割地表导致的。所以工作人员在进行开采工作中, 要对沟道有全面的了解, 明确其开采范围, 避免开采工作不规范, 影响边坡的稳定性, 而出现裂缝。该煤矿开采区的黄土沟壑纵横切割, 地形比较陡峭, 遍布阶坎, 导致坡体的整体性能比较差, 在围岩林业的环境下, 如进行不当开采, 很可能会出现崩塌或塌陷等不良的地质现象。
摘要：本文主要对黄土沟壑浅埋煤层开采塌陷形成的机理机型分析, 首先阐述了塌陷灾害特征, 然后详细论述了浅埋煤层开采塌陷形成机理, 其主要内容有相似材料模拟、数值模拟、灾害形成机理分析, 最后总结了地质灾害防治方法, 通过这些手段, 工作人员能够更好地保证煤层开采的效率和安全性。
关键词：沟壑浅埋,煤层开采,塌陷形成机理
参考文献
[1]李春永.浅埋综放开采地表移动变形规律研究[J].矿山测量, 2013, 04:77-81.
黄土浅埋 篇2
1 工程概况
1.1 设计概况
唐家塬隧道是一座分离式双向六车道黄土隧道, 位于宝鸡市高新区, 单洞长2.2km ;隧道最大埋深75m, 最小埋深5m。两洞中轴线最大间距为38m, 隧道开挖最大跨径17.59m, 建筑限界净宽14.5m, 净空限界高度5.0m, 隧道设计开挖断面达172.4m2, 设计行车速度为100km/h, 设计荷载为公路-I级, 平曲线半径为2200m, 隧道纵坡为0.05%-0.8%, 衬砌形式为复合式衬砌, 隧道设计支护参数见表1。
1.2 水文地质
唐家塬隧道近似垂直穿越渭河四级阶地, 隧道顶部表面现为农田、经济作物及村庄, 四季进行地表灌溉。隧址区由第四系上更新统滑坡堆积黄土状土 (Q3del) , 上更新统风积马兰组黄土 (Q3eol) 和中更新统风积离石组黄土 (Q2eol) 和冲洪积 (Q2al+pl) 粉质粘土、砂卵石层组成。穿越地层均为V级围岩, 围岩垂直节理发育, 含钙质结核, 松散、潮湿, 含水量一般介于19% ~ 26% 之间, 施工时常有大面积潮湿、滴水现象。
2 工程施工难点
(1) 隧址围岩均为V级围岩, 垂直节理发育, 结构松散、含水量大, 局部穿越砂层, 围岩软弱, 基底承载能力差, 施工过程中如何提高基底承载力, 防止隧道整体或局部沉降。
(2) 隧道两洞中轴线最大间距为38m, 属于小净距隧道 (中夹岩柱=38—17.59=20.41m ≤ 3.5D=61.6m, D指开挖断面宽度) , 施工过程中如何确保中夹岩柱稳固, 防止偏压过大造成中夹岩层的失稳, 导致洞室变形。
(3) 隧道埋深浅、断面大, 结构扁平, 受力条件差, 应控制沉降变形, 防止初期支护及地表构造变形开裂。
3 施工工法选择
根据隧道的地质情况和施工难点, 洞口加强段及浅埋段采用双侧壁导坑开挖, 洞身段采用单侧壁导坑开挖法, 遇不良地质根据监控数据选取CRD法, 遇到坍塌可选取弧形导坑开挖留核心土法。
4 应对措施
4.1 提升基底承载力
隧道穿越岩层主要为老黄土和局部砂层, 不具备湿陷性, 提升基底承载能力根据基底围岩情况主要采用水泥土挤密桩及水玻璃加固[1]两种方法。
(1) 针对含水量大的段落, 基底处理采用3m长直径35cm水泥土挤密桩进行处理, 具体参数见图1。
(2) 针对基底为砂层段落, 基底处理采用5m长 Φ50×4钢花管注1 :1 水泥水玻璃双液浆进行加固, 具体参数详见图1。
4.2 小净距加固
隧道两中轴线距离近, 且埋深浅, 围岩含水量大, 松散、软弱, 由于塑性区的影响造成中夹岩柱稳定性差, 受开挖干扰大, 直接影响到隧道的整体稳定, 为确保隧道施工安全及后期的运营安全, 中夹岩柱通过以下两种方法进行稳固。
4.2.1 整体方案控制
由于后行洞隧道开挖引起先行洞围岩和中夹岩柱应力叠加, 是造成隧道围岩失稳的主要原因[2], 施工时错开先行洞与后行洞掌子面间的距离, 错开距离始终保证后行洞的先行导洞开挖掌子面里程桩号始终滞后于先行洞的二衬里程桩号;同时由于先行导洞未封闭成环, 抗变形能力弱, 故先行洞与后行洞的先行导洞分别位于隧道两外侧, 先行导洞远离中夹岩柱, 减少对中夹岩柱扰动的同时也确保了隧道的施工安全 (图2) 。
4.2.2 加强支护
小净距的传统加固措施主要有超前注浆预加固、长锚杆以及对拉锚杆等, 但受限于施工工法影响, 操作空间小;特殊黄土地质, 其锚固和浆液扩散效果差。此处中夹岩柱的加固遵循了“水袋原理”[2], 即初期支护衬砌结构是完好的, 中夹岩柱就稳固, 隧道也就安全。加强支护主要采取以下两个方法。
(1) 加强初期支护刚度, 加劲措施采取HW200*200型钢, 调整型钢间距;加强拱脚及拱腰处的纵向连接, 将外侧纵向连接筋的间距从1m调整至30cm, 同时将边墙部位系统锚杆调整为系统锚管并与拱架焊接牢固 (图3) 。
(2) 提升衬砌早期强度, 增强衬砌整体刚度, 使支护体系形成约束中夹岩柱的一个整体, 将衬砌混凝土的强度等级由原设计C25提升至C30, 确保中夹岩柱的稳定同时使后行洞施工连续。
4.3 控制变形
