公路土质隧道的掘进施工.doc

公路土质隧道的掘进施工摘要：本文以关中公路环线渭南界至玉山至太乙宫段工程f标段中公路土质隧道施工为研究对象，介绍了土质隧道的掘进方法及掘进过程中应注意的安全保证措施，为今后类似工程的施工提供了类比依据。关键词：土质隧道 掘进 安全 支护0 引言随着高等级公路的迅速发展，隧道的数量增加了，特别是在山区，穿越土质地层的公路隧道越来越多，土质公路隧道具有大跨径、大断面、扁平形状以及防水等级高等特点，加之围岩土的强度较低，开挖扰动后变形大，自承能力差等特点，决定了土质隧道工程施工时应特别注意掘进方法的选择，并严格按施工方法施工规范施工，以保证施工安全、质量及工期要求。下面以我公司施工的关中公路环线渭南界至玉山至太乙宫段工程f标段将军岭隧道为例加以说明。1 工程概况关中公路环线渭南界至玉山至太乙宫段工程设计为一级公路标准，我单位施工的f标段工程起讫里程为k23+950k25+188.146，全长1.238km，主要施工项目为：路基土石方2.1万m3，双孔钢筋混凝土管涵1座，单线隧道即将军岭隧道1座。将军岭隧道是全线唯一的一座隧道，是全线控制性工程之一，全长1000m，净宽10.5m，净高5m。主要围岩级别为iv、v级围岩，为土质围岩隧道，隧道进、出口段均属浅埋、偏压段，设计衬砌类型为复合式衬砌结构，采用新奥法施工。2 掘进方法开挖中最重要的一点就是防塌，容易发生坍方的部位主要有：2.1 隧道洞口：隧道洞口集埋深浅、石质较差、受力结构复杂等不利因素于一体，处理不当极易发生坍方。2.2 隧道拱脚：当采用台阶法施工开挖下半断面时，若拱脚支护不力，极易造成坍方。2.3 隧道墙脚：当进行检底施工时，措施不当墙脚悬空时，致使边墙失稳而发生偏帮。2.4 隧道拱部：地质条件较差，拱部变形较大，支护强度不足时，易发生拱部坍塌。2.5 隧道与隧道的交叉部位，即主洞与支洞交叉的部位，也就是通常所说的交叉三角区，如果处理不当，支护不力，极易发生坍方。2.6 在水平岩层或近似水平岩层中，拱部易发生掉顶；在垂直岩层或近似垂直岩层中，边墙易发生偏帮。防止出现坍方的预防措施最主要的就是选择合适的施工方法，针对本工程的实际地质情况，将军岭隧道采用了如下的掘进方法：本隧道为土质围岩隧道，采用机械开挖人工配合，侧翻装载机装渣汽车出渣。提前在挖掘机上安装铲刀，加快工作效率，减少超挖。2.6.1 级围岩正洞开挖。采用短台阶上下导坑，预留核心土环形开挖。开挖后立即进行初喷封闭围岩，防止围岩发生变形，同时开始量测，保证施工安全。开挖两侧弧形导坑，每次开挖长度23榀拱架间距。在开挖时，尽量减少对围岩的扰动，接近拱架外轮廓与拱脚底部时采用人工开挖修整，禁止超挖。下导坑开挖采用跳槽马口方式开挖，马口长短结合，每次不得超过3榀拱架距离，开挖后立即喷射砼封闭围岩，加快初支施作。在上导坑开挖和下导开挖时，为避免发生拱脚向内位移，必要时施作临时仰拱，确保安全。施工工艺流程：超前小导管(大管棚)支护开挖上部弧形导坑初期支护开挖左侧弧形导坑初期支护开挖右侧弧形导坑初期支护复喷砼开挖核心土开挖仰拱浇注仰拱砼施做防水层仰拱模筑衬砌边墙二次衬砌。2.6.2 级围岩正洞开挖。级围岩施工采用正台阶预留核心土法开挖，台阶长度820m。上台阶开挖采用机械开挖人工配合，每次开挖长度2.0m。在上断面开挖完成并检查合格后，先喷射一层混凝土，凿岩机成孔并安装锚杆，挂设钢筋网，安装钢拱架，然后复喷混凝土。下半断面采用机械配合人工跳槽开挖。施工工艺流程：超前锚杆支护开挖上断面土方上断面初期支护开挖下断面土方下断面初期支护浇注仰拱砼施做防水层二次模筑衬砌。2.6.3 初期支护。本标段隧道初期支护包括22砂浆锚杆，工字钢拱架，挂钢筋网，喷射砼。