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軟弱圍巖隧道開挖及支護關(guān)鍵技術(shù)研究

2018-07-18 11:30李桐年
價值工程 2018年16期
關(guān)鍵詞:軟弱圍巖隧道施工技術(shù)

李桐年

摘要: 文章以平耶四號隧道工程為例,對軟弱圍巖條件下,隧道開挖及支護關(guān)鍵技術(shù)進行論述。期望通過本文的研究能夠為同類工程提供借鑒參考。

Abstract: Taking Pingye No. 4 tunnel project as an example, this paper discusses the key techniques of tunnel excavation and support under soft surrounding rock conditions. It is expected that the research in this paper can provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞: 隧道施工;軟弱圍巖;開挖支護;技術(shù)

Key words: tunnel construction;soft surrounding rock;excavation support;technology

中圖分類號:U455.4 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2018)16-0161-02

1 工程概況

平耶四號隧道工程隧址所在區(qū)域的地層為志留系,弱風(fēng)化片巖,埋深較淺,節(jié)理裂隙發(fā)育,局部巖體呈現(xiàn)出破碎狀。隧道施工過程中,遇到一處軟弱圍巖段,為確保施工安全、有序進行,提出有效的開挖及合理的支護方案。下面重點對該隧道內(nèi)軟弱圍巖段的開挖及支護關(guān)鍵技術(shù)進行分析。

2 軟弱圍巖隧道開挖及支護關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工方案

該軟弱圍巖的碳化情況比較嚴(yán)重,由于其中含有絹云母,一旦遇水會出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象,由此極有可能引起圍巖變形及坍塌的問題。針對這一情況,在隧道開挖施工中,應(yīng)當(dāng)加強超前預(yù)報,及時了解并掌握軟弱圍巖的情況,以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施;為防止軟弱圍巖出現(xiàn)變形,決定采用增大預(yù)留變形量和復(fù)合式襯砌的方法,初期支護及時封閉;若是施工過程中,遇到出露的地下水,則應(yīng)采取排堵結(jié)合的方法進行治水。

2.2 隧洞開挖施工方法

對隧洞進行開挖時,采用的是三臺階法,具體的施工工藝流程如圖1所示。

可按照設(shè)計拱架的間距對上臺階的循環(huán)進尺進行確定,最大不得超過2榀拱架的間距;上、中臺階的高度分別為2.0-2.5m;3.0-3.5m;臺階的長度為3-5m。具體的施工順序如下:先開挖上臺階,并進行初期支護,隨后開挖中臺階,進行初期支護,再開挖下臺階,進行初期支護,三臺階全部開挖并完成初期支護后,便可澆筑仰拱,并對全斷面進行二次襯砌。

2.3 支護施工技術(shù)要點

2.3.1 噴射砼

①在對砼進行噴射施工以前,為確保并進一步提高噴射質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)做好如下準(zhǔn)備工作:對開挖斷面的凈空尺寸進行檢查,看是否滿足作業(yè)要求,隨后對松動的巖體進行清除,并對噴射面進行沖洗,由于本工程中的軟弱圍巖遇水容易變形,故此,清洗時應(yīng)采用高壓風(fēng)吹掃的方式;對所有的機具設(shè)備及水電線路進行檢查,并試運轉(zhuǎn),看是否正常,如有異常應(yīng)當(dāng)及時調(diào)整,以免影響施工有序進行;若是巖面存在滲漏水的現(xiàn)象,必須在噴射砼之前采取有效的措施進行妥善處理。涌水量大的部位可采取注漿堵水的方法,滲漏水則可采用巖面注漿的方法進行處理。出水點如果比較集中,可沿著節(jié)理裂隙設(shè)置排水管或排水板,將水引入隧道底部的排水溝,排出洞外。

