Ⅴ级围岩（精选4篇）
Ⅴ级围岩 篇1
基于某隧道洞口段处于Ⅴ级围岩段的地质特性,结合工程上常用的相应围岩段适应洞门形式,分析这样地质特点的隧道洞口处于Ⅴ级围岩时柱式洞门适用性。假定Ⅴ级围岩洞口地段地质概况及仰坡坡率,并根据假定概况进行尺寸计算,然后进行稳定性验算,从而确定此Ⅴ级围岩段的洞口是否适合柱式洞门。
研究背景
工程中在进行隧道的洞门形式选择的时候,常用的洞门形式及适用情况一般有如下几种。
洞口环框。适用于Ⅰ~Ⅱ级围岩段,而且当地势陡峻又排水的要求时,可以只修建洞口环框,起到加固洞口以及减少洞口雨后滴水作用。
端墙式。适用于Ⅱ~Ⅲ级围岩段,地形尽可能开阔,围岩要稳定。洞门主要由端墙和排水沟以及它的洞门顶构成成。其中端墙的作用主要是抵抗洞门上的山体纵向推力以及支持端墙式洞门洞口上的仰坡。
翼墙式。适用于Ⅳ级及以上围岩段,翼墙主要起到抵抗洞口正面山体的纵向推力,增加翼墙式洞门稳定性的作用。
柱式。适用于Ⅳ级围岩段中仰坡有下滑的可能性,而且又受地质以及地形条件的限制而不能设置翼墙时可优先考虑设置柱式洞门。
削竹式。适用于洞口段有较长的明洞衬砌,因为洞门背后较大范围是回填土,所以山体的推滑力不大,设置削竹式比较合适。
本研究主要以《公路隧道设计规范》(JTG D70/2-2014)为参考,通过分析Ⅴ级围岩段地质条件以及工程经验适用条件,研究隧道是否适合柱式洞门,并给出初步设计尺寸,验算稳定性,从而最终得出结论。
隧道洞口地质概况
进口洞口浅埋段,埋深0.0~35m,为Ⅴ级围岩段。围岩主要以残坡积层和泥岩构成,岩体呈碎石状松散结构,风化裂隙较为发育,拱部比较容易发生塌方事故,侧壁自稳性较差。
出口洞口浅埋段,埋深0.0~25m,为Ⅴ级围岩段。围岩构成主要是残坡积层,岩体整体呈碎石状松散状结构,风化裂隙比较发育,比较容易形成坍塌。
进口段洞口坡度大致为25°~35°,围岩级别为Ⅴ级,上层地层厚度较厚,而且洞口段地下水贫乏,不用设置特殊防排水措施。所以,考虑到施工和支护方面上的便利性,进口端左、右洞门形式可初步考虑采用柱式洞门。
出口端地表是斜坡地表,围岩级别是Ⅴ级,洞口坡度30°~40°。上覆土层很厚,围岩压力也很大,考虑采用柱式洞门。
进口和出口段就假定的地质条件而言整体大致符合柱式洞门使用条件,关键在于验算Ⅴ级围岩条件下的洞门稳定性。
尺寸计算以及稳定性验算
考虑到进口端和出口端的地质情况相仿,洞口坡度也一致,所以将隧道进、出口的洞门进行统一设计。将坡度设为1:0.25,墙身厚度1.3m。洞门的墩柱安排在A部分,这里是主墙受力最大部分,宽度设置为1.5m,厚度1.3m,高度和洞门相当。基础的埋深初步设置成1.5m,仰坡的坡率为1:1.25,洞门顶部到衬砌拱顶的外缘的距离设置为2.5m。H=1.5+8.09+2.5=12.09m,计算图式如图1所示。
土压力系数确定
根据莫尔圆中半圆解、半数解法可知土压力系数:
式中:λ为土压力系数,ϕ为内摩擦角,β为隧道顶部地面斜坡坡脚。
然后进行校验。隧道洞门计算图示的B部分的稳定性以及强度来确定主墙的尺寸,隧道洞门计算图示的A部分这个墩柱与端墙一起作用的部分来确定墩柱尺寸。
采用的基本公式
(1)洞门墙的抗倾覆稳定性验算:
式中:K0为倾覆稳定系数,M0为各个水平力对墙趾的倾覆力矩,My为各个垂直力对墙趾的稳定力矩。
(2)洞门墙抗滑移稳定性验算。
式中:Kc为滑动稳定系数,E为墙后主动土压力的水平分力,N为作用于基底上的垂直力,f为基底摩擦系数;α为基底倾斜角。
(3)洞门墙基底合力偏心距计算。
式中:e为水平基底偏心距,B为水平基底宽度,其他符号含义同式(2)、(3)。
(4)洞门墙基底应力计算。
式中:σmax为基底最大压力,σmin为基底最小压力,其他符号含义同式(4)、(5)。
(5)洞门墙墙身截面的偏心距以及它的强度计算。
偏心距:
式中:M为计算的截面上各个力对截面的形心力矩之代数和,N为各个作用于计算截面上的垂直力之和。
截面应力:
