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0 前言
近年來,隨著我國交通基礎設施建設的迅速發(fā)展,公路工程施工技術的不斷提高,公路隧道(主要指山嶺隧道)的建設規(guī)模有了很大提高,隧道工程造價在公路建設總造價中所占比例也越來越大,有的山區(qū)高速公路項目,隧道造價能占到工程總造價的50%以上。因此合理控制隧道工程規(guī)模,成為設計階段的重點,也是控制投資規(guī)模的一個重要環(huán)節(jié)。本文從設計及施工兩個方面,結合國內目前隧道工程建設的實際情況,提出幾點降低隧道工程造價的看法。
1隧道設計
1.1 隧址選擇
因隧道工程造價高,施工風險大,因此在路線方案的選擇上,如何合理的設置隧道工程對路線的整體造價影響較大。隧址確定應貫徹地質和環(huán)境選線,宜避開各種不良地質體,不得不穿越時應遵循“避重就輕、趨利避害”的原則,進行多方案綜合分析和比選,使其對隧道工程的影響最低,并應有針對性的工程處治方案和預案。
隧道設計應有完整的勘測、調查資料,綜合考慮地形、地質、水文、氣象、地震和交通量及其構成,以及營運和施工條件,進行多方案的技術、經(jīng)濟、環(huán)保比較,使隧道設計符合安全實用,質量可靠,經(jīng)濟合理,技術先進的要求。
1.2 隧道平面線形
隧道平面布置一般有三種布置形式:一、隧道上下行分離式大間距隧道;二、上下行分離式小間距隧道;三、連拱隧道。同等地質圍巖情況下,一般連拱隧道的造價最高,施工難度最大,其次為小間距隧道,而分離式隧道造價最低。因此在平面布置上,在地形、地質條件等允許的條件下應盡量采用上下行分離式隧道降低工程造價。
對于隧道群段的路線平縱設計,路線展布應考慮隧道群的特點,綜合考慮平縱線形,將整個隧道群作為一座隧道來進行整體設計,保證行車的安全,對于個別洞口較近的隧道,應考慮采用遮光棚連接隧道洞口,以降低因洞口亮度突變頻繁和冰雪災害引起交通事故的頻率,在優(yōu)化工程方案的同時降低隧道照明費用。
1.3 隧道平曲線、縱坡合理確定
在考慮車輛營運安全的前提下,為節(jié)省工程造價,可按照如下參數(shù)進行調整。
1、隧道需設置平曲線時,其超高值一般不宜大于4%,即圓曲線最小半徑710m。
2、一般分離式隧道宜布置為平行雙洞為宜,為便于雙洞間橫通道的設置,左右洞高差不宜過大,盡量使橫通道縱坡控制在5%以內。
3、隧道縱坡一般應不小于0.3%,并不大于3%,當受地形條件限制時,中、短隧道縱坡可適當加大,但不宜大于4%。
4、針對長、特長隧道的情況,一般長度大于1000m的隧道縱坡以不大于2.5%為宜,長度大于2000m的隧道縱坡以不大于2.0%為宜,長度大于3000m的特長隧道縱坡以不大于1.5%為宜;
5、 巖溶地區(qū)或地下水發(fā)育的長、特長隧道為便于施工及排水,宜設置為人字坡。
1.4 隧道支護參數(shù)
隧道結構設計應確保結構的耐久性、車輛行駛的安全性、養(yǎng)護維修的可行性、防災救災的有效性。
在襯砌設計過程中,V級及IV級圍巖地段的襯砌一般應以結構內力計算與強度分析為主,IV級圍巖及III級圍巖地段的襯砌一般應以圍巖穩(wěn)定分析為主。應特別注意洞口淺埋地段、偏壓地段、V級及IV級圍巖地段及其高地應力地段的結構強度的計算分析。在洞口淺埋地段、偏壓地段、圍巖較差且地下水較發(fā)育地段,二次襯砌宜采用鋼筋混凝土結構。連拱隧道宜采用復合式中墻的結構形式,芯墻厚度不宜小于1.0m。
小凈距隧道應根據(jù)隧道凈距大小采用不同的加固方式,其初期支護、二次襯砌宜相應加強。針對凈距大于18m且小于規(guī)范間距的隧道,可只考慮爆破、施工工序、監(jiān)控量測等進行控制,其相應的初期支護、二次襯砌可按常規(guī)分離式隧道設計。在設計中根據(jù)具體情況,隧道結構形式還可根據(jù)地形采用半明半暗隧道、棚洞等構造形式,綜合比較各結構形式,靈活設計,因地制宜,減少工程造價。
1.5 隧道的優(yōu)化設計
隧道結構設計應根據(jù)隧道施工過程中所顯示的詳細地質資料,進行動態(tài)設計,以使隧道工程造價盡量符合實際。圍巖條件明顯變好的情況下,應及時進行隧道結構和支護參數(shù)的調整,以適應隧道工程實際情況,并節(jié)約工程造價。在Ⅳ級圍巖段,當下半斷面圍巖完整性和強度達到Ⅲ級圍巖時,應在設計中取消仰拱,達到節(jié)省造價的目的。隧道結構設計應盡量采用新材料與新技術,如在初期支護中,噴射混凝土加入適量鋼纖維,并取消鋼筋網(wǎng),可十分有效的增加噴射混凝土的強度,減小噴射混凝土的設計厚度。在噴射混凝土時由于回彈量的有效降低,增加了材料的利用率,節(jié)約了施工成本。在Ⅳ級圍巖段,盡量采用鋼格柵支護,代替鋼拱架,也可以有效的減少工程造價。
2隧道施工
2.1 控制隧道開挖
減少和控制超挖對降低工程造價,具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計,如能控制好開挖斷面的超挖.就可把隧道工程造價降低3~5%。在隧道施工中,由爆破造成的超欠挖,是個嚴重而普遍的問題。它對隧道施工速度和成本有著不容忽視的影響。在超欠挖嚴重的情況下,對坑道的穩(wěn)定性也會產(chǎn)生一定的影響。由于爆破引起的超欠挖雖然是不可避免的,但是可以控制的。因此,研究和實施控制超欠挖的技術是十分必要的。
根據(jù)研究和調查的結果,影響超欠挖的因素可以歸納為以下幾點:1.鉆孔精度;2.爆破技術;3.施工組織管理;4.測量劃線;5.地質條件變化;6.其它
在控制隧道超欠挖中,建立一個比較完善、系統(tǒng)的質量保證體系.對作業(yè)全過程及相關因素實行嚴格科學的管理是非常重要和必要的。管理的目的就是要把眾多的因素處于可控的狀態(tài),達到爆破設計的基本要求。
2.2 減少施工事故的發(fā)生
我國隧道施工的事故發(fā)生率,與國外相比,還是相對比較高的。特別是塌方事故頻繁不斷。有的隧道在施工期間,連續(xù)發(fā)生大小塌方數(shù)次,是很難令人想象的。由于事故發(fā)生后的處理,費時、費力,更增加了施工成本。有的隧道僅僅因為事故處理的費用就使施工成本成倍增加。隧道施工發(fā)生與穩(wěn)定性有關的事故,主要是掌子面失穩(wěn)和塌方、支護結構變異等幾類,因此,應加強對其發(fā)生、機理及預測、控制技術的研究。根據(jù)地質條件,采用合適的輔助工法,是避免事故發(fā)生的重要方法。
