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軟弱圍巖隧道工程進(jìn)洞施工技術(shù)應(yīng)用

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了軟弱圍巖隧道工程進(jìn)洞施工技術(shù)應(yīng)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

軟弱圍巖隧道工程進(jìn)洞施工技術(shù)應(yīng)用

摘要:隧道施工環(huán)境復(fù)雜,遇破碎狀、風(fēng)化較嚴(yán)重的圍巖地質(zhì)條件時,將明顯加大施工難度,不利于施工進(jìn)程的正常推進(jìn),甚至誘發(fā)安全事故。其中,洞口段的圍巖地質(zhì)條件普遍較差,更不利于正常成洞,需要精準(zhǔn)匹配施工技術(shù),通過技術(shù)的驅(qū)動作用高效開展各項工作。鑒于此,文章以大斷面軟弱圍巖隧道工程實例為依托,重點對綜合進(jìn)洞施工技術(shù)展開探討,包括洞口降水、邊仰坡開挖、超前大管棚支護(hù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞等內(nèi)容,闡述施工技術(shù)要點,最終取得了良好的施工效果,以供相關(guān)項目參考。

關(guān)鍵詞:隧道工程;大斷面;軟弱圍巖;綜合進(jìn)洞;施工技術(shù)

1工程概況

某大斷面雙線隧道全長2424m,洞身高11.56m、洞身寬14.32m,進(jìn)、出口均為斜切式洞門。隧道進(jìn)口114m,洞身30m內(nèi)的埋深5~13m不等?,F(xiàn)場施工狀況表明,在完成25m的大管棚施工準(zhǔn)備進(jìn)洞時,現(xiàn)場環(huán)境出現(xiàn)異常,洞口邊仰坡有變形開裂問題,最大達(dá)8cm,因現(xiàn)場施工環(huán)境的變化,常規(guī)的進(jìn)洞方案缺乏可行性,經(jīng)多方商討后,決定采用洞口降水、邊仰坡開挖、超前大管棚支護(hù)、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等多項與現(xiàn)場環(huán)境相適宜的技術(shù)手段,以此保證隧道進(jìn)洞的安全性。

2洞口降水

根據(jù)隧道進(jìn)口段的地質(zhì)勘察結(jié)果可知,下伏基巖為全風(fēng)化花崗巖富水層,該范圍內(nèi)的地下水含量較高,為實現(xiàn)安全施工的目標(biāo),首當(dāng)其沖的工作在于有效減小地下水的干擾。對此,沿洞口兩側(cè)各設(shè)一排降水井,每排4眼、間距6m,設(shè)備選用的是2.5kW潛水泵,每井一臺。

3邊仰坡開挖

隧道進(jìn)口段分布較多的軟弱圍巖,同時邊坡土層性質(zhì)較差,以軟塑狀為主,單次開挖量偏大時易誘發(fā)滑塌事故。對此,遵循的是分層開挖的原則,層高控制在1~2m。逐層依次施工,每完成一層開挖作業(yè)后,隨即采取錨網(wǎng)噴防護(hù)措施,選用φ8mm鋼筋網(wǎng)、間距25cm×25cm;拌制混凝土并及時用于噴射,厚度控制在8cm;并設(shè)置φ42mm小導(dǎo)管,每根長度取4.5m,于管壁上鉆進(jìn)φ8mm出漿孔;灌注施工所用材料為水泥水玻璃漿液,注漿壓力1.5MPa[1-3]。

4超前大管棚支護(hù)

4.1基本參數(shù)

(1)鋼管選用的是熱軋無縫鋼管,壁厚為8mm。(2)鋼管接頭采用的是絲扣連接的方法,螺紋段長度至少達(dá)15cm,相鄰接頭錯開至少1.0m,同一截面的接頭數(shù)需在50%以內(nèi)。(3)鋼管上鉆注漿孔,相鄰兩孔間距取15~20cm,但鋼管的尾部以及鏤空部2.0m處不予以鉆孔。(4)管棚管距控制過程中,環(huán)向間距取40cm,鋼管總量共41根,外插角1~3°。

4.2管棚的套拱參數(shù)

在大管棚超前支護(hù)施工中,固定端為重點內(nèi)容,該部分為3榀I18混凝土套拱導(dǎo)向墻。導(dǎo)拱內(nèi)設(shè)長為2m的140mm×5mm導(dǎo)向鋼管,總量為41根。

4.3管棚的施工工藝流程

搭設(shè)平臺→測量放樣→制安I18鋼架→固定I40導(dǎo)向管→澆筑套拱混凝土→鉆孔→制安φ127mm管棚鋼管→注漿→止?jié){封孔。

4.4管棚的施工

以I18鋼架為基礎(chǔ)材料,搭建管棚施作平臺,為后續(xù)施工創(chuàng)設(shè)良好的基礎(chǔ)條件,以便高效完成鉆孔、鋼拱架安裝等相關(guān)工作。為充分發(fā)揮出管棚的平臺作用,在搭建時需加強(qiáng)質(zhì)量控制,保證其具有足夠的穩(wěn)定性。

