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關鍵詞:隧道建設;安全;管理措施
太佳高速公路呂梁段,全長119.55km,共有隧道18座(其中:石質隧道2座、土質隧道16座),單洞長45133m,占總里程的19.24%,寶塔山、架梁山、臨縣3號隧道為特長隧道,難度最大,且為全線的控制性工程。由于本項目地處山區,地形地貌地質非常復雜,建設工期又短,因此,如何安全組織管理好全線隧道工程建設顯得尤為重要。
1加強培訓,落實責任
加強安全宣傳、教育和培訓,建設符合工程實際的安全生產文化;提高安全生產認識,認真做好技術培訓工作,包括光面爆破技術、濕噴混凝土施工技術、黃土隧道分部開挖法、隧道施工技術培訓等。不斷提高管理人員、操作人員的技術水平和安全生產知識。建管處根據有關安全生產的法律法規和規章制度,多次通過會議、文件及現場督導等多種方式,促使各施工、監理單位建立健全了安全管理組織機構和安全生產保障體系,落實各項安全生產措施,做好了隧道塌方、涌水、瓦斯、交通事故等各類事故應急救援預案,配備應急救援人員、器材、設備,應急救援預案按規定報監理單位批準并報建設單位核實,并進行了多次預演;各施工單位組織管理人員和作業人員進行了隧道開挖、噴錨支護、二次襯砌施工的崗前技術、安全培訓,建管處組織進行考試,考試合格后方可上崗;特種作業人員必須持證上崗。同時。將地質超前預報、洞內通風、鉆爆設計和爆破器材的管理、圍巖變形監控量測及初期支護、二次襯砌、防水堵漏、臨電管理等工作作為主要控制點,通過巡檢、專檢、旁站、指令、專題會議等手段進行監控;對預防坍塌、漏水、突泥、瓦斯爆炸事故措施的落實以及應急預案的審查和演練情況進行監控。
2強化組織,規范現場
嚴格施工現場安全管理,強化安全管理隧道施工組織設計,把安全生產、危險源識別、評價與控制、應急救援預案等作為主要內容。對穿越斷層破碎帶、軟巖變形、膨脹土、富水黃土等不良地質地段編制專項施工方案。由項目經理、技術負責人和安全負責人共同組織編制,經監理部審核、建管處審查以及專家評審論證后實施,并由施工員、專職安全員進行現場監督。嚴格按照安全生產的相關法律法規、規章制度和現行隧道施工技術規范,對隧道的開挖、錨桿施工、鋼筋網加工及安裝、鋼支撐的加工及安裝、噴射混凝土、仰拱全幅施工、二次襯砌、隧道防排水以及隧道輔助措施等各分項工程進行了逐級交底工作。施工中,嚴格工序管理,規范作業流程,加強對進入隧道人員的管理,建立出入隧道登記制度。嚴格按照相關法律法規和規章制度對火工品進行管理,火工品專庫存放專人管理,雷管、炸藥、導爆索分庫存放,嚴格執行火工品的出入庫登記和使用登記制度。對納入合同的安全生產費用,必須保證足額投入,絕不允許挪作他用。
3超前預報,實時監測
對隧道施工中可能出現的不良地質現象,結合隧道工程地質條件和指導性施工組織設計編制超前地質預報方案,明確隧道超前地質預報的方法、預報的內容、預報頻次、實施計劃,配備符合信息判斷、數據采集與處理、預報成果報告編制等技術要求的先進儀器和能夠勝任超前地質預報工作的技術人員。同時,將超前地質預報工作納入工序管理,嚴格按超前地質預報方案實施。超前地質預報顯示地質條件異常時,應及時采取措施,防止事故發生。
在上述前提下,將監控量測納入施工工序,制定詳細的監控量測方案。配備監控量測專業人員,并根據地質情況及時進行調整;建立最大日變形量和累計變形量的風險預警機制;嚴格按照規范要求布點量測,確保監控量測數據真實、準確、完整,及時對量測數據進行分析,根據分析結果調整支護參數。并及時反饋量測數據和分析結果,設計驗證后及時根據量測數據調整設計參數,隨時調整開挖輪廓、支護參數,根據量測數據指導施工生產。
4嚴細程序,穩妥進洞
隧道進洞前,由建管處組織設計單位、技術專家組、監理單位和施工單位的相關人員參加,詳細調查洞口地質、地形特點,對洞口段100m范圍內每2m實測橫斷面,對洞頂沖溝發育情況進行掌握,并查看地質資料,做到心中有數。同時,結合隧道洞口的實際情況。每一個隧道洞口均進行了大管棚超前支護,短進尺、強支護、預留核心土、三臺階開挖支護的進洞方案。進洞施工專人負責監控量測,逐榀開挖,及時支護,進洞15m后仰拱封閉成環,并且在進洞前襯砌臺車進場,對洞口段盡快施工襯砌,確保了安全進洞。
5嚴格工序,均衡推進
隧道施工既不能盲目追求單工序的超前,也不能單單把開挖進尺作為隧道進度的考核指標,而是應科學組織、嚴格工序。均衡推進。我們一是做好了開挖支護斷面上中下分部施工之間的工序銜接及質量控制,確保在各臺階分部轉換時隧道沉降、收斂變形受控,保證開挖支護安全順利進行;二是堅持以新奧法指導施工,開挖后立即初噴混凝土封閉,及時進行初期支護施工,縮短巖面暴露時間,充分發揮圍巖自穩能力,保證洞身穩定;三是堅持“仰拱超前,襯砌緊跟”,V級洞口段仰拱距掌子面不大于30m,二襯距掌子面不大于40m,不留隱患。
1、概述
黃土在我國分布較廣,黃土面積約占我國陸地面積的6.6%,華北、西北地區的黃土地層分布連續,厚度較大,發育較典型。在黃土地區開挖隧道成型好,易于施工。只要斷面形式及設計參數合理,施工方法得當,支護及時就能充分發揮黃土的自身承載能力的作用。
某黃土高速公路隧道為分離式隧道,上行線隧道長1501m,其中Ⅰ類黃土段537m,縱坡0.52~1.45%;下行線隧道長1310m.Ⅰ類黃土段394m,縱坡1.13~2.54%,隧道中心間距113.4m,隧道中間設三處人行橫洞,一處行車橫洞。該隧道采用新奧法(NATM)設計和施工,現已建成通車。說明新奧法適用于黃土介質,且效果良好,值得推廣。
2、水文、地形地貌及工程地質條件隧道區域內有一條主要河流和三個支流通過。
支流分別從西側和南側匯入主河,向東流去。河流為季節性河流,流量受季節影響。
隧道位于黃土梁峁區,黃土披覆在起伏不平的基巖頂面之上,并承襲了下伏基巖的古地形。在穩定提升的新構造運動下,黃土經流水長期侵蝕,形成現今梁峁起伏,河谷深切的地勢。總的地形是南部和西部地勢相對較高,北部和東部相對較低,高差為305m.梁峁上天然植被很少,因梁峁至溝底的各種流水侵蝕活躍,谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍,水土流失嚴重。在主河及支流河谷中,均可見河漫灘口及一、二級階地,此種地形分布面積大而且連續。階地類型主要為堆積階地,但沖蝕層厚度較薄,一般為10m左右。在較大的沖溝口處,多分布有沖洪積或坡洪積堆。