例如:加強施工地質監(jiān)測預報,是隧道施工中的重要環(huán)節(jié)。世界各國極其重視施工中的地質預報工作。地質預報是避免工程事故的重要手段。目前采用掌子面攝影方法觀察暴露的地質情況,是十分有效的方法。施工地質預報手段的落后,是造成事故頻繁的原因之一。監(jiān)控量測費用,已經(jīng)在《公路工程基本建設項目概算預算編制辦法》的施工輔助費中綜合考慮,而超前地質預報的費用需要根據(jù)工程實際需要另行計算,這部分費用不應該節(jié)省。事故才是影響工程造價的重要因素。
2.3 提高施工管理水平,加強專業(yè)隊伍的建設
在隧道施工災害的統(tǒng)計分析中,明確指出:有80%的事故,是由于人為的原因造成的。其中,指導不力、組織不當、決策錯誤、施工方法不合適、隊伍管理不善等,都與管理水平有關。因此,提高施工管理水平是極為重要的。良好的施工管理是保證工程質量、降低過程造價水平的重要保證。。
【關鍵詞】隧道施工;防水排水;措施要點
0.前言
隧道是公路或鐵路等線狀工程因為線路安排原因需要穿越崇山峻嶺時的工程舉措,通過在山的兩側或一側打孔爆破而形成,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,基礎建設的大力推行,在西南地區(qū)的山地地區(qū)多使用隧道搭設完成公路或鐵路的建設,如同所有的工程建設一樣,隧道工程的實施建設工程中也要保證工程施工作業(yè)面的干燥,這時候水患是一個很大的影響因素,尤其是在一些存在豐富地下水和降雨量較大的地區(qū),如果再加之以破碎的圍巖地質,就更是加重了隧道施工中防水排水的困難,當然,除了在施工進行過程中要保證隧道內的干燥以外,在隧道投入使用以后,也必須保障隧道的干燥使用,以減少后期的隧道維護成本,以提高經(jīng)濟效益,一般來說,保證施工作業(yè)面的干燥的工程措施可以用“放、防、截”這幾個詞來總結。這幾種防治措施是相輔相成的,并無很明顯的先后順序,下面對各種措施依次進行分析。
1.防治原則
首先,無論何種防水排水的措施都應遵循以下原則:
1.1普通隧道應做到隧道的拱部、邊墻處沒有滴水,行駛路面沒有積水,設備箱等洞口處不滲水。在一些寒凍地區(qū)還應保證襯砌后背處和排水溝處不積水,不凍結。高等級隧道如公路隧道還應做到車行通道不滴水。
1.2對施工當?shù)丨h(huán)境和資源的保護,放排水設施的實施應建立在對當?shù)氐淖匀画h(huán)境不造成損害,不影響當?shù)鼐用竦娜粘Ia(chǎn)生活的基礎之上,如一般的截水措施不能影響附近周圍的居住人員的水源流動和取水事宜,減少地表水的流失。
2.防水措施
所謂堵也就是防水措施,一般來說,對于隧道的拱部處有:
(1)初級支護混凝土手段,初級支護混凝土是圍巖支護的一種,因為厚度比較薄,故而常使用噴射混凝土漿的方法,受到厚度和水壓力的影響,只能抵抗對小股的水壓力,水量過大時則需要使用引水排水措施,一般來說,在初級支護混凝土時,雖然在防水措施中不起很大的作用,但是為了二次襯砌時起主要作用的防水板的設置,還應有一些注意事項,比例應保證表面的大致光滑,不會產(chǎn)生過于尖銳的表面而對防水板進行傷害。
(2)防水層,防水層是所有隧道防水排水的必定出現(xiàn)的措施,在結構上是出現(xiàn)在初級支護混凝土和二次襯砌之間,在初級支護混凝土變形穩(wěn)定之后變可進行,一般來說,現(xiàn)在的防水板有pvc等塑料板和橡膠板兩種,防水板的基本要求是抵抗凍裂性能好、強度大,阻燃性好和便宜施工鋪設的特點。應注意防水板和過濾性材料如土工布材料應該交替進行鋪設,在下料時考慮pvc板材在水和氣溫環(huán)境下熱脹冷縮作用而留有一定的空間,使用機械熱焊接并沿隧道環(huán)向進行鋪設,防水板是隧道防水措施中最為重要最關鍵的一項舉措,其成敗的結果直接影響最后隧道工程的整體防水效果。
(3)二次襯砌,是圍巖支護的另一種,對于二次襯砌,施工技術要求更高,需要植入鋼筋,混凝土的噴射也更為密實,是隧道防水設施的最后一道防線,因此還要求外觀上的圓滑,而對于二次襯砌的施工縫處理時二次襯砌中值得關注的一點,一般通過止水帶的設置來完成這一部分的防水,止水帶有膨脹式止水帶和中埋式止水帶,施工縫的處理使用膨脹式止水帶,在澆筑時通過塑料條預留止水帶的位置,在間距大概是100厘米左右時使用鐵絲固定,當然在二次襯砌結構中應當盡量避免施工縫的留設,一次性的澆筑施工將更有理由二次襯砌的防水效果。
總而言之,防水措施的堵就是利用圍巖支護初級支護混凝土和二次襯砌結構形成封閉的防水結構,同時使用如防水板、止水帶等防水材料防止水的進入。相對比于之后將要提到的排水和截水措施,隧道的堵水措施更有利于當?shù)厮Y源的保護。
3.排水措施
排水措施是利用人為設置的排水系統(tǒng),或與自然排水系統(tǒng)相結合,或單獨工作將地下水合理的導出,一般來說,可以有排水管和排水溝等技術措施。
3.1排水管的設置
一種孔管式排水系統(tǒng),位置一般設在隧道外側的角落里,在二次襯砌的外側,緊靠隧道的外壁,主要作用是在隧道的初期混凝土支護支護,有定量的水匯集在隧道中,排水管就可以使這些已經(jīng)匯集的水排放出去,排水管應與外部的排水溝相連接,一般采用廣透式滲水軟管,直徑在5厘米左右,并且在仰拱隧道施工段,排水溝需要回填時,每隔一定間距應該設置泄水孔,規(guī)范為40米左右,使用直徑為5厘米左右的塑料管。
3.2排水溝的設置
在施工還未開始時就應該在洞口設置相應的排水溝,防止水的流入,在洞頂拱部處設置截水天溝一般來說有使用自流水的從隧道中部向洞口兩端設置的具有一定坡度的溝渠,一般設置在隧道路面的兩邊的自流排水溝,另外一種則是無法通過水重力形成自排水的反坡排水,這時候,工地上通常使用抽水機將滯留水抽出,將水引到一處聚水坑后,通過一定功率的抽水機將水排出,這種方法只能保證施工過程的進行,對后期運營的防水排水來說,從經(jīng)濟上并不可取,下面從結構上探討一下一般排水盲溝的設置,排水盲溝截面形狀一般為倒梯形,在其中填充以碎石、粗粒,并包裹以土工布等濾水性保護材料,一般設在隧道中央,在一些圍巖地質較好的地段,防止水沿著巖石的縫隙侵入路基路面的一種排水暗溝。
4.結束語
防水排水的主要技術手段有以上這些,但是我們不能固步就封,停滯不前,對以上技術手段應該依據(jù)不同的施工實例進行不同的選用組合,同時,雖然目前對與隧道的防水排水的治理已經(jīng)形成相應的理論體系,但是對于隧道的防水排水措施監(jiān)測手段并沒有形成完善的一套,只能根據(jù)后期的防水排水效果和人的主觀觀測來檢驗,這同樣是隧道防水排水施工中值得探索的課題。
【參考文獻】
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關鍵詞:公路隧道 二次襯砌 施工質量 控制
公路隧道的二次襯砌施工是隧道工程的重要施工環(huán)節(jié),其施工質量對隧道工程穩(wěn)定性和安全性影響重大。