式中:A为计算截面面积,W为计算截面地抗矩,NM、意义同式(8)。
B部分计算为。
土压力:
自重:
(1)抗倾覆验算
计算结果表明,满足抗倾覆的要求。
(2)墙身截面上的偏心验算
偏心距:
(3)墙身的截面强度验算
应力:
出现负值,结构将发生应力重分布,应力重分布之后的最大应力值为:
满足墙身截面的强度要求。
计算表明,墙身厚度为1.3m,满足基本要求。
A部分计算结果。
由于A的部分是墩柱和端墙一起承担荷载的地方,安排在洞门受荷最为大的地方。所以,把A在墙身原有厚度基础之上再加1.3m。
土压力:
自重:
(1)抗倾覆验算
所以满足抗倾覆。
(2)抗滑移验算
满足抗滑移
(3)基底合力偏心距验算
基底偏心距:
满足要求
(4)应力验算
基底两边缘点法向应力σ1、σ2
两者都小于[σ]=6.0Mpa,满足要求。
(5)墙身截面的偏心验算以及它的强度验算
满足偏心距要求。又由:
应力重分布后最大值:
满足墙身强度要求。综上所述,洞门尺寸满足要求。
建议
本文研究了处于Ⅴ级围岩段的隧道洞口地段对于柱式洞门的适用性。结果表明:
(1)当围岩处于Ⅳ级以上级别时,由于围岩条件较差,大多选取翼墙式洞门,但当仰坡有下滑的可能性,而又受地质条件的限制从而不能设置翼墙时可考虑采用柱式洞门;
(2)对于以上的情况进行假定尺寸验算稳定性后,结果显示都为满足,故确定当隧道的进、出口段处于Ⅴ级围岩时都可采用柱式洞门;
(3)洞门尺寸作用为验算洞门稳定性进而确定柱式洞门可用,结果显示满足。对于洞口处于Ⅴ级围岩段的隧道具有一定参考性。
Ⅴ级围岩 篇2
1 长管棚的施工方法
对于Ⅴ级围岩, 长管棚应采用φ108×8进行超前支护, 并设护拱, 护拱长度为2米, 厚度为0.7m, 拱内预埋φ133×4导向钢管, 环向间距50cm, 仰角1°, 钢管与钢拱焊接牢固。钢管设置于衬砌拱部, 管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm, 平行路面中线布置。长管棚施工应注意以下几方面:
1.1 施工前, 应根据设计洞门的里程和标高刷好洞门仰坡, 如果仰边坡石质不良或为土质时, 应根据地质用水平锚杆、挂网、喷砼加固, 保证其稳定。
1.2 护拱应按设计设置钢支撑工字钢拱架, 焊好纵向连接。应注意预留保护层。
1.3 在钢拱架上, 按管棚设计位置 (间距和水平标高、仰角) , 准确的焊上导管, 导管为Ф133mm, 外端焊一个法兰盘, 用来平衡钻孔和压浆的后座力, 里面一端用胶纸封口, 以防砂浆流入。导管的导向直接影响管棚的质量, 必须严格按设计安装。
1.4 搭设钻孔操作平台, 应根据钻机钻最低眼标高和安钻杆长度的要求设置, 宽度为整个洞门。
1.5 压浆液仅在花管内进行, 故应进行花管安装, 压注浆液, 然后清除管内浆液。最后和普管一起逐根压水泥浆。压水泥浆可用浆筒随加随压直到注满为止, 最后堵口。压浆时应注意将压浆管伸入孔底, 保证压浆饱满。待水泥浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。
2 超前小导管注浆施工方法
本标段所有Ⅴ、Ⅳ级围岩段均设计有超前小导管注浆加固, 用于隧道超前支护。超前小导管采用φ42×4钢管, 长4.0m, 环向间距40mm, 外插角15°, 纵向间距≥1000mm。前端做成尖状, 并在孔壁上每隔15厘米钻梅花形布置的溢浆孔, 钢管尾端焊Ф8钢筋加强箍。环间搭接长度不小于1m。小导管施工的主要工艺流程如下:
2.1 钻孔:
采用风钻 (YT28型) 钻孔 (Ф50mm) , 沿拱部开挖轮廓线范围内布置 (径向注浆管除外) 。环向间距40cm, 钻孔外倾角为15°。钻孔深度应大于钢管长度, 采用锤击或钻机顶入, 顶入长度不小于管长的90%。
2.2 安装:
加工好的导管插入已钻好的眼孔, 为充分发挥小导管的支护作用, 宜将导管尾部焊接在已架好的钢拱架上。
2.3 注浆:
注浆应在导管安设好并封闭工作面的情况下进行, 工作面封闭采用喷砼, 厚度不小于5cm。注浆采用1:1水泥浆, 注浆压力按设计或有关规范确定。
2.4 注意事项:
正确布设导管孔, 并控制好外倾角和孔深;注浆前要封闭工作面, 并用止浆塞防止漏浆、跑浆;注浆顺序为由拱脚向拱顶进行;作好压浆记录, 检查注浆效果 (可根据注浆量和注浆压力进行判断) ;防止浆液溢出有效注浆范围。如发现注浆量持续增长而注浆压力稳定时应停止注浆等待一段时间后再注;注浆施工期间应定期对地下水进行取样检查, 如有污染, 应采取措施。
3 喷射混凝土施工方法
3.1 材料选择:
水泥优先选用普通硅酸盐水泥, 标号不低于32.5号, 砂采用坚固耐久的中粗砂, 细度模数大于2.5, 且泥土杂物含量不大于3%, 含泥量不大于5%, 云母含量不超过2%, 硫化物与硫酸盐 (折算为SO3) 含量不大于1% (重量) , 有机物含量用比色法试验, 颜色不深于标准色。
3.2 外加剂:
速凝剂、减水剂、早强剂。减水剂早强剂根据业主提供的厂家进行采购;速凝剂应使用液体速凝剂。
3.3 喷射砼配合比:
选择喷射砼的配合比, 既要考虑砼强度和其它物理力学性能的要求, 又要考虑施工工艺的要求。
3.4 喷射砼顺序:
喷射砼顺序应先墙后拱, 岩面不平时, 应先喷凹处找平。在边墙部分为自下而上, 从左到右或从右到左, 并注意呈旋转轨迹运动, 一圈压半圈, 纵向按顺序进行, 旋转半径一般为15cm, 每次蛇行长度为3~4m。在拱部拱脚至拱腰处, 自下而上, 拱腰至拱顶由里 (有砼处) 向外喷射砼。当岩层松软易坍方时, 喷射作业应紧跟作业面, 初喷应先拱后墙, 复喷应先墙后拱, 喷射砼时, 其喷射砼速度不宜太慢或太快, 适时加以调整。
3.5 喷射质量检查:
按规范检查喷射表面, 是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象, 如有及时清除重喷;喷体达一定强度后可用锤击听声, 对空鼓脱壳处及时进行处理;钻眼量测, 厚度不够处补喷;及时测定回弹率和实际配合比, 以指导下步施工;作喷体试件进行力学试验。
4 钢拱架施工方法
4.1 钢拱架的制作做到尺寸准确, 弧形圆顺。
钢筋焊接 (或搭接) 长度满足规范要求;焊接成型时, 让钢架两侧对称进行, 钢拱拱架主筋对称中心与轴线重合, 接头处相邻两节圆心重合, 连接孔位置准确。钢拱架加工后先试拼, 检查有无扭曲现象, 接头连接每榀之间可以互换, 断面尺寸允许偏差±20mm, 扭曲度20mm。钢拱架单元组装, 将各单元主筋、加强筋、架立筋及接头钢板焊接成型, 单元间用螺栓连接, 堆放和运输时不得损坏和变形。
4.2 钢拱架的安装
安装工作内容包括:定位测量、安装前的准备和安放。
4.2.1 定位测量
首先测定出线路中线, 确定高程, 然后再测定其横向位置;钢拱架设于曲线上时, 安设方向为该点的法线方向;安设于直线上时, 安设方向与线路中线垂直。安装允许偏差为:安装间距不大于±5cm, 保护层厚度≥2cm, 倾斜度不大于±2°。
4.2.2 安设前的准备工作
运至现场的单元钢拱架分单元堆码, 安设前进行断面尺寸检查。及时处理欠挖侵入净空部分, 保证钢拱架正确安设, 钢拱架外侧有不小于4cm的喷射混凝土, 安设拱脚或墙脚前, 清除垫板下的虚碴, 将钢拱架置于原状岩石上, 在软弱地段, 采用拱脚下垫钢板的方法。
4.2.3 钢拱架按设计位置安设
钢拱架与封闭混凝土之间紧贴, 在安设过程中, 当钢拱架与围岩之间有较大间隙时安设垫块, 垫块数量大于10个, 两排钢拱架间沿周边每隔1m用Ф22的纵向钢筋焊接, 形成纵向连接系。拱脚高度不够高设置钢板调整。
5 结语
综上, 支护施工技术在隧道施工中占据着重要的比重, 它是隧道施工的前提保证, 基于作者能力的限制, 文中存在的不足之处望行业同仁多多指正, 在今后的工作与学习当中亦会加强相关理论知识的学习, 争取为我国在支护施工技术的应用研究中作出更大的成就。