4.5測量放樣

(1)鋼拱架的測量放樣。重點內(nèi)容為縱向中軸線的位置、拱架腳的高程、拱架的縱向間距。(2)導(dǎo)向管的測量放樣。首要工作在于確定導(dǎo)向管的平面位置,利用坡度板完成對導(dǎo)向管的傾角設(shè)定工作,期間輔以水準(zhǔn)尺檢驗,確保無誤。對于導(dǎo)向管的外插角,較適宜的是前后差距法,根據(jù)施工要求,以1~3°為宜。關(guān)于超前大管棚的布置情況如圖1所示。(3)I18鋼拱架的制安。共包含3個節(jié)段,在各自的端部焊接鋼板,利用螺栓等相關(guān)零部件穩(wěn)定拼接,以構(gòu)成完整的拱架結(jié)構(gòu)。對于曲線單元節(jié)段的制作及安裝工作,其對作業(yè)精度提出更高的要求,宜利用型鋼彎曲機(jī)加工。為保證鋼拱架的穩(wěn)定性,要求其所在位置的基巖面具有平整、穩(wěn)定的特點。(4)導(dǎo)向管施工。根據(jù)施工要求,選用的是長為2m的140mm×5mm鋼管,利用φ22mm鋼筋將其穩(wěn)定固定在拱架處。(5)立模澆筑。以模注泵為主要施工設(shè)備,由該裝置組織套拱的混凝土澆筑作業(yè)。立模的關(guān)鍵作業(yè)內(nèi)容為內(nèi)模、外模及端頭模,但在模板安裝期間易產(chǎn)生擾動性影響,可能會出現(xiàn)導(dǎo)向管堵塞現(xiàn)象。對此,需要加強(qiáng)對導(dǎo)向管孔口處的防護(hù),以免在立模過程中出現(xiàn)雜物落入管內(nèi)的情況。(6)管棚鉆孔。以液壓鉆為主要施工設(shè)備,適配φ15cm的鉆頭,首先以低壓、低速的狀態(tài)鉆進(jìn)1.0m,隨后視實際情況合理調(diào)整。鉆孔期間加強(qiáng)質(zhì)量檢驗,根據(jù)實際情況判斷,若存在問題則及時處理。詳細(xì)記錄各項數(shù)據(jù),作為后續(xù)質(zhì)量分析的關(guān)鍵依據(jù)。鉆孔過程中各類殘渣易堆積在孔內(nèi),不利于后續(xù)的正常施工,因此鉆孔后需隨即用高壓氣體清理孔內(nèi)雜物,直至孔內(nèi)沉渣被控制在許可范圍內(nèi)為止。大管棚注漿施工中,所用材料以水泥砂漿為宜,按0.8~1的水灰比拌制,按自下而上的順序依次注漿,全過程中根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整注漿壓力,初期以0.8~1MPa為宜,終壓可提升至2MPa,并做到一次注漿成型。為保證注漿施工質(zhì)量,要求壓漿管可有效伸入孔底,以保證壓漿的飽滿性。隨著水泥漿液的逐步凝固,待其達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%后,可以組織洞身拱部的開挖作業(yè)[4]。

5雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞

隧道進(jìn)洞施工采用的是雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,整個斷面的施工分為10個部分。按照先①②部、后③④部、再⑤⑥部、最后⑦⑧⑨⑩部的順序依次開挖??v向臺階長3~4m,左右側(cè)壁導(dǎo)坑錯開5~7m。加強(qiáng)各道工序的銜接,初期支護(hù)緊跟開挖,盡可能做到盡早封閉成環(huán)。關(guān)于具體的施工示意圖如圖2所示。施工工藝流程如下:(1)組織①部的開挖作業(yè),在導(dǎo)坑周邊設(shè)置支護(hù)裝置,即初噴4cm厚的混凝土,將鋼架架設(shè)到位,設(shè)置鎖腳錨桿,按設(shè)計圖紙要求安裝I18橫撐。待完成徑向錨桿的鉆進(jìn)作業(yè)后,復(fù)噴混凝土,直至其達(dá)到特定的厚度為主。此后,再組織②部的開挖作業(yè),噴射8cm厚混凝土,用于完全封閉掌子面,導(dǎo)坑周邊噴4cm厚的混凝土。根據(jù)鋼架的實際情況采取接長措施,架設(shè)I18臨時鋼架,將鎖腳錨桿安裝至指定位置,再設(shè)置I18橫撐。在完成徑向錨桿的鉆孔作業(yè)后,復(fù)噴混凝土,以保證其能夠滿足設(shè)計厚度要求[5]。(2)組織③部的開挖作業(yè),將導(dǎo)坑周邊的支護(hù)裝置設(shè)置到位;再開挖④部,依然設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu),具體方法同上,此處不再贅述。(3)以弱爆破的方式開挖⑤部,在隧底周邊噴4cm厚的混凝土;適當(dāng)接長鋼筋,完成混凝土的復(fù)噴作業(yè),直至其滿足厚度要求為止。滯后于④部一段距離,依然以弱爆破的方式開挖⑥部,在隧底初噴混凝土,此階段厚度按4cm控制,再進(jìn)一步復(fù)噴,直至滿足設(shè)計厚度要求為止。(4)充分利用前一循環(huán)架立的鋼架,于該處開展小導(dǎo)管超前支護(hù)作業(yè),再開挖⑦部,噴混凝土以達(dá)到封閉掌子面的效果(厚度按8cm控制)。導(dǎo)坑周邊初噴混凝土的厚度為4cm,架立拱部鋼架,完成錨桿的鉆孔作業(yè)后,進(jìn)一步復(fù)噴混凝土,直至其滿足厚度要求為止;此后,開挖④部,噴射混凝土以封閉掌子面,厚度依然按8cm控制。(5)經(jīng)前述施工后,開挖⑨部,噴射8cm厚的混凝土,用于封閉掌子面,發(fā)揮出防護(hù)的作用;最后,再對⑩部進(jìn)行開挖,先初噴4cm的混凝土,按規(guī)范將鋼架安裝到位,此后再復(fù)噴混凝土,直至其可以滿足設(shè)計厚度要求為止。