一、工程概況
某高速公路隧道全長888m,其中隧道長788m,暗洞長773m,明洞15m,暗洞包括:V級圍巖39m,IV級圍巖(設仰拱)76.2m,IV級圍巖(不設仰拱)177.8m,III級圍巖480m。隧道位于直線段,隧道縱斷面布置情況為:最大縱坡2.016%,最小縱坡0%,最小豎曲線半徑10000m(凸),最大豎曲線半徑18000m(凸)。本隧道二次襯砌,圍巖襯砌類型采用復合式襯砌。
本隧道二次襯砌采用了整體式襯砌臺車,襯砌剛度較大、整體性好,拱部、側墻及仰拱連接圓順,外觀平順,襯砌截面等厚,施工容易控制。其結構穩(wěn)定,防水和襯砌外觀均能滿足公路隧道使用的基本要求,適合多種地質條件,技術較為成熟,是目前公路隧道最好的襯砌結構形式。
二、隧道二次襯砌施工質量控制要點
1、施工流程
本隧道考慮襯砌結構受力,采用曲墻三心圓拱的內輪廓凈空,且左右洞部分洞身位于超高段,不同橫坡段隧道凈空尺寸不同。為不削弱拱腳邊墻寬度及結構受力,并根據(jù)本隧道實際施工情況,經(jīng)研究決定,二次襯砌第一步施工電覽溝槽底,第二步一次性澆筑電覽溝底以上弧形段的二次襯砌,最后澆筑電覽溝壁;隧道襯砌臺車長9m,臺車與模板各成獨立系統(tǒng),鋼面板厚度12mm,隧道襯砌臺車在兩側底部設活動面板,活動面板尺寸將根據(jù)需要拆卸調整。
2、二次襯砌時機的確定
二次襯砌應在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后施作。圍巖變形量較大,流變特性明顯時,要加強初期支護并及早施作仰拱和二次襯砌。圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定應符合下列條件:(1)隧道周邊位移有明顯的減緩趨勢;(2)水平收斂(拱腳邊墻中部)速度≤0.2mm/d;(3)施做二次襯砌前的位移值已達總位移的80%以上;(4)初期支護表面裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。
3、二次襯砌施工質量控制
(1)電覽溝底施工基底松渣清理干凈,測量放樣后,澆筑電覽溝底,并對二次襯砌混凝土接觸面鑿毛。
(2)臺車襯砌施工。
①襯砌鋼筋鋼筋骨架制作。骨架鋼筋的連接采用搭接雙面焊,鋼筋骨架焊接前,根據(jù)施工條件進行試焊,合格后方可正式施焊,焊工持證上崗。鋼筋骨架制作時的分段原則為:根據(jù)鋼筋的定尺長度,合理安排,盡量做到節(jié)省材料,減少焊接的數(shù)量及作業(yè)時間。接頭錯開1.0m,主鋼筋接頭根數(shù)在同一截面不超過總數(shù)的50%。骨架在鋼筋場地上集中加工,因環(huán)形較長,分段制作。相鄰段鋼筋骨架拼裝在一起同時加工,前一環(huán)形骨架作為后一環(huán)形骨架的模具,制作好的鋼筋骨架放置于平整、干燥的場地上,每個環(huán)形筋下墊方木與地面脫離,每個環(huán)形段的鋼筋骨架掛好標志牌,同時做好防雨、防潮等工作。鋼筋骨架安裝人工把分段后的環(huán)形鋼筋搬運至施工現(xiàn)場,鋼筋骨架分段對接采用雙面搭接焊,焊縫長度不少于5d。骨架鋼筋采用高強度砂漿墊塊使骨架鋼筋有足夠的保護層。安裝時骨架中心位置要與樁位中心相符,其允許誤差為±20mm。鋼筋骨架橫向要與隧道橫斷面方向平行。
②襯砌臺車就位及端部模板安裝。調整臺車軌道中心及標高,采用43鋼軌,方木作枕木,底面直接置于已鋪底或仰拱填充的混凝土地面上,保證臺車平穩(wěn)。軌道平面位置偏差和高程偏差控制均在1cm以內,使模板中心線盡量同臺車大梁中心重合,使臺車在混凝土灌注過程中處于良好的受力狀態(tài)。端模(擋頭板)選用5cm厚松木板制作,采用角鋼U形卡和短方木固定,以適應端模尺寸的不規(guī)則性。端模施工中應注意止水帶的安裝。
(3)預留洞室及預埋件施工。隧道預留洞室和預埋件采取在襯砌臺車模板上鉆孔用螺栓固定預留、預埋件的方法施工,保證其尺寸和位置準確。
(4)混凝土澆筑?;炷恋乃涠瓤刂圃?4~16cm,根據(jù)混凝土灌注部位不同,墻部混凝土坍落度宜小,拱部混凝土坍落度宜大。在保證混凝土可泵性的情況下,盡量減小混凝土的坍落度,并提高混凝土的和易性、保水性,避免混凝土泌水?;炷敛捎帽盟?,用分層、左右交替對稱澆注,每層澆筑厚度不得大于1m。兩側高差控制在50cm以內。接頭管箍避免接觸不當造成爆脫,管路用方木支墊高出地面,穿過臺車時管箍不與臺車構件相接觸。混凝土輸送管路端部設置一根軟管,軟管管口至澆筑面垂距控制在1.5m以內,以避免混凝土集料堆積和產(chǎn)生離析?;炷灵_盤前先泵送同級砂漿,砂漿量為在電覽溝底頂面上平鋪2cm,以保證電覽溝底頂面混凝土同拱墻混凝土的連接,防止模板縫隙漏漿造成混凝土泛砂或露骨;同時起到潤濕輸送泵和管路的作用。振搗采用定人定位用插入式振動器搗固,保證混凝土密實;拱頂及反弧段輔以附著式平板振動器振搗。灌注過程中嚴禁用振動棒拖拉混凝土。
(5)拆模。按施工規(guī)范采用最后一盤封頂混凝土試件達到的強度來控制。當不承受外荷載時,混凝土強度需達到5MPa或在拆模時混凝土表面和棱角不被損壞并能承受自重時拆模;拆模時先拆兩側模板,最后拆頂模,支撐按先后順序放松,防止由于支撐絲桿放松不當使臺車模板扭曲,造成混凝土表面粘連擦傷。當襯砌施作時間提前,承受有圍巖壓力時,按規(guī)范要求進行。
(6)混凝土養(yǎng)護。拆模前用水沖洗模板外表面,拆模后用高壓水噴淋混凝土表面,以降低溫度,養(yǎng)護期不少于7天。
4、二次襯砌混凝土質量控制
(1)二次襯砌防水混凝土原材料質量控制:保證碎石的形狀和級配。碎石按級配規(guī)格分倉堆放,分別進入拌和機料倉自動計量后再與其它材料一同拌和。
(2)混凝土坍落度控制:一般選14~16cm,根據(jù)混凝土灌注部位的不同,墻部混凝土坍落宜小,拱部混凝土坍落度宜大。在保證混凝土可泵性的情況下,宜盡量減小混凝土的坍落度,并提高混凝土的和易性、保水性,避免混凝土泌水。
(3)外摻劑的選用:選用性能優(yōu)良的防水劑。
(4)按施工配合比準確計量:自動計量器具須具有資質的單位進行標定并定期校核,每次混凝土拌制前必須對計量器具進行檢查,確?;炷劣昧嫌嬃繙蚀_。
(5)混凝土灌注:混凝土采用分層、左右交替對稱澆注,每層澆筑厚度不得大于1m。兩側高差控制在50cm以內。澆注過程要連續(xù),避免停歇造成“冷縫”,間歇時間超過1h則按施工縫處理。
(6)混凝土定人定位搗固:專職搗固手定人定位用插入式振動器搗固,保證混凝土密實;起拱線以下輔以木錘模外敲振和搗固鏟搗固,以抑制混凝土表面的氣泡產(chǎn)生。灌注過程中嚴禁用振動棒拖拉混凝土。
(7)鋼筋保護層:鋼筋混凝土襯砌采用泵送混凝土,由于灌注速度快,鋼筋變形顯著,易造成拱部鋼筋保護層減小。因此要適當加大混凝土墊塊厚度并放慢混凝土灌注速度。
