隧道液压衬砌台车泵送砼施工技术

1 克孜勒萨依隧道光面爆破施工技术简介克孜勒萨依隧道光面爆破施工技术简介 中铁二局精伊霍铁路二项目经理部 郭涛 摘摘 要要 本文重点介绍克孜勒萨依隧道利用光面爆破施工技术进行开挖施作 有效控制爆 破震动危害的范围 明显降低爆破对围岩的破坏程度和危害范围 以达到保证施工安全 提高经济 效益 加快施工进度的目的 关键词关键词 隧道 光面爆破 施工技术 目的 1 1 工程概况工程概况 磨溪二号隧道位于新建铁路重庆 怀化线 D1K140 950 D1K146 530 全长 5580 米 该隧道地处重 庆市涪陵区境内 进口位于天台乡磨溪村 出口位于麻溪沟槽中 本隧属中低山侵蚀 剥蚀槽谷地 貌 隧道通过地段地表分布有第四系全新统滑坡堆积层 坡崩基层 坡残积层 下伏基岩为三叠系 上统须家河组 中统雷口坡组 下统嘉陵江组地层 地层产状受梓里场背斜北西翼 岩层倾角较为 平缓 层间褶曲 饶曲较发育 隧道洞身岩石节理裂隙较发育 溶蚀空洞较发育 地下水较发育 雨季岩溶裂隙水较多 水质较差 遇盐溶角砾岩具弱 中等硫酸盐侵蚀性 由于洞内渗水具有弱侵蚀性 设计为耐腐蚀混凝土 衬砌采用液压台车一次性浇筑 下面就 衬砌台车泵送混凝土施工的一些初步体会 与大家一起共同讨论 2 2 衬砌施工方案的选择衬砌施工方案的选择 磨溪二号隧道进口衬砌总体方案 340 米大跨由于长度相对较短 且衬砌断面不断变化 通过 经济 施工可操作性等方面的综合对比 大跨段决定采用木排架配合人工灌注混凝土 单线段采用 衬砌台车泵送混凝土施工 在使用全液压衬砌台车还是简易衬砌台车方面 通过讨论 考虑到大模 板全液压衬砌台车自重较重 其大模板采用 8mm 钢板制成 刚度非常强 能较好抵御混凝土浇注过 程中产生的侧压力 垂直压力 适合泵送混凝土施工 并且全液压衬砌台车其机械效率较高 可以 有效节约劳动力 提高模注混凝土的施工速度 因此本隧道二次衬砌采用 12m 长全液压衬砌台车泵 送混凝土施工 3 3 二次衬砌施工二次衬砌施工 3 13 1 仰拱 填充 铺底施工 该隧道进口端单线段经变更为 级围岩 设有仰拱 填充 在施工中仰拱 填充超前 不仅可 以改善衬砌作业环境及洞内运输道路状况 也为台车轨道的铺设提供良好条件 以保证台车牵引行 进的平稳和台车就位的准确 施工流程图见 图一 清除仰拱 底的虚碴 测量放线立 模检查模型 灌注混凝土抄 平抹 面 图一 仰拱 填充施工工艺流程 3 23 2 矮边墙施工 根据衬砌台车的构造要求和边墙的特殊结构 将边墙内轨顶下 25cm 即起弧线以下矮边墙先行 灌注 矮边墙施工关键是立模 靠模板边缘 2cm 要抹平 否则台车模板板面不能和混凝土面密贴 会造成边墙不顺 漏浆的质量通病 矮边墙先行有利于台车下部的搭接及加固 有效防止浇注混凝 2 土时跑模 串浆 施工流程图见 图二 抹面 测量放线 立 模 灌注混凝土 捣 固 检查模型抄 平 图二 矮边墙施工工艺流程图 3 33 3 全液压衬砌台车机械配套 机械设备配置情况 HBT30D 液压混凝土输送泵 1 台 12m 液压衬砌台车一台 混凝土罐车 容 量 3m3 2 台 JS500 强制式搅拌机 2 台 配 Hp800C 电子计量配料设备 1 套 ZL40B 正装侧卸式装 载机 1 台 配置两台 JS500 强制式搅拌机的额定生产能力为 50 60m3 h 但事实上受各种因素的干扰 实 际生产能力为 30 35m3 h 而输送泵最大排量为 30 m3 h 因此 该套设备基本匹配 3 43 4 全液压衬砌台车洞内布置 台车轨道采用 43Kg m 的标准钢轨 每根长 12 5m 每侧布置 2 根 枕木采用长 50cm 的油枕 