摘要：保障工程质量技术是关键, 本文结合作者多年工作经验, 以隧道支护施工技术的应用研究为主题, 依次论述了长管棚、超前小导管注浆、喷射混凝土、构筑钢拱架等的施工方法, 以供读者参考。
关键词：公路工程,隧道,支护,小导管
参考文献
[1]申玉生、赵玉光.偏压连拱隧道围岩变形的现场监测与分析研究[J].公路.2005年04期.
[2]刘招伟、何满潮、肖红渠.浅埋大跨连拱隧道施工中变形的监测与控制措施[J].岩土工程学报.2003年03期.
Ⅴ级围岩 篇3
在大断面黄土隧道浅埋偏压段的施工中,选择科学、合理的开挖方法、初期支护参数是隧道施工中最为关键的一步,而开挖方法、支护参数的确定,又是直接影响整个隧道施工进度、质量、安全以及经济效益与社会效益的重要因素。我们在郑西客运专线高桥隧道的施工中,通过长时间认真细致地观测、分析总结与科技攻关,经过工程实践的改进,较为科学、合理地总结出了确定大断面黄土隧道的开挖、支护技术,在同样的Ⅴ级围岩浅埋偏压地质条件下,隧道掘进由原来的CRD法改为弧形导坑法开挖以后,每月开挖进尺由原来的25 m～30 m提高到60 m以上,并且于2007年10月安全、顺利通过了Ⅴ级围岩砂质新黄土浅埋偏压段,平稳过渡进入Ⅳ级围岩段开挖施工;此方法的成功得到了咨询、监理和郑西公司及上级主管领导的肯定、好评。
1 隧道概况
高桥隧道位于该线西段,设计为上下行双线隧道,起止里程为:DK348+110～DK349+568,全长1 458 m。其中DK348+170～DK348+610长440 m为Ⅴ级围岩浅埋偏压段。隧道洞身位于Ⅰ级黄土台塬区,该黄土具孔隙,垂直节理发育,为砂质黄土具湿陷性,工点场地为自重湿陷性场地,湿陷等级为Ⅳ级(很严重),进口端湿陷土层厚度约40 m。
2 开挖方法的确定
1)弧形导坑三台阶七步开挖流水作业法,是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式,分上、中、下三台阶7个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开,平行推进的隧道施工方法。三台阶开挖流水作业法适用于开挖断面为100 m2～180 m2,是根据以往大断面软弱围岩隧道施工的经验确定的,该方法适用于Ⅳ级,Ⅴ级围岩,地质主要有黄土、强风化岩层等软弱围岩地段开挖。
2)高桥隧道进口Ⅴ级围岩长440 m,每月开挖进度仅为25 m～30 m,为了加快施工进度,故高桥隧道进口Ⅴ级砂质新黄土且浅埋偏压段施工中,我们选择了一段将设计的CRD开挖法通过加强初期支护刚度(钢拱架间距由60 cm减到50 cm)和二衬钢筋(间距由20 cm减到16 cm～18 cm)的措施而改为弧形导坑开挖法进行试验,并取得了成功。
3 工艺流程及操作步骤
3.1 弧形导坑三台阶开挖流水作业法的步骤
1)上部弧形导坑环向开挖,施作拱部初期支护;2)中、下台阶左右错开开挖,施作墙部初期支护;3)隧底开挖,施作隧底初期支护。
每部开挖后均应及时支护,隧底初期支护后应及时施作仰拱及仰拱填充混凝土,尽早封闭成环。
3.2 具体施作步骤及方法
1)根据高桥隧道的水文地质条件,按设计要求做好超前支护,防止围岩松弛掉块,保证隧道开挖安全。
2)弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖,预留核心土,以人工配合机械开挖,开挖后及时支护;其他分步平行开挖,平行施作初期支护,各分部初期支护衔接紧密,及时封闭成环;仰拱紧跟下台阶,及时闭合构成稳固的支护体系。
3)施工过程通过监控量测,掌握围岩和支护的变形情况,及时指导调整支护参数和预留变形量,保证施工安全。
4)弧形导坑三台阶开挖流水作业。
5)弧形导坑三台阶开挖流水作业法的初期支护由喷射混凝土、锚杆(管)、钢筋网和钢架等组成,各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施作,以保护围岩的自然承载力。