初期支护紧跟开挖面，减少围岩暴露时间，抑制变形，防止围岩松驰剥落，确保施工安全。砂浆锚杆施工，在初喷一层混凝土或架立钢拱架后进行，锚杆孔的位置和方向，按照设计文件要求定位，采用风钻钻孔，孔径较锚杆大15mm，钻好后用高压风将锚杆孔冲洗干净。锚杆使用前，必须按规定逐批检验，检验合格的材料经矫直，除锈，除油，方能使用。钻孔作业必须按设计要求定出孔位，并做出标记，以利于位置准确，允许偏差为50mm。成孔后，先利用注浆机往孔内注入水泥砂浆，然后迅速插入锚杆，水泥砂浆终凝后安设孔口垫板，终凝前不得任意敲击锚杆。待终凝后按规范要求抽样进行锚杆抗拔试验。钢筋网安设。钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋网与被支护岩面间隙约3cm，钢筋网与钢筋网连接处点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网在洞外加工成片。钢拱架施工。本隧道全地段均设计钢拱架支护，v级围岩为i20a工字钢，级围岩为i16工字钢，工字钢架在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷砼后进行，拱架间设纵向连接筋，钢架间以喷砼填平。拱架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直于隧道中线。当拱架与围岩之间有间隙时，用喷射砼填平，严禁回填。钢拱架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2。钢拱架的任何部位偏离铅垂面允许偏差5cm。钢拱架按设计位置安设，拱架与围岩之间留23cm保护层，尽量靠近。在安设过程中，当钢拱架和初喷层之间有较大间隙时，用喷射砼回填。间隙过大时，可用砼楔块顶紧，其点数单侧不得少于8个。为增强钢拱架的整体稳定性，将钢拱架与锚杆焊接在一起。钢拱架间设直径22mm的纵向连接钢筋，并按环向间距1.0m设置。钢拱架架立后尽快喷砼作业，并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度56cm左右，先从拱脚处或墙脚处双侧对称向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚(墙脚)不密实，造成强度不够，拱脚(墙脚)失稳。喷射混凝土施工。开挖后，立即施作喷射砼35cm，尽快封闭岩面，有效控制围岩松动变形。将军岭隧道围岩属极软岩，遇水极易软化。只有开挖后及时喷射砼，才能控制围岩松动坍塌。复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护整体受力，以抑制围岩变位。钢架间用混凝土喷平，并有足够的保护层。喷射砼前应清理受喷面，调试喷射机。遇岩面水量大时，采取措施将水集中引排，使之在初期支护背后形成永久性排水孔。喷射时喷嘴与岩面的距离为60120cm，喷射方向尽量与受喷面垂直，一次喷射厚度不宜超过10cm，第二次喷至设计厚度，太近太远都会增加回弹量，拱部尽可能以直径方向喷射。喷射作业完成后，喷射机和输送料管内的集料必须及时清除干净。喷射作业人员必须穿戴安全防护用品，喷射砼终凝2h后喷水养护，养护时间一般不少于7天。3 掘进过程中应着重注意以下几点3.1 开挖、凿孔。开挖人员到达工作地点时，应首先检查工作面是否处于安全状态，并检查支护是否牢固，顶板和两帮是否稳定，应待开挖面清除浮石以及瞎炮处理完毕后方可进行钻眼作业。机械凿岩时，采用湿式凿岩机。站在碴堆上作业时，应注意碴堆的稳定，防止滑坍伤人。风钻钻眼时，应先检查机身、螺栓