汶川县漩三公路隧道初期支护施工技术研讨 毕业论文.doc

汶川县漩三公路隧道初期支护施工技术研讨 摘要：随着新奥法施工在隧道中的应用日益广泛，逐步淘汰了传统的矿山法施工，成为山岭隧道的一种主流施工方法。新奥法施工以结构性支撑作为支撑体系，充分发挥围岩本身自稳的能力，明确提出初期支护的重要地位。初期支护中径向锚杆、钢拱架、喷射混凝土等关键施工技术，为隧道施工控制初期支护施工质量提供指导借鉴。本文以汶川县漩（口）三（江）公路隧道为例介绍新奥法中初期支护施工技术。关键词：新奥法；初期支护；径向锚杆；钢拱架；喷射混凝土the construction technology discussion of xuansan highway wenchuan county tunnel primary support abstract: key words: new austrian tunnelling method , primary support, radial anchor, steel arch frame, shotcrete 1引言新奥法施工的广泛应用，促进了人们对隧道施工新的认识。从传统的矿山法到广泛使用的新奥法，施工技术发生根本性的转变。1.1 矿山法是人们在长期的施工实践中发展起来的，矿山法是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护，即先挖后支撑。它的施工原则是少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌。矿山法在长期施工中出现大量弊端：支撑复杂，消耗大量材料及人力，施工进度慢，建设周期长，机械化程度低，超挖量一般30cm以上，而且往往难以控制，传统的矿山法已不适合现代公路建设工期的需要。1.2 新奥法相对于矿山法的一种全新施工理念，尽量利用围岩的自承能力，以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，控制围岩的变形及应力重分布，使之达到新的平衡，乃边挖边支撑。通过监测控制围岩的变形，选择更合理更经济的能充分发挥围岩的自承能力施工方法。新奥法的支护原则是少扰动、早支护、勤量测、紧封闭。新奥法施工中，锚喷支护技术与传统钢木构件支撑技术相比，不仅仅是手段上的不同，更重要的是支护理念不同，是人们对隧道及地下工程问题的进一步的认识和理解。若发现有断层破碎带，采取超前支护或者预先进行地层改良，新奥法隧道施工中超挖量一般都在15cm以内，这样更充分发挥围岩本身的自稳的性能。1.3 过去和现在不少工程技术人员一直坚持二衬占主导地位，二衬更为重要，这是一种错误的观点。初期支护中，围岩变形而产生新的应力由初期支护柔性支撑来承担，重新达到新的平衡，实现隧道的安全稳定。而二衬，起一个装饰美观的作用。 即使二衬厚度达到30或40cm，也不能在结构上提供更大的支持，来抵抗岩体应力。2研究对象本文以汶川县漩（口）三（江）公路陈家山隧道为研究对象，将新奥法理念融入到隧道具体施工中。隧道全长1183m,起点桩号gk14+722,终点桩号gk15+905。隧道围岩以、级围岩为主，岩体较破碎,碎裂结构薄层状结构为主，断层带分布较广，并有局部渗水和瓦斯出现。3初期支护初期支护是新奥法的重点，在现代隧道施工中有着不可替代的作用。如何将破碎的围岩经过初期支护后，围岩的整体稳定大幅提高，这需要良好的初期支护来保证。初期支护中径向锚杆、钢拱架钢筋网片、喷射混凝土等是保证隧道工程安全的重要环节，本文拟从这几方面做出分析。3.1 径向锚杆该隧道中，多以、级围岩为主，围岩较为破碎，局部还有夹泥层，给施工带来很大的难度。径向锚杆的设置可使围岩受力情况变得安全又稳定，特别是山岭隧道中，围岩情况复杂。在锚杆的作用下，锚杆通过软弱、松动、不稳定的岩体，锚固在深而稳定的岩体上，提供足够的拉力，克服松动岩体的自重和下滑力，防止洞壁坍塌。锚杆以一定方式排列，增加了岩体的整体的性，提高承载能力。图1 径向锚杆布置图3.1.1 锚杆布置隧道上部采用a22中空注浆锚杆，边墙采a22砂浆锚杆。杆体采用22mm、螺纹钢筋，锚杆长度为350cm、300cm两种。环向间距按设计要求确定。锚杆平面布置按照梅花形布设，间距布置情况：环向间距为80cm，隧道纵间距向为50cm，适用于洞口级围岩穿越老路浅埋段落。环向间距为80cm，纵向间距为60cm,适用于洞身深埋级围岩破碎带。环向间距为80cm，纵向间距为70cm，适用于洞口级围岩浅埋地段。环向间距为80cm，纵向间距为100cm，适用于级围岩深埋地段。3.1.2 锚杆施工钻孔一定要达到深度，钻孔完成后用高压气枪冲掉孔内的石屑。然后用注浆机将早强水泥砂浆注入锚孔内，再将锚杆插入孔眼内，待砂浆强度达到设计要求后上垫板、紧固螺帽。安装锚杆前应做好以下检查工作，并做好原始记录：锚杆材料的型号、规格、品种应符合设计要求，配件应配套。锚杆空位、孔径、孔深佶布置形式应满足设计要求。孔内无积水、岩粉应吹洗干净。锚杆杆体应调直、保持干净。锚杆外端标准螺纹应有效，逐根检查并与标准螺母试装配。对于向下的锚杆，应将注浆管插入孔底，随后边注浆边向外拔注浆管，直到注满为止；待浆液注满从孔口反浆后迅速插入锚杆，并固定好锚杆。对于向上的锚杆，应采用排气注浆法，将内径45mm，壁厚11.5mm的软塑料排气管沿锚杆全长固定于杆体上，并在孔外留1m左右的富余长度；将锚杆缓慢送入孔中至设计位置；将长250300mm、外径25mm左右的薄壁钢管用早强或超早强水泥固定在孔口位置并将孔口堵密；注浆前应检查排气管，当确认排气管畅通时即可注浆。