冰川堆积体隧道开挖施工工法.doc
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1、冰川堆积体隧道开挖施工工法第一章 前言 在高海拔严寒地区,隧道施工受到地形、地貌的影响,特别是冰蚀作用强烈的高山峡谷冰川地貌,山势险峻,沟谷发育,冰崩、雪崩发育。冰川在运动过程中,不仅具有强大的侵蚀力,而且还能携带冰蚀作用产生的许多岩屑物质,接受周围山地因冻融风化、雪崩、泥石流等作用所造成的坠落堆积物,从而形成各种冰碛地貌类型,岩堆内部为较大的碎石、块石错乱叠置而成,细颗粒的泥砂较少,碎屑物之间没有胶结,结构松散,围岩稳定性极差。因此隧道工程,尤其是隧道洞口浅埋段影响极其显著,将给隧道施工带来很大困难。近年来,我们根据多年的隧道施工经验,对冰川堆积体隧道开挖施工关键技术进行了总结,遵循“短进尺
2、、多分部、弱爆破”的原则,加强超前预加固措施,同时充分重视量测数据的及时反馈,经过实用,特别是在嘎隆拉隧道的施工中,收到了显著的效果,我们对之进行了总结,充实和提高,形成本工法。 第二章 工法特点2.1开挖隧道中,尽可能的维持了土体原有稳定状态,对围岩做到了尽量少扰动、少破坏。2.2 尽可能保持原地形的草皮植被坡面,边坡防护与边坡开挖同步进行,减少洞口边仰坡的开挖,保证了坡体的稳定性。2.3 采用预留核心土环形开挖法,施工支护采用较强的钢拱架喷锚支护,并辅以超前小导管等辅助施工手段,保证了隧道的顺利进洞。第三章 适用范围该工法一般适用于地质条件复杂,隧道围岩为较为松散的冰川堆积体,达到确保软弱
3、围岩段安全施工的目标。第四章 工艺原理 隧道穿越冰川堆积体施工主要采取综合治理的方法,以确保隧道施工过程中堆积体的稳定性。采取开挖时尽量不扰动边坡的方法,做好边坡坡面防护;在进洞位置及时采取超前支护和预加固,确保开挖进洞前围岩的安全稳定;施工过程中坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的原则,按照新奥法施工原理,认真实施网、锚、喷、注等支护措施和安全监测。第五章 施工工艺流程5.1边仰坡防护5.1.1采取尽量不扰动边坡的方法,在边仰坡防护前组织人员将坡面危石及杂草清除干净,并在隧道开挖轮廓以外用轨排防护,避免危石溜坍。5.1.2做好边仰坡外侧的截排水工作,防止雨水或泥石流冲刷坡面。5.
4、1.3在正洞开挖轮廓线以外进行坡面防护,可先用细钢丝网防护后再铺设钢筋网,施作锚杆及喷射砼,保证边仰坡的稳定和施工安全。5.1.4同时在洞口浅埋段地表埋设地表下沉观测桩点,随时监控地表变化情况(图1)。 图1 洞口浅埋段监控量测5.2 超前支护和预加固5.2.1在浅埋、进洞位置或当探明前方围岩破碎时,应及时采取辅助施工方法对地层进行预加固、超前支护或止水。5.2.2超前支护方法采用超前小导管预注浆的施工方案,应符合下列要求: 1 小导管采用32mm焊接钢管或42mm无缝钢管制作,长度宜为35m。管壁每隔1020cm交错钻眼,眼孔直径宜为68mm。 2 沿隧道纵向开挖轮廓线向外1030的外插角钻
5、孔,将小导管打入地层。 3 小导管注浆前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷射厚为510cm砼或用模筑砼封闭。 4 注浆后至开挖前的时间间隔,视浆液种类宜为48h。开挖时应保留1.52.0m的止浆墙,防止下一次注浆时孔口跑浆。5.2.3注浆材料应根据地质条件确定: 1 断层破碎带和砂卵石地层,当裂隙宽度(或粒径)大于1mm时,加固地层注浆宜优先采用水泥类浆液和水泥-水玻璃浆液。 采用水泥浆液是,水灰比可采用0.8:12:1。需缩短胶凝时间,可加入食盐、三乙醇胺速凝剂。 采用水泥-水玻璃浆液,应根据胶凝时间配制。一般水泥浆液的水灰比为0.8:11.5:1;水玻璃浓度为2540波美度,水泥浆与水玻璃的
6、体积比宜为1:11:0.3。 2 断层泥地带,当裂隙宽度(或粒径)小于1mm时,加固注浆宜优先采用水玻璃类和木胺类浆液。 小导管注浆采用注浆压力和流量两个条件来控制,注浆压力一般控制在0.51.0MPa之间,注浆材料、注浆方式和注浆压力在实际操作中将根据现场的实际情况进行调整;如发现漏注或有空洞,应及时补注或用砼补喷,保证结构总体均匀。浆液扩散半径根据导管密度确定,考虑注浆范围相互重叠的原则,扩散半径按以下公式计算:RK=(0.60.7)L0式中 L0为导管间的中心距离单根导管的浆液注入量Q按下式计算:Q= Rk2 L式中 L导管长度岩体孔隙率5.2.4开挖前在洞口施作适当长度(一般为2.0m