黃土隧道頂部覆蓋著新第三系上新統三趾馬紅土層(N2),為棕紅色粘土,夾鈣質結核,底部常見砂礫石層。結構致密,呈硬塑狀,屬低液性粘土。天然含水量較低,一般在10%左右,無脹縮性,垂直節理發育,堆積厚度變化較大,2-40m不等。
在三趾馬紅土之上為中更新統離石黃土(Q2eol),屬淺黃色、褐黃色、粉質粘土,夾有數層古土壤,含鈣質結核,為硬塑狀,結構較致密,天然含水量很低,垂直節理發育,厚度10m—100m.隧道地區地層中主要發育兩級節理,一組近南北向,一組近東西向,節理密度大多為2~3m一條,局部地段0.5~1.0m一條。在強風化帶,節理裂縫的張開程度和密度明顯增加,沿節理裂隙附近,巖石風化程度增強,強度明顯降低。
3、黃土隧道工程施工
3.1黃土隧道的施工方法黃土隧道施工前,應做好黃土中構造節理的產狀與分布狀況的調查。對因構造節理切割而形成的不穩定部位,在施工時要加強支護措施,防止坍塌,以保施工安全。
施工中應遵循“重地質、超前報、管超前、弱爆破、少擾動、短進尺、架緊貼、強支護、早噴錨、勤量測、修設計、調自承、嚴治水、緊封閉”的施工原則,施工工序緊湊,精心組織施工。
開挖方法宜采用短臺階法或分部開挖法(留核心法),初期支護緊跟開挖面施作。
黃土圍巖開挖后暴露時間過長,圍巖周壁風化至內部,圍巖體松弛加快,進而發生坍塌。因此,宜采用復合式襯砌,開挖后以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼支撐作初期支護,以形成嚴密的支護體系。必要時可采用超前錨桿,管棚支撐加固圍巖。在初期支護基本穩定后,進行永久支護襯砌。襯砌背后回填要密實,尤其要注意拱頂回填。
做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統工程,并妥善處理好陷穴、裂縫,以免地面積水侵蝕洞體周圍,造成土體坍塌。在有地下水的黃土層中施工時,洞內應施作良好的排水設施。水量較大時,應采用井點降水法將地下水位降至隧道襯砌底部以下,以改善施工條件,加快施工進度。在干燥無水的黃土層中施工,應管理好施工用水,不使廢水漫流。
3.2黃土隧道施工注意事項
⑴首先做好洞口、洞門及洞頂的排水系統,并妥善處理好陷穴、裂縫,以免地面積水浸蝕洞體周圍,造成土體坍塌;
⑵施工中如發現工作面有失穩現象,應及時用噴射混凝土封閉,加設錨桿,架立鋼支撐等加強支護。混凝土噴射機壓力不宜大于0.2Mpa;
⑶施工時要特別注意拱腳下墻腳處斷面,如超挖過大,可用墻體同標號混凝土回填或用漿砌片石回填。如發現該處土體承載力不夠,應立即加設錨桿或采取其它措施進行加固。鉆錨桿孔時,宜采用干鉆;
⑷黃土隧道施工,宜先做仰拱,如果不能先作仰拱時,為防止邊墻向內位移,應在開挖與灌注仰拱之前,加設橫撐梁頂緊,以防墻體變形;⑸錨桿宜采用早強砂漿式錨桿。若拱部位于砂層時,為防止噴射混凝土層塌落,可將Ф8mm的密鋼筋網,置于緊貼開挖面,作為初噴混凝土層固定支撐。
4、黃土隧道管棚與支護黃土隧道施工時應嚴格按照黃土隧道的施工方法組織施工,在進洞之前先做好洞頂排水天溝等排水系統。
進洞時洞門先作超前支護,大管棚預注漿。大管棚采用Ф89×4mm,自拱頂向兩邊按間距40cm環形布設,傾角σ=2°~5°,每環30根,每根長10×2米。
在管棚施作時應著重檢查以下項目:
⑴檢查開挖的斷面中線高程和開挖輪廓線是否符合設計要求;
⑵鋼拱架安裝垂直度允許誤差(±20mm)、中線及高程允許誤差(±5cm)均應在允許誤差之內;
⑶在鋼架上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設管棚孔,其外插角應不侵入開挖輪廓線,鉆孔由高孔位向低孔位進行,孔徑宜比管棚筋直徑大20~30mm;
⑷檢查接頭管箍及注漿孔打設是否符合設計要求;
⑸管棚注入水泥漿時,封堵塞應有進料孔和出氣孔。在出氣孔流漿后,方可停止壓漿。
在大管棚的掩護下,人工與機械配合采用環形開挖,中心留核心土,環形開挖從兩側邊墻開始,最后開挖拱頂處,一次進尺控制在0.75~0.8m,堅決避免出現一次進尺太多。為使初期支護及早成環,開挖核心土時應距拱部開挖面不大于5米。
初期支護緊跟掌子面施做,斷面成型后立即噴射不小于5cm厚的混凝土,封閉掌子面,安裝鋼拱架及錨桿后,再次噴射混凝土。黃土圍巖鉆孔易夾鉆,如等錨桿安裝好后再進行下道工序施工,施工進度將受影響,也不利于施工安全。如采取錨桿后行,且距離控制在2~3個循環之內,在噴射混凝土時先噴一半,錨桿檢查符合設計及規范要求后,再將剩余混凝土部分噴平的方法,即安全又解決了施工進度問題。
核心土挖除后,應及早施做仰拱混凝土,澆筑仰拱混凝土前,要清理浮渣和淤泥,保證仰拱坐落在新鮮巖面或原狀土上,仰拱一次澆筑長度為6m,及早使襯砌成環,確保圍巖穩定不變形。
黃土隧道施工過程中,圍巖監控量測系“新奧法”施工的重要組成部分,施工中必須嚴格按照有關圖紙和規范執行,只有通過對圍巖進行監控量測,才能正確地掌握圍巖與支護之間的收斂動態,掌握圍巖與支護的動態規律,并結合地質超前預報,客觀評價圍巖穩定性,進一步了解圍巖的彈塑性區域,裂隙發育程度等,從而達到合理調整初期支護參數及調整預設計。
5、黃土隧道防排水施工控制
黃土隧道最怕水,因此,黃土隧道必須做好防、排水工作,使建成的隧道不滲、不漏,也是隧道施工成敗的關鍵。在黃土隧道的施工中,要嚴格按照設計施工,因地制宜的采取“以排為主、防、排、堵、截相結合”綜合治理原則,達到排水暢通,防水可靠,不留隱患的目的。具體方法是:初期支護期間,表面無水區的5m內,滲漏水區3m內,從拱腰至墻腳,每側打不少于3個引水孔,孔深50cm,然后環形設Yas排水半管,外用1cm厚砂漿封閉半管表面。如遇局部有滲水、涌水,應調整半管安放位置,或視情況增加半管使用數量。排水半管布設好后,應仔細檢查初期支護表面有無滲、漏水現象,檢查合格后再進行下道工序施工。
