复杂条件下超长隧道快速施工技术研究.doc

复杂条件下超长隧道快速施工技术研究摘要：随着我国科技水平的不断提高，交通运输业也取得了较快的发展，开启了整个交通设施建设行业的新局面。在交通工程建设中，隧道施工相比于其他项目的施工具有更多的难度，这也需要我们去不断的研究和发现，以给现在的隧道工程建设提供更多的技术支持，保证建设项目的有效实施，同时保证建设工程的施工质量。本文对于在复杂条件下的超长隧道施工技术进行了深入的研究。针对在具体的施工中，涉及到的每一个环节都进行了技术性的分析，包括隧道进口和洞口段的施工、斜井的施工、围岩地段的施工以及针对一些不良地段的施工，希望对日后的超长隧道的施工实践提供一定的技术支持。关键词：复杂条件、隧道、快速施工The research on Rapid construction technology of super long tunnel Under complex conditionsAbstract: With the constant improvement of the level of science and technology in our country, the transportation industry has achieved rapid development, and it opened up a new situation in the whole transportation facilities construction industry. In traffic engineering construction, there are more difficulties in tunnel construction compared to other project construction. It also requires us to constantly research and discovery, to provide more technical support for the tunnel engineering construction, to ensure the effective implementation of the construction project and the quality of construction projects at the same time. In this paper, we studied the construction technology of super long tunnel under complex conditions. We have carried out a technical analysis for every aspect in the construction, including construction of tunnel entrance and hole、inclined shaft、surrounding rocks area and Some bad location. We hope to provide some technical support for the future construction of super long tunnel. Keywords: complex conditions, tunnel, Rapid construction1.进口及洞口段施工1.1.边仰坡开挖及防护 隧道洞口施工在开始之前，为了能够有效地拦截地下水，在仰坡上预先进行截水沟的操作，目的就是为了避免地表水的涌出造成对隧道洞口边仰坡和洞门的冲刷，防止危害。截水沟内部的铺砌工作采用MS浆砌片石为材料进行。利用挖掘机通过纵向分段、由上而下、分层次的对隧道洞口进行开挖工作，同时在开挖进行过程中，也要通过人工手段对洞口周边的仰坡进行必要的修整，锚喷防护工作也要及时进行，严格按照施工设计要求，保证一次性施工全部到位，矸石通过挖掘机和自卸式汽车的配合运输到设计弃矸场。在洞口和明洞段仰坡的修整工作完成后，再按照相关的设计要求进行防护和加工等工作。1.2超前管棚的施工在隧道施工过程中，为保证隧道洞口段围岩的稳定性，前期需要采用大管棚的支护来加强开挖进洞前的隧道的支护工作。