破碎施工（共12篇）
破碎施工 篇1
近30 年来, 我国经济飞速发展, 对于矿产的需求也相应的增加。因为大量的矿产资源开发, 所以很多探矿工程面临着更为复杂的地质条件。施工过程中很容易出现坍塌、掉块等现象, 造成钻孔弯曲, 钻具出现卡钻、夹钻等事故的出现。这样既加大了施工难度, 又容易出现安全事故。在这些情况下, 必须加强钻探技术研究, 提出相应的解决方法, 提高钻探施工效率和质量。
1 破碎地层影响钻探施工的主要因素
影响破碎地层施工的因素包括地层因素、施工设备和施工工艺等。施工过程中根据不同的地质条件, 要合理的选择合适的施工设备及方法。如果协调不好各种因素, 很容易导致钻孔施工不顺利, 出现事故的现象。
1.1 地层因素
破碎地层一般层理和片理较发育、地层产状变化较大, 地层的岩石或上体软硬不均, 弹塑性、水溶性的性质变化很大, 断层、断裂很多。施工中常遇到漏水、坍塌、掉块、溶洞等现象。这些现象, 极容易影响钻机的正常施工, 会出现岩心采取率不足, 钻孔弯曲等问题。
1.2 钻探设备因素
钻探设备的好坏是直接影响钻探施工, 所以钻探设备配置的合理至关重要。现在有很多队伍采用立轴式钻机。这类钻机采用机械传动, 主动钻杆在孔口控制不稳定, 设备产生强烈震动传入孔底, 对岩心有一定的破坏。如果钻探设备磨损严重, 当遇到复杂地层时, 不能精确合理控制转数和钻压, 也将影响钻进效率和施工质量。
1.3 钻进中出现的问题
1.3.1 岩心采取率低
钻进时, 岩心应该以柱状进入内管。岩心在进入内管时与内管产生摩擦力, 如果岩心完整受到的摩擦力相对较小。破碎的岩心在进入内管前彼此之间内应力很弱, 在扭矩作用下形成破碎岩心, 破碎岩心互相磨损, 塞住了进入内管的通道。这种情况下, 循环水路不畅通, 大量岩心磨损参与循环, 降低了岩心的采取率。
部分大颗粒状的岩粉, 进入到钻具外管和内管之间, 使内外管间的摩擦力增大, 内外管都转动。在这种情况下, 进入内管的不完整岩心相互之间摩擦, 细小的岩心颗粒受到震动进入冲洗液中参与循环, 造成岩心采取率不足。
1.3.2 钻进中出现夹钻、埋钻等现象
钻进中, 转数过快时, 钻杆横向震动, 使孔壁受到很大的冲击了, 这种情况下大量孔壁有掉块落入孔底。如果有掉块卡在扩孔器和孔壁之间, 将出现夹钻的现象。如果大量掉块和反复被磨损的岩心堆积在孔底, 将出现埋钻的现象。
1.3.3 钻孔弯曲
钻进压力过大时, 会造成钻杆弯曲, 钻头紧压孔底, 钻杆紧贴孔壁一边, 造成钻孔弯曲。钻进转数过高, 很容易造成钻杆横向震动, 使孔壁间隙增大, 造成钻孔弯曲。如果在复杂地层中使用过量的冲洗液, 会冲刷破坏孔壁, 使孔壁强度降低, 破碎的岩石被冲洗液反复冲刷进入循环系统中, 造成钻孔弯曲。
2 提高钻探效率的方法
由于破碎地层施工条件的艰难, 所以需要提出一些合理的优化建议和方法。从多方面考虑, 提高钻探的施工效率和质量。
2.1 钻孔结构的选择
破碎地层层理、片理发育, 地层变化较大。钻孔结构设计和选择直接影响钻探的效率和质量。因此, 钻进方法、护孔方法、地质条件等内容是在破碎地层施工前必须要充分考虑的。钻机开孔前, 根据当地的水文条件、终孔深度, 选择合理的开孔直径、钻进方法、换径次数、下套管顺序、护孔措施等内容。在破碎地层钻探施工中, 地层情况和施工情况决定开孔直径和换径的次数。终孔的深度和直径根据地质需要和设备的能力来确定。
2.2 钻探设备的选择
钻进施工中, 钻探设备的选择是否合适直接影响钻进的效率和质量。施工前, 应该根据地层情况、施工设计倾角、施工设计深度、施工工艺等条件选择合理的钻探设备。钻探设备包括钻机、钻塔、泥浆泵及其他一些附属设备。检查钻探设备相互之间是否匹配, 设备的维护和保养尤其值得注意。严格遵照操作规程, 确保设备安装正确。安装的设备要稳定, 保证在出现事故时能够具备及时处理事故的能力。如果经济条件允许的情况下, 可采用动力头式钻机。动力头钻机能加强钻杆导正, 减少震动, 钻进平稳, 能够提高施工的效率和质量。
2.3 钻探工艺的选择
钻进施工中, 根据地质条件、工作环境、岩石的可钻性、研磨性和完整程度选择合理的钻头和钻具, 合理准确的设定钻进压力、转数、泵量的参数, 保证岩心采取率。加强岩心的采取率, 可以考虑使用底喷钻头或孔底反循环钻进。
使用高效的冲洗液来保护孔壁, 加大孔内岩粉的排出, 尽量保证岩粉被冲洗液全部带出孔外, 不在钻孔中参与循环。地层破碎严重时, 可降低泵量, 保证岩心的采取率。泵量控制在既能冷却钻头, 又能携带岩粉。如果出现漏水现象, 可采用聚丙烯酰胺加水泥浆液、聚丙烯酰胺加水玻璃等方法堵漏。
确定岩石的可钻性, 选择合适的钻头。不同地层可以使用金刚石或硬质合金钻头。准备长度合适的短钻杆和钻具, 合理确定每一个回次的机上余尺。岩石破碎严重, 极易堆积在孔底, 反复磨损, 出现进尺距离短但内管已堵住无法进岩心的情况, 这时要加大提内管次数, 保证岩心的采取率。
3 结论
破碎地层施工, 受其他因素影响大。因此要加强钻孔结构、钻探工艺等方面的认知和了解。根据实际情况, 加强自身能力和工作态度, 使工作效率和质量得到提高。
参考文献
[1]汤凤林.岩心钻探学[M].中国地质大学出版社, 2009.
[2]孙长青.钻探施工中坍塌与缩径地层的处理[J].煤炭技术, 2015, 30 (9) :159-160.
[3]付文.论钻探中复杂地层的处理和防治[J].建筑工程技术与设计, 2014.
破碎施工 篇2
人的这一生，交不到几个真心朋友。友谊就像泡沫一样，一触到就破了;友谊就像一杯水，你一把握不住，这杯水就会没了.....
我们六年朋友，小学一年级开始一直到现在，已经六年了，这六年的友情，是说忘了就忘了的吗?我们原本说过要做一辈子的朋友，可是现在，却实现不了了!
你却因为新同学的挑拨离间，却不理我。那天下午，我怎么也忘不了你对我说的那句话。。。。
星期四，那天下午第二节是体育课。我看到了你，我去告诉你说:“××妍，你听我说，我没有背地里说你的坏话!是那个×××在挑拨我们啊!我...”“××颖你够了!不要再诬陷×××了，你不就是个混血吗?”她怒气冲冲的说。我身体一征，随后冷笑了一声，冷冷的说:“好，××妍，曾经是你说的我们会互相信任，现在说绝交的人还是你，六年了，我们做了六年的朋友，你却不信任我!好，我们绝交!”说完我就转身离开了。
转身离开后，我在心里想:××妍，六年的好朋友，你就是这么不信任我的，以前是多么友好，多么真诚，那么信任啊!我没有变，可是现在的你变了!
你下课的时候，总是和×××一起玩，还故意在我的座位边晃悠。现在我也不会像刚开始那样伤心了，因为我现在知道了，这一份友情，毕竟不会属于我们俩。
现在我终于交到了一位真心的朋友，她也是一位混血，我们俩现在很友好。现在的`我明白了一个道理:你这一辈子，永远也交不到一个十全十美的朋友，朋友之间，最起码要有信任，如果没有信任，那你的朋友，就不是真心的...