在鋪設土工布(400g/m2)前,應檢查初期支護表面是否平整,如有鋼筋或錨桿頭外露,應割除并用砂漿抹平,使噴混凝土表面凹凸高差不超過土±5cm;噴混凝土表面符合要求后再鋪設工工布,既能保護防水板免遭破壞,又能起到滲水作用。土工布用襯墊貼上,再用射釘槍釘上水泥釘錨固,水泥釘長不得小于50mm.拱頂平均3-4點/m2,邊墻2-3點/m2.土工布鋪設20m后,再鋪設改性LDPE防水板,鋪設的防水板必須符合國標(GB12953——91)中各項指標的要求,為減少接縫,采用幅寬5~7m的防水板。采用專用熔接器熱熔粘接防水板接縫,搭接部分不得小于80mm,粘接剝離強度不得小于母體拉伸強度的80%.采用真空加壓法檢測防水板接縫粘接強度。在0.2Mpa壓力作用下5分鐘,粘接強度不得小于0.16Mpa.防水板鋪設固定工藝見圖2隧道縱向排水采用中心排水管溝和行車道邊緣兩側設縱向排水溝的方法,將襯砌的水排出洞外。縱向排水管溝在隧道設計中是常見的主要方法,但要注意在施工中雜物、地下水夾帶的礦物質、泥砂在排水管溝內積蓄,將排水系統堵塞,使排水系統失去作用,影響建成的隧道正常運營。為防止排水管溝堵塞,在初期支護與二次襯砌之間沿隧道縱向全長與隧道同坡設置Ф160×5mmPVC半花管,在1/2斷面內梅花狀每隔5cm鉆一個Ф6mm的圓孔,再在半圓管上部用1-2cm碎石充填。為了便于對縱向排水管溝的定期疏通,施工中經常采用管道疏通機進行疏通。為使積水及時排出洞外,在兩側墻腳每隔50m對稱布設檢查維修孔。管溝內積蓄的水經檢查孔由橫向排水管溝(PVCФ160×5mm)通過行車道邊緣排水溝或中心排水管溝排出洞外。為便于維修,在邊緣排水管溝或中心排水管溝每隔200m設一處沉淀檢查井,排水系統形成即便于維修檢查,又能“暢通無阻排水”的網絡體系,通過動態排水,實現隧道不滲水、不漏水,確保正常運營。
1.1新奧法與傳統方法的區別
具體來講,新奧法的基本理念主要體現在以下幾個方面:①在隧道開挖階段,盡量簡化開挖工序,所采用的爆破施工技術和工藝流程均要考慮如何保持圍巖整體的穩定性,避免擾動圍巖;②隧道開挖方案須充分利用圍巖的自承能力,提高圍巖本身的支撐能力;③基于圍巖特點選擇合適的支護方式和支護參數,錨桿和噴射混凝土、鋼拱架等緊貼巖體的柔性支護盡量提早完成,確保作業過程中巖體松弛或變形情況得到有效控制;④有的施工段巖體軟弱破碎,為確保支護系統正常應用,提高巖體整體的穩定性,須盡早閉合斷面;⑤從理論上講,應該在圍巖及初期賬戶變形基本穩定后施作二次襯砌,將支護體系與圍巖揉合成一整體,以確保支護結構更加穩定;⑥為避免棱角突變部位引起應力集中,隧道斷面周邊輪廓應盡可能圓順;⑦施工作業期間,動態觀測支護系統及圍巖結構,合理調整工藝流程,優化設計工程方案,同時進一步規范施工管理活動,確保施工活動順利開展。
1.2新奧法的特點
新奧法在我國應用的最大特點就是應用了所謂的復合式襯砌,其基本的施工方法是:在開挖過程中,盡量減少對圍巖的擾動,為此必須采用光面爆破或預裂爆破,以維護圍巖的自承能力;根據圍巖特征,采用不同的支護類型和支護參數,及時施作錨噴支護,抑制圍巖的松弛和變形;開挖時盡量采用大斷面、少分部的開挖方法,以利于降低圍巖內部應力重分布的次數,最大限度地利用圍巖的承載力;在施工過程中,以量測手段為參照不斷修正設計和施工,做到既經濟合理,又安全可靠;根據測量數據,在確認初期支護變形收斂后,進行二次模筑混凝土襯砌。
2工程概況
周家莊一號隧道總長2237m,洞身圍巖為Ⅳ級、Ⅴ級圍巖,圍巖極差,含不良地址段及特殊巖土。地面高程一般為1625~1800m。區內地形起伏較大,溝壑縱橫,自然坡度約20~50°之間,隧道頂溝谷發育,沖溝內為洪積砂質黃土,山頂平緩處場及緩坡處多為風積黃士段蓋,山體多基巖出露,植被覆蓋較差。
3施工方法
本隧道總體施工方案的選擇將立足于確保施工安全、施工質量與施工工期,立足于有效避免涌泥、坍塌等事件發生。施工時及時進行工序轉換,做到“管超前、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”。隧道開挖采用風槍鉆眼,實施弱爆破,局部人工配合挖掘機進行施工。嚴格控制超挖和減少對圍巖的擾動,保證開挖成形質量,以充分發揮圍巖的自承能力。初期支護采用噴錨網為主的支護方式,圍巖較差地段設型鋼鋼架,特殊地段如淺埋地帶拱部設管棚或超前小導管預注水泥漿加固地層。二次襯砌按新奧法原理根據圍巖收斂情況及時施工,二次襯砌施工時,灌注混凝土振搗密實,防止收縮開裂,振搗時不破壞防水層,二襯拆模時,混凝土強度達到規范要求。
3.1洞門施工
3.1.1洞口工程
首先復核圖紙,組織復測并控測布網,準確定出洞口位置,明洞暗洞分界位置,按設計位置放出邊、仰坡及洞臉開挖邊線。在洞口邊、仰坡開挖線外5m處設截水溝一道,防止雨水沖刷洞臉。做好截排水系統后,人工配合挖掘機按照設計坡度、尺寸采取從上向下分臺階開挖,分層3~5m,表層土采用挖掘機開挖,底層地層當機械開挖困難時采用鉆爆法開挖,邊仰坡的開挖坡度隨原地面的坡度改變而改變,確保坡面平順并與原地形成為一體。裝載機配合自卸車運砟,人工配合刷坡。洞口邊、仰坡段施工采用挖掘機縱向分段自上而下分層開挖,人工整修邊仰坡,按設計要求一次到位,挖掘機配合自卸車裝運棄渣。洞口臨時邊坡采用錨網噴防護,永久邊仰坡采用C25混凝土拱形骨架護坡,中心綠化。
3.1.2進洞方法
隧道進出口采用套拱法進洞,具體作法:沿明暗洞交界里程,從上到下逐層開挖,開挖至起拱線后,架立鋼拱架,最里面的一榀緊貼仰坡放置,施做套拱。洞口段設計為Φ108管棚超前支護,與鋼架組合成預支護體系,澆注掛板套拱混凝土固結,形成洞室輪廓,在套拱混凝土強度達到設計強度后,施做準108mm超前管棚,在套拱保護下按設計法進行開挖隧道進口、出口均為Ⅴ級圍巖,采用三臺階臨時仰拱法開挖進洞;采用拱部準42超前小導管超前支護,及錨噴網初期支護。
3.2正洞施工
暗洞段按新奧法組織施工,弱爆破開挖,圍巖較弱處采用機械配合人工開挖,噴錨支護。正洞施工方案見表1。
3.3棄碴與環保
3.3.1隧道棄碴
施工中產生的廢碴、廢液按環保有關規定進行處理,不隨意排入沖溝、溝渠及農田中。在隧道口設置三級沉淀池用于處理施工污水,以及吸附油污;固體污物等,固體污物送往環保部門作無害處理。棄碴按設計要求棄于指定位置或作為路基填料,碴場設擋墻,以免水土流失。
3.3.2施工降塵
由于隧道施工采用無軌運輸,洞內廢氣污染主要為大功率的內燃機械,且主要集中到裝碴運輸工序,為此在該隧道施工中,必須加強通風除塵的工作。方法如下:加強對進洞機械的維修保養。定期檢查空氣濾清器是否堵塞,進、排水是否暢通,噴油嘴及時更換,使噴油效果好。霧化程度高,使柴油充分地燃燒。為了節油和消煙摻加柴油添加劑。部份機械進行機外凈化。主要給裝載機裝配上帶有催化劑的附屬箱,連接在尾氣排放管上,把發動機排出的廢氣用催化劑和水洗的辦法來降低其中有害氣體。