黄土隧道施工最为关键得一环就是控制沉降收敛, 这关系到隧道的施工稳定与地表结构物的安全与否, 与之直接有关的因数主要有拱脚承载力薄弱;分部开挖、工序干扰;早期支护刚度不够等三方面主要因素, 而控制变形主要采取以下四个措施。
4.3.1 提升拱脚承载力
提升拱脚承载力采取两项措施, 第一为增加锁脚锚管 (见4.2.2 (1) ) , 第二为扩大拱脚 (图4) , 分别在拱腰及拱脚处设置, 通过以上措施能有效的提高拱脚承载力控制拱顶沉降和净空收敛。
4.3.2 合理控制施工步距
黄土隧道沉降变形受空间效应的影响要比受时间效应的影响要大, 所以合理的施工步距对控制隧道的沉降变形有着至关重要的作用, 施工步距主要体现两个方面, 其一为单次的施工步距, 其二为各个工序间的施工步距, 具体控制如下。
(1) 单次的施工步距
黄土隧道开挖支护遵循“短进尺”原则, 先行上导坑开挖每次掘进1榀, 后行上导坑每次开挖1 ~ 2榀, 围岩第一次开挖后断面位移速度最大, 减少围岩裸露时间, 及时完成支护, 约束围岩早期变形;下导坑开挖是沉降、收敛变形的又一快速时期, 关系隧道施工的整体稳定, 下导坑开挖每次1 ~ 2榀, 减小开挖对拱脚的影响;仰拱初支开挖过长直接影响围岩拱脚处收敛, 仰拱一次性开挖不超过5榀 (3m) ;仰拱及仰拱填充一次施工4 ~ 6m。
(2) 各工序间施工步距
合理控制各工序间的施工步距, 实现支护结构的“早成环”, 对提高掌子面的稳定性以及控制拱部沉降变形有非常重要的意义, 上导坑与下导坑之间距离控制在3 ~ 5m, 先行上导坑与后行上导坑掌子面之间距离控制在10 ~ 15m, 仰拱距离临时支撑之间的距离不大于18m, 临时支撑距离二次衬砌端头的距离不大于30m, 二衬端头距离先行导洞掌子面的距离不大于50m (图5) 。
4.3.3 强刚度支护
隧道穿越岩层含水量大, 围岩强度低, 围岩容易发生屈服形成塑性区, 强刚度支护能较快地形成支护体系, 抵抗围岩的塑性变形, 避免因变形过大造成松弛岩体沿节理面脱落成塌方, 提高支护刚度主要采取以下三个措施:首先通过施作超前小导管或超前锚杆等超前支护措施来提高掌子面的稳定性, 超前支护能够与钢架一起形成整体棚架结构, 控制围岩的早期变形;其次加劲措施采用高强度的H型钢同时增强纵向连接, 利用型钢喷射混凝土组合结构, 快速形成强刚度支护体系, 及早抵抗围岩的塑性变形;其三通过严格按照施工步距及早施作二次衬砌, 二次衬砌能提供足够刚度来抵御围岩塑性变形, 是控制隧道变形坍塌最有效措施。
4.3.4 监控量测
监控量测能适时的反应围岩内力的变化情况也是沉降边线最直观的体现, 通过分析量测数据既是判定围岩在开挖过程中的动态变化和支护结构的稳定状态, 也是对采取的支护措施的一种验证, 是控制围岩沉降变形的一项重要手段, 具体方法如下。
隧道监控量测包括洞内外观察、地表沉降、水平净空收敛、拱顶下沉4个项目。
洞内外量测断面应布置在同一横断面内, 量测断面间距洞口段为5 ~ 10m, 洞身段为20m, 测点布置示意如图6所示。
监控方法及要求见表2。
量测频率见表3。
4.3.5 变形管理等级见表4[4]。
5 结束语
(1) 开挖面的稳定性对于黄土隧道施工很重要, 它决定着隧道的施工安全。超大断面隧道施工过程中必须将断面进行分化, 同时针对每个开挖断面充分灵活运用核心土的平衡作用, 以及结合超前支护预支护作用, 确保开挖面的稳定。
注:B为隧道宽度
(2) 黄土隧道施工必须遵循“短进尺”, 隧道开挖后必须马上进行支护, 尽量缩短围岩裸露时间, 减少围岩的沉降变形, 防止过度收敛, 造成围岩松弛变形引起隧道坍塌。
(3) 超大断面小净距黄土隧道中夹岩柱的稳定性决定隧道施工安全, “水袋原理”强调加强中夹岩柱两侧支护, 同时错开开挖掌子面, 避免应力叠加, 能有效控制中夹岩柱的稳定。
(4) 黄土隧道围岩含水量对隧道施工的影响很大, 是直接影响围岩稳定, 开挖安全、初期支护, 二次衬砌预留变形量的主要因素, 施工过程中必须重视对围岩含水量的检测。
(5) “大拱脚、斜锚管、固基底”能有效控制拱部的整体下沉。施工过程中基底承载力不能满足要求的必须采取加固措施, 同时通过在各个工序转换点设置大拱脚以及采取锁脚锚管加强斜向锚固, 能有效地控制拱部下沉, 确保隧道的施工过程安全和后期运营安全。
(6) 黄土隧道施工应重视空间效应强过时间效应, 施工过程中必须严格控制施工步距, 合理的施工步距能充分利用围岩的土应力来平衡各向的压力, 同时能尽早地形成封闭环有效提升整体承载力。
(7) 超大断面黄土隧道的初期支护应采用“强刚度支护”。隧道开挖后甚至在开挖过程就出现了沉降变形, 早期的强刚度支护能有效控制围岩的变形, 稳定开挖面, 确保隧道施工安全。
(8) 监控量测过程中测量的空间性和时效性对黄土隧道安全施工相当重要, 监测点位的合理布置以及量测时间的把握能最清晰的反应围岩的变化情况。
参考文献
[1]秦成文, 常军强.大断面黄土隧道设计与施工[J].山西建筑, 2007 (20) .