(8)輸送泵管路布置:接頭管箍應避免不當接觸造成爆脫,管路宜用方木支墊高出地面,穿過臺車時管箍不與臺車構件相接觸?;炷凛斔凸苈范瞬吭O置一根軟管,軟管管口至澆筑面垂距控制在1.5m以內,以避免混凝土集料堆積和產(chǎn)生離析。
(9)混凝土對稱灌注時間控制:采取混凝土灌注時間和灌注高度兩個指標進行雙控,即單側混凝土灌注高度達0.5m時,必須換管:單側混凝土灌注間歇時間不超過混凝土的初凝時間,我們規(guī)定每側邊連續(xù)灌注時間達60min時,必須換管。
5、缺陷處理
(1)氣泡:采用白水泥和普通水泥按襯砌表面顏色對比試驗確定的比例摻拌后,用海綿沾取水泥局部填補抹平。
(2)環(huán)接縫處理:采用弧度尺畫線,切割機切縫,縫深約2cm,不整齊處進行局部修鑿或經(jīng)砂輪機打磨后,用高標號水泥砂漿修飾,用鋼鏝刀抹平,使施工縫圓順整齊。
(3)有害裂縫處理:隧道二襯襯砌結構一旦發(fā)現(xiàn)漏水的裂縫將用水泥砂漿等嵌縫和補強。根據(jù)裂縫寬度大小,采用不同材料嵌縫:①細小裂縫用水泥漿或環(huán)氧樹脂等涂刷和嵌縫。②對較大裂縫,用10號水泥砂漿或膨脹水泥砂漿嵌縫。③對大裂縫(縫寬大于5mm),采用環(huán)氧樹脂砂漿,或采用壓漿、鋼筋網(wǎng)噴混凝土等進行補強。
三、結束語
總之,在隧道二次襯砌施工中要通過監(jiān)控、量測,掌握圍巖與支護結構的變化規(guī)律,及時調整支護與襯砌的參數(shù),并確定二次襯砌的合理施工時間,使二次襯砌結構安全可靠。
關鍵詞:高速公路 質量控制
0 引言
山區(qū)高速公路的質量控制和普通的公路有所不同,所以在工程建設之初要對山區(qū)高速公路建設地質、山區(qū)高速公路的質量控制做好探討和規(guī)劃。否則必然會引發(fā)一系列包括水土流失在內的環(huán)境問題,嚴重的將引發(fā)環(huán)境災害,如滑坡、崩塌、泥石流等等,給當?shù)卦斐删薮蟮娜藛T傷亡和財產(chǎn)損失。這樣就違背了建設的初衷,這在只重建設不顧環(huán)保的過去時有發(fā)生、教訓極為慘痛。要預防和防治這些問題的發(fā)生必須根據(jù)工程的特點在建設之初預見到工程建設可能引發(fā)的環(huán)境問題,在工程設計施工中采取有效措施加以預防,把山區(qū)高速公路真正建成綠色之路、環(huán)保之路、福民之路。
1 山區(qū)高速公路建設地質要求
山區(qū)要建設一條兼顧交通、環(huán)保、生態(tài)等方面要求的高標準的山區(qū)高速公路,應該重視和加強地質工作。地質工作應貫穿于設計、施工和運營的全過程。對地質現(xiàn)象和規(guī)律的認識(巖土工程勘察工作)是由面到線、由線到點、由表及里、由粗到細、由宏觀到微觀,逐步深入的,根據(jù)不同階段應采取不同的方法和手段。
1.1 勘察設計階段 地質條件是客觀存在的,山區(qū)高速公路在自然地質環(huán)境中穿行,并對地質環(huán)境進行改造,應該認識地質規(guī)律,尊重地質規(guī)律,在設計中充分考慮地質因素,遵循地質原則,從源頭上盡量減少山區(qū)高速公路對自然環(huán)境的破壞,并且為施工和運營提供良好的條件。
1.2 貫徹地質選線的原則 山區(qū)公路地質選線主要受到地形和不良地質現(xiàn)象的制約,主要的不良地質現(xiàn)象有滑坡、泥石流、巖崩、巖溶、巖堆(坡積層)、軟弱土、膨脹土、濕陷性黃土、凍土、水害、采空區(qū)以及強震區(qū)(高地應力)等。本階段應盡可能詳細地收集區(qū)域構造地質、巖石地層、水文地質、工程地質、地震地質、環(huán)境地質等方面的資料,利用遙感資料(衛(wèi)片和航片),編制中比例尺(1:5萬或1:10萬)工程地質圖和地質災害(不良地質現(xiàn)象)分布圖,圖上標注大的地質構造(主要是斷層)、重大的地質病害體,分析區(qū)域性的地質災害發(fā)生條件,進行初步的地質災害評估,配合路線方案設計,進行必要的現(xiàn)場踏勘和重點路段的調查,反復對比,優(yōu)選出工程地質條件最好、地質災害最少、工程建設對地質環(huán)境的不利影響最小的路線走廊帶,真正貫徹地質選線的原則。
1.3 施工圖設計階段——詳查工點地質條件 通過初步設計階段的各種地質工作,已經(jīng)基本查明路沿線的地質條件,但是工作深度和廣度還不夠。本階段應詳查工點地質(橋位、隧道、深路塹、高填路堤、陡坡路堤、支擋構造物),進行重要工點1:2000地質測繪。采用調查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段。查明場地巖土體組成、性質、分布以及風化層、不良地質、特殊性巖土等工程地質條件在路線縱橫方向的變化。
1.4 施工階段——遵循信息化施工、補充勘察、動態(tài)設計原則 由于地質條件的復雜性和勘察周期的制約,有些復雜場地(巖溶、破碎帶、巖性縱橫向差異大的地區(qū))或地形困難場地(陡坡、魚塘等)在設計階段難以布置充分的勘察工作量,無法查清場地詳細工程地質條件。在施工期間,可以進行補充勘察,如對巖溶發(fā)育區(qū)或巖性差異大的場地逐樁鉆探,對原進場困難場地通過施工便道進場鉆探。施工中發(fā)現(xiàn)新的地質問題也要補充勘察。應該把施工期間的勘察工作視作設計期間勘察工作的重要補充。
2 山區(qū)高速公路的質量控制
2.1 高填路堤的質量控制 控制高填路堤的施工質量主要是確保高路堤的穩(wěn)定性。高路堤穩(wěn)定性的影響因素主要有:路基填料、邊坡坡度、地基性質和水文狀況,所以在高路堤填筑時采取的主要質量控制措施為:①設計時,應對高路堤進行穩(wěn)定性驗算;②高路堤填筑前仔細進行工程地質勘察,徹底處理下臥層確保地質承載能力;③通過試驗檢測選擇適宜的路基填料;④嚴格執(zhí)行路基施工規(guī)范,加強對密實度的控制與檢測;⑤加強對高路堤的沉降觀測與監(jiān)控;⑥加強高邊坡的超前防護。
2.2 橋梁施工的質量控制 除了傳統(tǒng)的質量控制外,對橋梁特別是大型橋梁采取施工控制措施。橋梁施工控制是確保橋梁施工宏觀質量的關鍵措施之一,也是橋梁建設的安全保證。大型橋梁施工控制是一個施工量測判別修正預報施工的循環(huán)過程,施工控制的最基本要求是確保施工中結構物的安全,其次必須保證結構物的外形和內力狀態(tài)符合設計要求。影響橋梁施工控制的因素主要有結構參數(shù)、施工工藝、施工監(jiān)測、結構分析計算模型、溫度變化、材料收縮與徐變、施工管理等,所以,必須建立完善、有效的控制系統(tǒng)才能達到預期的控制目標。