端头以铁丝扎紧 轨枕间距 55cm 输送泵布置在台车近的一侧 罐车将混凝土运到输送泵处后 先外插电源自转搅拌 2 3min 再将混凝土转到输送泵内 依次压入作业窗口 3 4 13 4 1 劳动力配置 详见表 1 表 1 全液压衬砌台车施工劳动力配置 3 4 23 4 2 工序循环时间 详见表 2 表 2 全液压衬砌台车工序循环时间 3 53 5 泵送混凝土的要求 3 5 13 5 1 水泥 序号工 种人数 名 工 作 内 容备注 1 搅拌机司机 2 搅拌混凝土 2 ZL40B 装载机司机 1 配料斗上料 3 普工 4 给配料斗加水泥及外加剂 拌 和 站 4 液压衬砌台车司机 1 台车移位 维修 保养 5 混凝土泵司机 1 泵使用 日常维修 6 混凝土罐车司机 2 运送混凝土 7 木工 5 安设挡头板 避车洞立模 台车加固 安设钢轨 8 捣固工 1 混凝土捣固 9 合计 17 序 号 工序名称 耗用时间 小时 累计时间 小时 序 号 工序名称 耗用时间 小时 累计时间 小时 1 安设行走钢轨 1 31 35 立挡头板 3 05 5 2 台车行走移位 0 21 56 灌注混凝土 15 1720 5 22 5 3 除面 刷脱模剂 0 52 07 混凝土养护 12 032 5 4 测量放线 0 52 58 拆模 2 034 5 3 1 混凝土的泵送压力靠其中的液相物质传递 液相物质携带固相物质传递才能完成泵送 水 泥的作用有两方面 一是胶结作用 使输送泵在泵送中维持着固相物质被液相物质包围的状态 二 是润滑作用 使混凝土同输送泵的机械部分 输送管及混凝土内部的摩阻力减少而具有良好的流动 性 我队根据各种水泥的性能选择涪陵产的 P o32 5R 普通硅酸盐水泥 此种水泥的保水性较好 可以使混凝土在泵送中不易泌水 从而使混凝土保持良好的可泵性 2 水泥用量 对于泵送混凝土来说 水泥用量要根据选用适当 水泥用量过小 泵送容积效率过低 输送 阻力明显增加 并且这种混凝土的保水很差 容易泌水 离析和发生堵管 若水泥用量过大 会使 砼粘性过大 输送阻力也同样增大 由于我队使用机制碎石的实际情况 碎石混凝土的水泥用量要 大于卵石混凝土的水泥用量 水泥用量与输送管管径 输送管长度的关系 管径越小 管道越长 要求混凝土的流动性 润滑性 保水性越高 因此水泥用量也就越高 如果使用的骨料级配适当 则最大骨料粒径越大 水泥的用 量就越小 但最大骨料粒径不得大于输送管最小口径 150 的 1 4 通过以上综合分析及参阅相关规范得出磨溪二号隧泵送混凝土的水泥用为 380Kg m3 3 5 23 5 2 骨料 1 细骨料 根据我队的施工条件泵送混凝土的细骨料选用人工破碎砂 虽然人工砂表面粗糙 砂型不好 但其保水性较好 可减少混凝土的泌水 离析现象 在中长隧道 运送混凝土较远时 对于保持 混凝土可泵性起着重要的作用 根据试验表明 细骨料在平均粒径为 0 25 0 3mm 时 其混凝土的可泵性最好 F M 值在 2 4 3 0 之间的细骨料其粒度即可满足一般泵送混凝土的要求 2 细骨料的用量 细骨料的用量在泵送砼中同粗骨料的空隙率有很大的关系 水泥砂浆必须充满粗骨料的空隙 砂率不足 空隙要用水泥来填充 会增加水泥的用量 否则粗骨料容易产生相对运动破坏砂浆包容 层 造成离析 若砂率过大 水泥要填满砂的空隙 水泥用量也要增加 否则会使水泥沙浆的润滑 作用大大降低 泵送阻力显著增加 在一般情况下 混凝土的砂率可按以下范围选取 详见表 3 表 3 推荐砂率表 掺加气剂混凝土无加气剂混凝土粗骨料最大粒径 mm 卵石碎石卵石碎石 1548535254 2045504954 2542444449 4038424045 