[2]郜玉兰, 赵队家, 宿钟鸣.浅埋小净距黄土隧道工程[M]北京:人民交通出版社, 2012.
黄土浅埋 篇3
穆村1号隧道位于山西省吕梁地区柳林县境内,隧道位于黄土地区,地形起伏较大,黄土冲沟发育,隧道起讫里程DK205+618～DK206+543,全长928 m,整座隧道位于黄土地层,隧道进口处地势较陡,表层黄土覆盖,植被稀疏,无基岩裸露。出口位于一垭口处,地势较陡,表层黄土覆盖,植被稀疏,无基岩裸露。
隧道出口DK206+450～DK206+500段处于浅埋偏压段,设计为黄土Ⅴ级,该段线路左侧为陡坎,右侧为冲沟,该段地表为6.0 m宽乡村土路,隧道在道路正下方通过,线路走向与道路平行,最浅埋深3.7 m,隧道开挖轮廓外缘距离坡面4.6 m～5.6 m,保护土体厚度较薄,具体见图1。
2 工程重难点分析
1)隧址区广泛分布新黄土,具湿陷性,湿陷系数δs=0.032～0.078,为自重湿陷场地,陷穴、暗穴较多。2)隧道上方为地方道路,且埋深浅,自承能力差,同时受通行车辆的影响,造成洞身开挖后围岩的稳定性差,如何严格控制地表沉降,确保隧道安全施工便成为我们施工的重点。3)DK206+450～DK206+500段线路左侧为陡坎,右侧为冲沟,偏压严重,且隧道开挖轮廓外缘距离坡面最薄处6.6 m,保护土体厚度薄,开挖后隧道两侧土体对隧道作用力不平衡,对隧道结构安全影响较大。
3 施工方案
在该段线路右侧沟底砌筑浆砌片石挡土墙,挡墙长40 m,高约7.0 m,将线路左侧山体土体卸载,卸载土体分层填筑至洞顶及右侧以平衡两侧土体对隧道结构的作用力,同时对洞顶道路进行钢筋混凝土硬化处理,使外力均匀传递。
洞内采用三台阶预留核心土法施工,严格控制开挖进尺,支护及时有力,仰拱、二衬紧跟,做到各工序衔接紧凑,同时加强对洞内外的监控量测,及时分析数据,适时指导施工,做到信息化施工,确保施工安全。
4 施工方法
4.1 洞外浅埋偏压处理
首先对浅埋偏压区段的洞顶陷穴和积水洼地进行回填夯实并整平,做好地表水的截排,避免积聚。
在洞外DK206+460～DK206+500段线路右侧冲沟沟底砌筑M7.5浆砌片石挡墙,挡墙长40 m,高约7.0 m,每10 m设一道伸缩缝,挡墙基底为新黄土,采用三七灰土换填,换填深度1.0 m,挡墙砌筑砂浆饱满,质量可靠,随砌筑随回填,左侧卸载土体,挡墙砌筑一定高度后,开始填筑洞顶土体,与线路右侧回填保持同步,填筑一层,压实一层,层厚控制在0.4 m以内,确保回填密实。线路右侧及洞顶土体填筑后,确保洞顶土体厚度达到5.7 m,隧道开挖轮廓外缘距离坡面达到6.6 m。
在原道路填筑土体前,利用犁地机翻犁原路面,在翻犁土体中掺加水泥,掺量6%,道路回填土体均掺加6%水泥,以增加土体的密实性和整体性,回填土体分层碾压密实。
在洞顶道路与隧道并行段,对道路路面采用C25钢筋混凝土硬化处理,钢筋采用ϕ12,纵横向间距30 cm,混凝土硬化厚度25 cm,宽度6.0 m,硬化后可以将路面荷载均匀传递。
4.2 洞内施工
施工DK206+450～DK206+500段时,严格按照“新奥法”原理施工,严格控制进尺,开挖后立即施作初期支护,做到“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”,缩短工序时间,减少开挖面暴露时间和施工对土体的扰动,监控量测适时指导施工,根据量测数据反馈结果及时施作二次衬砌。
该段设计为黄土Ⅴ级围岩,采用三台阶预留核心土法施工,首先利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部ϕ42小导管,小导管长3.0 m,环向3根/m,纵向搭接长度不小于1.0 m,然后利用小型挖掘机人工配合修整开挖拱部,施作拱部初期支护,即初喷4 cm厚混凝土,架立型钢钢架,挂网、施作锚杆后复喷混凝土至设计厚度;在滞后于掌子面3 m～5 m后,挖掘机开挖中部,人工配合整修,施作中部的初期支护,接长型钢钢架,按设计施作锚喷网支护;在滞后于中部10 m～15 m后,挖掘机开挖下部,人工配合整修,施作下部的初期支护。
仰拱、二衬及时跟进,做到封闭及时,确保仰拱距掌子面距离不超过40 m,二衬距掌子面不超过50 m,并根据量测反馈结果,仰拱、二衬跳跃施工,以抑制初支的持续变形。
4.3监控量测
监控量测是信息化设计与施工的重要内容,也是判断围岩稳定性,支护可靠性,地表变形的重要依据,因此施工DK206+450～DK206+500浅埋偏压段时,必须加强对该段的洞内外监测,每10 m布设一个量测断面,地表监测与洞内量测布设在同一断面,地表监测项目为沉降和位移监测,洞内监测项目为拱顶下沉和位移收敛量测,每天由专人观测,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值,预测结构和建筑物的安全状况,防患于未然。
通过整个施工期间的监测数据分析,施工过程中浅埋偏压段所采取的施工方案及措施对抑制变形起到了非常好的作用,地表道路最终沉降值15 mm,洞内拱顶最终沉降20 mm,均满足设计及有关规范要求。
5有关注意事项及体会
1)黄土隧道与石质隧道最大的区别就是下沉变形和收敛变形很难稳定,因此二衬与掌子面的距离越近越好,必要时暂停掌子面施工,仰拱、二衬跳跃施工。2)钢架底脚必须填塞密实,防止钢架悬空,为防止钢架下沉,视地质情况,必要时在拱部钢架底脚增设20×20断面的方木或28b槽钢,与钢架底脚采用焊接连接,以增加钢架底脚的承力面积。3)超前小导管充分发挥棚护作用,在小导管棚护下进行开挖,减小了对围岩的扰动,有效地控制了超欠挖和地表下沉。4)超前小导管钻孔可作为地质预探预报,地质资料可为洞身开挖提供依据。
6结语
太中银铁路穆村1号隧道在通过浅埋偏压段时,通过回填反压、施作钢筋混凝土路面、超前支护、监控量测等多种技术手段和方法,成功解决了浅埋偏压及下穿道路所面临的综合难题,截至目前,该段地表道路无明显的沉降或变形,隧道结构稳定,无质量病害,为类似隧道工程施工提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]TB 10027-2001,铁路工程不良地质勘察规程[S].