2.3 公路隧道的質量控制 根據(jù)公路隧道建設的實踐,應將隧道開挖及初期支護質量、隧道防排水施工質量、隧道施工監(jiān)控測量作為主要質量控制目標,公路隧道的質量控制必須重視以下幾個關鍵問題。
2.3.1 嚴格實施信息化施工 公路長大隧道主要按新奧法設計與施工,新奧法是一種現(xiàn)代先進設計與施工一體化方法,基本特征是采用現(xiàn)場監(jiān)控、量測信息來確認和修正預設計的依據(jù),并對隧道施工方法、斷面開挖步驟及順序、初期支護參數(shù)等進行合理調整。
2.3.2 加強隧道地質勘察,超前預報水文地質情況 為減少隧道施工的盲目性和事故發(fā)生率,保證隧道工程施工的順利進行,應對開挖工作面前方一定距離工程、水文地質條件進行驗證,及時超前預報,有的放矢地采取應對措施。預報內容是盡可能采取各種手段探明前方可能出現(xiàn)的坍塌、冒頂、涌水、溶洞、斷層、瓦斯等地質災害,并分析其對工程施工的影響程度。
2.3.3 安全生產(chǎn),制定險情預案 隧道是具有一定危險性的地下工程,必須建立健全一系列安全生產(chǎn)管理制度和組織管理體系,層層檢查落實,每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要嚴格遵守國家和行業(yè)有關的安全生產(chǎn)法律、法規(guī)、標準和規(guī)范,確保人員和工程安全。
2.3.4 綜合治水 隧道病害大多與水有關,隧道施工中防水、治水直接關系到工程質量和隧道的運營安全。公路隧道防排水是一項系統(tǒng)工程,總體上應遵循“以排為主,防、排、截、堵相結合”的綜合治理原則,對地表水、地下水妥善防治。
3 山區(qū)高速公路的質量監(jiān)督措施
3.1 加強質量保證體系的監(jiān)督 這里所說的質量保證體系,實質上就是質量保證體系與行為和意識的統(tǒng)一,與合同履約的統(tǒng)一。在工程合同中,對業(yè)主、監(jiān)理工程師、承包商在工程質量上的權利和義務予以了非常明確的規(guī)定。質量行為的檢查,就是對這些承諾的核實。行為的規(guī)范,是質量保證的基本要素。
關鍵詞:鋼纖維;韌性;干噴;體積率
1 引言
鋼纖維混凝土是由水泥、水、中粗砂、骨料、鋼纖維及必要時摻入外加劑或摻和料按一定比例配制而成。鋼纖維混凝土具有良好的綜合力學性能,鋼纖維的加入可提高混凝土的強度、韌性及抗裂性,使混凝土的特性由脆性向彈塑性過渡,是目前國內外比較先進的外摻料。鋼纖維按材質分為普通碳素鋼和不銹鋼兩種類型,一般多用普通碳素鋼鋼纖維。鋼纖維混凝土自1963年進入實用化階段以來,在高層建筑、公路路面和橋面機場等工程中得到廣泛的應用,不僅提高了結構的使用壽命,而且節(jié)約了大量投資。但其在隧道襯砌方面的應用卻不多。本文結合黎南復線槎路隧道的施工工藝,對鋼纖維混凝土在隧道襯砌方面的應用進行研究介紹。
2 工程概況
黎南復線槎路隧道位于廣西壯族自治區(qū)南寧市南郊區(qū),隧道起訖里程為DK2+070~DK44-290,全長2 220m.該隧道屬于淺埋暗挖隧道,大部分埋深在5~10m 左右,且要穿越超過400m 的公路及房屋建筑。地質為膨脹泥巖、粉砂質泥巖,圓礫土及煤層等;地下水豐富,開挖過程中涌水量較大,且具有溶出型侵蝕性和腐蝕性,施工難度較大。根據(jù)工程地質情況及相關要求,在施工時,全隧采用“新奧法”施工工藝,暗洞段采用復合襯砌和復合加強襯砌兩種方法。在穿越公路、樓房等建筑物段采用復合加強襯砌,即在初期支護中噴射鋼纖維混凝土。
3 噴射鋼纖維混凝土
3.1 對鋼纖維的基本要求
為了達到最佳施工質量及相關要求,在進行噴射鋼纖維混凝土施工時,對鋼纖維的幾何參數(shù)及體積率都有具體的要求。
3.1.1 鋼纖維的幾何參數(shù)
鋼纖維混凝土的增強效果與鋼纖維的長度、直徑、長徑比有關。鋼纖維增強作用隨長徑比增大而提高。鋼纖維長度太短起不到增強作用,太長施工困難,影響拌和質量,直徑過細在拌和時易彎折,過粗則在同體積率時,其增強效果差。試驗表明,鋼纖維長度在15~ 60mm、直徑或等效直徑在0.3~1.2mm、長徑比在30~100的范圍內選用,其增強效果和施工性能可滿足要求。不同的鋼纖維混凝土結構中選用的鋼纖維不同。
3.1.2 鋼纖維的體積率選用范圍
鋼纖維混凝土中鋼纖維的體積率過小,其增強作用較差,國內外一般以0.5%為最小體積率。鋼纖維體積率超過2 時,拌和物的和易性變差,施工困難,質量難以保證。確定鋼纖維摻入量時根據(jù)鋼纖維的性能、混凝土結構對增強效果的要求及經(jīng)濟合理的原則選定。結構對增強要求低時可選用低值,結構對增強要求較高時可選用高值。
3.2 配合比設計及要求
槎路隧道因噴射鋼纖維混凝土地段相對分散,同時受機具設備和開挖方法的限制,在施工時均采用干噴法施工。在此就干噴法施工的主要問題進行論述。
3.2.1 配合比設計槎路隧道初期支護混凝土設計強度為C20混凝土,其理論配合比為:42.5MPa普通硅酸鹽水泥,400kg;中粗砂(河道中),835kg;粗骨料(河卵石)5~ 15mm,835kg;耐腐蝕劑,32kg;鋼纖維,80kg.
3.2.2 有關要求
(1)鋼纖維參數(shù)及摻量:根據(jù)采用的噴射機型號,本隧道選用鋼纖維類型為ZH一06凸痕型,長度為20mm,等效直徑0.4mm,長徑比為50,鋼纖維體積率為1% ,約每立方混凝土8Okg.
(2)水泥:鋼纖維混凝土中常用強度等級為42.5MPa或52.5MPa的普通硅酸鹽水泥,鋼纖維混凝土中水泥用量較大,一般為36O~450kg/m.
(3)細骨料:采用硬質、潔凈的中砂為宜,細度模數(shù)Mk =2.5~3.3.據(jù)經(jīng)驗,天然含水率在5%~7%為宜。
(4)粗骨料:天然河卵石或質地堅硬的人工碎石均可,平均粒徑在5-15mm 為宜。
(5)水:只要不含影響水泥正常凝結硬化及對纖維和基體有腐蝕作用(pH< 4的酸性水和含硫量(按SO3計)超過水量的1% )的有害物質的水均可。(6)外加劑:槎路隧道整體處于膨脹泥巖和粉砂質泥巖中,泥巖中的水具有侵蝕性和腐蝕性,需加6% ~8% 的耐腐蝕劑。隧道開挖中滲水較大時,為盡快提高混凝土的早期強度,一般按2 %~4%的摻量加入速凝劑。在滲水量不大時,為避免混凝土的后期強度損失過大,速凝劑盡可能少加或不加。
3.3 噴射鋼纖維混凝土施工
3.3.1 工藝流程
3.3.2 關鍵技術
(1)混凝土拌制、存放和運輸。鋼纖維在拌和料中的分布均勻性,不僅與原材料和攪拌工藝有關,而且受攪拌機械和投料方法影響更大。試驗表明:采用強制攪拌機比自落式攪拌機效果好。本隧道施工中因受機械設備影響而采用自落式攪拌機。投料時采用先投水泥、砂和碎石,在拌和過程中分散加入鋼纖維的方法進行拌和,拌和時間不少于2min.