破碎施工 篇3
小华煤矿南区块段含煤地层为童子岩组第一段第四带（P1t1～4）地层，赋存有33#、34#等煤层，33#煤层顶底均为砂质泥岩，34#煤层顶板为砂质泥岩、细粉砂岩，底板为泥岩。该块段受F1断裂及次生断裂影响，巷道围岩极为松散、破碎。块段内岩层富水性较强，当巷道或采煤工作面开采时，生产巷道或采煤工作面淋水普遍很大，恶化了采掘施工条件，使顶板管理更加困难。根据南区+700m水平实测的涌水量一般在20～40m3/h，平均涌水量为22．5m3/h。2005年3月至6月，小华矿在南区+670m片盘延深施工中遇到了一组极为破碎、松散、富水性强的岩层，施工进度一度受阻。该矿及时组织工程技术队伍，对该巷道围岩施工技术进行攻关，采取一系列有效措施，取得了较为理想的效果。结合小华矿南区巷道现场施工情况，本人在此探讨巷道围岩极为破碎、松散情况下的有关技术措施与安全管理。
二、钻爆技术
与一般巷道掘进施工相比，松散破碎围岩巷道具有顶板极易垮落、控顶困难、施工技术要求高、安全管理难度大等特点，遇水时还会出现膨胀、挤出现象。
在松散破碎围岩巷道内施工，若采取一般的钻爆技术进行爆破掘进，是很容易发生巷道垮塌、冒顶的。针对南区+670m巷道围岩松散、破碎的特点，在认真分析与试验的基础上，从炮眼布置、炮眼深度、装药结构、装药量等方面对工作面爆破技术进行了改进，取得了较好的效果。工作面炮眼布置图见图1。各炮眼装药量见附表。
掏槽眼采用反向装药，其它炮眼为正向装药，采用串联法联线。爆破后循环进尺一般可达0．8～1．0m之间。爆破后要立即采用超前控顶技术措施，防止发生大面积垮顶，巷道边帮、顶部个别地方须借助尖镐成形。
南区巷道施工在采用上述钻爆技术爆破后，发生垮顶且高度大于50cm的概率不超过20%。
三、控顶技术
控顶技术包括超前控顶技术与背顶技术两部分。
1、超前控顶技术
在南区+670m开拓延深施工中，主要采取以下两种超前控顶技术：
①爆破前控顶技术
在淋水、爆破后即会发生较大垮顶的地段，采用在巷道迎头上方岩层内预先打入若干根废旧钻杆或废旧轨道，再钻眼爆破的控顶技术。对打入废旧钻杆或废旧轨道有困难时，借助风镐先在巷道迎头上方掏一方糟，再用废旧钻杆或废旧轨道控顶（见图2）。
②爆破后控顶技术
对于爆破后不会立即发生较大面积垮顶、但不即时控顶又容易发生垮顶的地段，采用一般性的超前探梁支护的方式进行控顶即可，出碴后立即用支架支护。
四、背顶技术
对于松散、破碎、遇水后又会发生膨胀的巷道围岩，巷道压力较大，若单纯采用板皮、小圆柱等方式背顶，常常会出现棚顶漏空、背顶后再次垮顶现象。南区延深施工中在遇到此类问题后，经过认真研讨，采用了铺钢丝网背顶，成功地解决了这个难题。钢丝网采用废旧钢丝绳加工，规格1200mm×600mm左右，用细铁丝固定。也可用竹篱笆片背顶，但不如铺钢丝网效果好，操作上也不如钢丝网方便，因为钢丝网投入使用时还可以有一定的变形，背顶时操作轻松多了，而竹篱笆片没有这个优点。
此外，钢丝网或竹篱笆片用在边帮压力大、易发生垮帮、漏帮的地方，堵漏效果非常理想。
五、安全管理
在松散、破碎围岩施工时，主要采取的安全措施：
1、小循环进尺，高密度支护。巷道围岩松散、破碎时，巷道压力比较大，循环进尺过大时，爆破后空顶面积较大，发生冒顶的几率较高，同时要达到较大的循环进尺，须要有足够的炸药量，爆破震动大，对周边围岩破坏性同时增加。在压力大的巷道，支护密度要相应增大，以免支撑力不足而冒顶。
2、技术员跟班指导。在松散破碎围岩中施工时，安排工程技术人员现场跟班蹲点，做好钻眼技术的指导与控制，发现问题及时分析解决，这样能有效防止冒顶事故的发生。
3、列入重点面监控管理。将松散破碎围岩施工工作面纳入重点监控面进行管理，作业人员必须每班汇报进度及工作面情况，安全信息员要做好隐患督促跟踪整改。
4、组织技术过硬、劳力强的施工队伍进行施工。在松散破碎的围岩中施工，要求作业人员必须要有较高的钻爆技术、控顶技术以及丰富的现场应急处理经验，一旦发生冒顶，能及时采取有效措施，将冒顶影响控制在最小范围内。
断层破碎带上深基础施工分析 篇4
对于座落于这些不利的地质条件上的建筑物 (有跨越、有所处其中的、部分在其中的) , 由于不利岩土工程地质体与其两侧的岩土工程地质条件差别很大, 地基土承载性能差异性较大, 因而建筑物会出现较大的差异沉降、建筑物本身裂缝, 严重时甚至出现建筑物坍塌。
针对武汉地区的一个工程实例分析在断层破碎带上建筑物基础型式的选择。
1 工程概况
某项目扩建工程位于武汉市珞瑜路与卓豹路交汇处的一三角形地带, 东面与原购物中心相连接, 西临规划道路, 南临卓豹路。工程建设用地面积12 227m2, 地上七层, 地下三层, 总的建筑面积为72 267.5m2, 建筑高度43.2m。拟建场区位于一近南北向推测断层的西盘, 向斜北翼二叠系石灰岩的条带上, 从区域地质构造上来看, 该场区有两条小断层穿过, 其宽度在30~40m, 其地貌形态为长江Ⅲ级阶地垄岗剥蚀地带, 该场区区域地质图如图1所示。
该建筑物基础埋深17.0m, 场区的下伏岩石为志留纪的泥岩和泥质粉砂岩、泥盆纪的石英砂岩、石炭和二叠纪的石灰岩、二叠纪的矽质岩。场地岩土工程勘察报告表明场区地层自上而下可分为8层: (1) 填土 (Qm1) ; (2) 粉质粘土 (Q4a1+p1) ; (3) 粘土 (Q3a1+p1) ; (4) 粘土夹碎石 (Q3a1+p1) ; (5) 红粘土 (Qeh) ; (5) -1残积土 (Qeh) ; (6) -1泥岩强风化; (6) -2泥岩中风化; (7) 石灰岩; (7) -1碳质石灰岩; (8) 硅质岩、石英砂岩破碎带。
在基础开挖到底部时, 上覆的粘性土层基本上已经开挖完毕, 基地基本上裸露着以上几种岩石, 期间的断层破碎带清晰可见。
2 施工中遇到的问题
该工程地下设有3层, 基坑开挖深度约为17.0m, 开挖深度属于超深基坑。场区岩土工程勘察报告表明:场区岩土工程地质条件非常复杂, 分布有如下地层:粘土夹碎石、红粘土、残积土、泥岩强风化、泥岩中风化、石灰岩、碳质石灰岩、硅质岩、石英砂岩破碎带;其中持力层大范围以石灰岩为主。地基土层地质情况复杂, 不同位置的土层性质不一样, 受力后其变形特性迥异, 所以可以判定该场区的地基为不均匀地基。
说明:石英砂岩破碎带中充填有粘性土, 碎石含量、粒径、成分不一。
在基坑开挖到设计高程后, 基底岩层分布情况与岩土工程勘察报告基本相符, 主要以石灰岩为主, 其次在小范围内分布有石英砂岩, 另外在场区中间有一条横穿场区的断层破碎带。石灰岩和石英砂岩的风化程度、破碎情况、填充情况基本良好, 可以作为天然地基基础持力层。断层破碎带的地质情况很复杂, 分布有残积土、粘土夹碎石、石英砂岩破碎带, 其承载性能相对较低。对残积土、石英砂岩和石灰岩做了压板静荷载实验, 检测结果如表1所示[2]。
由小板静荷载实验可知, 3种岩层的承载能力差别很大, 沉降差异也很大, 若将基础置于这样的地层上采用天然地基筏板基础或独立基础, 基础将会产生较大的差异沉降, 引起建筑物倾斜开裂。另外, 如果将基础直接修筑在断层破碎带上, 由于可能会发生滑动及沉降变形, 特别是有地震发生时, 更容易被破坏, 这给建筑物的后期使用留下了极大的安全隐患。断层破碎带的存在给基础的设计和施工带来了很大的麻烦。
3 处理的措施
3.1 基础型式的选取
石灰岩和石英砂岩的性质良好, 可直接作为持力层。该工程主要问题在于横穿基础的断层破碎带如何处理。在控制基础的应力和沉降在允许范围的前提下, 将该工程的基础型式选为筏板基础。筏板基础在底部连成一个整体, 提高了整个基础的刚度, 有助于减小不均匀沉降, 减少建筑物的整体沉降。同时, 在断层破碎带的位置采用筏板基础结合桩基础的措施[3,4]。
3.2 基础型式有限元计算分析
通过有限元计算比较分析下面两个方案。
1) 方案1:基础型式取为筏板基础。
2) 方案2:基础型式取为筏板基础, 在断层破碎带的位置采取筏板基础结合桩基础型式。
(1) 沉降分析
两个方案的有限元计算不均匀沉降如表2所示。
在断层破碎带上, 方案1的沉降要比方案2的沉降大, 而在筏板的四周边角, 方案2的沉降比方案1的沉降要大, 这说明桩基的存在能减少断层破碎带处基础的沉降, 桩基的存在一定程度上加大了结构局部位置的刚度。
(2) 筏板最大柱冲切比
两个方案的柱冲切比计算结果如表3所示。
由表3可以看出, 方案2的安全系数很大, 桩的存在很大程度上可以承载柱子的荷载。在筏板的四周, 方案1的安全系数都比方案2的大, 这说明方案二向筏板四周传播荷载的能力要优于方案1, 这也可以通过表2中的周边沉降数据来印证。方案2能将更多的上部荷载分往筏板的四周, 减少了断层破碎带处筏板上的荷载, 这对结构的安全是有好处的, 从这一点上来说, 方案2是优于方案1的。
/mm
(3) 分析结论
虽然方案2会增加筏板基础周边的沉降, 但是方案2的断层破碎带区域的基础沉降更小, 另外, 方案2会将更多的荷载分配到筏板四周去, 这对破碎带区域的筏板更为有利, 所以方案2的基础型式是比较合理的。
3.3 桩基础的施工
如果断层破碎带作为持力层, 会给建筑物的安全留下很大的隐患。由上面的论证分析可知, 在断层破碎带的位置采用筏板基础和桩基础相结合的方法解决这个问题。由于该工程的基础占地面积较大, 施工必须分块进行, 断层破碎带为整个过程的最后一处分块, 其他分块施工完成后留给此处的工作面相当狭小, 已经无法采用机械施工。另外, 桩基础周围的土质主要是残积土、粘土夹碎石, 有的位置夹杂有较大个灰岩孤石等, 采用冲击钻或者旋挖钻施工, 会经常发生卡钻。还有就是有几个桩位于断层滑动面上, 土质情况比较特殊, 遇较大孤石需采用人工爆破施工。综上可知, 桩基础采用人工挖孔灌注桩施工是比较合理的, 既能解决问题, 又可以降低施工成本。不过该桩基础的施工是在深基坑的内部进行, 有其特殊性[5], 在施工的过程中要注意下面几点:
1) 在人工挖孔桩施工前做好超前勘探, 每一个桩位至少打三个探孔, 摸清楚地质情况, 预测施工深度。
2) 由于桩孔距离自然地面绝对深度很大, 在施工的过程中, 水平压力很大, 所以要加大护壁的厚度。本工程每0.5m就施工一圈护壁, 厚度采取200mm, 同时加密护壁钢筋间距至150mm。
3) 在护壁混凝土中添加早强剂, 护壁强度达到80%方能继续往下开挖施工。
4) 估计渗水量, 每孔采用三台直径150mm扬程30m的排水泵排水。
5) 采用高速电动工具垂直运输施工器具和施工人员。施工人员要戴好安全帽, 系好安全绳, 发现异常, 随时准备逃离桩孔。
4 结语
某购物中心扩建工程的基础设计经过了独立柱基础→筏板基础→筏板基础和桩基础结合的变化, 工程设计及施工应根据地质情况的变化而变化, 不拘泥于形式, 力求做到具体问题具体分析。
断层破碎带是工程上比较敏感的地质情况, 在工程建设中遇到断层后, 都会在很大程度上受到断层的影响。该工程对于断层破碎带的处理措施, 成功地解决了施工过程中由于断层破碎带产生的一些难题, 保证了施工的安全进行, 对类似的工程具有一定的指导作用和参考意义。
摘要：在工程建设中遇到断层破碎带时, 由于断层破碎带主体及两侧岩土体强度的差异, 往往需要特殊处理。该文针对具体的工程实例, 通过有限元计算分析, 主要研究讨论采取何种最合适的基础型式, 并对该类场区施工应注意的问题提出建议。
关键词：断层破碎带,筏板基础,桩基础
参考文献
[1]林鸿州, 于玉贞, 李广信, 等.坡地地质灾害的减灾策略——以降雨预警基准为例[J].水科学进展, 2006, 17 (4) :490-495.