[2]TB 10003-2005,铁路隧道设计规范[S].
[3]陈小雄.现代隧道工程理论及隧道施工[M].成都:西南交通大学出版社,2006.
黄土浅埋 篇4
1 黄土土质带来的问题
黄土一般存在于干旱半干旱地区, 黄土层自上而下分别是Q4、Q3、Q2、Q1四种不同属性的黄土, 黄土隧道一般是定位在Q2土层, Q2的土质比较密集, Q4的体质最为松软。而一般隧道的进出口则多常见分布于Q3土层, Q3土层却因为高压缩性和水敏性, 因而很容易受到降雨和湿度的影响而发生塌方。黄土一般是呈粉粒颗粒状, 土质中含有大量的碳酸钙, 疏松多孔, 土体间粘结力极差, 谁水敏性强, 很容易被水流侵蚀, 这一种土质地区在施工时经常会遇到湿陷性黄土、松软黄土、砂质黄土等地质问题[1]。而这些问题给隧道的施工带来问题和困难, 所以对于黄土地区的施工我们做好事先考察和做好工程设计, 在有把握的情况下进行施工, 保证工程的正常进行, 保证施工人员的生命安全, 也保证了以后隧道的通行安全。
2 施工过程中存在的难题
通过上面的分析, 我们知道了黄土土质本身的缺陷会给施工带来危险, 这是由于黄这些原因, 因此在施工的时候设计方和施工方要考虑以下五个方面的问题:
2.1 隧道顶部的厚度带来的问题
隧道是浅埋于高速公路之下, 因此设计上隧道的顶部厚度较薄, 这样的情况在施工过程中会产生侧漏或顶部坍塌的危险, 加上上面是高速公路, 车辆川流不息, 地面很可能会因为长期的磨损而导致坍塌, 从而危害到隧道下面的生命安全。
2.2 施工过程中高速公路的运行问题
由于黄土隧道是建设在高速公路下方, 因此在施工时高速公路还处于正常运行的阶段, 高速公路最为重要的交通枢纽, 每天的车流量很多, 所以如何在施工的过程中避免对高速路的交通造成堵塞等影响, 就是施工方面临的第二大难题。
2.3 围岩问题
由于黄土隧道在设计上是属于大跨度大断面, 在开挖的过程中围岩会受到干扰震动, 因此围岩类型的好坏关系到隧道额稳定性。
2.4 大管棚问题
由于黄土隧道开设于高速公路下方, 因此需要架设大管棚, 一旦大管棚架设不牢固或出现其他原因, 就会对隧道内的人员产生威胁, 提高了危险系数。
2.5 施工工艺问题
在施工过程中需要涉及到许多繁杂的步骤, 比如说超前支护、掌子面加固、初期加护、临时支护等, 而且施工的工序要求非常之高, 一旦达不到工艺的要求, 就会影响到下一步的施工, 同时也会对隧道内施工人员的生命安全造成威胁[2]。
3 高速公路下穿段隧道主要施工措施
施工前, 先对高速公路两侧的隧道洞口进行作业, 在里面架设双层大管棚, 并且先进行超前加护。接着在管棚内采取双侧壁导坑法, 对掌子面则是采用纤维瞄杆。施工的过程中要使用勘测和检测系统, 保证对施工进度和情况有清楚的把握。
3.1 超前支护问题
选择159大管棚进行双层的支护, 同时, 为了保障大管棚的宽度合适, 因此在选用大管棚时, 要保证大管棚可以穿出设计的开挖线0.3米以上。如果土质是属于新黄土的话, 那么一般的湿式钻进方法容易导致土地塌陷, 这样就不利于施工。可以考虑采用导向跟管钻进法, 这样就能避免土地松软导致的塌陷。
3.2 掌子面预加固问题
掌子面我们科选择25纤维锚杆从而进行巩固预防, 锚杆长度分为十二米、八米和四米三种。第一环的时候, 三种长度锚杆都要选用, 将它们平均打设, 各占总数的三分之一, 之后每开挖四米就要打设约三分之一长度的十二米长的锚杆。纤维锚杆要使用等边三角形来进行布置[3]。
3.3 初期支护问题
第一层的拱墙由八块钢筋网构成, 网格之间的距离设定为20×20cm, 用全环的125A型钢架进行加护, 钢架间的距离设为0.5厘米。第二层拱墙同样是八块钢筋网, 网格间距同第一层一样。
3.4 临时支护问题
同初期支护一样, 采用125A型的钢架, 钢架间距离设为0.5厘米, 同时也要加上连接筋进行加强巩固。
4 浅埋大跨度黄土隧道引起的地面变形
了解了黄土隧道的开挖方法后, 接着就需要了解隧道开挖会引起的问题。我们知道, 虽然不同地区的水文条件和土层质量不一定相同, 但是隧道开挖还是会引起底层和内衬的变形, 因此针对不同的变形原因去研究各自的采用措施, 能够保证我们在施工后尽量避免这些问题扩大化。