鋼纖維混凝土施工時,噴錨料應盡量隨拌隨用,摻入速凝劑時存放時間不得超過20min,不摻入速凝劑時干混合料存放時間不超過2h,否則被視為廢料,不可再行使用。在運輸和存放過程中不得淋雨、流入水或混合雜物。
(2)噴射作業(yè)?;旌狭贤ㄟ^膠管長距離的高速輸送,在噴頭處已稍有分離,水在距受噴面lm 左右處加入,噴射應根據(jù)其當前標定的給水速度調整水閥,按混凝土配合比設計確定的水灰比供水。噴射混凝土時,噴槍要垂直正對工作面,連續(xù)平穩(wěn)地自下而上水平橫向移動,噴頭一圈壓半圈的旋轉噴射。
在施工時還應注意風壓對噴射鋼纖維混凝土的影響。在混合料輸送時,采用適當?shù)娘L壓是鋼纖維均勻分布、減少回彈損失的主要條件。風壓太大鋼纖維的分布就不均勻。試驗表明,鋼纖維混凝土噴射堆中心的鋼纖維含量為噴堆周邊的85.3% ,這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是由于料流噴出后,分布在料束外緣的鋼纖維在接近受噴面前被橫向氣流吹至周圍(其中部分鋼纖維落地,部分鋼纖維滯留在噴堆周邊),因此,降低風壓則橫向氣流的壓力和流速也會降低,這樣不僅會減少鋼纖維的回彈損失,也會改善鋼纖維分布的不均勻性。一般混合料輸送距離在100m以內時,噴射風壓控制在0.15~0.2MPa為宜。
(3)養(yǎng)護?;炷潦┕べ|量的好壞,受養(yǎng)護的影響相當明顯。因此在混凝土噴射完畢后要及時灑水或噴水霧養(yǎng)護。避免因養(yǎng)護不及時而導致噴射鋼纖維混凝土的質量不合格。
4 取得的經(jīng)濟效益
關鍵詞:隧道;監(jiān)控量測;探討
中圖分類號:U45文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
城市化腳步的加快,讓城市中隧道的發(fā)展加快了建設的腳步。其中隧道的安全性是否到位,將直接影響著人們的生命財產(chǎn)安全,以及社會影響,所以在復雜多變的地層中實施某一工法,或者在同一地層中實施不同施工措施時,都將面臨對實施效果的正確評價,經(jīng)驗固然是類比和參照的有效手段,但無法在定量控制工序環(huán)節(jié)時提供及時有效的經(jīng)濟方案,尤其是風險較大的工程。
一、隧道施工監(jiān)控量測基本要求
上面也提到過,隧道施工監(jiān)控量測及信息反饋技術是“新奧法”修建隧道與地下工程的重要工序之一。新奧法中量測工作是監(jiān)視設計、施工是否合理、正確的明亮雙眸,同時也是監(jiān)視圍巖是否安全穩(wěn)定的最佳手段,始終伴隨著施工的全過程。所以有如下幾點要求:①能快速埋設測點;②每一次量測數(shù)據(jù)所需時間應盡可能短;③測試數(shù)據(jù)應準確可靠;④測試元件應具有良好的防震、防沖擊波能力;⑤測試數(shù)據(jù)直觀,不必復雜計算即可直接應用;⑥測試元件埋設能長期有效工作;⑦測試元件應有足夠的精度。
二、監(jiān)測項目以及實施的措施
監(jiān)測的項目主要就是依據(jù)隧道工程在施工前期的環(huán)境條件、地質條件、施工方法以及支護類型等綜合考慮確定。
2.1洞內外觀察
首先就是實施監(jiān)測目的:在地下工程中,開挖前的地質勘探工作很難提供非常準確的地質資料。所以,在施工過程中對前進的開挖面附近圍巖的巖石性質、狀態(tài)以及洞外地表是否開裂等現(xiàn)象進行目測、對支護結構進行目測,在新奧法量測項目中占有很重要的地位。
其次就是實施的措施:其中開挖后沒有支護的圍巖的目測內容包括:①巖質種類和分布狀態(tài),節(jié)理裂隙發(fā)育程度和方向性,節(jié)理裂隙的填充物的性質和狀態(tài)等;②開挖工作面的穩(wěn)定狀態(tài),頂板有無剝落現(xiàn)象;③是否有涌水,涌水量大小,涌水位置等;開挖后已支護段的內容包括:④有無錨桿被拉斷或墊板陷入圍巖內部的現(xiàn)象;⑤噴砼是否產(chǎn)生裂隙或剝離,要特別注意噴砼是否產(chǎn)生剪切破壞;⑥鋼拱架有無被壓屈現(xiàn)象;⑦是否有底鼓現(xiàn)象。
2.2地表沉降
首先就是實施監(jiān)測目的:地下工程開挖后,地層中的應力擾動區(qū)延伸至地表,圍巖力學形態(tài)的變化在很大程度上反映于地表沉降,且地表沉降可以反映隧道開挖過程中圍巖變形的全過程。
其次就是監(jiān)測儀器:DSZ2水準儀+測微器、塔尺。
最后就是實施的措施:①基點埋設:基點應埋設在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域內;且盡量埋設在視野開闊的地方,以利于觀測;②沉降點的埋設:在進行沉降測點的埋設時,先在地表鉆孔,然后放入沉降測點,測點采用22mm,長200~300mm半圓頭鋼筋制成。測點四周用水泥砂漿填實。待測點完全穩(wěn)定后,即可開始測量。與基點聯(lián)測應不少于3次,求得平均值,確定沉降點的初始高程;③沉降值計算:量測時通過測得各測點與水準點(基點)的高程差ΔH,可得到各監(jiān)測點的標準高程Δht,然后與上次測得高程進行比較,差值Δh即為該測點的沉降值。即:ΔHt(1,2)= Δht(2)-Δht(1);④數(shù)據(jù)分析與處理:將每次測到的地表沉降數(shù)據(jù)進行計算、整理和收集,并根據(jù)施工的具體情況,分階段繪出沉降曲線,對由曲線所形成的地表沉降槽進行分析處理。
2.3拱頂下沉
首先就是實施監(jiān)測目的:拱頂下沉量測值是反映隧道安全和穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù),是圍巖和支護系統(tǒng)力學形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映,易于實現(xiàn)量測信息的反饋。
其次就是監(jiān)測儀器:隧道采用DSZ2水準儀+測微器,附加鋼掛尺進行量測。
最后就是實施的措施:①測點埋設:測點直接焊接在隧道初支鋼支撐上,即可進行量測,施工過程中要注意保護測點,盡使量測數(shù)據(jù)不中斷;②沉降值計算:對同一測點而言:ΔUi=Ui-Ui-1式中:Ui———第i次高差;Ui-1———第i-1次測得與基點高差;ΔUi———第i次測得沉降值;③數(shù)據(jù)分析與處理:監(jiān)測數(shù)據(jù)的填寫、處理與地表下沉相同。如果拱頂下沉超限,可采取以下方法控制拱頂?shù)南鲁粒焊牧脊绊攷r體的穩(wěn)定性;改善開挖方法以減小開挖對拱的擾動;加強支護等來進行綜合處理。
2.4圍巖壓力
首先就是監(jiān)測目的:了解作用于噴砼層與圍巖之間的徑向壓力。
其次就是監(jiān)測儀器:壓力盒、電阻應變儀。
最后就是實施的措施:①測點埋設:把測點布設在具有代表性的隧道斷面的關鍵部位上,并對各測點逐一進行編號。壓力盒埋設,要使壓力盒的受壓面向著圍巖。先用水泥砂漿將壓力盒處的圍巖抹平,再把壓力盒固定在巖面上,并用噴砼覆蓋,保證圍巖與壓力盒受壓面密貼;②壓力計算:根據(jù)每次所測得的各測點應變讀數(shù),可依據(jù)壓力盒的應變—應力公式來直接得出相應的應力值;③數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)壓力值繪制壓應力—時間曲線圖,在隧道橫斷面圖上按不同的施工階段,以一定的比例把壓力值點畫在各壓力盒分布位置,并以連線的形式將各點連接起來,成為隧道圍巖壓力分布形態(tài)圖。
2.5鋼支撐內力
首先就是監(jiān)測目的:了解施工過程中初支鋼支撐結構內力情況。
其次就是監(jiān)測儀器:鋼筋應變計、電阻應變儀。