②在對砼的配合比進行設(shè)計時,應(yīng)同時滿足性能及可噴性的要求,可通過試驗確定最佳的配合比。

③可采取分段、分片的方法進行噴射施工,先噴下部,逐次向上,每個噴射段的長度應(yīng)控制在6.0m以內(nèi),可采用螺旋移動的方法進行噴射,這樣可以使砼更加均勻地散布到巖面上,噴射時,噴嘴應(yīng)當(dāng)與巖面保持垂直,與巖面之間的距離應(yīng)當(dāng)控制在1.0m左右;首次的噴射厚度可按具體的部位進行確定,不得超過設(shè)計允許的范圍,初噴時,厚度以4-6cm為宜,復(fù)噴時厚度要控制在6cm以內(nèi),盡量不要超出,邊墻位置可以略微厚一些,但不得超過10cm;為最大限度地減少回彈,應(yīng)當(dāng)控制好噴射壓力;每層終凝前應(yīng)當(dāng)完成后一層的噴射,否則必須用水對前一層的表面進行潤濕后方可進行噴射;為提高初期支護效果,噴射應(yīng)緊隨開挖進行,下一個循環(huán)爆破在則可在砼終凝4小時以后進行;有些巖面由于滲水導(dǎo)致表面比較潮濕,這樣會導(dǎo)致黏結(jié)性變差,對此可適當(dāng)加大水泥用量;噴完后,要及時按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求對砼進行養(yǎng)護,正常情況下,養(yǎng)護時間應(yīng)當(dāng)不少于7d。

2.3.2 錨桿支護

錨桿的施作質(zhì)量與支護效果之間有著極為密切的關(guān)聯(lián),為此,對于隧道拱部的錨桿必須使用錨桿機進行施作,側(cè)墻則可用鑿巖機進行鉆孔。砼初噴完畢后,便可進行錨桿施作,鉆設(shè)孔位前,應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備表示孔位,避免偏差過大影響整體效果;鉆孔的方向要垂直于隧道開挖作業(yè)面,若是結(jié)構(gòu)面比較明顯,則應(yīng)形成盡可能大的交角,鉆孔后應(yīng)對孔位進行檢查,看孔徑及孔深是否與設(shè)計要求相符;錨桿墊板應(yīng)當(dāng)在砼復(fù)噴后進行安裝,要保證墊板與錨桿軸線垂直,需要特別注意的是,不得對安設(shè)好的錨桿進行敲擊,更加不可以在錨桿的端部懸掛重物,以免導(dǎo)致錨桿變形,影響效果。本工程中,使用了三種類型的錨桿,一種是水泥砂漿錨桿,另一種是中空注漿錨桿,還有一種是藥包錨桿。前兩種錨桿按照施工標(biāo)準(zhǔn)的要求進行安設(shè)即可,由于藥包錨桿比較特殊,所以重點對其施工技術(shù)要點進行分析:對藥包錨桿進行施工前,應(yīng)當(dāng)先對藥包進行檢驗,可采取泡水的方法,藥包不得存在結(jié)塊的現(xiàn)象,使用前,應(yīng)在清水中浸泡2min左右,遵循隨用隨泡的原則,當(dāng)水中無氣泡產(chǎn)生時,便可將藥包取出;首節(jié)藥包可以用木棍直接捅入孔底,當(dāng)裝至孔深的2/3時,插入錨桿,同時對錨桿進行緩慢轉(zhuǎn)動,使藥包破碎,要控制好轉(zhuǎn)動時間,最低不得少于1min,當(dāng)攪動均勻后,靜置30min左右,將錨桿牢固焊接在支設(shè)好的鋼架即可。

2.3.3 鋼架及鋼筋網(wǎng)

施工中使用的所有鋼架全部在隧洞外按照設(shè)計要求進行制作,運至現(xiàn)場進行拼裝。在正式拼裝前,應(yīng)進行試拼,看誤差是否符合要求;安裝鋼架前,應(yīng)底腳部位的雜物清理干凈,并嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行安裝,當(dāng)鋼架立起之后,應(yīng)檢查其傾斜度,看是否與規(guī)范要求相符;在隧道開挖的過程中,應(yīng)當(dāng)經(jīng)常對鋼架進行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,確保其穩(wěn)定。鋼筋網(wǎng)在加工場集中制作,搭接長度應(yīng)符合規(guī)范要求,應(yīng)當(dāng)在砼初噴后進行鋪掛,為盡可能減輕對鋼筋網(wǎng)的振動,要控制好砼的噴射距離和角度。

2.3.4 超前小導(dǎo)管注漿

在本工程中,超前小導(dǎo)管注漿與鋼架聯(lián)合支護,施工時,導(dǎo)管從鋼架的腹部穿過,尾端與鋼架進行牢固焊接;小導(dǎo)管安裝就位后,可使用麻絲和錨固劑對管口周圍的空隙進行封堵;注漿前,為避免孔口出現(xiàn)跑漿的情況,可通過模筑混凝土封閉開挖面;當(dāng)所有注漿孔全部達到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后,經(jīng)檢查無遺漏的情況,便可結(jié)束循環(huán)注漿。