3.3.3環境保護
隧道施工便道、工棚及作業場的布置盡量維護自然面貌,占用荒地應少開挖、少刷方,以保護自然植被。隧道竣工時,應盡量恢復原有植被。
4施工中的必要注意事項
4.1初期支護的施工質量要保證
有效的支護能夠提高施工安全系數。施工應,須及時進行初期支護,提早封閉,加快成環速度,避免結構變形。開挖后及時封閉暴露的巖石。首先初噴厚度為4~5cm混凝土將巖面封閉,裝設鋼拱架、施作錨桿、掛鋼筋網,最后按設計要求完成復噴。結合現場條件和施工要求的數量和方向選擇合適的錨桿。若使用砂漿錨桿,必須注意注漿量和漿液稠度;有水地段適宜采用楔縫式、縫管式或早強藥包錨桿,選擇端頭緊固且尾部有能夠緊貼格柵和圍巖的托板的端頭錨固錨桿,確保錨固效果符合設計要求。
4.2重視隧道監控量測和超前地預報的作用
在公路隧道施工中,通常采用超前地質預探探報施工技術、監控量測施工技術來探測地址情況,同時對支護結構的受力變形進行監測,為設計變更以及施工方案的確定提供可靠依據。這種監測技術同樣適用于地表沉降及塌方監測。隧道綜合地質超前預報有助于優化隧道施工方案,并且能夠提高隧道施工的安全系數。進行隧道開挖時,事先通過高效的地質監測掌握隧道前方地質狀況,有助于優化設計工藝流程和施工技術措施,從而達到防控事故的目的。
5結語
元壩氣田17億立方米/年滾動建產工程地面集輸工程隧道三標建設地點位于四川省蒼溪縣境內。第三標段共有兩條隧道:牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征為緩坡、陡坡、陡崖、山脊、沖溝等。區內為單斜地層,其巖層產狀為236°∠3°,地下水主要由南向北徑流,巖體的風化裂隙及構造裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域內無大的地表水匯集區和流通區,只在隧道的進出洞口和洞身段發育多條小沖溝,入洞口沖溝內有地表水,水量較大,常年有水。天坪梁隧道隧址區內為單斜地層,其巖層產狀為240~250°∠3~6°,地下水由西南向東北徑流,其含水巖層為砂巖層,風化裂隙及基巖裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區域地表水系主要為進洞口側有一沖溝,進洞口側沖溝內水流較小,由于沖溝上游有堰塘攔截,沖溝內水流在暴雨季節,洪水水位較小。
二隧道工程
防排水施工技術的施工準備在進行隧道工程防排水施工前,施工單位首先要做好施工準備工作,只有這樣才能為施工的順利進行提供保障,才能確保隧道工程的施工質量。在施工前,施工單位要安排測量人員深入施工現場,對各個樁位進行測量,確保各個樁位能滿足施工需求,同時測量人員要根據施工現場的實際情況,設置好水準點和導線網,并對隧道進行測量、復測,確認無誤后,進行二次襯砌放樣。采購人員需要根據隧道防排水施工設計要求,購買合理的施工材料,采購人員在選購施工材料時,要對市場進行充分的調查,選擇質量優越、價格便宜的施工材料。施工材料在進入施工現場前,施工單位要安排專門的質檢人員對施工材料的質量進行檢查,如果發現施工材料質量不合格,要及時將施工材料退回,重新選購,嚴禁質量不合格的施工材料進入施工現場。在正式施工前,施工單位還要對施工人員進行技術培訓和安全培訓,從而有效地提高施工人員的技術水平和安全意識,確保施工人員能嚴格的按照相關規范進行操作,只有這樣才能為隧道工程的施工質量提供保障。在施工前,施工人員還要組織施工人員對施工使用的各種機械設備進行檢查,確保施工機械設備能安全穩定的運行,從而為隧道工程施工的順利進行提供保障。
三防排水施工技術的應用
1測量放樣
在進行測量放樣時,測量放樣人員要利用全站儀將隧道的中心線準確的測量出來,然后沿著隧道中心線向兩側散開放樣,在本工程中,每隔5m為一個放樣點,水平方向放樣結束后,測量放樣人員要將縱向排水管道的中心線測量出來,然后每隔10m設置一個放樣點,最后利用全站儀將排水管道底部的設計標高測量出來。測量人員還要將矮邊墻的邊線測量出來,每隔5m設置一個放樣點,并將矮邊墻的頂標高測量出來。
2進入隧道前的防排水處理
在進入隧道施工前,施工單位要對隧道內部的情況進行充分調查,了解隧道隧址區地表水、地下水的情況,并對地表水的補給方式進行分析,根據實際情況,制定相應的地表防排水工作,從而為隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中,施工單位采用漿砌片石截水溝、排水溝將隧址區地表水排入隧道地表外側,并將其引入隧址區原排水系統中,從而有效地防止地表水滲漏對隧道工程施工造成影響。
3安裝排水管
在本工程中,施工單位在安裝排水管時,對于環向排水管的安裝,施工單位首先沿著隧道內部,每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘,然后利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上,在施工過程中,施工人員要特別注意,錨釘需要牢固的地錨在混凝土表面,從而避免彈簧管墜落對隧道中的行人帶來危害。彈簧管的端頭需要預留出10cm,從而為彈簧管和縱向排水管的交接提供保障。在安裝縱向排水管時,其安裝工序與環向排水管的安裝工序大致相同,施工人員首先要沿著隧道坡度,每隔1m設置一個混凝土懸掛錨釘,利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上,最后施工人員要縱向排水管道和環向排水管道交接處割破,將環向排水管道、縱向排水管道、橫向排水管道連接好,最后對管道的接頭進行密封處理,避免管道接頭處發生漏水現象。
4防水板的安裝
在進行防水板安裝前,施工人員要對隧道初期施工的支護情況進行認真的檢查,并對巖面的欠挖進行處理,避免襯砌臺車進入施工現場后,因沒有處理巖面欠挖,從而對隧道工程防排水施工進度造成影響。施工人員還要鑿除凸出的巖石噴射混凝土,割掉凸出的鋼筋頭和錨桿,同時在鋪設防水板前,施工人員要先將防水板拼好,然后利用裝載機將防水板放在架子上。在安裝塑料防水板時,施工單位可以采用無釘法,按照順序逐環安裝;在安裝復合放水板時,施工人員首先要將錨釘釘入混凝土中,然后沿著縱向拉鐵絲,從而對防水板進行保護。施工人員在安裝復合防水板時,要從側面開始,從上到下依次鋪設,同時施工人員要在鋪設過程,將吊帶系在鐵絲上。