[2]张丽丽张晓玉.鲁巷广场购物中心扩建工程岩土工程勘查报告书[R].武汉:中南勘察设计院, 2011.
[3]张忠苗.桩基工程学[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.
[4]刘金砺.高层建筑地基基础概念设计的思考[J].土木工程学报, 2006, 39 (6) :100-105.
破碎施工 篇5
关键词：颚式破碎机 砂石破碎机
国内生产破碎机的企业并不在少数，破碎机的种类也从颚式破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、齿辊式破碎机再到圆锥式破碎机在不断地改进与更新，然而，要说历史最悠久，适用范围最广的还是颚式破碎机，无论是砂石线还是采石场石头破碎，无一不用到颚式破碎机，颚式破碎机一直是砂石骨料生产线的必备设备、而且发展到今天，一些新型的颚式破碎机还可以进行粗、中、细碎。
众所周知，国内知名破碎机生产厂家中意矿机一直致力于生产高效的大型破碎设备，其研制生产的鄂式破碎机主要包括新型双曲面深腔颚式破碎机、超细颚式破碎机、大型颚式破碎机等新型设备，适用于石灰石、页岩、玄武岩、河卵石、青石等各种矿石和岩石的粗、中、细的破碎，还具有构造简单、坚固、工作可靠、检修和维护方便，生产和建设费用比较低廉等特点，因此被广泛用于矿山、冶金、化工、建材、水利、交通等工业。中意矿机从事矿山机械行业十多年了对于颚式破碎机的研究中不断创新与发展，颚式破碎机如何能达到高效合理化生产，这将是现在面临的新挑战，中意矿机对颚式破碎机如何提高生产效率做了一下分析。
要想保证颚式破碎机具有高的生产率、合格的产品、低的动力消耗和稳定的长期运行的重要因素，就是正确的运转和合理的、及时的维护保养。颚式破碎机的维护保养工作，主要着重在润滑、紧固、调整和清扫等几方面。
破碎机在工作过程中，各摩擦面应及时可靠的润滑，从而确保破碎机的长期正常运行。因此，对各润滑部位的润滑必须特别注意。否则将引起事故，甚至大事故。对于复摆式破碎机的动颚轴承和推力板与支承垫同的润滑，一般采用干油润滑。在冬天时，如遇有干油有凝固可能时，可在其中再加入20%（按重量计算）的汽车润滑油进行润滑。各接触面的润滑必须全面，均匀。但在滚动轴承座内润滑油的装满程度，不应超过其容积的50—70%。根据运行使用情况，可每1-2天填注油一次，每季度最好换一次润滑油。同时，对轴承进行彻底清洗后检查。实践证明，能按期填加更换润滑油是能延长轴承等零件的使用寿命。
其中我们所用的稀油润滑系统一般是由油泵、过滤冷却器，油压调整阀、油箱、油管，仪表指示装置等组成。当油压过高或油流量过大时，可通过油压调整阀来进行调整，正常润滑过程中，油的流量必须适当。稀油润滑系统之回油温度不可高于600度，油箱中正常温度应控制在35～50℃。当油温过高时，应采取水冷却措施，水压应低于油压0.5大气压。在油过滤器前后压力差超过0.40大气压力时，应进行清洗过滤器。稀油润滑的润滑油（30～50号机械油）在正常运行状况下，应每3-6个月进行一次更换，并同时彻底用煤油清洗油箱及其他有关润滑部件，零件，以确保整个润滑系统的畅通无阻，油质清洁。对于定时用人工润滑之部位，更应注意及时、适量、准确的进行润滑。
破碎施工 篇6
【关键词】大断面硐室；软岩；破碎带；支护设计；施工。
【中图分类号】TD354 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0291-01
1、工程概况
丰源煤矿位于水城县比德乡境内，原设计生产能力为15万吨/年，通过综采技改，目前生产能力达到60万吨/年。矿井采用斜井开拓，布置有主斜井、副斜井、回风斜井三条井筒，划分为一个双翼采区和一个单翼采区进行开采。由于受原矿井运输系统制约，不能发挥矿井产能，综采技改时在1315运输石门与主井筒+1260m处施工一井下煤仓，用于上层32号煤储煤运输。煤仓高度55m，倾角81°，断面积50.24m2，容量4000t。
2、煤仓装载硐室的施工
煤仓装载硐室位于主井筒下部，由于所处地层位于主采煤层底板软岩段F3断层破碎带，岩性工程地质条件极差，并和主井井筒井底车场同时施工，硐室跨度大。施工过程中发生严重冒顶事故，根据现场地质条件，及时变更了原有设计的技术参数和支护形式，从而保证了硐室的安全迅速施工。
2.1 装载硐室原设计概况
装载硐室工程，设计布置在主井井筒内475米处，硐室断面为矩形，硐室长度为5米，与给煤机硐室连接，净宽度为5.2米，高度为8.4米。支护形式墙体采用钢筋砼结构，顶板采用28b工字钢浇注砼支护，工字钢间距0.4米。
2.2 工程地质条件
根据主井井简施工实际揭露情况，该硐室位于33号煤层的底板，并处于F3号断层的破碎带边缘。
2.3 软岩力学性质分析
根据贵州煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心提供的《贵州省水城县比德丰源煤矿生产地质报告》对33号煤层底板岩石物理力学性质测试结果，煤层底板岩石自然状态单轴抗压强度全部小于15MPa，软化系数0.24～0.60，遇水易软化、膨胀，稳定性差（表1）。煤层自然状态单轴抗压强度为2.7MPa～9.1MPa，切割阻力小。
2.4 施工方案的选择
2.4.1 现场施工情况
在主井井筒下部施工到装载硐室位置时，准备与装载硐室同步施工。由于工程位置处于断层破碎带边缘，施工时出现涌水现象，造成施工进度很慢。在井筒部位施工3米时，进行装载硐室开门施工，由于该硐室的顶板处在33号煤层的直接底板下，在硐室刚进行开门掘进施工，便发生了冒顶事故，冒落高度近5米，宽4米，深2米。局部对井筒产生了破坏，危害较大。
2.4.2 设计参数和支护方案的变更
结合现场实际情况，对原设计进行了修改。修改后硐室断面为三心拱形，顶部采用36U形支架浇注砼，支架间距0.5米。支架立腿1.5米，架设在钢筋砼结构的墙体上。硐室支护砼厚度为0.4米。顶部冒顶部分采用浇注砼和注浆进行充填。装载硐室段的井筒部分采用小模板进行施工，以保证硐室和井筒的完整连接。
2.4.3 施工方案的选择
由于硐室高度为8.4米，原施工方案为井简部分采用3.0米大模板浇注砼施工，硐室部分采用锚网喷临时支护，顶部加打锚索，最后进行一次性浇注砼。结合现场实际情况，因发生冒顶，且进入了断层破碎带，原施工方案难以实施，因此硐室及井筒部分施工采用短段掘砌施工。井筒采用1.0米小模板进行施工。段高确定为2米。首先将已经掘进的井筒部分施工完成，以防止上部井筒破坏，然后进行装载硐室上部施工。硐室上部采用短掘短支施工方法，顶板采取穿楔的方法，控制顶板继续冒落。
2.4.4 施工控制
对已经掘进完成的井筒段进行清理浮矸，并用沙袋将硐室开门处挡严，防止顶部矸石落入井筒。然后对井简段进行绑筋浇注砼，完成井筒部分施工。
对装载硐室上部仍采用短掘短支的施工方法。首先撤掉开门处沙袋，清理后架设一架u型支架，支架拱顶部分采用0.8～1.2米长2时密集铁管做穿楔，以防止顶部继续冒落，同时与上部井壁结实。然后向前清货，底部用风镐掘进，进0.5米后立即架设第二架支架，及时封住顶板。按此方法向前推进，过冒落区后仍采用风镐短段掘进，及时架设支架，直至硐室段完成并进入给煤机硐室3米停止施工，采用锚网喷封闭工作面。施工中采用锚杆将u型支架腿部固定在硐室两帮上，未冒落段支架顶部采用两根8米长锚索加固。
支架架设完成后，按设计尺寸对硐室顶部进行支模浇注砼，完成上部施工。
在完成硐室上部施工后，对井筒及硐室下段仍采用短段掘砌，段高未2米。采用风镐掘进2米后，即进行帮扎钢筋，架设模板，浇注砼支护。由于受破碎带涌水影响，施工时在井筒中间导洞，集中排水，加快施工进度。
在每个段高施工中，掘进时在该段高底部超出设计尺寸0.3米，高度在0.5米左右，作为每段段高的壁坐，以保证安全和施工质量。
硐室施工完成后，对顶部冒落段进行浇注砼充填。在硐室上部井筒段用风镐支出浇注砼洞口，充填砼，对充填不严和有浮矸处进行打眼注浆加固。
3、安全和经济效益
3.1 该硐室及井简段于2010年11月份开始施工，扣除各种影响因素，施3232期为40天，工程质量达到优良，未出现任何安全事故。在软岩破碎段施工大断面硐室获得成功。
3.2 通过该硐室的施工，成功的积累了经验，在装载硐室相连的给煤机硐室施工中，也将原来的矩形断面顶板工字钢砼支护，更改为三心拱形断面u型钢支架砼支护，减小了施工难度，保证了安全快速施工，取得了很好的效果。在水平上山上部采区绞车房施工过程中，由于绞车房所处层位和岩性与主井箕斗装载硐室基本一致，亦处在33号煤层底板软岩之中，且断面高度和跨度较大（6300mm×4720mm），通过借鉴该硐室施工经验，施工揭露软岩控制效果较好，绞车房施工十分顺利，没有发生任何质量事故，施工工期仅用了16天，工程质量经综合验收达到优良。