4.1 围岩的质量影响
黄土一般分布于干旱半干旱地区, 是陆相沉积后形成的一种特殊土质。一般浅埋的隧道多分布于第四纪地层, 所以我们在施工前要详细的了解要充分了解各地层围岩的类型、厚度、水敏性等方面物理性力学, 在施工的时候才能采取正确的方法。
4.2 地下水位的影响
由于黄土土层的水敏性, 因此如果在地下水的长期作用下, 黄土土层会吸收水分, 围岩的硬度会下降, 吸水后土层会下沉, 下沉的土层又会加重了围岩的压力, 从而加大了支护网络的压力, 长期如此, 就会造成隧道的坍塌。因此控制好地下水就可以保证围岩的压力, 保证土层的稳定, 从而保证施工的正常, 保证隧道内施工人员的安全。
4.3 隧道设计与施工方法的影响
在进行掌子面的建设时, 如果出现围岩掉落等情况, 那么就一定也会导致底层的原始应力和土体极限间的平衡状态呗打破。如果隧道的断面处于设计不正确的情况下, 那么也会导致底层原始应力过于集中。如果是在施工过程中由于没有及时加护或者是不恰当支护, 那么也会有引起地面变形的可能性。如果是由于开挖隧道而没有及时排干净地下水的情况下, 那么也会引起地面变形。[4]如果是在已经建设完成的隧道旁边进行开挖的话, 那么就会破坏原先隧道已有的平衡结构, 从而导致地面变形。如果是在隧道附近进行爆破或使用大型的挖掘工具, 那么也会引起隧道结构的不稳定从而导致地面变形。施工过程中选用的支护材料不达标或者是未按照设计图测量好进行支护, 那么也会导致地面变形。这一方面的原因是多种多样的, 在施工过程中施工方要多加留意。
4.4 洞室结构类型与埋置深度的影响
对于洞室结构类型与埋置深度的影响我们要先考虑覆跨比的情况。所谓的覆跨比就是指结构拱顶上部覆盖的土层厚度与隧道结构跨度间的比率。如果覆跨比大于一小于二, 那么就可以顺利施工, 同时能够很好地控制住施工的情况, 保证地面的沉降率。如果覆跨比小于一, 那么就需要考虑使用辅助设备, 而这样的情况不仅会导致施工的不顺利, 同时也会加大工程的费用。覆跨比对隧道的稳定性有很大的影响, 因此在施工前要仔细勘探, 在施工过程中也要严格按照设计图进行, 保证对地面的影响是在可控的范围内。
引发地面变形的因素是非常复杂且多样的, 因此我们不能简单地用一种情况来进行武断, 也不能单纯地用一个数据来进行归因。
地面变形的表现形式有多种, 比如沉限槽、地面开裂与地面沉降, 其中地面沉降是十分常见的问题。我们可以采用的方法有预加固法、分布开挖法和不同的支护巩固法, 通过这些方法来有效地控制地面沉降, 避免沉降造成伤害。全断面开挖施工可以加快施工速度, 但是如果是在浅埋下穿大跨度的黄土隧道内如此施工, 会很容易引起地面变形, 因此最好选择分布开挖法, 在保证隧洞结构稳定的同时也能减少地面沉降的幅度, 从而保证施工人员的生命安全。
结束语
综上所述, 我们必须在施工开始前对黄土土质本身存在的问题及其对施工过程带来的困难这些问题先进行清晰地了解, 这样就可以在工程设计上、在施工过程中加以考虑, 对这些问题设计出针对性的解决措施, 从而在施工过程中能够避免这些问题的发生, 保证施工建设的正常进行, 保证隧道内施工人员的生命安全。
参考文献
参考文献
[1]李健, 谭忠盛, 喻渝, 倪鲁肃, 下穿高速公路浅埋大跨度黄土隧道施工措施研究[J].岩土力学2011 (9) .[1]李健, 谭忠盛, 喻渝, 倪鲁肃, 下穿高速公路浅埋大跨度黄土隧道施工措施研究[J].岩土力学2011 (9) .
[2]赵颂, 王秉勇, 刘鑫, 某黄土隧道施工变形规律分析[J].甘肃科技, 2012 (18) .[2]赵颂, 王秉勇, 刘鑫, 某黄土隧道施工变形规律分析[J].甘肃科技, 2012 (18) .
[3]郭慧珍, 陈建平.大跨度浅埋黄土隧道下穿高速公路的施工技术[J].工程技术, 2009 (10) .[3]郭慧珍, 陈建平.大跨度浅埋黄土隧道下穿高速公路的施工技术[J].工程技术, 2009 (10) .