四結語
關鍵詞:防水工程防水板抗滲混凝土
公路隧道工作的防排水工程對隧道使用壽命正常運營和安全起著舉足輕重作用,現將丹本高速公路下馬塘隧道防排水施工工藝作一介紹并對一些重點進行分析探索。
1工程概況
丹本高速公路下馬塘隧道為雙線隧道,左線長1070m,又線長1030m,位于遼寧省本溪滿族自治縣下馬塘鎮,地處遼東山區。屬低山丘陵區,山勢陡峻,地表植被發育。年降水量865~1203mm,地下水主要接受大氣降水補給。主要地址為下元古界遼河群蓋縣組三段千枚巖,洞身設計位置均在地下水位以下。在隧道開挖過程中,斷裂帶、節理裂隙發育會有滴水或滲水現象,局部有小股涌水。
2隧道防排水施工要點
為了能做好下馬塘隧道的防排水工程,我們通過熟悉設計圖紙,充分理解防排水設計意圖和設計目的,根據以排為主、堵、截、引相結合的設計思路,并結合以往排水施工的經驗和教訓,除按設計布置排水設施外,還在地下水多的地方增設排水設施,同時認真按設計做好三道防水屏障,使水順利排到洞外。為克服以往施工中存在重主體輕防水的思想,定期對干部職工進行思想質量意識教育、提高全員質量意識,實行逐級崗位責任制,并認真落實“三檢”制,嚴格過程控制,消除質量隱患。
21初期支護時通過“引、截、排”相結合作好的第一道防排水防線
根據開挖時圍巖的實際涌水情況,詳細作好記錄,并作相應的引、排措施。當涌水較集中時,噴錨前先用開縫磨擦錨桿進行導水,當涌水面積較大時,噴錨前設置樹枝狀軟式透水管排水,當涌水嚴重時設置匯水孔,邊排水邊噴射。噴錨完成后,使開挖巖石面與噴射混凝土之間形成排水用的匯水孔,使圍巖涌水、滲漏水通過設置的匯水孔等排水裝置流向墻腳縱向軟式透水管,再由引水管排到隧道中心排水溝內。初期支護通過引水導管的引導及噴射混凝土的堵截作用形成永久性地下水排水設施。經過這樣的處理,使圍巖的大部分地下水通過排水設施排出洞外,噴混凝土后混凝土表面滲水現象很少,真正起到了防水作用。
22通過初砌柔性防水和背面排水工程的設置,形成防排水第二道防線
221背面排水管安裝
二次襯砌前,先對初期支護噴錨混凝土表面的錨桿和鋼筋網斷頭及凹凸不平的部位進行修鑿、噴補,使混凝土表面平順,符合鋪掛柔性防水的要求。然后按設計要求在拱部和邊墻環向掛設Φ50mm軟式透水管。噴混凝土表面有滲漏水時,根據滲漏水的多少采用透水管引導,或再增加環向軟式排水管,并用塑料錨固螺栓綁牢。
222隧道軟性防水板安裝
LDRE軟式放水板鋪設前,應先檢查防水板的質量,檢查背面排水管安裝是否符合設計要求。安裝LDRE放水板時,應先根據防水板的尺寸,布置好塑料錨固螺栓的位置,用電鉆鉆孔安裝塑料錨固螺栓,用螺釘和墊圈環向整體鋪掛防水板,用專用塑料焊接機及時焊接,保證拱接寬度和焊縫寬度,根據噴射混凝土面的平順程度在每兩個加固點都留有一定的富余量,襯砌時才能使防水板噴射混凝土面密貼。鋪設防水板施工工藝如圖。
(1)準備工作:檢查噴射混凝土及背后排水管,檢查防水板質量。
(2)焊接工藝
A焊接溫度應控制在200~270℃為宜,并保持適當的速度即控制在01~015m/min范圍內;
B搭接尺寸:搭接尺寸為10cm;
C焊縫寬度:焊縫寬度一般為25cm;
D焊接作業:在鋪設防水板時,固定工序必須和焊接工序緊密配合。鋪掛固定應超前于焊接工作。
a)采用焊接雙縫焊接開始前,應在小塊塑料片上試溫。
b)焊縫若有漏焊、假焊應予補焊;若有烤焦、焊穿處以及外露的固定點,必須用塑料片焊接覆蓋。
c)焊接接頭應平整,不得有氣泡折皺及空隙。
(3)防水板施工注意事項:
A綁扎鋼筋和安裝模板及臺車時,應防止碰撞和刮破防水板;擋頭板的支撐在接觸到防水板處必須加設橡皮墊層;
B澆筑混凝土時,應防止碰擊防水板,二次襯砌中埋設的管料與防水板間距不少于5cm,以防止破損防水板,澆注時應有專人觀察,發現損傷應立即修補;
C安裝孔位要嚴格控制方向和排列距離,避免安裝時搭接困難。
(4)特殊情況下的處理辦法:
A在澆灌混凝土過程中若發現防水板鋪設繃得過緊,為避免破裂,可根據范圍大小,將該處塑料防水板破開,另裁一塊防水板破口內使其緊貼巖壁,然后再將新舊兩塊防水板焊接成整體;
B大面積漏水或有股水的地段必須先用油布、薄膜、塑料布等材料,將水引離施工工作面,待防水板鋪設到適當位置時,再行拆除,引水順防水板后流下。
3通過澆注抗滲混凝土及埋設沉降縫和施工縫止水帶構筑防水第三道防線
防水襯砌既在拌制的混凝土中添加防滲防裂的BR-3膨脹劑,增加混凝土的抗滲能力,襯砌模板使用簡易襯砌臺車,保證砼的供給。
231防水襯砌灌注方法
(1)每組襯砌的灌筑工作應從離開混凝土泵的最遠處開始,這樣有利于連續作業。
(2)為了使混凝土輸送管路安設后不再移動,靠近灌筑工作面的輸送管接有軟管,并在作業窗口設有漏斗。
(3)灌注時左、右側應分層平衡施工,每灌一層,應用振搗器搗固密實。
(4)為了便于拱圈封頂密實,我們在臺車頂部預留5個作業窗口。在每個作業窗口上焊有封頂時壓時混凝土的管道。封頂時把作業窗上壓時混凝土管口與混凝土輸送管連接,用輸送泵直接給壓把混凝土壓入拱圈頂,當輸送泵的工作壓升到正常工作壓2倍甚至更高時,停止加壓,并把作業窗口混凝土管封閉。然后再把混凝土輸送管接到下一個窗口,直到全部作業窗口都壓混凝土完畢。
232施工要點及注意事項
(1)混凝土拌和時要按配合比嚴格計算。
(2)混凝土襯砌用輸送泵作業。因此,粗骨料最大料徑宜于30mm以下,水灰比為0.51,坍落度控制在7~10cm。
(3)防水混凝土施工,每組盡可能一次灌筑完成。
(4)灌注混凝土的入模自落高度超過1.5m時應設有串筒將混凝土送入。
(5)施工中預留的施工縫要留有凹槽和安裝止水帶,為了使接縫緊密結合,灌筑前均將接縫表面鑿毛,清理雜質,用水沖洗干凈,并保持濕潤,再鋪上厚20~55mm厚的同配比水泥砂漿。
(6)防水混凝土必須振搗密實,插入式振搗器插入間距不超過其有效半徑的15倍,避免欠振、漏振和過振現象,施工縫和預埋部位尤需注意振搗密實,要防止振搗器觸及模板、止水帶及預埋件。
2.4作好排水設施,確保排水暢通
按設計要求埋設橫向排水管,安裝好中心保溫溝、邊溝,保證設計順坡和接縫密實。
施工要點:
2.4.1中心保溫溝、邊溝等預制件安裝時,預制件接頭要用瀝青麻絮填塞密實,外面用灌涂熱瀝青的油毛氈圍裹兩道,以防漏水,并確保設計坡度以便流水順暢。