3.3 该硐室施工完成后，经审结的造价为795909元，加上冒顶的隐蔽工程和注浆加固费用118033元，共计913942元，比按原设计和原施工方案施工所做的预算1244421元，节省投资330479元。
4、结束语
破碎施工 篇7
大坡隧道起讫里程为DK92+550~DK99+228, 全长6678 m的双线隧道, 洞身最大埋深727 m, 最小埋深44 m。隧道采用进、出口各1座平导辅助施工。隧道进口平导起讫里程PK92+570~PK95+870, 长度3300 m, 位于线路左侧25 m, 与线路平行, 设计坡度与正洞一致。平导与正洞间每隔500 m设一处横通道作为疏散通道, 共设7处, 后期作为疏散隧道及运营排水通道。隧道出口平导起讫里程PK97+225~PK99+192, 长度1967 m, 位于线路左侧25 m, 与线路平行, 设计坡度与正洞一致。共设4处横通道, 后期作运营排水通道。隧道进口段DK92+550~DK95+600 (3050 m) 及出口段DK98+810~DK99+228 (418 m) 为可溶岩段落, DK95+600~DK98+810 (3210 m) 为非可溶岩段落, 非可溶岩及可溶岩形成不同的地形地貌。隧道DK92+550~DK93+671.710、DK97+315.661~DK98+540.480段位于R=4500 m的曲线上, 其余均位于直线段上;洞身纵坡依次为17.4‰/1300, 17.5‰/2750, 8‰/600, -3.5‰/2028。
2 破碎带断裂构造
大坡隧道无区域性深大断裂、活动断裂分布, 主要有北东向或北北东向压性或压扭性断裂、北西向张扭性及扭性断裂、北东向纵向张性断裂。分布的主要断裂构造以褶皱过程中的伴生断裂为主, 多与褶皱轴线平行。其中冼洛压性断裂支断裂为逆断层, 位于二坪背斜的西北翼, 走向与背斜轴部平行, 为N40°E, 倾向北西, 倾角高达70°~80°, 正弦曲线状。下盘为寒武系地层, 上盘为奥陶系与志留系地层。断裂破碎带宽100~200 m, 沿断层及其两旁, 岩石破碎, 构成相当破碎的压碎岩及断层角砾。方解石脉呈网络状穿插破碎带中。二坪压性断裂断层总的走向N60°E, 与二坪背斜轴向大致平行。倾向北西, 倾角60°~70°, 上盘为寒武系下统清虚洞组灰岩, 下盘为寒武系下统明心寺组砂岩, 断层破碎带宽80~150 m, 沿断层岩石有破碎, 但不很发育, 以压碎岩为主。
3 隧道断层开挖支护施工技术
3.1 施工工序
隧道Ⅴ级软岩、浅埋、偏压及断层破碎带, 采用3台阶临时仰拱法。施工顺序:超前支护→上台阶开挖→支护→下台阶开挖→支护→仰拱→仰拱填充→拱墙衬砌。有钢架时下台阶必须单侧错开开挖。使用光面爆破技术进行开挖, 设计台阶的长度为5~8 m, 每一次循环进尺保持在2 m内。
3.2 爆破设计
Ⅲ级围岩破碎带使用台阶法进行开挖, 每次循环进尺为3 m, 每3 d完成4个循环。设计炮眼利用率为0.9 m, 选用直径32 mm的2#岩石乳化炸药。选用3臂凿岩台车进行打眼, 并使用挖掘机对台渣进行清理[1]。采用光面爆破, 使用塑料导爆管非电起爆系统、乳化炸药、毫秒为差有序起爆。四周选用直径32 mm的小药卷间隔装药, 其他炮眼采用直径32 mm的普通药卷连续装药。每次循环进尺深度3 m, 炮眼布置图 (略) 。
爆破参数:炮眼直径取42 mm, 深度3.2 m, 掏槽孔比其他孔深0.5 m。不偶合系数:根据经验, 周边眼不偶合系数在1.5~2范围光爆效果最好。据此周边眼选用直径25 mm药卷 (长300 mm, 200 g/卷) 。其他部位炮眼选用直径32 mm药卷 (长300 mm, 200 g/卷) 。
周边眼距E与抵抗线W:E取450 mm。E/W一般为0.8~0.88, 结合大坡隧道地质特征, W取500 mm。线装药系数I:周边眼线装药系数200 g/m。其他孔单孔装药量q按公式q=ka Wλ计算, 其中k为炸药单耗 (kg/m3) , a为炮眼间距, W为抵抗线, L炮孔深度, λ为炮眼部位, 其他孔孔距取a=18~25d, d炮孔直径。
掏槽方式:采用斜眼掏槽。装药结构:周边眼采用空气间隔不耦合装药, 在定位竹片上按照一定的距离绑扎光爆药卷, 连接导爆索。其他眼使用连续装药的方式进行装药。
起爆网路:使用孔内微差对爆破进行控制, 选用电雷管进行起爆。使用1~11非电毫秒雷管控制微差, 按照规定顺序进行起爆:掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
3.3 支护施工
3.3.1 洞口长管棚
(1) 导向墙施工。导线墙设计界面尺寸为1×1 m, 使用C25混凝土, 导向墙使用2榀I20a工字钢, 在钢架的外缘布置厚度为5 mm的导向钢管, 对钢架和钢管进行焊接, 各个单元使用螺栓进行连接。
(2) 长管棚施工。在现场将长管棚加工好以后, 使用汽车运输到工作面, 使用管棚钻机进行长管棚的施工, 一次性完成长管的安装, 并使用套管跟进法进行钻进, 使用高压注浆泵进行注浆。设计注浆压力为0.5~2 MPa, 浆液水灰比为1∶1, 在进行注浆之前要先进行注浆试验, 并结合具体情况对注浆参数进行调整, 完成注浆后, 利用M10水泥砂浆对钢管进行填充, 按照Q=πR2Lη估算单根管棚的注浆量, 在公式中注浆钢管花管之间的距离为L0, 浆液扩散半径为R=0.6L0, 围岩孔隙率为η, 钢花管长度为L0在进行注浆时, 根据钢管施钻的顺序从小到大逐步增加压力。
(3) 施工中注意事项。管棚施工属于超前支护, 需要在开挖好隧道暗洞之前完成, 首先将注浆孔做好, 然后进行检查孔的施工。相同断面中接头数量要控制在50%以内。使用隔孔注浆的方式进行施工, 初步压力为0.5~1 MPa, 终压为2 MPa, 在施工过程中要持压15 min后结束注浆。完成注浆孔注浆后, 打设检查孔钢管对注浆质量进行检查, 最后检查钢管中注入的砂浆是否封堵好。在进行洞口长管棚施工之前, 要对预埋套管进行定位, 按照设计要求进行长管棚导向墙施工, 并利用测斜仪对钢套管的倾斜度进行控制。此外, 在进行钻进时, 要使用测斜仪对长管棚管的倾斜度进行检查, 并将钻孔的钻进长度以及钻孔的地质记录工作做好。要按照设计要求对管棚的外插角进行控制, 保证管棚的支护效果, 并避免长管棚侵入开挖净空, 降低管棚超前支护效果。
(4) 洞身长管棚。管棚工作室的长度为12~15 m, 断面比标准断面大800~1000 mm, 管棚工作室隧道段本身的超前管棚应采用洞身中管棚来实现。进行混凝土导向墙、孔口管的施工, 然后钻孔安装钢花管, 并进行注浆。完成超前管棚的施工后, 即可进行超前小导管的施工。对钢架和洞内管棚尾段进行焊接, 组成支护系统。
(5) 洞身中管棚。洞身中管棚可以直接在作业面进行施工, 管棚的长度为6~12 m, 使用超前小导管二次加固围岩。
3.3.2 超前小导管
在施工现场对小钢管进行加工, 并采用喷射混凝土的方法对岩面进行喷射, 使用凿岩机进行钻孔。并利用凿岩机顶推力将小导管推送到孔中, 利用测斜仪对钻孔角度进行控制, 使用注浆泵将水泥砂浆压入。以紧挨开挖面的钢架作为超前小导管的支点, 并从钢拱架穿过, 钢架和尾段焊接, 将钢管打入后进行注浆, 形成管栅支护环。在0.5~1之间调节水灰比, 先注入稀浆液, 然后逐渐将浆液浓度调整至1。位于土层时, 小导管压住水泥浆的压力≥2 MPa, 其他地段压注水泥砂浆, 压力控制在>1 MPa。在注浆过程中, 出现串浆时, 安排多台注浆机同时进行注浆。当注浆机数量比较少的时候, 要堵塞串浆孔。轮到此管进行注浆时, 将封堵物拔下, 然后使用细钢筋或铁丝清除干净管中的杂物, 并利用水或高压风冲洗干净, 然后再进行注浆。当出现水泥浆液的进浆量非常大, 但压力却持续不升高的情况时, 要对浆液的配合比和浓度进行调整, 减缓胶凝的时间, 采用间歇式注浆或小泵量低压力注浆的方式进行施工, 为了便于凝胶, 浆液在裂隙中要有一定的停留时间, 但是停留时间要控制在混合浆胶凝时间以内。
4 结论
综上所述, 在隧道工程施工过程中, 断层破碎带开挖支护是施工的重点, 对隧道工程的施工安全和施工进度均有比较大的影响。本工程通过使用临时仰拱法进行破碎带进行支护, 提高了围岩的稳定性, 保证了隧道工程的顺利开展, 施工效果良好。
参考文献
[1]贾剑青, 王宏图, 李晓红等.复杂条件下隧道支护体时效可靠性探讨[J].岩土工程学报, 2008, (03) :390-393.