3.3 仰拱及仰拱填充施作
1)隧底开挖采用全幅分段施工,上面铺设仰拱栈桥,每循环开挖长度不宜超过3 m。隧底开挖后,及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水,立即初喷3 cm～5 cm厚混凝土封闭岩面,按照设计要求安装仰拱钢架,复喷射混凝土至设计厚度,使初期支护及时闭合成环。
2)仰拱超前拱墙衬砌,每循环浇筑长度宜为6 m左右,仰拱采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土分段全幅浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,仰拱施工缝和变形缝设置止水带。仰拱表面平顺,不积水。
3)仰拱填充混凝土在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前清除仰拱表面的杂物和积水,连续浇筑,一次成型,不留纵向施工缝。填充混凝土强度达到5 MPa后允许行人通行,达到设计强度的100%后允许车辆通行。仰拱填充表面坡度符合设计要求,平顺、排水通畅、不积水。
4 施工控制要点
4.1 开挖
弧形导坑三台阶开挖流水作业法在上中下三台阶间距离形成后,开挖顺序为先开挖中导与下导,然后开挖上导坑。开挖时将中导、下导以及上部核心土的土体堆积在中部核心土前,使核心土前形成一个斜坡,为上导坑开挖提供条件。
4.2 支护
1)断面开挖后要及时进行初喷、锚、网、架设钢架等系统支护,复喷混凝土至设计厚度。2)锁脚锚管的施作长度要符合要求,施工时的打入角度应控制在45°～60°之间,施作根数可根据地质情况及监控量测数据分析进行适当调整。
4.3 监控量测
监控量测是隧道施工的一个重要环节,通过监控量测信息反馈,可以科学、合理修正隧道开挖支护参数,有效地控制支护体系施工质量,确保隧道施工安全,使隧道开挖支护施工安全、稳步向前推进。对此,抽取了隧道中几个不同断面的监控量测数据(见表1,表2),根据其测得的数据进行比较并做简单的总结。
根据以上几个断面监控量测数据分析显示,大断面黄土隧道浅埋偏压段,采用弧形导坑施工时的净空位移及地表下沉特性来看,短进尺、强支护、早封闭(仰拱、二衬紧跟)是弧形导坑法施工通过浅埋偏压段的必要手段,但尚不能完全有效控制地表的开裂。规范施作扩大拱脚、墙脚及锁脚锚管,对控制隧道净空位移和地表下沉具有重要作用,且可有效减小拱部和地表的下沉量。
5结语
1)客运专线大断面黄土隧道开挖,在Ⅴ级围岩浅埋偏压地段,土质比较均匀,开挖后未见大的掉块、坍塌的条件下,隧道开挖方法可由设计的CRD法通过一定的加强后采用弧形导坑三台阶开挖流水作业法施工。不但有利于隧道开挖实现机械化作业,加快工序循环速度,提高施工进度,而且符合隧道开挖“管超前短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则,有利于控制、减小隧道围岩累计变形量。2)无论采用哪种开挖法,初期支护的工字钢都应具有足够的刚度,径向、锁脚锚管应及时施作,扩大拱脚墙脚应按照要求人工开挖到位,各部位钢架底部应支垫牢固,决不允许钢架底部悬空;开挖后及时进行锚喷支护,使初期支护与围岩形成共同作用,遏制围岩变形。
实践证明,仰拱及时施作是控制变形的最有效措施,大断面黄土隧道施工中,仰拱施作后一般2 d～3 d围岩和支护体系的变形趋于稳定。
参考文献
Ⅴ级围岩 篇4
大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡, 为高风险隧道。工点内发育有区域断裂F3及f23、f24断裂带。
大秦岭隧道Dg K85+910-Dg K86+060段为桃园沟浅埋段, 洞顶埋深仅约20m左右, 下穿西涝河, 地层岩性主要为辉长岩, 青灰色, 粒状结构, 块状构造, 岩体较破碎, 节理裂隙发育;中等富水区。设计衬砌类型为Vb, 施工方法为三台阶七步法。