2.4.2埋設的離心花管上半面布有梅花形孔眼,在蓋好無紡布后用爐渣填滿壓實。
2.4.3中心排水管出口要按設計要求做好保暖措施。
(1)對該隧道工程的各項施工進行科學合理的安排,重點突出,保證各項施工過程的連續性和銜接性,加快施工進度,確保在規定的工期內按時完工。
(2)在施工過程中,充分利用新技術和新設備來提高工程質量和效率,努力提高施工的技術水平。
(3)施工過程中,要杜絕一切的安全隱患,各項安全保障措施要跟上,確保施工過程的安全。
2施工組織設計編制的幾個要點
(1)本標段的主要工程內容為隧道基坑井點降水、隧道基坑開挖、隧道抗拔樁地基加固、隧道主體混凝土工程、隧道防排水、變電站、泵站、K1+839~K2+940區域內地面道路和有關的污水處理、雨水管線工程。根據業主的總體工期要求,本標段工程定于2012年6月1日正式開工,2013年3月27日竣工,工程施工工期為300天。參建單位為中鐵十五局集團第六工程有限公司。
(2)本標段工程的施工組織機構有項目經理、項目副經理、項目總工程師、工程技術部、計劃財務部、安全質量部、環保辦公室、物資設備部、工地實驗室、綜合辦公室以及各個施工隊伍。
(3)依照本標段的具體施工情況,將本工程分成了3個區段,見表1。K1+839~K2+290施工區段的任務是該區段的基坑井點降水、基坑的開挖、邊坡的防護、抗拔樁的施工、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道變電所、泵房站、隧道頂的覆土回填。K2+290~K2+610施工區段的任務是該區段的基坑井點的降水、基坑的開挖、邊坡的防護、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道覆土的回填。K2+610~K2+940施工區段的任務是該區段的基坑井點降水、基坑的開挖、邊坡的防護、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工以及泵房站、隧道覆土的回填。
(4)把安全施工當成頭等大事來抓,嚴防重傷或死亡事故的發生。爭創省級安全文明施工工地和文明施工樣板工地,在施工的過程中,嚴格的遵守相關的法律法規,出臺具體的文明施工管理辦法,并且在環保、綠化等方面都要達到國家相關的標準。
3協調工作的幾個要點
(1)做好該標段工程的平面布置調配工作,該標段工程施工場地可以分成3個區域,場內生活區和辦公區設施有:工程管理人員和施工人員的住房、管理人員辦公室及會議室、食堂、洗浴間、衛生間等。生產設施區有:材料堆放區、砂子堆放區。砂漿拌合站、鋼筋加工場、臨時棄土場、配電室、消防庫、門衛、洗車場等。
(2)交通導行措施在修建施工便道時,應節約成本,充分利用工地外的道路,修建的施工便道和工地外的道路相同,滿足工地內行車、運料和棄土運輸的需要。本標段工地修建的施工便道的寬度為5米,每隔200米的距離建設30米的錯車道,以方便安全和文明施工。
(3)安全管理及環境保護措施本工程地處鄭州市森林公園附近,施工范圍比較小,加之前期還有其他工程正在施工,施工區域內施工單位很多,人員比較復雜,因此,施工中必須加強施工人員的日常管理,定期給施工人員開展安全管理和環境保護的教育,是人人都意思到安全和環保的重要性,自覺自愿的遵守相關的安全、環保規定。
4本標段工程施工組織設計的幾個難點及應對方案
4.1施工組織設計的難點
(1)本標段地下水水位較高,隧道基坑開挖深度大,基坑開挖必須將地下水位降低至基坑底以下1m,施工降水決定著基坑開挖及主體結構施工的施工質量和進度,施工降水為本工程的難點工程之一。
(2)本標段的防水施工較為系統復雜,防水的效果直接影響到本標度隧道的工程質量,嚴重影響著該隧道工程的運行安全和使用壽命。所以,本標段隧道的防水工程體系的建設是施工的一個難點。
(3)隧道長,地質不良,工程內容全面,工期壓力大。本標段隧道長度約1.1千米,并且該隧道的施工區域地質狀況比較差,土質松散,結構穩定性差。特別是采用明挖法施工,工作面狹窄,保質量、保安全、保工期完成隧道施工任務十分艱巨。
(4)本標段工程的工期短,場地狹小不利于施工的展開。隧道主體結構施工工期緊,在6個月時間內完成隧道基開挖、防護,隧道主體混凝土澆筑及隧道防水工程,在1101米的狹長地帶完成此工程存在一定難度。
4.2應對方案
(1)項目部組成一個以項目技術總工程師為負責人,工程技術部門參加的施工降水領導小組,主持降水方案的研討,負責降水效果的溝通和降水措施的制定。開挖后通過既有降水井,建立地下水動態監測網,較準確地掌握地下水動態變化,根據水位變化情況調整開泵時間及開泵數量。
(2)在工程的防水施工方面,處理要做好一般的雨季防水施工措施外,還要增加幾點防水措施:在整個施工周期內,工程管理人員應隨時掌握當地的天氣情況,根據天氣情況對工期進行調整;提前預備好防水的材料和設施,以備不時之需;由于本標段地下水水位較高,在進行基坑開挖時,應提前做好各種各樣可能出現的緊急情況下的處理預案,一旦出現漏水情況及時的采取措施,把風險降到最低;制定雨天交通管理辦法,方便工地內的交通疏導。
(3)必須細化隧道的施工組織方案,對控制工期的地段采取減少分段長度、增加設備投入,加強施工組織與管理、采取科學的基坑開挖防護方案等措施。
城市隧道工程建設的和諧度評價是需要綜合技術、經濟、社會和自然等多方面因素的評價問題,其實質就是一個多指標綜合評價的問題。
1.1評價指標選取原則
為了對城市隧道工程建設項目全面評價,在選取評價指標時,需要遵循以下原則:科學性和簡潔性相統一原則;系統性和層次性相統一原則;全面性和可操作性相統一原則;動態性和靜態性相統一原則。
1.2構建評價指標體系
為了合理確定城市隧道工程建設和諧度的指標體系,一方面通過對和諧性影響因素分析,將綜合和諧度(最終目標層H)分為4個二級目標層,即技術系統和諧度HT、經濟系統和諧度HE、社會系統和諧度HS和環境系統和諧度HN;另一方面通過對相關領域專家、普通市民、上級管理單位、建設單位及員工的大范圍調查,歸納確定了15種可能影響城市隧道工程建設和諧度的因素,即方案社會評價水平C1、施工中標價格水平C2、參建機構資信水平C3、安全事故控制水平C4、質量缺陷控制水平C5、設計變更控制水平C6、施工工期控制水平C7、反饋決策順暢水平C8、企業財務健康水平C9、員工薪酬發放水平C10、內聯關系協調水平C11、外聯關系協調水平C12、廢棄物處置水平C13、污染物處置水平C14、景觀修復營造水平C15。中間準則層分別為T1~T3、E1~E3、S1~S3、N1~N3,通過參建單位聯席會議共同討論形成和諧度評價指標體系。