破碎施工 篇8
关山特长隧道位于甘肃省天水市与平凉市交界地段的关山中山山区, 全长15630米, 为天平铁路第二长隧道。隧道地层岩性十分复杂, 各种地质构造 (断层、活动断层、褶皱及节理裂隙) 发育, 岩体被强烈挤压破碎, 受区域地质构造影响, 风化带厚度大, 地层产状紊乱, 且地下水发育, 给施工带来很大影响。为使各项工程措施经济合理, 确保本隧道顺利建成, 基于本隧道地质条件的复杂性, 在施工过程中采取加强超前地质预报, 非钻爆开挖, 注浆堵水加固围岩等一系列行之有效的方法, 以解决该隧道围岩破碎且地下水发育的难题, 确保施工安全、顺利进行。
2 富水断层破碎围岩对施工的影响及治理方法
在隧道施工中, 遇到了富水断层破碎带的情况主要有如下几种:
2.1 富水软岩夹泥沙伴随大量涌水的地段
这种地段经常在开挖后的很短一段时间内出现不能自稳的现象。在施工中遇到这种围岩一般都是有前兆, 经常在进入此类围岩之前会有围岩变软、钻孔时有卡钻或跳钻的情况发生、钻孔后有浑水流出、孔内水量有明显变化、钻孔后有与当前掌子面颜色不同的浑水流出等情况发生。如发现有以上的一种或几种情况出现, 施工中应引起高度的注意, 可采用临时封闭掌子面加打泻水孔的方法, 先对来自掌子面前方各个方向的围岩放水降压, 再采用小导管或管棚注浆固结前方软弱围岩。开挖过程中要采用对围岩扰动小的方式, 以提高隧道的自稳能力, 降低塌方的可能性。
2.2 断层破碎带有较大涌水的情况, 围岩破碎无自稳性
如果遇到断层破碎带围岩, 施工的困难相对较大, 一般可采用双排小导管超前支护。小导管上要布置滞水孔, 并且上层导管的环向间距要比下层密, 具体视实际情况酌情处理, 然后对下层导管注浆堵水。这种方法的原理就是利用围岩的破碎先对来自掌子面以外的水用外层导管排除一部分, 然后再用注浆的方法对剩余部分水做堵水处理, 使能够到达掌子面的水量得到控制, 但在实际应用过程中要多发考虑现场的实际情况, 争取一次成功, 不然开挖后会出现围岩很快掉落, 甚至塌方的后果, 给下部施工带来很大的麻烦。
2.3 涌泥溜塌后塌腔的通过
尤以有地下水较大时更为困难, 在富含地下水的情况下, 岩体强度很低, 自稳能力极差, 部分地段会出现溜坍现象。这种地质情况的施工难度极大, 虽然出现不多, 但时有所见。在开挖过程中需要十分小心的处理, 稍有不慎就可能出现预想不到的后果, 严重威胁到施工的安全。一般可根据空腔的大小采取不同的方法。塌腔较大时, 可采用管棚超前, 然后向塌腔中送入小导管或较大直径的钢管, 向塌腔中注入双液浆或砂浆, 必要时刻向其中注入混凝土, 使充填物与管棚之间形成钢筋混凝土结构, 待达到一定的强度后, 掌子面的开挖就可以顺利进行。值得注意的是, 这种方法在处理来自掌子面上方的塌腔时要特别小心, 稍有不慎, 就会使裂隙水向某一个方向汇集, 给初期支护带来很大的压力, 最终在薄弱环节处泄水, 这就要求我们密切关注充填后掌子面水的变化情况, 必要时要在掌子面后方多部滞水孔, 以减轻掌子面水的压力, 给下部开挖创造有利条件。
3 对富水断层破碎地段隧道施工的一点体会
对于隧道富水断层破碎地段, 设计单位一般根据地表探测和少量的地质钻孔为主, 推断地下深处的隧道地质条件, 这往往与隧道施工实际遇到的地质条件存在差异。而地质的变化对隧道施工影响又非常敏感, 特别是复杂地层施工, 更要求准确预报施工前方的工程地质和水文地质条件。因此, 针对软弱破碎断层围岩, 为了既能够保证施工安全又保证施工进度, 通常要做好超前地质预报工作和后续工序工作。如超前地质预报中的TSP203预报、超前水平探孔、红外探水等综合预报以及围岩收敛观测、仰拱和二衬紧跟等各种处理工作。地质超前预报要作为一个工序纳入生产过程。除了做好超前预报和监控量测外, 针对不同软弱地层的特点, 采用不同的支护开挖方案。
对于富水软岩夹泥沙伴随大量涌水的地段和断层破碎带有较大涌水的情况, 这两种情况隧道地下水发育, 除裂隙水外, 往往与地表水连通, 形成补给通道, 使施工长期处于地下水干扰中, 并且软弱破碎地层地下水一般不能形成集中水流, 往往以散水形式从坑壁或隧底流出, 施工处理更加困难。为了防止地下水对施工特别是开挖的影响, 必须对地下水进行处理。切断地下水补给的通道往往会收到良好的施工效果, 给施工带来很多便利。
富水软弱破碎围岩隧道在施工中最关键的工序是开挖。本隧道采用正台阶预留核心土法采用控制爆破与非钻爆开挖的手段以尽量减少对围岩的扰动, 收到了满意的施工效果。但部分地段开挖后围岩自稳时间短或者根本不能自稳, 这给施工带来很大的影响, 甚至出现非钻爆法开挖后围岩也不能自稳的情况, 给施工带来了很多麻烦, 严重的延缓了施工进度甚至使整个工程蒙受了很大的经济损失。在施工中遇到此类围岩时一定要特别注意。应在地质预报的指导下加强对作业面的观察, 并且预先制定出有效的处理方案, 争取顺利的通过这类地段。
实践证明超前管棚、超前注浆小导管均是加固软弱破碎围岩的有效方法。在本隧道施工中超前注浆小导管是较常用的通过软弱破碎富水围岩的手段。超前小导管是在开挖前, 沿坑道周边向前方围岩内打入带孔的小导管, 并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液, 待浆液硬化后, 坑道周围岩体就形成了一定厚度的加固圈。在此加固圈的保护下即可安全的进行开挖作业。在遇到富水软弱破碎围岩甚至溜坍段围岩时此法可对围岩的加固起到良好的效果。采用打双排或多排小导管的并向围岩内注水泥—水玻璃双液浆的方法, 在隧道施工遇到富水软弱破碎围岩的情况下是一种解决问题的有效手段。
结语
总之, 在施工过程中加强超前地质预报, 采用合理的开挖方法与手段并做好与围岩加固, 在遇到富水断层破碎围岩时许多难题就会迎刃而解, 对工期的提前与工程的经济效益都是十分有益的。
参考文献
[1]帅超, 隧道工程防渗漏施工技术的探讨.2012.
破碎施工 篇9
关键词：软弱围岩,断层破碎带,施工技术
0前言
在洞库工程掘进施工过程中, 需要根据不同地质条件, 采用相应施工控制技术, 以保证洞库施工安全、高效。本文对软弱断层破碎带的地质特点以及形成原因进行简单的论述, 并结合某洞库工程施工实际, 分析研究了软弱断层破碎带的掘进施工控制技术。
1 软弱断层破碎带的地质特征及形成原因
断层破碎带是指在地质运动中两块断层相互挤压, 使断层附近的岩石破碎, 形成破碎带, 这种破碎带就叫做断层破碎带, 也称作断裂带。
软弱断层破碎带是指软弱围岩的断层破碎带, 一般来说软弱围岩是由于过度风化造成的破碎岩体和块体强度较低的岩体。软弱围岩岩体的抗压及抗拉强度都很低, 在洞库施工中, 如果围岩受到相应的拉力或者压力, 围岩就会破碎坍塌, 岩体被破坏产生滑移, 形成剪切破坏区。软弱围岩还会表现出一定的弹塑性特征, 在施工过程中要根据相应的弹塑性理论解决此类问题。
2 结合实际进行洞库掘进施工控制技术分析
2.1 工程概况及地质特征
2.1.1 工程概况
某洞库工程开挖洞库后室为城门型断面, 大小为14.84m×10.12 m, 运输通道为8 m×8 m。
2.1.2 地质特征
工程区属丘陵地貌, 地形起伏较大, 地下通道穿越的地层岩性为泥盆系上统西湖组 (D3x) 石英砂岩、西侧发育黄龙组 (C2h) 灰岩和泥盆系上统珠藏坞组 (D3z) 泥岩。洞室围岩以硬质石英砂岩、灰岩和粉砂质泥岩为主, 山体高度不大, 无滑坡和泥石流等不良地质作用, 工程场地对本工程具有较好的适宜性。
洞库区查明5条断层, 其中F1和F4断层宽度较大, 最大可达16 m, 对地下洞库围岩稳定性影响很大, 降低了围岩级别, 需加强支护。