2.4 隧道開挖支護的安全技術(shù)措施

2.4.1 隧道開挖的安全技術(shù)措施

為確保隧道開挖安全有序進行,應(yīng)采取如下技術(shù)措施:

①嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度,交班人要向接班人詳細交代班組施工情況和安全狀況,并做好相應(yīng)記錄。安全管理人員要經(jīng)常檢查交接班情況。

②在隧道施工現(xiàn)場作業(yè)的人員,必須佩帶齊全安全防護用具,按照技術(shù)規(guī)范要求進行施工,杜絕違規(guī)作業(yè)。在施工過程中,作業(yè)人員彼此之間要保持一定的安全操作距離。

③在施工之前,作業(yè)人員要先檢查工作面是否安全、支管是否牢固、拱頂是否穩(wěn)定,若在檢查中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)松動或裂縫現(xiàn)象,必須及時采取強支護措施。作業(yè)人員若在碴堆上進行作業(yè),則必須保證碴堆穩(wěn)定,避免發(fā)生滑坍事故。

④若在不良地質(zhì)進行施工作業(yè),則要采取弱爆破、強支護、早襯砌等施工措施,避免發(fā)生隧道險情。一旦發(fā)生險情,應(yīng)立即停止施工,將險情上報到有關(guān)部門,并及時疏散險情區(qū)域及周邊地段的施工人員。

⑤在使用風(fēng)鉆之前,做好相應(yīng)的檢查工作,檢查風(fēng)鉆機身、彈簧、螺栓、鉆桿、支架是否存在異?,F(xiàn)象,檢查管子接頭是否有漏風(fēng)情況,避免在風(fēng)鉆作業(yè)時發(fā)生故障。若出現(xiàn)卡鉆問題,則要使用板鉗將鉆桿拔出。

⑥在爆破施工時要做好技術(shù)交底,樹立安全第一的思想,不能因盲目縮短工期而無視風(fēng)險隱患。在爆破過程中,將所有人員撤離到安全區(qū)域,安全區(qū)域距離爆破點不得少于400m,避免爆破產(chǎn)生的飛石和有害氣體威脅到作業(yè)人員人身安全。

2.4.2 隧道支護的安全技術(shù)措施

在隧道支護施工,為避免發(fā)生安全事故,可采取如下技術(shù)措施:

①在隧道支護施工之前進行施工技術(shù)交底。在施工過程中,要定期檢查各部位的支護情況,尤其在不良地質(zhì)區(qū)域進行施工時,必須配備專人負(fù)責(zé)日常的支護巡視檢查。若在檢查中發(fā)現(xiàn)支護損壞,則必須進行修整。若支護損壞極為嚴(yán)重,則先撤離作業(yè)人員,隨后再采取支護加固措施。

②在隧道洞口與平導(dǎo)的連接部位,必須做好支護措施,要求支護質(zhì)量達到設(shè)計要求。

③在施工期間,如發(fā)現(xiàn)已噴錨區(qū)段出現(xiàn)錨桿失效、圍巖變形等問題,必須對該區(qū)段采取加固措施。若圍巖變形量未超過設(shè)計允許值,則增加長度為原錨桿長度1.5倍以上的新錨桿即可。若超過設(shè)計允許值,則應(yīng)采用鋼拱架搭配新錨桿進行加固。

④在發(fā)現(xiàn)隧道支護險情時,如洞內(nèi)位移超過設(shè)計允許值、噴層出現(xiàn)裂縫、地表面出現(xiàn)裂縫等情況,應(yīng)及時疏散作業(yè)人員,將險情上報主管部門,待采取有效措施消除險情之后再恢復(fù)施工。

3 結(jié)論

綜上所述,在隧道工程建設(shè)的過程中,受到地質(zhì)條件的影響,常常會在開挖時遇到軟弱圍巖,由于此類圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差,若是以常規(guī)的方法進行開挖可能會導(dǎo)致圍巖變形,并且還有可能引起坍塌,由此會對隧道的施工安全、進度造成影響。對此應(yīng)當(dāng)結(jié)合軟弱圍巖的性質(zhì),巖變我變,采取合理可行的開挖支護措施,從而確保隧道施工安全、有序進行。

參考文獻:

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