7、)钢筋砼棚洞,防止边仰坡脚溜坍。 5.3 隧道洞身开挖5.3.1隧道进洞段开挖采用短正台阶分部施工法, 开挖原则上采用人工或机械开挖;如遇石方必须放炮开挖时,必须格执行弱爆破、短进尺的原则;当围岩特别破碎或遇到夹泥夹沙层时,必须采用人工或机械开挖。5.3.2 进洞部分施工步骤:先将拱部刷方到核心土上部位置,利用平台作超前支护;然后把边墙部分刷方到设计高程,按洞身初期支护要求加固,再在棚洞外缘用编织袋装土石进行反压回填后,方可进行洞身部分开挖。5.3.3 为探明前方地质情况,采用短台阶开挖方式(图2) ,即先开挖1 部(1部领先2部5 m),架立1部钢架;再开挖2 (3) 部,架立2 (3) 部
8、钢支撑,将钢支撑合拢,视实际情况在钢支撑中部架设木支撑或型钢作为对口撑,必要时在底部设置临时仰拱,保证初期支护稳定; 使用人工或挖掘机、自卸汽车出渣。 5.4 施工支护 开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。当采用复合衬砌时,应加强初期锚喷支护;锚喷支护或构件支撑,应尽量靠近开挖面,其距离应小于1倍洞跨。5.4.1 锚杆的施工 1 采用系统锚杆作为衬砌结构的一部分时,应符合设计要求和公路隧道设计规范的有关规定。 2 锚杆宜采用级钢筋制作,根据现场实际情况选择锚杆类型,施工时应符合各类型锚杆施工要求。 3 锚杆安设作业应在初喷混凝土后及时进行。施工钻孔应圆而直,钻孔方向宜尽量与岩
9、层主要结构面垂直;锚杆安设后不得随意敲击,其端部3天内不得悬挂重物。5.4.2 挂网钢筋网片在系统锚杆施做后安设,按设计要求加工和安装钢筋网,随受喷面起伏铺设,同定位锚杆固定牢固,钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜,混凝土保护层大于2cm。钢筋网施做时注意:加工前对钢筋进行校直、除锈及去油污等,确保钢筋的施工质量。5.4.3 喷射混凝土 1 应根据对喷射混凝土的质量要求和作业条件的要求,以及现场的维修养护能力等选定喷射方式,同时尚应考虑对粉尘和回弹量的限制程度。 2 在喷射混凝土之前,应用水或高压风管将岩壁面的粉尘和杂物冲洗干净;喷射中发现松动石块或遮挡喷射砼的物体时,应及时清除。 3 采用
10、钢架喷射砼时,钢架的型式、制作和架设应符合下列要求: (1)钢架支撑可选用H型钢、工字钢、U型钢或钢筋格栅等制作。钢架加工尺寸等应符合设计要求。(2)钢架支撑必须具有必要的强度和刚度,刚架的设计强度,应保证能单独承受24m高的松动岩柱重量,其形状应与开挖断面相适应。(3)支撑接头由螺栓连接牢靠,当作为衬砌骨架时,接头应焊接。(4)钢架应按设计位置架设,钢架之间必须用纵向钢筋联接,拱脚必须放在牢固的基础上。5.5 特殊情况处理 5.5.1隧道开挖过程中随时加强观察,避免出现人为原因的塌方现象。隧道在掘进时出现塌方,如规模较小,应先加固未塌方段防止塌孔扩大;塌方规模较大时,立即封堵掌子面,封堵采用
11、枕和洞渣回填,待塌方稳定后,施作小导管注浆,如范围较大,可分次注浆固结洞身周围围岩和渣体,浆液凝固后,按先上后下的原则清除塌方体。 5.5.2 塌方回填比常规回填规模大,当塌穴特别大,难以全部填满时,可采用喷锚支护对塌孔加固后,用浆砌或干砌回填一定厚度,或用木支撑将塌穴内岩体撑紧,然后施作衬砌。 5.5.3 塌方地段,防排水与回填处理一样重要,应一并考虑;当掌子面出现涌水或有水头出露时,应先进行小导管注浆堵水,或用导管将水排出塌方段,然后开挖。 5.5.4 开挖过程中遇到较大孤石时,应先在孤石周围注浆固结石块周围土体,待注浆体达到强度后,将孤石撬除,然后再进行初期支护。第六章 材料与设备6.1
12、 主要施工材料及要求 6.1.1水泥 应优先采用普通硅酸盐水泥,也可采用矿渣硅酸盐水泥;在软弱围岩中宜选用早强水泥。水泥标号不得低于425号,使用前应做强度复查试验。6.1.2速凝剂 必须采用质量合格产品。应注意保管,不使其变质。使用前应做速凝效果试验,要求初凝不超过5min,终凝不超过10min。应根据水泥品种、水灰比等,通过试验确定速凝剂的最佳掺量,并应在使用时准确计量。6.1.3 砂 喷射砼应采用硬质洁净的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5,含水率一般为5%7%,使用前应一律过筛。6.1.4石料 采用坚硬耐久的碎石或卵石,粒径不宜大于15mm。6.1.5 水 水质应符合工程用水的有关标准,
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