黄土浅埋 篇5
1.1 工程简介
中条山隧道位于山西省运城市的西南部,进口位于盐湖区解州镇,终点为芮城县陌南镇石坡村,呈南北走向,其中隧道起讫里程K5+679～K15+350,全长9 671 m。隧道最大埋深681 m,属于特长公路隧道。隧道出口段YK14+360～YK15+350位于黄土台塬区,最小埋深在16 m左右,主要为第四系上更新统黄土和中更新统黄土组成,其中上更新黄土较薄,仅厚2 m左右,下部为中更新褐红色、褐黄色粉质粘土,上部夹杂着少量钙质结核,结核一般为核桃大小,多夹古土壤层。隧道出口段进洞是采用大管棚作为超前支护。
1.2 设计参数
管棚的设计参数为:
1)导管:ϕ89×6 mm每根长度32 m,共43根;ϕ108×6 mm每根长度2 m,共43根;2)管距:环向间距35 cm,共一环;3)倾角:外插角1°～3°,根据实际情况作优化调整;4)注浆材料采用水泥—水玻璃双液浆,注浆参数如下:注浆浆液:纯水泥(添加水泥质量5%的水玻璃)浆液;水泥浆水灰比:1∶1;水玻璃浓度:35 Be′,模数2.4;注浆压力:初压0.5 MPa～1.0 MPa;终压2.0 MPa。
2 施工工艺与方法
2.1 套拱施作
1)混凝土护拱作为长管棚的导向墙,在开挖轮廓线以外施作,为0.6 m×2.0 m(厚度×延米长度),导向墙内埋设工字钢支撑,工字钢与管棚孔口管连接成整体。2)孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位移。
2.2 钻机就位
1)钻机平台用钢管脚手架搭设,平台一次性搭好,钻机由高孔位向低孔位进行。2)平台支撑于稳固的地基上,脚手架连接牢固、稳定,以防在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。3)钻机定位:钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
2.3 钻孔
1)为了便于安装钢管,钻头直径采用125 mm。2)尽量一次成孔。钻进时若产生坍孔、卡钻时,需要补注浆后再钻进。3)钻机开钻时,应低速低压,待成孔10 m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。4)钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。5)钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。6)认真作好钻进过程的原始记录。
2.4 清孔验孔
1)用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔,清除浮渣,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。2)用空压机送风从孔底向孔口清理钻渣。3)检测孔深、孔径、外插角。
2.5 安装管棚钢管
钢管在专用的管床上加工好丝扣,丝扣长15 cm,钢管的接头在同一断面相互错开,每个断面接头数量不超过总钢管数量的50%。导管四周钻设孔径10 mm注浆孔(靠孔口2.5 m处的棚管不钻孔),孔间距30 cm,呈梅花形布置。管头焊成圆锥形,便于入孔。
2.6 注浆
成孔安管后,注浆前先进行压浆试验,在施工中,根据设计参数结合实际情况试验调整,以达到预期效果。注浆顺序:采取与钻孔流水作业,成孔一根注浆一根。注浆结束后用M30水泥砂浆密实充填,增强管棚的刚度和强度。
3 施工监测
3.1 监测目的
通过地表下沉、周边位移、拱顶下沉等变形监测,对可能出现的塌方、失稳、冒顶、大变形等安全事故及时预测及预警,以便及时采取应对措施,防患于未然;通过施工监测数据分析,完善施工方案、优化支护参数和合理预留变形量,实现隧道信息化施工,以保证施工安全和隧道的长期稳定。监测内容包括地表沉降、拱顶沉降、两帮收敛。
3.2 监测点的布置
监测点布置如图1,图2所示。
3.3 监测结果分析
通过对该隧道地表沉降进行为期25 d的观测和洞口浅埋段典型断面进行为期25 d的观测,得到地表沉降、拱顶下沉与BB'测线两帮收敛的监测成果(见图3～图5)。
从图3可以看出因隧道的开挖,使地表形成一个沉降槽,其中在隧道中心沉降值最大,向隧道两侧逐渐减小。在隧道开挖13 d后,地表沉降基本稳定。地表沉降的最大值为6 mm,说明超前大管棚支护效果良好。从图4可以看出隧道拱顶沉降在开挖后14 d,变形基本稳定,且变形值不大。从图5可以看出,隧道两帮收敛值不大,并在开挖后17 d基本稳定。
4 结语
本文以中条山隧道浅埋进洞施工为研究对象,论述了管棚超前支护施工技术的施工工艺,通过对隧道施工中的监控测量结果分析,验证了大管棚超前支护应用在浅埋黄土隧道进洞施工支护效果良好。1)管棚超前支护可以有效控制地表沉降,对地表扰动小,减少了对生态环境的破坏,符合人们对环保的要求。2)管棚超前支护可以控制拱顶覆盖层下沉和两帮收敛,从而保障了施工安全。3)管棚超前支护在中条山隧道洞口加固效果明显,加快了施工进度,取得了明显的经济和社会效益。
参考文献
[1]程围峰.冠山隧道施工动态监测与有限元仿真模拟分析[D].杭州:浙江大学硕士学位论文,2007.
[2]张小旺,聂金生.高速公路浅埋隧道施工过程动态监测三维有限元仿真分析[J].公路工程,2010(10):19-20.