最后就是實施的措施:①測點埋設:根據(jù)需要,將各測點焊接在初支鋼架上,并對各測點逐一進行編號;②數(shù)據(jù)計算:根據(jù)每次所測得的各測點應變讀數(shù),可依據(jù)鋼筋計的應變—應力公式來直接得出相應的應力值;③數(shù)據(jù)分析與處理:根據(jù)鋼支撐應力值繪制鋼支撐應力隨時間的變化曲線。
2.6噴混凝土應變
首先就是監(jiān)測目的:了解噴砼層內部的應變值分布情況。
其次就是監(jiān)測儀器:混凝土應變計、電阻應變儀。
最后就是實施的措施:①測點埋設:把測點布設在具有代表性的隧道斷面的關鍵部位上,并對各測點逐一進行編號?;炷翍冇嫷穆裨O,在鋼支撐上焊長15cm的鋼筋(外露10cm),然后將應變計綁扎在鋼筋上,再噴射砼進行覆蓋;②壓變計算:根據(jù)每次所測得的各測點讀數(shù),即可得出噴砼層內部的應變值;③數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)應變值繪制應變—時間曲線圖,在隧道橫斷面圖上按不同的施工階段,以一定的比例把應變值點畫在各混凝土應變計分布位置,并以連線的形式將各點連接起來,成為隧道噴混凝土層內部應變分布形態(tài)圖。
三、監(jiān)測頻率以及監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和信息的反饋
3.1量測頻率
做為施工人員的我們首先應該做的就是要盡快安裝各測點,同時要較早獲得靠近推進工作面的動態(tài)數(shù)據(jù)。地表下沉的量測在隧道開挖前進行,量測超前于隧道開挖工作面;拱頂下沉、水平收斂及隧底上鼓量測在開挖后及時進行,初始讀數(shù)應在爆破開挖后12h內,并在下一循環(huán)開挖前取得,并要加強測點的保護。量測頻率主要根據(jù)位移速率和測點距開挖面距離而定。若遇有異常變形情況時,應加密量測次數(shù)。
3.2監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及信息反饋
在取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后,要及時進行整理,繪制位移或應力的時態(tài)變化曲線圖,即時態(tài)散點圖,如圖1所示。
圖1位移時態(tài)曲線圖
那么,當我們在取得足夠的數(shù)據(jù)后,還應根據(jù)散點圖的數(shù)據(jù)分布狀況,選擇合適的函數(shù),對監(jiān)測結果進行回歸分析,以預測該測點可能出現(xiàn)的最大位移值或應力值,預測結構和建筑物的安全狀況。此時為確保監(jiān)測結果的質量,全部數(shù)據(jù)均由計算機管理,及時上報監(jiān)測報表,每日提供日報表,如發(fā)現(xiàn)異常情況,應在2h內通知監(jiān)理、設計單位,遇重大、緊急情況同時報總指,并按期向有關單位提交監(jiān)測月報,對當月的施工進行評價并提出施工建議。
四、結束語
經(jīng)過以上簡單敘述,可以得知監(jiān)控量測工作是一項具體而又復雜的工作,在我們實際操作的過程當中尚需不斷積累經(jīng)驗和完善相關理論,并通過監(jiān)控量測保證隧道安全,預防隧道塌方。也就是說整個監(jiān)控量測均應圍繞著安全、經(jīng)濟、快速這個中心來運行,其運行的狀態(tài)與質量直接關系著工程的安全與質量,監(jiān)控量沒是為確保施工的安全進行,并將施工對周圍環(huán)境的影響降到最小程度,取得較好的經(jīng)濟和社會效益。
參考文獻:
【關鍵詞】帷幕注漿 注漿材料選擇
中圖分類號: U45 文獻標識碼: A
一、前言
現(xiàn)在注漿工藝越來越收到人們的重視,但是目前的注漿材料有很多種,需要我們去分辨注漿材料的適用性在隧道工程的施工中帷幕注漿是施工的一個重要因素,而材料的選擇對施工質量有著決定性作用。由于本身的地形因素和特點,我們應具體問題具體分析。
二、帷幕注漿技術簡介
注漿技術是以堵水和加固巖土為目的的,實用性強,應用范圍廣,在隧道及地下工程中,注漿技術主要用于軟土地層的加固、富水斷層破碎帶的堵水加固等,由于圍巖軟弱破碎,穩(wěn)定性差,加之水的影響,采用一般的方法,施工極其困難,掘進速度慢,施工安全難以保證。在這種不良地質地段施工,采用深孔超前帷幕注漿全封閉固結止水技術,是一種安全可靠的有效方法。
帷幕注漿技術是超前預注漿的一種,主要內容包括注漿工藝、注漿材料和注漿設備等幾個方面。
1、工藝特點
1.1、工作面和周邊圍巖均布孔,進行全斷面全封閉深孔注漿固結止水,在隧道開挖斷面周邊能形成一定厚度的堵水帷幕,對于水源保護要求高、以堵為主的隧道和地下工程尤為合適。
1.2、注漿孔深度大,注漿段長度20m以上,可減少注漿與開挖工序的頻繁倒換和作業(yè)循環(huán)次數(shù),故能加快進度。
1.3、主要用于鐵路、公路、水工隧道及其他地下工程的富水斷層帶和軟弱圍巖施工。
2、基本原理
隧道帷幕注漿就是沿開挖輪廓線(含底部)按軸向輻射狀布孔,按一定的間距,鉆一些直徑70~160mm的孔(孔深為20~50m),為了防止開挖面涌水,在開挖面中心也布孔。然后注入按一定比例配制而成的漿液,漿液滲透擴散到破碎帶的孔隙中并快速凝固,與周圍破碎巖塊固結成具有一定強度的結石體,在隧道周邊及開挖面形成一個堵水帷幕,切斷地下水流通路,并和周圍的巖體固結成一體,從而達到固結圍巖和止水,保持圍巖穩(wěn)定、增強施工安全的目的。
三、巖溶隧道帷幕注漿的技術要點
1、巖溶隧道帷幕注漿加固地基作用提高地基的承載能力,提高土體的強度和土體的側向抗壓力,滿足設計要求。
2、巖溶隧道帷幕注漿加固路基原理利用液壓、氣壓或電化學的原理,通過注漿管把漿液均勻地注入地層中。漿液以填充、滲透和擠密的方式,趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置。經(jīng)人工控制一段時間后,漿液將原來松散的土?;蛄严赌z結成一個路基整體,形成一個結構新、強度大、防水性能好、化學穩(wěn)定性良好的“結石體”。
3、注漿溶液一般采用水泥漿液,用于控制漿液的凝膠時間多采用兩種溶液混合方式,如水泥漿和水玻璃。水泥漿適用于巖土加固,路基加固多采用的是水泥漿液
四、巖溶隧道帷幕注漿材料分類
1、注漿材料的定義及分類
定義:在壓力作用下注入地層、巖石或構筑物的縫隙、孔洞中,達到增加承載能力、防止?jié)B漏及提高構筑物整體性能等效果的流體材料。
分類:總體可以分為固體注漿材料和化學注漿材料兩大類。固體注漿材料是由固體顆粒和水組成的懸浮液,有水泥漿、水泥黏土漿、黏土漿、水泥水玻璃等4種?;瘜W注漿材料是由化學藥劑制成的流動性好的液體。用它能灌入比較細微的縫隙,還能根據(jù)需要調節(jié)凝結時間,有水玻璃類灌漿材料、環(huán)氧樹脂灌漿材料、甲凝等。
2、常用注漿材料在工程中的應用及特點
首先先介紹一下固體注漿材料:
2.1、單液水泥漿類漿液:
單液水泥漿類漿液是以水泥為主,添加一定量的速凝劑,用水調劑成的漿液。它具有以下特點:
凝結時間可根據(jù)實際需要隨意調節(jié),其變化范圍為幾十分鐘至幾小時;漿液結石率較高,抗壓強度可達5~10Mpa,對于基巖裂隙中堵水和加固是完全能滿足要求的;抗?jié)B性能好; 工藝設備簡單,操作方便,較之雙液漿有更大的優(yōu)越性;難以注入0.2mm以下巖溶裂隙;漿液無毒性,對地下水和環(huán)境無污染,較之使用化學藥劑為添加劑的漿液更安全;來源豐富,價格便宜;凝結時間相對較長。
根據(jù)注漿對漿液凝膠時間的要求,施工中試驗人員在隧道內對不同漿液配比進行分組試驗,取得不同凝膠時間下的配比,供注漿選用。
2.2、水泥―水玻璃類漿液:
水泥―水玻璃類漿液是以水泥和水玻璃為主劑,兩者按一定的比例采用雙液方式注入,必要時加入緩凝劑(磷酸氫二鈉)所形成的注漿材料,是一種用途及其廣泛,使用效果良好的注漿材料。它具有以下特點:
來源豐富,價格便宜;結石體抗壓強度高,可達5~20Mpa,但后期強度由于水玻璃的作用易降低;漿液結石率為100%,結石體滲透系數(shù)10~3cm/s,抗?jié)B性能好;難以注入0.2mm以下巖溶裂隙;采用雙液方式注入,施工工藝較單液復雜。
2.3、TGRM水泥基特種灌漿材料:
TGRM水泥基特種灌漿材料:是以特制的高性能水泥,配以適當種類和數(shù)量的外加劑,共同混合均勻,制成具有早強、高性能的水硬性膠凝材料。它具有以下特點:
比表面積大,可注入0.2mm以下巖溶裂隙中,彌補了普通水泥漿液在巖溶小裂隙中不易擴散的不足;漿液結石率可達100%,抗壓強度可達50MPa以上;操作技術要求高;漿液無毒性,對地下水和環(huán)境無污染,較之使用化學藥劑為添加劑的漿液更安全;價格昂貴。
2.4、粘土漿。黏土漿使用中混散物的聚合體系,有水和固體顆粒粘土組成,故粘土懸浮液的性質隨固相的數(shù)量及其水相互作用的情況,固相中所含混散性顆粒的數(shù)量以及粘土微粒中交替離子團的成分而變化。就注漿技術而言,粘土漿比水泥漿的優(yōu)勢就是其可注性優(yōu)于水泥漿,因為粘土的分散性比較高,所以在注漿過程中更容易被用來填充那些對顆粒細度要求比較高的工程。
2.5水玻璃類灌漿材料。水玻璃(硅酸鈉)是化學灌漿中最早使用的一種材料,水玻璃類漿液是由水玻璃溶液和相應的膠凝劑組成。水玻璃類化學注漿材料分為堿性水玻璃和酸性水玻璃. 堿性水玻璃漿材的主要缺點是凝膠體有脫水收縮和腐蝕現(xiàn)象,耐久性較差及對環(huán)境有污染。酸性水玻璃可在中性區(qū)域內凝膠,凝膠體沒有堿溶出,不存在堿性水玻璃的腐蝕現(xiàn)象和環(huán)境污染問題,耐久性較好。這種材料的可注性比較好,漿液凝結后的強度和粘結度也比較高,耐久性也比較好,有的甚至可以達到10年以上,但到時候可能會對周邊環(huán)境和地下水有一定的影響。
2.6環(huán)氧樹脂類漿液。環(huán)氧樹脂具有強度高,粘結力強,收縮小,化學穩(wěn)定性好等特點。其粘結力和內聚力均大于混凝土,因此對于恢復結構的整體性,能起很好的作用。但其漿液黏度大、可注性小、憎水性強、與潮濕裂縫黏結力差。
2.7甲凝漿液。甲基丙烯酸酯類漿液(甲凝漿液)是一種化學補強灌漿材料。其漿液和凝膠體主要特點是黏度低,因為是化學類材料這些材料所以和前面幾種材料一樣可注性比較好,而且其漿液的強度和粘結力都比較高,不足之處是甲凝為憎水材料,液態(tài)時怕水,在注漿前,必須用風吹干裂縫和在漿液內加入一定的阻聚劑等。
綜上所述,隨著注漿技術在工程建設領域中的逐年擴展,漿材也從早期的粘土、石灰和水泥發(fā)展到現(xiàn)在的水泥-水玻璃漿液與各種化學漿液共存的快速發(fā)展時期。注漿材料通常指漿液中的主劑,為化學材料和粒狀材料;漿液是同主劑、溶劑、固化劑等經(jīng)混合后所配成的液體,可分為溶液型和懸濁型兩大類。另外,確定注漿材料的選擇影響到注漿工程的進度、質量、造價以及建(構)筑物的安全。原始階段的注漿目的相對單一,現(xiàn)代注漿需同時滿足多個目標,注漿標準也變得復雜化和多樣化,這無疑會給注漿材料選取增加更大的難度。還必須要考慮到注漿對周邊環(huán)境的影響,也就是環(huán)??刂埔?,這個問題也越來越受到關注,甚至成為注漿方案選擇或放棄的重要原則,其對注漿方式,注漿材料要求都提出嚴格的限制。
總之,注漿設計過程是一個多模糊性,多影響因素的復雜動態(tài)隨機過程,且因設計多采用半經(jīng)驗與經(jīng)驗公式,所以導致實際值與計算值差別很大。
五、巖溶隧道帷幕注漿的選擇
1、帷幕注漿選擇要結合的實際情況
1.1、根據(jù)隧道水文地質,說明該段多處淺埋、巖體松散、透水性強,防水的原則主要就是采用“以堵為主”,或是“排堵結合”的現(xiàn)場試驗,通過隧道襯砌的受力分析,確定合理的防水原則,從而保證施工安全、隧道結構永久安全。
1.2、根據(jù)對應隧道支護與襯砌結構的位移量測、應力量測及結構計算分析,并考慮施工安全和結構安全要求,確定二次襯砌的施作時機。
1.3、通過在復雜地質地層內采用大管棚超前注漿加固、超前小導管注漿加固、超前錨桿方式,結合圍巖情況、隧道防水要求、支護襯砌受力、施工進度及可操作性情況,確定該段的超前支護方式。
2、漿液的選用
根據(jù)實際情況中顯示地質情況和漏滲水的狀況,應該選用水玻璃漿液,這是一種價格較為便宜,且選用面廣的水泥材料。
影響漿液凝固時間和凝固效果的因素包括,水玻璃泥漿的濃度和水灰的比例,其中水玻璃泥漿的濃度越小需要的凝結時間就越短,水玻璃泥漿的濃度越大需要的凝結時間就越長。泥漿中的水灰的比例越大,凝固需要的時間就越長,水灰的比例越小需要的凝固時間就越短。
灌注材料的性能要求與配比
目前注漿漿液的品種繁多,種類各異,其中主要有兩大類:水泥漿液和化學漿液。水泥漿液中主要有單液水泥漿、水泥一水玻璃漿、粘土水泥漿等。
一般說來,要取得良好的注漿效果,漿液應同時具有兩種性能:可灌性――漿液在可泵期內保持很好的流動性,粘度增長不大;可控性――漿液在可泵期后粘度迅速升高,從可泵期到初終凝的時間間隔較短。
巖體中節(jié)理裂隙與土體空隙的不同,地下水的滲流規(guī)律也不同。對水泥漿液性能的基本要求,應該滿足如下幾點:①顆粒應有一定的細度,便于充填含水層微細裂隙。②應具有較好的穩(wěn)定性,析水率低。③具有良好的流動性、粘度不宜過大。④形成結石后應致密、均一,并具有良好的防滲作用和必要的強度。
3.新型材料的應用以及應用前景
由于傳統(tǒng)固體注漿材料顆粒較大,以至于可灌性較低,不能滿足各種地層的不同要求;化學注漿材料雖黏度低、可灌性好、凝結時間易控制,但較固體注漿材料膠凝后抗壓強度明顯低很多;注漿材料的腐蝕性、毒性、環(huán)保性對實際工程中注漿材料的選擇產(chǎn)生了很大的局限性;很多注漿材料(如:高分子注漿材料)因自身成本及施工成本較高而不能得到廣泛的應用。因此在應用中應注意一下事項:
3.1、巖體裂隙是天然條件下形成的不規(guī)則的破裂面 ,其不規(guī)則特征強烈地影響漿液的滲流過程,而裂隙的分布、表面特征具有隨機性,服從一定的隨機分布規(guī)律。
3.2、影響帷幕注漿效果的因素很多 ,受實際工程的影響較大,不能簡單地以堵水提高多少來衡量 ,而應建立巖體結構、注漿材料和注漿帷幕體之問的相關關系。
綜合上述原因現(xiàn)階段注漿材料的環(huán)保性、耐久性、能適應不同環(huán)境的性能成為人們主要研究的方向。因此尋求滲透性強、可灌性好、無污染、固結體強度較高、凝膠時間易于控制、價格便宜和施工方便等綜合性能指標高及成本較低的綠色新型注漿材料,成為當今注漿材料的發(fā)展方向。新型材料的應用符合世界發(fā)展趨勢和人類發(fā)展的需要,展望未來,注漿新型建材及制品既面臨機遇,也面臨挑戰(zhàn)。未來新型注漿材料將全面普及到建筑業(yè)的方方面面,成為時代的需求,是未來行業(yè)發(fā)展的新的技術風向標。其光輝的前景已經(jīng)展現(xiàn)在我們的面前。只要加強領導,堅定信心,增添措施,我國新型建材及制品工業(yè)一定會快速發(fā)展,真正成為新的經(jīng)濟增長點,為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高作出更大貢獻。
結束語
帷幕注漿環(huán)節(jié)的好壞決定著工程的質量。注漿材料的選擇對施工的重要性不可言喻。怎樣區(qū)分各種注漿材料,選擇合適的注漿材料進行注漿,是巖溶隧道帷幕注漿技術成功的關鍵。在實際施工中,我們一定要做好試驗,將外界因素考慮全面,合理選擇材料,確保工程的順利完工。
參考文獻:
[1]崔玖江,水下隧道注漿堵水[M].人民鐵道出版社,2011,3(2)