注浆时应堵住孔口，注浆压力为 0.20.5mpa，终压力为0.51.0mpa。注浆结束控制：当注浆压力增加较快且大于0.6mpa，或注浆量达到设计注浆量的1.2倍时，结束注浆。钻孔插入锚杆注浆安装垫板锚杆制备注浆准备清孔图2 锚杆施工工艺流程图3.2 钢拱架及钢筋网片3.2.1 钢拱架安装应符合要求，拱架脚必须放在坚实的基础上，钢架应分节段安装。相邻两榀钢架之间必须用纵向钢筋连接，连接钢筋直径不小于18mm，钢筋间距不应大于1m。喷射混凝土时保护层的厚度不小于20mm，强度不小于c20。钢拱架的型号、间距随围岩级别不同而不同。隧道洞口级围岩穿越老路埋段落处采用i20b型工字钢钢架，50cm/榀；在洞身级围岩深埋地段采用1215格栅钢架；洞身级围岩灰岩地段采用1015格栅钢架；洞身深埋级围岩破碎带、洞口级浅埋地段采用i18型工字钢钢架，60、70cm/榀。另外在洞口级围岩穿越老路浅埋段落、洞身级围岩破碎带设置同位置型号的仰拱。钢拱架的间距为0.5m。3.2.2 钢筋网的挂设在立完钢拱架打完锚杆完成后进行，钢筋网片的焊接。钢筋的搭接长度不小于30d。钢筋网片在洞外加工成型，都采用a6.5钢筋。环向、纵向间距为25cm。钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设，并与受喷面间隙为3cm。钢筋网与钢筋网、钢筋网与锚杆、钢筋网与钢架连接筋点焊在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。图3 钢筋网片及钢拱架的安装3.3 喷射混凝土3.3.1 喷混要求 喷射混凝土之前认真检查隧道断面尺寸，处理好超欠挖。 对渗水的地方要采取排水措施。 混合料应随拌随喷，喷射混凝土回弹物不得重新用使用，回弹量应控制在允许范围内。 检查卷药锚杆、钢筋网片、工字钢、沙石水泥等材料完成情况，做好相关记录。3.3.2喷混施工工艺混凝土采用c20早强混凝土，早强剂的用量按照说明添加。配合比为1:2.08:1.92：0.46，采用普通硅酸盐水泥，粒径512mm连续级配碎(卵)石，化验合格的拌合用水。喷射混凝土的厚度不应小于50mm，不宜大于300mm。钢架与围岩之间的混凝土保护层厚度不应小于40mm，临空一侧的混凝土保护层不应小于20mm。喷射砼时喷头距岩面距离以1.5m2.0m为宜，喷头应垂直受喷面，喷初支钢架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。喷射路线应先边墙后拱部，分区、分段“s”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。喷射砼作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约2030，以保证砼喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。喷射砼到下次开挖时，下次爆破距喷射砼完成时间的间隔，不得小于4小时。水泥 100kg砂 s100石子 g100水 w/c=0.40.5投料搅拌 23min筛网阻止超径石子气压0.20.25mpa外加剂混凝土喷射机喷射混凝土图4 湿喷工艺流程图质量要求：检查喷射混凝土的强度、喷混厚度、空洞。强度评定按照“喷射混凝土抗压强度评定”的方法来评定。取变长为100mm的立方体试件，在标准养护条件养生28天，用标准实验方法测得的极限抗压强度，乘以0.95的系数。每10延米至少在拱脚部分和边墙各取1组试件。喷射厚度、空洞检测用凿孔或雷达检测仪，每10m检测一个断面，每个断面从拱顶中线起每3m检测1点。4结束语新奥法施工注重结构性支撑。利用超前小导管、锚杆、钢拱架、钢筋网片、喷混等措施提高围岩整体承受力，边开挖边支撑，杜绝了传统矿山法开挖是用临时支撑，然后撤去临时支撑，在以钢拱架作支撑的弊端。新奥法最大限度的将围岩作为一个整体来受力，使隧道更加安全。通过实观察、参与施工，了解施工过程，为以后同类隧道施工提供借鉴。在这里感谢我的指导老师在论文撰写期间给我的指导！参考文献：1彭立敏，刘小兵主编.交通隧道工程m.湖南:中南大学出版社，2003年2陈豪雄，殷杰主编.隧道工程.北京:中国铁道出版社，1995年3铁道第二勘测设计院主编.铁路隧道设计规范(tb10003-2001).北京:中国铁道出版社，2001年4中交第一公路工程局有限公司主编.公路隧道施工技术规范(jtgf60-2009).北京:人民交通出版社，2009.95重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范(jtgd70-2004).人民交通出版社，20046刘启忠，毛根强.浅谈隧道初期支护施工j.维普资讯:2005年第15卷，第2期:97-98页7董翔宇，韩晓刚.浅谈隧道初期支护喷射混凝土湿喷施工j.维普资讯，2009年，第10期:63-658王昀编著.隧道初期支护施工方案的研究j.维普资讯，2007年，第17卷第21期:58-609孙秋红，胡伟，李中.软弱围岩公路隧道初期支护可靠性信息化评价j.维普资讯，2004年9月，第4卷第三期:70-7210何美仲，董秀文.浅谈客运专线隧道初期支护施工工艺j.维普资讯，2008年6月，第28卷3期:52-53，5611