地下洞库岩体较破碎, 局部较完整, 围岩级别以Ⅳ级为主, 下段岩体受风化影响相对较小, 岩体质量相结较好, 局部Ⅲ级, 断层通过区围岩级别为Ⅴ级。总体来说, 岩体质量一般, 但具备地下洞室开挖条件。由于岩层产状较缓, 断裂和节理裂隙发育, 岩体完整性较差, 扩挖洞库规模较大, 施工过程中易出现掉块或坍塌现象, 尤其是对于划分为Ⅳ级偏弱及Ⅴ级的围岩段。
洞库开挖过程中, 部分洞库拱顶有渗水现象。
2.2 施工控制技术
在对洞库软弱断层破碎带的掘进施工中, 按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的施工原则进行。
2.2.1 防排水作业
考虑到在洞库灰岩地段或断层破碎带会发生突水、涌水情况, 为此采取超前预注浆堵水措施。在预注浆前根据地质勘测成果, 结合超前物探和超前钻孔探明情况, 并在预测突水处前5~10 m实施。
1) 如断层带地下水为承压水时, 应在每个掘进循环中, 向巷道前进方向钻凿不小于两个超前钻孔, 其深度宜在4 m以上, 以探明地下水情况。
2) 随工作面的向前推进挖好排水沟, 并根据岩质情况必要时加以铺砌。如为反坡掘进, 则除准备足够的抽水设备外, 还应安排适当的积水坑。
3) 坑壁或坑顶有水流出时, 应凿眼安置排水管集中引排, 使其不漫流。
2.2.2 超前小管棚注浆施工
断层破碎带岩体之间有很多缝隙, 通过向岩缝内注入胶凝性质浆液方式, 排除岩缝之间的空气和水分, 同时使破碎的岩体胶结, 成为具有一定抗拉抗压以及防渗水能力的岩体, 为洞库开挖施工提供安全保护。
设置超前小导管, 并注双液浆。小导管采用无缝钢管, 布置在拱部, 环向间距较小, 钻孔直径比管径大20 mm, 钢管沿开挖轮廓线布置向外倾斜, 外插角10°, 纵向水平搭接不小于2 m。
1) 制管:在加工场按设计长度加工成一端为尖头, 并带有φ6~φ8 mm小孔的钢花管, 花孔间距10~20 cm布置。
2) 打孔:首先在开挖轮廓线上按设计要求划出超前小导管的孔位, 然后用风钻进行钻孔, 钻孔时, 向轮廓线外插角为10°, 孔位偏差小于10 cm, 孔深不小于小导管长度。
3) 安管:将制作好的小导管运到工作面, 用风钻顶推打入孔中, 导管插入钻孔后外露15 cm, 以便连接注浆管, 并用塑胶泥将导管和周围孔隙封堵。纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度不小于2 m (小导管架设在格栅拱架上, 与拱架焊接, 以增加其共同支护能力) 。
4) 注浆:注浆采用水泥-水玻璃双液浆, 水玻璃双液浆配合比0.5∶1, 浆液的流动性要好, 容易注入围岩, 固结后收缩小, 具有良好的粘结力和较高的早期强度, 结石体透水性低, 抗渗性能好等。注浆压力为0.5~1 MPa, 注浆时先注无水孔, 后注有水孔, 注浆顺序由拱脚向拱顶逐管注浆, 如遇窜浆或跑浆, 则间隔一孔或几孔注浆。
2.2.3 破碎带开挖施工
破碎带开挖是整个洞库施工过程中的关键环节, 在施工过程中尤其要注意对洞库开挖技术的选择。本工程采用新奥法施工, 已经存在原有洞室的通道采用全断面开挖 (进尺根据岩石状况而定, 一般控制在1.2 m左右) , 无原有洞室通道或库房可根据实际情况采用台阶法、CD工法开挖。
上层开挖采用光面爆破, 下层开挖采用人机配合法实施, 下层开挖以挖掘机、镐头机为主, 松动爆破或放小炮为辅, 预留20~30 cm人工挖除。尽量减少爆破扰动对周边围岩的影响。
1) 正台阶开挖。连接段两个断层、B区通道断层前后5 m范围内采用短台阶法施工, 全断面光爆的炮碴修筑施工坡道。上台阶搭脚手架进行施工, 每茬炮进尺1.2 m (Ⅳ级偏弱) 或1.6 m (Ⅳ级) 左右。分断面两次开挖法是将断面分成两个分层, 上台阶高5.7 m, 下台阶高2 m, 上台阶超前下台阶约7.2 m, 上台阶施工遵循“随开挖、随支护、早封闭、勤量测”的原则, 下台阶施工根据岩性, 2~3茬炮支护一次。
洞库下部开挖可采取垂直、倾斜或水平布置的炮眼进行爆破, 钻孔和装碴可同时进行。
断层破碎带视岩性及涌水具体情况采取不同排水措施, 若涌水较大可先行排水, 再进行超前小导管注浆。
2) 分部开挖 (断层地质较差地段施工) 。
A为设计中隔墙 (根据设计要求, 须进行临时初期支护) 。
断层带地段采用中隔壁法分部施工, 导洞上下部距离为3 m左右, 开挖后尽快闭合。断层地带的支护经常检查加固, 开挖后开挖面立即进行喷混凝土作业。根据具体情况及时调整超前支护、初期支护参数。
2.2.4 支护作业
为保证掘进施工安全, 断层破碎带初期支护采用锚喷支护, 喷射早强混凝土与围岩全面密贴粘结, 能迅速给围岩提供支护抗力, 锚杆可深入围岩一定深度形成承载圈加固围岩。锚喷支护可以调节围岩变形, 控制围岩塑性变形适度发展, 发挥自承能力, 还可以阻止水对围岩的侵蚀而引起风化。后期支护采用钢筋混凝土衬砌, 为洞库提供永久性结构支撑。
1) 混凝土:初期支护喷C25混凝土, 掺入结构纤维, 掺量为4 kg/m3。后期支护采用模筑300 mm厚C35钢筋混凝土, 抗渗等级P8, 掺入DB-1纤维膨胀剂, 掺量8%, 钢筋采用双向双层φ16@200。后期支护施作时间为初期支护稳定后, 并与初期支护相隔距离不大于50 m。
2) 系统锚杆:采用中空注浆锚杆R25, 长度3.5 m, 间距0.75 m, 梅花形布置, 遇卡钎时可采用自进式中空注浆锚杆R25Z。锚杆材料极限抗拔力不小于180 k N, 注浆采用1∶1水泥浆, 注浆压力控制在0.8 MPa, 浆液扩散半径0.5 m。
3) 锁脚锚杆:采用中空注浆锚杆R32, 长度4 m, 沿侧墙上中下各设2根, 锚杆材料极限抗拔力不小于230 k N, 如遇周边位移较大时, 可用管径φ42的注浆小导管代替。端墙的参数按侧墙参数执行。
2.2.5 施工实时监测
监控量测是新奥法施工三要素之一, 鉴于本工程存在软弱围岩以及断层破碎带, 为此更应当严格按设计要求进行拱顶下沉和周边收敛位移的量测, 通过监控量测的信息反馈及处理, 及时调整支护参数, 以有效地确保洞室结构的安全。监控时, 根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法及量测目的编制量测计划, 采取专门的量测小组实施量测计划, 及时反馈信息指导施工。另外本合同段量测工作的重点为围岩破碎带、大变形段和围岩高地应力易发生地段, 在以上地质条件下, 洞身开挖后容易发生坍塌、大变形等, 因此要加强量测工作, 严格按照设计要求进行监测。
根据监测数据结果, 当位移-时间曲线出现反弯点时, 则表明围岩和支护已呈不稳定状态, 此时应密切注意围岩状态, 并加强支护, 必要时暂停开挖。根据洞库周边实测位移值或用回归分析推算的相对位移值与表列数值相比, 当位移速率无明显下降, 而此时实测位移值已接近表列数值, 或者喷层表层出现明显裂缝时, 立即采取补强措施, 并调整原支护设计参数或施工方法。围岩的预计变形量确定后, 即可按规范要求建立管理基准, 并根据管理基准判断围岩的稳定状态, 决定是否采取补强加固措施。
3 结语
本文根据洞库中软弱围岩以及断层破碎带特点, 采取“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”等措施, 提出了洞库开挖、初期支护等重点工序施工措施, 实践效果表明, 所采取的措施能确保工程按期保质保量完成, 并且施工安全性高, 可为同类工程提供施工参考。[ID:001212]
参考文献
[1]高攀科, 毛红梅, 宋秀清, 吴恒滨.隧道软弱断层破碎带施工控制技术研究[J].探矿工程:岩土钻掘工程, 2012, 56 (10) :69-71.
[2]宋乐健.隧道断层破碎带施工技术探析[J].建材发展导向, 2012, 34 (5) .
[3]范广平.浅谈隧道断层破碎带施工技术控制[J].中国科技博览, 2010, 30 (24) .