支护参数为:拱墙、仰拱喷射C30混凝土厚度皆为28cm, 设φ8钢筋网片, 网格间距为20×20cm;拱部设置Φ25的中空锚杆, 边墙设置Φ22砂浆锚杆, 锚杆长度4.0m, 间距1.2m*1.0m, 梅花形布置;全环采用I20b钢架, 纵向间距0.6m/榀;仰拱C35砼厚度为60cm, 拱墙模筑衬砌C35砼厚度为50cm。超前支护采用φ89管棚及φ42超前小导管, 正洞大里程Dg K85+910~Dg K86+060处打设φ89长管棚+超前小导管, 打设范围为抑部144度。管棚纵向10m一环, 管棚设计长度15m, 长管棚内采用M10水泥砂浆充填;小导管纵向2m一环。
2 浅埋段施工方法
2.1 超前地质预报
根据围岩情况, 先采用TSP超前地质预报对浅埋段进行探测, 根据TSP超前地质预报报表显示, Dg K85+896-Dg K85+929段围岩节理发育, 围岩较破碎、Dg K85+929-Dg K85+954段围岩节理裂隙较发育, 岩体完整性一般, 围岩工程地质条件较上一段变好、Dg K85+954-Dg K85+998段为一节理密集带, 裂隙水发育, 岩体破碎, 围岩工程地质条件比上一段变差, 此三段在施工时注意加强防护措施, 以防塌方、突涌水等现象。根据设计要求Dgk85+790-Dgk86+060段应用超前水平钻长度200米, Dgk85+910-Dgk85+940段超前水平钻已实施, 结果显示Dg K85+910~Dg K85+930岩体稳定性较好, 局部较破碎;Dg K85+930~Dg K85+940岩体稳定性较差, 节理较发育, 岩体破碎。综合分析, 以超前水平钻探结果为准。
2.2 隧道洞外施工
由于浅埋段上方西涝河内长年有水流流过, 埋深又浅, 故须对沟内水进行疏导, 并用浆砌片石进行铺砌, 厚度30cm, 防止地表水下渗。
2.2.1 疏导河道
通过施工放样, 定出浆砌片石铺砌区, 先用挖机将河道改线, 并清理出河道内虚石及杂物以满足浆砌片石施工要求。
2.2.2 片石的采集及使用
片石就地取材, 河道内清理出的虚石统一堆放, 选取适合的用于片石回填。
2.2.3 砂浆的拌制及运输
砂浆采用M10砂浆, 砂浆配合比根据试验室提供, 由搅拌站统一拌制, 采用砼运输车运输。进入施工现场后人工配合挖机进行砂浆填充。
2.3 隧道洞内施工
2.3.1 超前支护
(1) 管棚施工工艺。管棚施工主要工序有搭建钻孔平台、安装钻机;钻孔、清孔、验孔;安装管棚钢管;注浆。工序技术要求高, 工艺复杂, 施工工艺流程如下:准备工作制作钢花管→钻孔→清孔→钻孔验收→顶进钢管棚→清孔→注浆管路检查→注浆→封孔。搭钻孔平台安装钻机。a.先用方木或钢管脚手架搭设钻孔平台, 钻孔顺序按钻机从低位孔位向高位孔位进行。b.平台支撑要落于实地, 连接要稳固, 防止在施钻时产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔施作质量。c.钻机定位:必须精确核定调整钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法, 反复调整, 确保钻机钻孔方向正确。钻孔。a.为了便于安装钢管, φ89管棚采用大一号钻头, 钻头直径φ108mm。b.地质较好的情况下一次成空;若地质不好导致钻进时塌孔、卡钻, 需补注浆后再钻进。c.钻机开钻时, 可低速低压, 待成孔1.0m深后可根据地质情况逐步调整转速及风压。d.钻进过程中经常用测斜仪测定其位置, 防止钻斜, 特别注意在钻孔过程中由于重力作用钻杆可能往下偏。e.钻进过程中确保动力器, 扶正器、合金钻头按同一轴线方向钻进。f.做好钻进过程的原始记录, 及时对孔口岩性进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报之一, 用于指导洞身开挖的依据。清孔验孔。a.成孔后用钻头 (φ108mm) 进行来回扫孔, 清除浮渣至孔低, 确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。b.用风机高压风吹孔清理孔口钻渣。用钢管、卷尺、测斜仪等检测孔深, 倾角, 外插角。