2城市隧道工程建設和諧度評價方法
2.1評價方法選擇
本文采用層次分析法對城市隧道工程建設進行和諧度評價。層次分析法是把復雜問題中的所有指標因素按照相互關系劃分為不同的有序層次,按照隸屬關系建立層次模型,借助經驗判定指標因素的重要性,并以定量形式表達實現綜合性評價的一種方法[11-14]。層次分析法的主要流程為:明確問題建立層次模型構造判斷矩陣計算權向量和一致性檢驗層次總排序一致性檢驗結果。該法優點是實現了大量定性和定量因素有機結合,模型層次結構與許多系統的層次結構相對應,比較符合實際情況。由于城市隧道工程建設和諧度的評價研究尚屬于起步階段,各種因素的權屬還沒有可供借鑒的資料,仍要依賴于專家經驗主觀判斷。如工程質量評價及安全管理考核等,大多采取分層評價方法,影響和諧度的各類指標之間也存在良好的層次性。因此,采取層次分析方法進行城市隧道工程建設和諧度的綜合評價方法是合適的。
2.2層次分析法
確定指標權重方法應用層次分析法確定指標權重的方法是利用分級比較標度方法,列出上層指標與下層相關性,由被調查者采取兩兩比較的方法,給出判斷矩陣,然后求出判斷矩陣的特征向量和特征值,進行一致性檢驗。
2.3城市隧道工程建設和諧度指標權重
以洞山隧道為例,邀請上級主管單位和全體參建單位對和諧城市隧道建設工作進行分析。上級主管單位6名、業主6名、施工單位6名、監理和設計單位各3名,監測檢測單位1名,總計25名代表參加各因素重要程度的調查,分別填寫各層指標重要性調查表。其中準則層與措施層的關系采取開放形式,即每一個準則元素與哪些措施元素相關,由被調查者自己確定,在數據分析時,最多計入6種排位靠前的因素。經過調查分析,指標層對準則層的貢獻權重、準則層對分目標層的貢獻權重、分目標層對總目標層的貢獻權重、指標層對總目標層的貢獻權重分別。其中,T1、T2、T3分別為安全管理、質量管理、進度關系指標;HT4、HE3、HS2、HN1分別為技術系統、經濟系統、社會系統、環境系統和諧度
3實證分析
本文以淮南市山南新區洞山隧道工程為例,探討評價城市隧道工程建設和諧度。該工程在前期工作階段,相關部門結合我國和諧社會建設的時代背景,充分認識到修建城市隧道工程可能存在的錯綜復雜矛盾,提出建設和諧隧道工程的要求。業主組織工程參建單位組成和諧管理工作小組,通過分析工程重難點,結合和諧度評價的權重分析,針對性地采取和諧管理措施。洞山隧道建設完成后,項目建設單位對各方面工作進行總結,召開和諧隧道建設總結評估會議。上級管理單位、參與建設單位、周邊企業和市民代表等35人參與總結評估。通過分析,和諧度范圍在100~90時,洞山隧道工程建設評定為和諧。由于洞山隧道工程地質和場地條件十分復雜,工程建設難度較大,通過針對性地采取和諧度提升措施,實現了工程建設的整體和諧,并取得如下工程建設成效。
(1)洞山隧道按計劃工期安全順利完成,未發生嚴重安全事故。隧道通車后洞內無滲漏,弧線圓順,表面光潔。經雷達無損檢測,襯砌厚度滿足設計要求,混凝土密實,通信信號及燈具等安裝牢固、美觀。工程完工后,經檢驗評定,總體工程得分97.4分。
(2)洞山隧道自開通以來,解決了舜耕山交通瓶頸制約,為對接長三角,構筑“兩淮一蚌”城市群中心城市起到巨大的推動作用,標志著山南新區建設取得了突破性的進展和新的跨越。
4結束語
關鍵詞:黃土隧道,初期支護,施工工序
1、引言
黃土地層是我國西北地區較為普遍的土質地層,土質多為失陷性軟弱土(新黃土),土質軟塑、脆弱。隨著國家對西北地區開發和日夜增長的交通的需要,愈來愈多的公路、鐵路將穿越黃土地層,黃土隧道也隨之增加。
2、在黃土隧道初期支護設計中,過去主要采用徑向錨桿、鋼支撐、掛鋼筋網及噴混凝土組成的初期支護體系。這種支護體系存在以下缺點:
(1)徑向錨桿對土體的作用不明顯。經試驗表明:黃土隧道土體中錨桿的抗拉力小于30KN,且拔出后為直徑大約10cm的圓柱體,說明土體和錨桿不連結,沒有起到錨固的作用。
(2)噴混凝土時,混凝土附著在黃土的表層,由于黃土本身就沒有粘結力,以致噴混凝土與土體一起脫落,沒有達到噴混凝土所起的實際支護作用,且經多次噴射才能達到設計厚度,回彈量也很大。
3、經過優化后的初期支護體系
隨著對黃土隧道初期支護體系的改進和優化,采用超前管棚、超前小導管、鋼架支撐以及模噴混凝土等措施相結合的施工方法,使得黃土隧道初期支護更加科學、經濟和合理(見圖1)。
與原初期支護設計相比,有以下優點:
(1)超前管棚一般采用外徑為89~108mm,壁厚5~9mm,管棚長度為10~30m,洞身可采用8m,兩環之間搭接長度不能小于3m,環向間距為40cm,隧道進出口管棚外插角控制在1~3°,洞身管棚外插角≯12°,具體可根據實際確定。超前小導管一般采用φ42,長度為4m,外插角為5~10°,搭接長度應不小于1m。這樣超前支護可以對土體起到棚架作用。
(2)鋼架應采用工字鋼支護,設計過程中應適當加大鋼架型號和減小鋼架間距,一般控制在0.5~1m,增加鎖腳錨管個數,采用全長粘結式全螺紋砂漿錨桿相配合,已達到穩定支護的效果。
(3)模噴的混凝土應與鋼架結成一體,形成一個完整的支護體系,而且模噴混凝土的回彈率幾乎為零,這樣就發揮了噴混凝土凝結快,能及早封閉土體表面的特點。
4、黃土隧道的施工工藝及施工要點
4、1施工工藝(參見圖1)
采用正臺階法施工,上半斷面預留核心土穩定掌子面,每循環進尺0.5~1m,開挖采用人工風鎬開挖,自卸汽車出砟,襯砌混凝土采用簡易襯砌臺車或立拱架模筑混凝土。
4、2施工工藝流程(見圖2)
(1)施工準備。
(2)開挖前打入超前管棚及超前小導管預支護。
(3)采用風鎬開挖(留核心土),每開挖1m架設1~2榀型鋼拱架(土質特別松軟地段加密)。
(4)上斷面開挖完成后及時施作初期支護。挖完后,在周邊側壁開挖面進行掛鋼筋網錨噴,先打入錨桿,然后在兩榀拱架間進行網噴混凝土作業。免費論文。網噴混凝土時應注意,噴射混凝土分兩次施作,中間按設計鋪設鋼筋網片,保證鋼筋網片有足夠的保護層,確保網噴混凝土的質量;鋼筋網片連接采用焊接,為確保網片牢固、密貼平順,在兩榀型鋼鋼架間設縱向連接鋼筋。免費論文。