破碎施工 篇10
1 工程概况
本合同段司马台隧道位于北京市和河北省交界处司马台长城脚下,为分离式双车道单向高速公路隧道,左幅范围LK1+888.5～LK3+162,长1 273.5 m,Ⅱ类围岩长度30 m,占隧道总长度的2.3%,Ⅳ,Ⅴ类围岩长度1 243.5 m,占隧道总长度的97.7%;右幅范围RK1+909.5～RK3+190.5,长1 281 m,Ⅱ类围岩长度30 m,占隧道总长度的2.3%,Ⅳ,Ⅴ类围岩长度1 251 m,占隧道总长度的97.7%。建筑界限:净宽10.75+2×0.75=12.25 m,净高5 m,为2.1%上坡。设计行车速度:按80 km/h设计。复合式衬砌在初期支护和二次衬砌之间设复合防水卷材。Ⅱ类围岩超前支护结构图见图1。该隧道进口处为偏压、浅埋段,最浅埋深为2.5 m,围岩部分已处于风化壳,属元古代强风化钾长花岗岩;从开挖的岩层来看,节理裂隙发育,层间结合差,呈大块状结构、碎块结构状,岩块间咬合力差,夹层杂乱,风化严重,岩层较软,易掉块,岩石自稳能力差。为保证在以上岩层作用结构下能够顺利进洞,我们采用了超前小导管注浆辅助支护与初期支护相结合的方法,实践证明此方法能够有效固结软弱、破碎岩层。
2 注浆材料和小导管施工参数的确定
2.1 注浆材料确定
小导管注浆材料可分为粒状材料和化学浆材两类,粒状浆材主要有纯水泥浆和黏土水泥浆,一般用于裂隙宽度大于1 mm的软弱、破碎带。根据司马台隧道进洞的围岩情况(节理发育、裂隙较大、夹层杂乱、石质较软)及施工原材料广泛、方便的情况,我们选用水泥浆液。根据超前小导管注浆后,架立格栅钢架及系统锚杆、掌子面钻眼、装药施工时间约5 h,能够满足水泥浆液凝固时间,不会因放炮受到很大影响。
2.2 超前小导管施工参数确定
超前小导管采用ϕ50 mm无缝钢管,导管长度为4 m。
超前小导管沿隧道开挖轮廓线151°布置,向外倾斜,倾斜角为10°,遇浅埋段时,为避免小导管穿透岩层,可适当减小倾斜角度。
小导管环向间距0.33 m,纵向排距2.5 m。注浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa。注浆参数确定:水泥水灰比:W/C=1∶0.45。注浆扩散半径R确定:R=(0.6～0.7)L0。其中,L0为小导管中心间距,m。单根小导管注浆量Q按下式计算:Q=πR2Ln。其中,R为水泥浆液扩散半径,m;L为小导管长度,m;n为围岩空隙率,%。
3 施工方法
1)施工准备。a.熟悉设计图纸、地质,确定注浆原材料来源。b.通过试验确定注浆半径、注浆压力、单管注浆量,选取小导管纵环向间距。c.检查注浆所用设备的良好性,连接管路的密封性能。d.准备注浆工作平台。2)小导管制作。小导管采用ϕ50 mm,壁厚4 mm无缝钢管,管壁周围钻ϕ8 mm、间距为15 cm的梅花状注浆孔,距管尾15 cm用ϕ10 mm钢筋焊成圆形钢箍,套在小导管外圈(见图2)。3)钻孔。由测量人员用红漆在掌子面周圈按设计要求准确点出钻孔位置,然后炮工用钻机对准点位直接钻孔至设计深度,钻孔孔径一般比小导管外直径大1.0 cm～1.5 cm,钻孔中钻机需隔开一定距离,否则因钻机向岩体注水过多,可能导致围岩塌滑。4)安设小导管。钻到设计深度后,用水或高压风清孔,确保孔体通畅。用不带钻杆的钻机本身将小导管打入,杆尾外露15 cm,确保杆尾钢箍封闭钻孔与小导管之间的缝隙。5)拌浆。用拌浆机按试验配合比拌制水泥浆,水与水泥用秤进行称量,水泥浆要搅拌均匀,不要留有水泥块。注浆过程中人工用铁锹随时搅拌贮浆筒中水泥浆,防止水泥沉淀造成不均匀现象。6)注浆。注浆前用喷锚料封闭小导管周围岩体,防止漏浆;并用清水进行试压,检查注浆泵与其管路是否正常。注浆顺序从拱顶顺序对称向下进行,先注无水孔,后注有水孔。如果有窜浆或跑浆现象,则可间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后,利用止浆阀保持孔内压力,直至浆液完全凝固。注浆过程中应控制注浆量,即每根小导管内以达到规定注入量时就可结束;若孔口压力已达到规定压力值而注入量尚不足时,亦应停止注浆,以防止压裂开挖面。7)注浆效果检查。注浆结束后应钻孔检查,根据芯样鉴定注浆量是否达到设计计算要求;根据注浆量判断注浆过程中漏浆是否严重,并估算扩散半径是否与设计计算相符。如果总注浆量未达到设计要求,应进行补孔注浆。
4注浆处理后的效果
1)据岩体力学方法分析,隧道施工中支护结构与围岩相互作用,组成一个共同承载体系,其中围岩为主要的承载结构。超前小导管注浆预支护对软弱、破碎围岩地段施工,改善了岩体的物理力学性能。从开挖的已加固围岩段来看,水泥浆液能够在岩体裂隙中互相串通,使岩层挤压填充密实,胶结牢固,充分发挥了围岩的自稳能力。为司马台隧道进洞口存在浅埋、偏压的情况下能够顺利进洞提供了前提保障。2)通过小导管注浆挤压和水泥浆水化作用下,使固结范围内的岩层含水量得到了有效的降低,经取样做含水量对比试验知:含水量降低了53.6%。3)小导管注浆挤密预超前支护施工,减少了小塌方事故发生,保证施工中的安全,保持了正常施工秩序,提高了工作效率,使进度有了明显的加快。4)小导管注浆后与围岩形成整体,起到管棚的作用;同时小导管与格栅钢架焊接形成一体,使围岩下沉压力能够均匀分部到钢拱架上,更能够加强围岩的整体性,提高围岩的自稳能力,能充分体现新奥法施工的特点。
5施工中的体会
超前小导管注浆工作看似简单,但它关系到开挖工序的安全和开挖的进展速度。如注浆方法不当或注浆技术不过关,使浆液未按设计要求准确地进入预定的注入范围,会出现没注到的部位,即遗漏部位,这些情况就是日后出现漏水、塌方事故的祸根。因此,控制好小导管注浆的每一道工序,才能保证超前支护起到应有的作用,为下道工序提供安全、进度保障。
在施工过程中,注浆这一道工序尤为关键,注浆压力可通过压力表进行控制,而注浆量的控制比较困难,我们在注浆管路上安装记录浆液流量的流量计,使用这一装置,可以使我们更准确地记录注浆量,掌握注浆压力与注浆量的关系,把这一结果用于施工指导,使注浆效果更加理想。
摘要：通过工程实例介绍了隧道软弱、破碎围岩地段超前小导管预注浆施工过程,了解该支护的施工工艺,并对实施效果进行验证,对施工中的经验进行了总结,对不足之处提出建议,从而保证超前支护起到应有的作用。
关键词：软弱破碎围岩,辅助支护,超前小导管注浆,施工
参考文献
[1]黄成光,于敦荣.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.
破碎的人生 篇11
你在工作，有邮件提示，赶紧打开看看——垃圾，删了；工作的，处理一下；朋友的，抽空回复；网购促销的，点击链接看看——由此可能进入游离状态，因为一个网页接着一个网页，欲望和诱惑没有止境。谷歌曾推出过著名的“链接流行度”，用来衡量各个网站的价值和受欢迎程度，而搜索引擎和社交网络使得这类考量数据变得自然而丰富。
这还不是典型的碎片化场景。看一场电影，手机报来了，边听着影院的音响便浏览天下大事；吃饭就更明显了，经常在餐馆里看到一个菜端上来后围桌的几个人蜂拥而上——不是吃它而是拍它，拍完顺势就通过手机发到微博，美其名曰“分享”；就是开车这样相对完整的过程，也会穿插着听音乐、听新闻、看手机、接电话、等红灯时打电话跟朋友聊天等无数细节；而坐地铁和公交车的时间就最加开放了，工作和生活的所有“干扰”都会不期而遇。
Anyway，你不得不承认，你每天被外界和自己分割得支离破碎，完整的时间几乎所剩无几。时间的碎片化体现在每个应用的完成时间很短，一般不超过几分钟到10多分钟，而启动每个应用的时间都是随机的。根据经理世界网最近的一项读者调查显示，不被外界打扰、相对完整的时间只剩下了睡觉、吃饭、看电影（前提是手机关机或震动），而我们以往认为不该被打扰的项目，比如运动和做爱，在今天都已进入了碎片化的过程。
在人类诞生之初，最早的交流方式是手势，它远早于语言，不过随着技术史的演变，人类与机器之间的交流已经简化成了一个动作——点击，它显然比手势和语言都更符合人类的惯性和条件反射。短信、微博、电邮、即时通信、网购、社交网络等等，这些无处不在的小东西都是我们的心头之爱，没有什么力量能够让我们将其屏蔽。据统计，传统职场上每个人每个工作日开小差的时间是2.5个小时，然而在手机、电脑等互联网络盛行以后，“开小差”的时间更加飞速增长。
只是一个不幸的事实是，走神的时间久了，我们也许会忘了主干道在哪里，每当短信铃声或电子邮件的提示音响起时，就是我们被操控并失去控制的时刻。德国资深媒体人弗兰克·施尔马赫在新近出版的《网络至死》一书中就尖锐地指出，我们正陷入空前的“网络统治一切”的危机之中，就像赫胥黎在《美丽新世界》中忧虑的那样，人们会渐渐爱上压迫，崇拜那些使他们丧失思考能力的技术，而现在这技术就等同于网络。我们越来越依赖虚拟世界——网络所创造的一切，人们已经无法想象没有电脑、没有网络的生活，我们好像患上了某种强迫症，一遍遍地刷新网页，而短暂的断网也使我们心绪不宁。注意力极易分散，记忆力严重退化，想象力和创造力被极度扼杀……我们在网络越来越强大的信息世界面前，越来越措手不及，越来越被机器所主宰。
信息的同时属性抛给人类最大的问题就是“多任务处理”。施尔玛赫调侃“多任务处理是这个信息社会最大的美德”，这个本是电脑处理器运行的方式，如今已经变成我们的生活方式。同时做很多事情，就意味着我们要不停地被干扰，又不得不无休止地解决这种干扰。
施尔玛赫提醒人们，目前需要关注的并非人脑生物学意义上的退化，而是多任务处理的趋势。网络把时间切割成了薯片，“对一件事物注意力的丧失使得我们越来越多地丢失了自己。” 当我们从事一件事情的时候，如果中途被打断，则需要大约25分钟才能重新回到被打断前的状态。而根据《纽约时报》的一项调查，大约有40%的人在被忽然打断之后，会忘记接着回去处理之前的事情，转而去干一些别的事。