安装管棚钢管。a.钢管采用车丝机车好丝扣, 管头切开后再焊成圆锥头, 便于入孔。b.管棚顶进利用管棚钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。c.接长钢管时, 相邻钢管的接头应前后错开。接头数同一横断面内不大于50%, 相邻钢管接头至少错开1m。注浆。a.安装好有孔钢管、并放入钢筋笼后即对孔内注浆, 浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。b.注浆材料:注浆材料为1∶1水泥净浆, 封孔采用M10砂浆。c.采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内, 注浆压力一般为0.5~1MPa, 浆液配合比和注浆压力由现场试验室确定, 当注浆再无进量的情况下, 持压15min后停止注浆。d.注浆量应满足设计要求, 一般为钻孔体积的1.5倍;若是注浆量超过预计值, 还未达到压力要求时, 应继续注浆, 确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。e.注浆时先注“单”号孔, 再注“双”号孔, 防止注浆窜孔。
(2) 径向注浆止水施工工艺。径向注浆施工工艺流程:施工准备→布设注浆点→凿岩机开孔→扩孔→埋注浆孔→注浆机注浆→下一注浆孔注浆→检查注浆效果。注浆施工方法。a.在洞身周边按140cm间距进行钻孔, 沿隧道纵向间距2.2m, 钻孔度深4.0m, 钻孔要求90%以上的钻孔出水, 由此出水可以判断出水深度。b.使用快凝混凝土等锚固性材料粘结钢管与孔壁, 利用喷混凝土作止浆墙。c.实验压浆, 压浆按隔孔压浆, 采取挤密型注浆措施。d.注浆过程中若发生串浆, 应关闭孔口阀门或堵塞孔口, 待其它孔注浆完成后再打开阀门, 若发生流水, 则继续注浆, 直至每个孔达到注浆结束标准。e.孔口管应安设牢靠, 并有止浆阀等止浆措施。注浆结束标准。单孔结束标准:压力达到设计值并继续注浆10min以上, 单孔进浆量小于初始进浆量的1/4, 检查孔涌水量小于0.2L/min。全程结束注浆标准:所有注浆单孔达到结束条件, 且无漏浆现象。注浆后段落内涌水量不大于1m3/m.d。进行1.0MPa压力的压水试验, 进水量小于2L/m.min。
(3) 超前小导管施工工艺。施工工艺流程如下:地质调查→现场试验→效果检查→制定施工方案进行施工→喷砼封闭掌子面→拱部放样布孔→风枪成孔→清孔→插入小导管→注浆→隧道开挖。制作钢花管。小导管前端加工成锥形, 尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍, 在管身设注浆孔, 孔径6~8mm孔间距15cm, 呈梅花形布置, 尾部长度不小于100cm作为不钻孔的止浆段。注浆。必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土, 以防止工作面坍塌。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况适当调整。注浆参数参照以下数据选择。注浆压力:一般为0.5~1.0Mpa;浆液初凝时间:1~2min;水泥:P.O32.5普通硅酸盐水泥;砂:中细砂。注浆异常现象处理。a.发现串浆时及时堵塞串浆孔。b.泵压突升时, 可能发生堵管, 应停机检查。c.进浆量很大, 压力长时间不升长, 应调整砂浓度及配合比, 缩短胶凝时间。
2.3.2 开挖
本浅埋段采用三台阶七步开挖法施工和临时横撑。
2.3.3 初期支护