5.1支護(hù)施工

支護(hù)采用到錨桿、網(wǎng)噴、鋼拱架。在應(yīng)用RD25N中空錨桿注漿的方法后有效加固圍巖。錨桿長度4.5m,按照1.0m的間距有序布設(shè),為保證錨桿的穩(wěn)定性,將拱墻處的錨桿尾端焊接至鋼拱架上,安排徑向注漿,通過漿液的應(yīng)用改善圍巖的狀態(tài)。鋼拱架以I20a工字鋼為原材料制作而得,間距50cm,環(huán)向按100cm的間距設(shè)置φ20mm鋼筋,鋼拱架底部鋪設(shè)枕木墊塊,增強(qiáng)鋼拱架的穩(wěn)定性,避免下沉。此外,對鋼拱架做加強(qiáng)處理,即在其兩側(cè)設(shè)置兩排鎖腳錨桿(φ22mm錨桿、長5m)。噴射施工材料選用的是C25混凝土,厚度按25cm予以控制,采用濕噴法分層施工。首先噴射鋼拱架背后,再轉(zhuǎn)向鋼拱架中間的區(qū)域。

5.2仰拱施工

開挖后及時施作仰拱,采用弱爆破的施工方法,以挖掘機(jī)為主要的作業(yè)工具,輔以人工作業(yè),實現(xiàn)精細(xì)化的修整。經(jīng)過開挖后,若形態(tài)、穩(wěn)定性均滿足要求則及時施作錨桿,再立模、澆注仰拱混凝土。

5.3襯砌施工

軟弱隧道圍巖的穩(wěn)定性不足、變形量較大,對襯砌施工的時間提出較高的要求,必須具有“適中性”。若時間偏早,圍巖應(yīng)力釋放較小,易導(dǎo)致設(shè)置成型的襯砌結(jié)構(gòu)受損;若時間偏遲,此時圍巖已經(jīng)發(fā)生較長時間的變形,幅度較大,容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。結(jié)合實際情況來看,需在圍巖變形減緩后及時施工襯砌,對應(yīng)于位移-時間曲線上,則指的是圍巖變形速率從快轉(zhuǎn)至平緩的拐點所對應(yīng)的時間,但具體還需結(jié)合監(jiān)測信息做進(jìn)一步的分析。在選定合適的時間后,采用封閉整體式臺車施工。

6結(jié)束語

綜上所述,隧道洞口段的施工難度較大,具有埋深淺、地質(zhì)條件差等局限性,而隧道施工的破壞性較強(qiáng),在外部因素的作用下,易誘發(fā)隧道坍塌、邊仰坡失穩(wěn)等問題,且在軟弱圍巖地質(zhì)條件中體現(xiàn)得更為明顯。而在本文所論述的工程中,在合理應(yīng)用綜合進(jìn)洞施工技術(shù)后,能夠有效保證施工的安全性,在相對良好的環(huán)境下完成隧道的建設(shè)工作,所采取的施工技術(shù)具有可行性,可作為類似工程的參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]紀(jì)鴻朋,王國靖,徐帥軍.隧道軟弱圍巖大斷面開挖支護(hù)施工工藝研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2020(07):44-49.

[3]宋偉,楊東波,張晗,等.軟弱圍巖條件下特大斷面隧道施工工法比選分析[J].市政技術(shù),2019(01):97-100.

[4]孫贊,田偉.超前管棚支護(hù)在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2020(02):63-64.

[5]李小剛.大斷面軟弱圍巖隧道綜合進(jìn)洞施工技術(shù)[J].山西建筑,2009(08):334-336.

作者:徐重陽 單位:中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司

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