今天越来越多的人陷入了这样的窘境，忽然想不起来正要做什么或者说什么。如果这种忽然短路的情况接二连三地发生，我们甚至越来越难以区分什么是重要事情，什么是不重要的。正如前段时间流行的一个段子，原以为玩微博是打发碎片化的时间，结果发现微博把完整的时间都打碎了。施尔玛赫在书中有一段精妙的总结：“为了制造一个工具，人们首先要有一个想法。但更常见的情况是，人们拿着一个工具首先会想是不是也可以用来改变自己对世界的看法。”此时，主体与客体，人类与工具间的关系产生了奇妙的错置。“我们可能会淹死，我们的灵魂可能一败涂地，我们可能没有屈服于邪恶的诡计，而惨败在不可阻挡的小调、信号和小文章上。”美国哲学家丹尼尔·丹尼特曾有些耸人听闻地指出。
经常在大学里的公开课上听到教授们抱怨自己带的硕士生和博士生已经没法好好地读懂某位作家的小说或者深入研读一份统计报告了，因为他们已经习惯于接受各种密集型信息的轰炸，却无法安安静静地把一整部文字读下去。这就是现代人的强迫症吧，即使我们遇到了一本钟爱的书并且享有一个宁静的午后，也还是会不时地看一眼手机，生怕错过了什么信息似的。诺贝尔经济学奖得主赫伯特·西蒙早在1972年就断言，信息需要耗费注意力，信息的洪流带来的最大可能就是注意力的普遍贫乏。
这个社会已经没有所谓最能干的人，而只有获得信息最多的人，比如很多经济学家已经开始从twitter上获取最新的经济信息了。我们之所以创造出这种新式的社交网络，是因为我们相信信息的交换会带来很多好处，会有益于巩固全方位的社会关系。“我并不需要知道为什么希尔顿这么有名，但是如果我不知道她是个名人，我没法融入这个社会。”这是公众普遍的心声。
美国心理学家乔治·米勒给我们重新下了个定义：食信息动物。人们对信息充满了饥渴，其生存目标只剩下了一个问题：我要的那则新闻来了吗？自从数字技术产生后，信息复制和传播的规模产生了爆炸式的飞跃，2005年一个人产生的信息量大约相当于一摞10米高的书，照此速度，到2015年大约相当于100米高的书。手机、电脑、互联网一度是信息爆炸来源，而云计算更是让我们同时拥有了两个脑子，一个在头颅里，一个在云端。
现在越来越多的人不是缺乏阅读的兴趣，而是丧失了系统阅读的能力。阅读生理学权威玛雅内·沃尔夫认为，阅读最核心的秘密就在于可以让读者的大脑获得自由思考的时间，而这种思考所得远远超过他们在阅读之前所拥有的认识。我们现在的问题并不是没有思考，相反我们得到的东西比以前多得多。我们的问题在于，现在同时接受过多过量的信息，就像电流超载容易烧断保险丝一样，我们也会陷入头脑短路的境地。
一个合格的阅读者需要更多的时间去思考文字背后的东西，而不仅仅是接受更多的文字信息。这种不易察觉的阅读延迟，梳理了我们的线性思考，使得我们的意识变得规律而有条理。但是我们却生活在一个“越多越好”的互联网时代，让我们不再拥有那段可贵的阅读延迟的时间。
但是，面对可以淹没我们的信息大潮和都快破碎成粉末状的生活，我们真的束手无策坐以待毙吗？当然不是。施尔玛赫指出，我们必须学习的是哪些信息重要，哪些不重要，这可能是哲学最重要的时刻，现在的事实是，我们如今不再只是接受知识，而是永远自己生产知识。更何况，“谷歌非但不会使人变笨，反而可能让我们变得更聪明，因为使用Google时，我们大脑的活跃区域比平常阅读时要多得多。”
泥水盾构过破碎岩带施工技术 篇12
广佛线地铁隧道某标段包括2个盾构隧道区间,隧道内径∅5 400,外径∅6 000mm,管片环宽1.5m。工程采用2台日本三菱公司生产的∅6 260型泥水平衡式盾构施工。
当左线盾构在穿越雷岗东断裂带时地质发生明显的突变,出现大量粒径不一的角砾岩块,最大粒径在40cm×20cm以上,岩体破碎、强度高,大粒径角砾岩块频繁堵塞采石箱、泵、管路,严重影响盾构的掘进。盾构从178环掘进至211环耗时将近1个月时间,平均每天不到1.4环。
分析发现,左右线在断裂带内均有1个硅化构造角砾岩形成的山包侵入隧道断面内。硅化构造角砾岩较为破碎、粒径不均、极硬,岩石天然单轴极限抗压强度最大达126MPa。根据分析统计,山包侵入到右线隧道断面内的体积最少是左线3倍,盾构穿越该角砾岩山包将比左线还困难。为了解决该难题项目部成立技术攻关小组,通过不断尝试和努力,终于克服这种恶劣地质条件,顺利完成了盾构隧道掘进施工。
2 技术措施
2.1 加密补充勘探
广州以及周边地区素有地下博物馆之称,地质复杂多变,特别是在断裂带内,由于早期的地壳运动使岩层受力发生脆性破裂而形成极其复杂的地质构造。这种地质构造通常无规律可循,地质勘探钻孔间距过大,难以揭示真实的地质情况,要加密补充勘探方可更好地摸清地下情况。通常地铁施工地质勘探孔的间距是30m左右,而在断裂带这种复杂地质构造区域内,勘探孔的间距需加密到5m左右(钻孔梅花形布置)。
详勘探孔未揭示断裂带内有岩石层侵入隧道断面内,通过采用上述勘探方法布置20个勘探孔找出了隧道断面内岩层的分布范围(图1)。
2.2 岩体预先处理
右线断裂带内通过加密补勘确定有一个角砾岩山包侵入隧道断面内,其岩性为硅化构造角砾岩,岩体破碎、粒径不一、强度高(126MPa),并且分布范围较大(纵向分布范围约40m,其中约有24m为全断面岩层),侵入到隧道断面的基岩面高,约占隧道开挖断面体积的70%。根据左线经验,由于岩体破碎致使盾构强行掘进通过很困难,因此结合补勘的地质情况和地面情况决定采用人工开挖圆形竖井,清除大部分岩层,剩余岩石则依靠盾构直接切削通过。
由于岩体强度高,人工开挖或爆破过程中若凌空面太小,那么难度增大速度也将大打折扣,因此在综合考虑竖井的结构受力和地面条件的情况下,圆形竖井内径设计为4m,竖井连续布置在隧道正上方(图2)。在竖井施工过程中视地层情况进行了扩挖,以尽可能多地清除岩体。同时,为方便盾构通过,在隧道顶50cm以下的竖井护壁采用玻璃纤维钢代替钢筋,并采用C10的特配混凝土进行浇筑。竖井采用M5水泥砂浆回填至隧道顶1m,以减小盾构通过竖井区域时对刀具的磨损,并为盾构通过时开仓提供条件。
2.3 设备的改造
竖井取砾的辅助施工虽将隧道断面内的硅化构造角砾岩清除大部分,但仍还有将近30%的岩体需靠盾构直接切削通过。由于岩体破碎、粒径不一、强度高,盾构直接通过仍有很大难度,因此需在盾构始发前对设备进行改造以增加盾构对这种硅化构造角砾岩地层的适用性,确保右线盾构快速的通过。具体设备改造如下。
1)减小刀盘开口率由于岩体破碎,在切屑过程中岩体容易整块剥离,若刀盘开口率过大,剥离下来的大块砾岩将无法通过送泥管道输出,大量堆积在土仓里面,将增加开仓取砾的次数,影响施工进度,因此将刀盘的开口减小到26%,减少粒径大于25cm的砾岩块进入到土仓内。
2)环流系统中继泵全部换成大功率泵由于岩石切屑下来的碴土比重大,加上岩体破碎切屑过程将有很多粒径不一的碎石直接剥落到土仓内,环流带碴比较困难,因此将环流系统的中继泵全部更换成大功率泵,以提高环流系统的输送能力。
3)安装破碎机在1号台车位置安装破碎机破碎进入管道的砾岩块,防止正推过程中砾岩块堵塞管道。
4)安装人闸设备假如盾构穿越破碎岩带时出现异常情况,如刀具过快磨损、偏磨和土仓内砾岩块无法带出而又无法自然开仓时,可通过气压开仓来换刀、取砾。
2.4 刀具的配置
破碎带内岩体强度高,单轴抗压强度最高达到126MPa,平均也有77MPa,因此掘进需配置全断面的滚刀。目前市场上镶合金粒的滚刀适合硬岩中掘进,但在实际应用中仍然存在不足,需做改进才能更适用于此类地层。
1)由于镶合金滚刀的合金粒硬度远大于母体合金硬度,开挖过程中母体磨损速度较快。一旦刀刃母体磨损较大,可导致合金粒脱落,从而使滚刀寿命缩短,因此配置刀具时,对滚刀进行了改进,增加了刀刃的厚度,将原设计厂家的刀刃厚度25mm改进为30mm,提高滚刀的寿命。
2)由于刀盘外圈呈凸球面,安装此位置的滚刀转动过程中受到一定的侧向挤压力,迫使滚刀刀刃单边快速磨损。为避免出现这一问题,刀具配置时将原镶合金滚刀改进为刀刃侧边加焊耐磨焊层,加强刀刃的耐磨度,达到提高滚刀寿命的目的。
2.5 掘进参数的控制
1)掘进速度的控制盾构掘进速度决定于刀具入岩的进尺,速度越大刀具入岩的进尺越大。由于岩体裂隙发育,刀具进尺过大容易使开挖掌子面的岩体沿裂隙整块剥离,起不到碾碎岩体的作用。而剥离下来的大块岩块无法通过环流系统带出,会堆积在土仓内影响盾构的掘进。另外由于滚刀结构比较特殊,合金粒硬度远大于母体硬度。为减小母体的磨损量,提高滚刀使用寿命,滚刀的进尺必须控制在合金粒的高度(15mm)以内,并且刀盘的转速也不宜过快,一般不能超过0.8rap/min,以减少刀具受到的瞬间反冲力。
2)泥浆粘度的控制岩层中切屑下来的碴土比重较大,因此需要适当提高泥浆粘度,以便碴土的顺利带出,通常在此类地层泥浆粘度要控制在25s以上。
3)环流逆推正洗泥水盾构掘进时,环流通常是采用正循环的。而在破碎岩层中掘进时,由于岩体破碎会有较大粒径的碎石进入土仓而无法从排泥管带出,使环流堵塞无法掘进。出现环流堵塞情况后立即采用逆循环掘进,这样排浆管口位置较高,大粒径的碎石不易进入管内,可大大减少开仓取砾的次数。
2.6 检查刀具、清碎石
该破碎带内岩石强度高,刀具磨损较快,另外无法通过环流带出的大粒径碎石将会积存在土仓内,因此掘进过程中应密切关注推力、扭矩的变化,当推力、扭矩异常增大时应立即停机开仓检查刀具,清除土仓内积存的碎石。
由于该硅化构造角砾岩山包完全被全风化层包住,虽岩体破碎但未与地下水连通,没有基岩裂隙水,加上竖井取砾时在隧道正上方浇筑了1m厚的M5水泥砂浆,因此在区域内进行常压开仓换刀、取碎石。
3 应用效果
右线施工时采用上述技术措施,仅用7天时间就成功穿越了40多米的破碎岩地层,比预定工期提前了80天,为广佛线的如期贯通奠定了基础。
摘要：当泥水盾构通过岩层破碎带时,块石未经刀具碾磨直接进入土仓,会经常堵塞采石箱、泵、管路等,从而严重影响盾构的掘进。本文通过工程实例介绍泥水盾构过破碎岩带的一些技术措施,以供同仁参考。
关键词：泥水盾构,破碎岩,施工技术
参考文献
[1]刘永强,王珏明,张祖威.盾构刀盘改进及应用研究[J],工程机械,2010,(5):12-15.
[2]竺维彬,鞠世健,等.复合地层中的盾构施工技术[M],北京:中国科学技术出版社,2006.