(5)出砟。(去除核心土)
(6)下段面開挖,支護工序與上斷面相同。免費論文。
(7)支護施工完成后,應及時進行仰拱封底。
(8)對圍巖進行變形量測。
(9)襯砌混凝土施作。襯砌斷面與掌子面之間距離視土體土體軟弱狀況和根據土體變形量測情況而定,一般情況下保持小于30m。
5、結論
黃土隧道由于黃土本身的特點,需要迅速有效的封閉洞壁土面,并給予強有力的支護,超前管棚、鋼架支撐及模噴混凝土滿足了這一要求,支護措施更加經濟合理,支護效果更加良好。
黃土隧道施工過程中嚴格采取“短進尺、弱爆破、強支護、襯砌緊跟”的施工方法,應在實際施工中熟練工序,提高工效,以達到文明施工、安全施工的目的。
參考文獻
(1)鐵路隧道設計規范(JB10003-2005).北京:中國鐵道出版社,2006
(2)關寶樹.隧道工程施工要點集.北京:人民交通出版社,2003.1
關鍵詞:隧道底板 富水溶洞 處治技術
中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:
本文以宜萬鐵路客運專線作為背景,結合施工過程中遇到的特殊溶洞性地質狀況,并結合水文狀況進行充分分析,闡述富水溶洞隧道底板澆筑的施工方案,探析溶洞隧道中巖體不穩定,以及流水侵蝕作用下對于隧道的底板保護工作。
一、富水溶洞地質災害給隧道建設工程帶來的危害
富水溶洞系統常見于西南地區,是一種隧道建設以及公路建設過程中比較常見的地質災害之一,就目前國際山體隧道施工部門所掌握的資料而言,由于富水溶洞造成的地表侵蝕以及巖體松動等問題,已經給隧道施工以及礦山開采造成了不可估量的損失。就我國西南地區鐵路及公路隧道施工而言,所有貫通線路中就有溶洞特征山體60萬平方公里。因此,富水溶洞的隧道底板建筑技術一直都是國內甚至世界都難以攻克的課題。由于地域特征的特殊性,富水溶洞給隧洞施工帶來了嚴重的威脅,我國西南地區目前已經建成的隧道中,幾乎有一半以上都發生過富水溶洞地質災害,所有隧道基本都不同程度地遭受過溶洞坍塌、加壓造成的破壞,如已經建成的宜昌至重慶萬州客運專線,通過大巴山脈的過程中,就有多處地點不同程度發生過由于溶洞腐蝕情況導致的隧道底板澆筑不穩等風險。
根據我國地質部門的相關統計,溶洞地貌在西南地區隧道施工中遇到的幾率高達61%,其中水平軸線溶洞達到53%,其中又有36%的溶洞體接近垂直體特征,對于垂直體溶洞,由于受地勢和引力的影響,水流的沖擊效果表現得更加顯著,且巖體出現水溶性特征已經能夠分布于地表,目前施工部門的解決方法大多是通過提前勘測來規避與富水溶洞巖體的直接接觸,這一方法也有效地防止了溶洞對于隧道工程的破壞,對于近地表的水平溶洞,溶洞尺寸比較大,橫截面波及范圍廣,如果隧道施工路徑與溶洞地表橫截面有所接觸,會導致地表結構不穩定,隧道頂部和底部受流水腐蝕嚴重,隧道內部巖體受到巨大壓強的沖擊而引起的隧道變形等,對工程建設產生巨大危害。
二、富水溶洞地區隧道澆筑工程防治措施
隧道的施工從勘測到開工的過程中,應該重點留意附近的巖體與水文特征,及時獲取隧道通過的巖層狀態是否處于穩定,隧道在施工過程中產生的振動、地質改造是否會對已有的巖層造成破壞。
根據隧道開工之前對于水文情況收集的數據報告進行分析,結合現有的地質勘測資料,我們可以對常見的溶洞結構建立一個模型:
圖1 富水溶洞地質水文示意圖
如圖所示,巖層中水流屬于高壓強形態,對于巖層造成的沖擊力也比較大。為保證施工安全,保持該地段巖體結構的穩定性,可以采取截斷水流的方法,在施工范圍內建立加固體系,增加巖層的抗變形能力,并且采用填充巖體縫隙的方法,將水流與巖體進行強行隔離,另外在隧道底部開挖排水輪郭線,并建立隧道主體超前剛性支撐體系,保證隧道巖體支撐的穩定性。其中排水輪郭線可以對巖體內部的水流進行減壓處理,被排出的水一定要及時通過引流渠道遠離隧道主體,減少水流產生的壓強對于周圍巖層造成的剛性沖擊。施工過程中應采用全斷面超前預注漿封堵水利通道,并在漿體附近建立剛性防護體系,以加強隧道抗壓能力,降低內外壓強不均對隧道造成的擠壓變形。
圖2 溶洞內部擠壓分擔實驗
三、隧道富水溶洞巖層加固處理
隧道在施工過程中由于內部結構的變化和受力影響,對于隧道頂部,底板的結構會有一定的破壞,可能造成隧道坍塌事故的發生,因此,隧道施工的過程中還要特別注意富水巖層對于隧道山體的影響。
隧道施工過程中,隧道自身巖層與隔水帶的厚度會減小,如果開挖力度過大會導致支持層出現裂痕,頂部巖層由于受重力的影響和隔水層水壓的擠壓作用容易出現巖體下垂的情況,同時溶洞外側巖體也會由于內部結構的位移而可能出現斷裂或是膨脹擠壓。此時,施工方應當注意降低巖層受壓強度,防止巖層壓力過大而出現的斷裂甚至坍塌。
富水溶洞周邊可能出現的富水飽和現象,隧道施工的過程中勢必會改變巖層下的水文條件,由于隧道處于中空形態,也很容易導致溶洞周圍巖體向內部彎折的現象,再加上溶洞內碳酸氣體的大量存在,隨流的腐蝕性作用明顯增強,原本堅固的巖石隔水層可能因為水流的腐蝕和壓力出現破裂,使隧道結構支持能力降低。施工方應當注對隧道內的氣體進行適當的稀釋和通風,巖層隔水帶應該使用混凝土進行加固,必要情況下可以使用鋼體隧道支架對周圍巖體進行擴張和托舉。
四、富水溶洞隧道施工的相關問題探究
富水溶洞隧道的建設一直是處理巖層與流水穩定性的工程,而溶洞的富水狀態也一直是威脅隧道施工的主要安全問題之一。由于隧道施工對于山體內部構造的改造,致使巖層受力狀態出現改變,如何解決好這一問題,也是隧道底板巖層穩固的先決條件。在此基礎上,隧道溶洞的支撐也可以使用特殊的人工工程梁來實現,工程梁可以保證支撐的受力區間有一個設定的彈性范圍,這個范圍可以是巖體抗壓能力的標準重量,也可以是隧道底板厚度抗壓區間的安全系數,對于隧道的開挖或者爆破產生的影響,工程梁的彈性區間可以做一個很好的緩沖,對巖體強度的弱化也能夠也能起到一定的補充作用。
圖3巖體固定受力擠壓長常數
本文針對富水溶洞在隧道建設工程造成的影響進行分析,根據影響隧道穩定性的不同條件進行逐一闡明,通過對相關信息的采集,分別對水文條件影響以及巖體結構影響進行力學模型分析,根據隧道底板厚度和工程受力最小系數來提供隧道施工安全的理論依據。由于受力系數與底板厚度的恒量差需要精確計算,本文的研究還需進一步改善。
參考文獻:
[1]宋戰平,李寧,鄧良勝.巖溶隧道巖層垮塌機理及隧道底板最小厚度分析[A].第15屆全國結構工程學術會議論文集[C].2006.