黄土浅埋 篇6
蒙华铁路银山3号隧道为单洞双线隧道, 最大埋深67.7 m, 最大开挖面积112.3 m2, 位于黄土高原梁茆区, 地形起伏较大, 冲沟发育。隧道进口自然坡度约25°, 地势较平坦, 与既有道路相距较近;出口自然坡度约55°, 位于梁茆半坡上, 与桥梁相接。进出口地层岩性为砂质新黄土, 褐黄色, 稍湿~潮湿, 稍密~密实, 呈松散状, 成分以粉粒为主, 具垂直节理, 针孔发育。
由于隧道出口自然坡度大, 边、仰坡开挖后洞口位于半坡上且场地狭小、与桥梁相接, 施工干扰大, 协调配合难度高, 施工安全不确定因素多, 不易组织现场施工, 决定从隧道进口采取单口掘进开挖。
2 进洞方案比选
洞口管棚超前支护是沿着洞口开挖轮廓周线, 用特定的设备把预先加工好的钢管按照一定的角度打入前方的地层内, 再向管内注浆填充钢管及固结钢管周围的围岩, 最终形成一个棚架支护体系, 以支撑来自外侧的围岩压力, 防止开挖时围岩滑塌及沉降变形, 保证作业人员的安全。其具有使用范围广、支护刚度大、围岩沉降变形小、安全可靠性高等优点, 但对洞口场地要求高、边仰坡开挖量大、施工周期相对较长等缺点, 尤其是长管棚施工工艺要求高、需专用的施工设备, 对管棚钻孔方向的精度要求高, 控制不准确很容易发生偏斜及倾界, 加大后续施工难度。
洞口小导管超前支护是在洞口开挖断面拱部施作超前小导管, 通过注浆对一定深度范围内的围岩进行挤密、粘结加固, 形成一个承载环, 对围岩进行预加固, 提高围岩的稳定性。其具有适用范围较广;安全可靠性高, 针对性强;节省工程成本, 节约工期;施工设备简单、工序清晰易懂、操作便捷, 能够快速进洞。但小导管超前支护只是对局部土层进行加固, 开挖后土层不宜长时间暴露, 需及时进行支护且各工序衔接紧密, 否则沉降变形较大。
银山3号隧道进口地势较平坦, 采用长管棚进洞, 洞口边仰坡开挖量大, 易造成边仰坡失稳。隧道进口地层岩性为砂质新黄土, 管棚施工时精度不易控制, 角度太大, 前端满足要求, 中间易形成拱形, 后续开挖易发生掉落;角度太小, 前端侵入支护界限, 增大后续开挖难度, 安全可靠性低。经技术比选及方案优化, 采用“零开挖”超前小导管进洞, 消除管棚施工时精度偏差造成的严重后果;减少洞口开挖量, 避免洞口扰动, 最大限度的保持洞口的原平衡体系, 确保洞口安全及保护周边生态环境;简化施工工艺, 方便快速的进洞。
3 施工方案
为保证隧道安全快速进洞施工, 避免洞口开挖造成边仰坡失稳, 洞口处施工以少刷或不刷仰坡为原则, 测量放样后, 由现开挖断面DK266+210处进洞, 采用ф42超前长导管配合密排小导管预支护, 超前长导管拱部120°范围施作, 每根长6 m, 环向间距40 cm, 纵向每隔7榀钢架施作一环;每环ф42长导管配合3环ф42小导管为一循环, 超前密排小导管拱部150°范围施作, 每根长4 m, 环向间距为20 cm, 超前长导管和小导管外插角根据现场施工情况确定。导管内压注水泥单液浆, 待浆液形成强度后进行开挖施工。
隧道洞口段位于浅埋段, 覆盖层厚度约1.7 m~12 m, 在进洞开挖时采用微台阶法施工, 尽量减少扰动。严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的施工原则, 及时施作初期支护封闭成环, 尽量减少围岩暴露时间, 确保洞口施工安全。施工工艺流程见图1。
4 主要施工工艺和方案控制要点
4.1 主要施工工艺
1) 洞顶截排水沟:
及时完善洞口的截、排水设施, 回填处理地表陷穴、坑洞及裂缝等。隧道进口临近线路右侧有一处冲沟, 施作洞顶截水沟时, 根据现场地形情况, 水沟引排段落远离冲沟, 在该冲沟5 m外设置, 以截排冲沟外地表水, 以防雨水对进洞施工造成较大影响。
2) 洞口场地清理:
洞口边、仰坡按1∶1的坡度自上而下分层进行开挖及防护, 开挖一层防护一层, 防止边坡失稳。开挖采用人工配合机械进行, 每层开挖深度为1.5 m, 边坡处预留30 cm人工清理, 临时防护采用锚杆钢筋网喷射混凝土。开挖时严格控制边坡坡率, 确保边坡平顺。
3) 洞口拱架安装:
洞口位置处安装双层Ⅰ20a钢架, 上层钢架为导向钢架, 施作超前长导管, 钢架拱部120°范围按照40 cm间距在腹板上钻孔。下层钢架为初支钢架, 施作超前密排小导管, 钢架拱部150°范围按照20 cm间距在腹板上钻孔。两层钢架间距为100 mm, 用Φ22钢筋间距50 cm相连成整体, 中间空隙用喷射混凝土喷填密实。钢架在钢筋加工厂集中加工及配送, 现场拼接安装, 安装时根据测量人员测定的高程和拱架安装控制线准确定位, 先安装导向钢架, 定位固定牢靠后再安装初支钢架, 安装过程中严格检查拱架的垂直度, 确保安装精度。钢架连接节点处施作锁脚锚管2根, 采用ф42小导管, 长度4 m, 按与水平方向30°~45°向下、竖直方向30°~45°向内打设, 并与钢架焊接牢固, 管内灌注M30水泥浆。
4) 钻孔及清孔:
洞口段埋深比较浅, 根据实际量测的洞口地面标高, 用CAD画图比对, 超前长导管按外插角30°、超前密排小导管按外插角14°布置。钻孔采用气腿式凿岩机, 在预留核心土上进行操作, 钻头通过拱架预留孔洞, 按照规定的外插角钻进, 直径为50 mm, 孔深比设计深10 cm~20 cm。钻孔完毕后, 用高压风把孔内砂石吹出。
5) 验孔:
用仪器检查钻孔孔深、孔径和倾斜度符合要求后, 进行小导管安装。
6) 安装导管:
导管安装采用顶入法, 按照预先钻孔用钻机顶入, 超前长导管顶入长度不小于5.4 m, 超前密排小导管顶入长度不小于3.6 m, 导管顶入后用高压风将导管内的泥土吹出。导管与钢架焊接形成整体, 并在导管口焊接注浆阀门。导管前段加工成锥形, 尾部焊接加筋箍, 管壁四周每15 cm间隔钻眼, 孔眼直径8 mm (梅花形布置) , 尾部50 cm不钻眼。