本浅埋段按照时速250公里客运专线《双线隧道复合式衬砌》 (西成客专施隧参101) 图中的V级围岩Vb型复合式衬砌施工。初期支护施工工艺流程如下:施工准备→清理危石→冲洗岩面→初喷砼4cm→布设锚杆→安装锚杆→布设钢筋网→安设型钢钢架→检查→喷砼至设计厚度→喷射砼效果检查→下道工序。
2.4 监控量测
2.4.1 监控量测项目
隧道监控量测必测项目主要包括拱顶下沉、周边收敛、地表沉降。
监控量测要紧跟开挖、支护作业。按设计要求布设测点, 并根据现场情况及时调整或增加量测的内容。量测数据及时分析处理, 实现动态管理、动态施工。
2.4.2 隧道量测项目、量测仪器及量测方法
(1) 地质和支护状态信息的观察。 (1) 观察记录掌子面的工程地质与水文地质情况, 作为地质素描。观察掌子面附近初支状况, 判断围岩、初砌支护的稳定性和可靠性。 (2) 范围:工作面及初期支护后的地段进行观察。 (3) 监测仪器:地质罗盘仪、钢卷尺、放大镜等。
(2) 浅埋地表沉降观测。Dg K85+910-Dg K86+060段属隧道浅埋段, 覆盖层薄, 开挖后围岩难以自稳成拱, 地表易沉陷, 为了确保浅埋段的施工安全, 进行地表沉降观测。基点布设:a.隧道浅埋段地表沉降测点应在洞内相应断面开挖前布设。b.地表沉降测点和隧道内测点应对应断面布置程。c.浅埋段Dg K85+910~Dg K86+060地表沉降断面纵向布置:断面纵向间距10米;共16个断面。d.浅埋段Dg K85+910~Dg K86+060地表沉降测点横向布置:每一断面有13个测点;2个基准点。测点布设:在测点位置挖200*200*200mm的坑, 然后放入地表测点自制的预埋件。测点周边用混凝土浇筑, 待混凝土固结后即可量测。量测:用全站仪进行观测。数据分析:绘制时间-位移与距离-位移图, 曲线正常则说明位移随施工的进行逐渐稳定。如果出现异常, 例如出现反弯点, 说明地表下沉出现点骤增加现象, 表明围岩或支护已出现不稳定现象, 应马上采取措施。
(3) 拱顶下沉量测。 (1) 测点布设:拱顶下沉主要用于判断围岩是否稳定。在各量测断面的拱顶中心处埋设一自制的钢筋预埋件。 (2) 量测。采用高精度全站仪采集数据。
(4) 净空收敛量测。 (1) 测点布设:须与拱顶下沉点断面布置相对应。 (2) 量测。采用高精度全站仪进行数据采集, 初测应在开挖后12h读取, 最迟不得超过24h, 且在下一循环开挖前, 必须完成初期变形值的读取。
(5) 量测数据整理、分析。量测后的数据分析是隧道监控量测最核心的环节, 须绘制量测数据与时间的关系曲线及与开挖掌子面距离间的关系曲线。并对量测数据作如下一系列的处理、分析及反馈:据回归分析、预测位移、收敛、拱顶下沉及钢筋力的最终值。 (2) 以位移~时间曲线为基础, 根据位移、位移速率等综合分析及评定围岩和支护的稳定性。 (3) 当位移急骤增加, 相对净空变化超过10mm/d时, 重点加强观测, 并密切注意支护结构的变化。 (4) 当位移~时间曲线出现反弯点时, 同时发现初支有开裂或掉块, 应尽快采取补强措施, 谨防塌方。 (5) 当位移、周边收敛、拱顶下沉达到预测最终值的80~90%, 收敛速度小于0.2mm/d, 拱顶下沉速率小于0.15mm/d时, 判断围岩基本稳定, 可进行防排水、二衬等施工。
3 结束语
大秦岭隧道由于是高风险隧道, 其地质情况复杂, 软弱围岩较多, 且一处在浅埋带上, 经过两处断裂带, 因此在施工前期, 我们就对隧道施工预以高度重视, 并且加强了施工过程控制环节, 从而使这座隧道在围岩较差, 难度较大的情况下, 质量得到了有力的保证。
摘要：从以往的施工情况来隧道浅埋段软弱围岩超前支护、初期支护的施工将是影响整个隧道施工进度及质量的重点难点所在。我们在该段围岩施工过程中, 坚持预防为主, 并根据围岩性质的不同, 及时调整施工工艺, 群策群力、不断积累经验, 从而在保证工程质量的前提下, 平安的渡过了软弱围岩段。