（1） 施工准备在进行隧道洞口的开挖工作时，需要给管棚钻机预留出足够的操作平台，同时为了避免浆液的溢出，需要在管棚的起始位置设置一道防护墙，墙厚度要求要足以保证能够抵抗注浆时候造成的压力。另一方面，要采用锚、网喷射混凝土或者25厘米厚的模筑混凝土完成对隧道设计的防护工作。（2） 管棚的施工1） 注浆：这一环节用到的是热轧无缝钢管，外径为108毫米，壁厚5毫米，管长达18米，管距每米3根；倾角：外插角为1度到3度。大棚内采用的是水泥砂浆进行填充，注浆过程中选用的水泥砂浆为浆液配比为1:1:1,注浆压力为0.2MPA-0.3MPA。2） 钻孔：一般在隧道施工工程中采用的是管棚钻机以旋转推进的方式来进行，为了确保钻孔工作的顺利进行，要在钻孔工作进行到一定阶段后，所钻孔达到一定的深度时，每钻一节就需要接入下一节的钻杆。3) 清孔：利用风力或者高压水柱对所钻孔进行清理工作，确保实现将孔内残留碎石清理干净，从而避免在进行塞管工作时出现卡管的现象。4) 钢管的装入：利用套管连接的方式实现钢管之间的链接，每相邻两个钢管的接头要保证错开距离在1米以上。（3） 堵孔止浆由于钢管自身具有孔隙，同时孔壁和钢管之间同样存在着空隙，这些都是需要进行封堵的，堵孔质量的优劣也将对后期的注浆效果带来直接的影响，所以，严格把关堵孔质量就显得尤为重要。一般工程中利用的是3到5毫米厚的钢板凿孔焊接以及同注浆管等直径的小型导管来完成对注浆孔的封堵工作。另外，对孔壁和钢管之间的空隙的封堵工作是由通过自制工具，将水泥浆塞入到孔口来实现。一般情况下封堵材料的长度要保证不小于1米，其目的也是为了达到更好的封堵效果。利用高压技术进行注浆，就是通过高压注浆泵将砂浆注入到孔内，注入的浆液再通过孔渗入到周围的岩石内部，从而实现良好的加固围岩的目的。2.斜井施工2.1洞口段的开挖在斜井施工中，为了避免洞外地面水的回流，需要在洞外距洞口2米处，开凿一道截水沟，同时在仰坡刷线处的5到10米内施作一截水沟，其目的就是为了有效地拦截地表水，防止地表水对洞口造成冲刷，以至于造成更大的危害。截水沟内部采用MS浆砌片石进行底部和侧部的铺砌，防止渗水。在斜井的出洞口段，洞身所埋的深度比较浅，所以为了保证洞口以及仰坡的稳定性，因此仰坡的施工一般按照自上而下的顺序，在进洞后要及时的采取相关措施，对洞顶和仰坡进行支护处理，一般采取的处理方式就是利用锚网、喷网等形式来完成对洞顶仰坡的支护和封闭。2.2洞身的开挖（1） 在斜井井身的II,III级围岩地段的开挖工作中，采用的是自制钻孔台架和YT28钻孔的方法。在钻孔过程中，要保证钻孔的方向和斜井的倾角保持一致性。通过光面爆破进行钻爆任务，实现全断面一次成型。而对于斜井井身的IV，V级围岩地段的开挖，同斜井II、III级的开挖方法一样，但是其底板眼的倾角要满足大于斜井倾角3-5度。无论哪一地段的开挖，采用的都是装载机装矸，并通过自卸式汽车进行运输到设计矸场。（2） 在斜井井身的开挖进程中，需要良好的通风条件，而实现通风的方法就是通过压入式的手段，在井口安置一台轴流式的通风机，并通过运用1800MM的软风筒成功的将风送至工作面。当进行正洞的施工时，需要再加设一台轴流式的通风机，通过两台通风机的协同合作，同时用1800MM软风筒实现将产生风力分别输送至各个工作面。（3） 因为斜井井身的施工一般都属于下坡，要求在施工过程中在井身的一侧挖掘一集水坑，坑内积聚的大量污水，通过高压污水泵进行抽吸到洞口污水处理池，并经过一定的技术处理，将废水排入到河流中。3.围岩地段施工方法3.1 V级围岩和V级加强段施工对V级围岩的黄土地段和断层破碎带以及其影响带的施工中，采用到的是侧壁导坑法和短台阶法以及临时仰拱法。依据设计规范要求，V级围岩地段的施工采用的短台阶施工法，在施工的最开始，利用超前小导管和超前长管棚进行超前支护，根据各部的岩质开采程度，通过人工风镐以及YT-28的配合进行岩石的开凿，并利用非电毫秒雷管起爆。根据施工断面的现场情况，利用挖掘机进行扒碴，装载机的装碴并通过自卸式的汽车将其运输到碴场。V级围岩还要进行前格栅钢架的安装，同时保证钢架间距达到0.8米，局部要求达1米，在隧道的拱部要安装直径为25毫米的中空注浆锚杆，锚杆长度要求3.5米，在边墙安装内径为22毫米的砂浆锚杆，长度要求同样为3.5米，局部锚杆长度要求达到4.0米。锚杆布置为梅花形，间距保证在1.0米；拱墙铺设直径要求为8毫米，钢筋网片的网格尺寸为20厘米*20厘米。在仰拱和拱墙上进行C20混凝土的喷射，在拱墙和仰拱的断裂带等特殊部位要求喷射的C20混凝土厚度要达到25厘米，在其他部位要求混凝土厚度要达到20厘米。