7) 喷射混凝土封闭工作面:
用塑料薄膜严密包裹注浆阀门后, 采用C20喷射混凝土封闭钢架及洞口直立面, 喷射混凝土厚度不小于15 cm且钢架完全被覆盖。
8) 注浆:
注浆采用水泥浆, 水灰比为1∶1 (质量比) , 注浆压力0.5 MPa, 注浆顺序由两侧向拱顶隔孔对称进行、浆液先稀后浓、注浆量先大后小, 压力由小到大。注浆采用“双控法”控制, 当每根导管的注浆量达到设计量时停止注浆, 或当注浆压力逐渐达到终压并稳定10 min时可停止注浆。
9) 洞身开挖:
采用上、中、下三个台阶同步作业的微台阶开挖方法, 上台阶长度3 m~5 m, 中台阶长度6 m~8 m, 下台阶长度9 m~12 m, 三个台阶同步作业。具体流程为:上台阶开挖扒碴→中台阶开挖出碴→上中台阶初喷混凝土→上中台阶立架、下台阶及仰拱开挖→上中台阶喷混凝土、下台阶及仰拱立架→下台阶及仰拱喷射混凝土→下一循环。开挖进尺根据现场实际情况确定, 上台阶一般为1榀, 中下台阶为1榀~2榀, 仰拱初支开挖不超过3 m。
4.2 方案控制要点
超前小导管、钢架及锁脚锚管采用工厂化集中加工及配送。施工中严格控制小导管的数量、间距、打设角度及钢架的焊接质量。严格按照双控指标进行注浆量控制, 确保注浆效果。注浆发生串浆时, 采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。当注浆压力突然升高时应停机查明原因。当水泥浆进浆量很大, 压力不变时, 检查周边地表是否有浆液溢出, 或调整浆液浓度及配合比, 缩短胶凝时间, 采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。做好导管注浆记录, 记录内容应包含注浆时间、最大单根注浆量、最小单根注浆量、总注浆量、注浆控制压力。注浆结束6 h后方可进行洞身开挖。
4.3 监控量测
监控量测项目有洞内外观察、地表沉降观测和洞内拱顶下沉、水平收敛, 采用全站仪配合反光膜片进行数据采集。地表沉降观测点沿隧道纵向5 m、横向2 m~5 m的间距布设, 在开挖前布设完成并进行数据采集;拱顶下沉和水平收敛沿隧道纵向5 m布设, 且在同一断面上, 测点埋设在钢架上。监测按照每天一次进行, 出现异常情况时, 加大监测频率。监测管理值采用变形总量、变形速率、初期支护表观现象和变形时态曲线进行综合等级管理。变形总量、变形速率控制在管理等级范围内, 及时巡视初支表面有无异常, 同时结合变形时态曲线形态进行综合分析处理。
隧道洞口段地表沉降观测共计布设9个断面77个点, 洞内拱顶下沉、水平收敛13个断面, 观测时间为6月25日~10月20日, 各测点变形总量数值见表1。从各测点的变形总量数值可以看出, 隧道通过范围内地表沉降累计值较大, 但数值差异不是很大、较均匀, 属黄土特性的正常沉降;拱顶下沉、水平收敛累计值分析围岩变形小, 都趋于稳定。从监控量测日常资料表明, 变形速率小于1 mm/d, 且持续一个月以上了, 初期支护表现正常, 变形时态曲线已收敛。根据监控量测软件进行监控量测回归分析, 初期支护的各断面日变化值都趋于稳定。由此说明在浅埋砂质新黄土铁路隧道进洞施工中, 采用双层小导管辅助施工措施、微台阶施工方法可行。
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5 其他注意事项
1) 做好施工人员的技术交底及安全教育培训, 能够熟练掌握各施工要点, 确保各工序、各工种、人员与机械的协调配合。
2) 高度重视监控量测, 每天及时进行数据采集, 并上传至监控量测管理信息平台, 各级管理人员均能查看相关数据, 若出现预警情况, 能够及时进行原因分析, 制定处理措施。
3) 注浆液采用拌合站集中拌合, 罐车运输到施工现场, 确保浆液配比准确, 避免现场拌合污染环境。
4) 根据实际揭示围岩情况、监控量测变形情况、超前地质预报情况, 合理确定开挖进尺, 树立以加快循环时间保证进度的理念, 改变以加大进尺保证进度的错误观念。
5) 开挖支护过程中突出强调一个“快”字, 各台阶施工做到“快挖、快支、快封闭”, 同时喷射混凝土要保证早期强度达到要求, 以形成受力体系。始终保持安全步距, 掌子面至初支封闭距离不大于2倍洞径。
6) 严格执行“上下紧跟、左右紧垫”的安全措施, 即上台阶拱架顶紧掌子面不留空隙, 仰拱初支紧跟下台阶封闭成环, 各台阶拱架左右拱脚采用强度高、轻便耐用、可循环使用的垫板支垫结实, 不能落在虚土上。
7) 采用湿喷机械手喷射混凝土, 外加剂掺量实现自动化控制, 降低了人为影响因素, 提高了喷射混凝土的质量;回弹量显著降低, 减少浪费;喷射混凝土的密实度增大, 强度高。
6 结语
蒙华铁路银山3号隧道目前已施工310 m, 通过对监控量测数据分析, 洞口段沉降和收敛均在可控范围, 洞内初支稳定, 未发现变形、开裂等现象。洞外地表、边坡仰坡均稳定, 未发现开裂等现象, 说明在浅埋砂质新黄土隧道进洞中采用双层小导管技术是完全可行的。该方法能保证“零开挖”进洞, 操作简单, 方便快速, 是一种安全、环保、有效的进洞方案。同时配合微台阶开挖工法, 快速封闭成环, 保证施工安全。该方法可以在隧道施工中推广使用, 尤其适用于西北地区黄土地质隧道的进洞施工。随着该技术的不断完善, 相信在以后类似隧道工程施工中将会得到广泛的应用。
参考文献
[1]王晓州.大断面黄土隧道建设技术[M].北京:中国铁道出版社, 2009.
[2]赵勇, 李国良, 喻渝.黄土隧道工程[M].北京:中国铁道出版社, 2011.
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