3.2 IV级围岩地段的施工方法IV级围岩的施工，采用的是临时仰拱法或台阶法，各部分的开挖工作都是采用凿岩台架同时配合YT-28气腿钻孔，非电毫秒雷管引爆，预裂爆破。对于碴的处理依然是通过装载机和自卸式汽车将其运输到弃碴场。IV级拱部要安装内径为25毫米的注浆锚杆，直径为22毫米的砂浆锚杆在边墙位置进行安装，杆长要求达到3.0米，间距为1.2米*1.2米，布置依然是梅花形状。在拱墙要铺设直径为8毫米 的钢筋网片，网格尺寸的要求25厘米*25厘米，在局部还要设置格栅钢架。拱墙要喷射厚度达到15厘米的C20混凝土，局部混凝土厚度要求达到20厘米。4不良地段施工技术方法 在长隧道施工过程中，因为地质的影响，常常会存在一些诸如岩溶、软岩或者断层皮破碎带等不良地质情况。4.1岩溶 1.岩溶地理方面的一些因素如岩石层的层理、地质构造、地下水的长时间侵蚀等因素对岩溶强度会带来直接的影响。如果地下水活动情况出现异常，有可能会出现一系列的地质灾害：如造成覆盖性岩溶地区的地面塌陷和土洞等灾害，这些灾害的存在对于隧道的施工具有极大的危害性。所以，在溶洞段进行隧道施工时，必须要依据地质勘查部门和地质预报系统等部门提供的地质资料，并对施工现场的实际情况进行全面的调查，对溶洞存在的分布范围、分布区域以及对岩层的稳定性程度及岩层类型等多方面的因素有一个的全面的掌握，并在此基础之上，采取合理的处理措施，进行科学的施工。 2.对岩溶地段的隧道施工处理措施1） 如果溶洞分布范围过大，导致该地段不能承载结构物时，为了保证施工的正常进行，可以通过将拱或梁从溶洞上跨越，但同时要确保拱座或者梁的两端的固定岩石要具有很好地稳定性；2） 通过利用暗管、小型过桥和涵洞等方式将溶洞内的积水或者暗河成功的排出；3） 对于一些已经停止发展的中小型溶洞，而且溶洞内不存在水源，可通过在溶洞内倒入混凝土或者投放浆砌片石，将溶洞填充满，确保这一段施工的顺利进行；4） 一些规模比较大的溶洞，内部含有大量的水或者岩溶泥时，由于无法进行排水操作那么就可以对溶洞实施封堵；如果溶洞的存在是在隧道的下部，可以利用旋喷的方法；如果存在于隧道的顶部或者边墙等位置，就可以使用管棚和注浆法，其目的就是为了确保堵水墙和防水帷幕的形成。4.2隧道塌方在隧道的施工过程中，塌方现象的出现带来极大的危害。所以为了避免在施工过程中塌方现象的出现就需要在施工之前做好地质的预报工作，对施工所涉及到的地层进行全面的勘探，了解当地的地质情况，为超前支护工作提供依据，并为施工建设的正常进行提供出一套可执行的施工方案。与此同时，在隧道施工中，对施工的监控工作也要加强，对拱顶的下沉、围岩的收敛以及地表的沉降等多项指标进行实时的监控，并将测得数据及时的反馈给相关部门，以确保相关设计部门能够根据现场情况及时的做出调整，促使施工方法的不断优化。塌方的处理措施：1） 当施工中出现了塌方时，首先要做的就是要先暂停掌子面的施工；2） 架设两榀钢拱架，保持拱架的纵向间距在0.5米左右，在两侧的拱脚上方1.5米范围内打设4根锚管，锚管长度要求4米，拱架不需要同原支护钢筋进行焊接，其目的也是为了拆除方便；3） 当钢拱架架设完成之后，接着就是沿拱架的侧面进行混凝土的喷射，确保原来的支面和钢拱架之间不存在任何空隙，形成一三角形状，以达到加劲拱肋的目的。4） 用模板进行端头的封堵通过混凝土输送泵完成C25混凝土的回填，在混凝土回填进行之前，还需要在拱部预留一检查孔，检查孔利用直径为42毫米的钢管预设在空腔的最高点，当混凝土达到从检查口自动溢出后，则可视为回填工作完成，确保空腔已经回填密实。在混凝土回填过程中，要加强对操作过程的监控，避免安全事故的发生。待此项作业完成24小时之后，方可进行后期的钻爆作业。5） 临界面的施工措施：在进行隧道继续向前开挖之前，要从拱顶向拱腰部径向打设一些砂浆锚杆，纵向设置2排，杆长要求为3米，环向间距要求0.8米，目的就是为了在前方开挖过程中，避免出现塌方的现象。在前方开挖环节，对开挖循环进尺要有一个严格的控制，即使是在过渡段的开挖过程，循环进尺也要满足不能超过1.5米的要求。4.3软岩隧道的变形控制技术隧道在施工过程中，如果遇到了软岩地段，就很容易发生隧道变形，这给工程建设也会带来严重的影响，为了避免这一状况的出现，就需要采取有效地措施来进行控制，具体措施如下：1） 遇到软岩地段时，就要适当的缩短进尺，为了避免隧道的变形，在施工时要有效地结合人工和机械互相配合的方式进行隧道的开挖；2） 对