3 粗骨料 泵送砼的粗骨料的最大粒径受输送管路的最小口径限制 本隧泵送混凝土的输送管道采用口径 为 150mm 碎石不超过 1 4 口径 即 37 5mm 粗骨料的空隙率要尽可能的小 其级配应连续而均匀 才能以较小的水泥用量及砂率获得较好的可泵性 混凝土的可泵性对于骨料级配间断或不均匀的 反应十分敏感 某以组分的短缺或在混凝土出现局部单一化的粗骨料 都又可能产生泵送堵塞事故 根据以上综合 对于磨溪二号隧道来说 泵送混凝土的细粗骨料用量分别为 847 Kg m3 1079 Kg m3 3 5 33 5 3 水灰比 水灰比是混凝土设计的一项重要参数 不同品种的水泥有不同的需水性 也要求不同的水灰比 根据我队选用的普硅 P o32 5R 水泥及使用机制碎石 砂的实际情况 水灰比选定为 0 6 因为机 4 制碎石表面粗糙多菱角 水灰比就比卵石作粗骨料时用量大 由于从拌和站到衬砌地点随者进度的 加长而增加 实际施工时将视具体情况适当调整水灰比 一般应控制在 0 4 0 6 范围内 3 5 43 5 4 坍落度 坍落度是影响混凝土可泵性的又一个重要原因 因为混凝土的输送阻力随坍落度的降低而加大 当阻力加大到某一程度 就会造成堵塞 泵送混凝土的坍落度与泵送参数可按表 4 选择 名称 序号 泵送砼坍落度 cm 泵送高度 m 备 注 110 14 30 214 1630 60 316 1860 100 418 22 100 水平距离可按垂直距离的 5 倍换算 即 L 5H 我队施工泵送混凝土的坍落度根据试验室选定的施工配合比控制在 8 18cm 范围内 超过此坍 落度 其可泵性又会明显下降 其原因是 1 混凝土泵分配阀关不严时易漏浆 2 混凝土容易产生泌水和离析 造成堵管 因此 为保证泵送混凝土的可泵性 必须保证坍落度在规定的范围内 其保证措施为 1 严格控制砼的配合比 2 尽量缩短砼泵送前的运输时间 3 使用砼罐车运输 由于该隧道设计为耐腐蚀混凝土 必须掺加耐腐蚀剂 通过以上分析 并参照有关规范的规定 选定本隧道衬砌台车泵送混凝土的配合比为水泥 砂 碎石 耐腐蚀剂 1 2 23 2 84 0 03 水 灰比为 0 60 3 63 6 输送泵及管道布置 3 6 13 6 1 输送泵的布置原则 1 配管换算的水平距离尽可能短 2 混凝土运输及向输送泵供料方便 3 有方便 安全而可靠的电源 水源 风源 排水要方便 4 与其他作业面的干扰小 在隧道二次衬砌浇注混凝土时 一般根据应根据砼输送泵的最大理论输送水平和垂直距离来确 定砼泵的位置 除应满足施工要求外还应保证从砼 输送泵出口到垂直输送管之间有一定距离的水 平管 一般垂直与水平管长度比为 2 1 利用该水平管壁的摩擦阻力抵消部分垂直管内砼自重产 生的逆流压力 有利于泵送 3 6 23 6 2 输送泵与输送管的连接 在磨溪二号隧道拱墙泵送混凝土施工中 其泵送方式为由下向上泵送 在这种情况下 应采用 U 形连接 即 180 度连接 输送泵的出口通过两个 8B 900弯管与 8B 7B 连接 输送泵料斗应朝向 便于进料的方向 连接方式如图 输送泵 5 3 6 33 6 3 输送管道的布置及安装 1 在衬砌台车泵送砼中 输送管道布管过程中 一般来说除用输送直管外 还将使用锥管 弯管 软管等 有时有两个及以上弯管 这样硬气的压力损失很大 在条件允许的情况下 弯头要 尽可能的少 且管道布置的线路应比较安全 使人员和管道都不会受到伤害 便于浇注施工 因此 本 隧道管道连接布置 3 个弯管 这样混凝土的输送阻力变小 泵送比较顺利 布管时 要确保管口对齐 拧紧关卡 保证接头处无泄露 在复杂部位应对管道进行支撑 输送管 道应尽量采用同一厂家产品 以保证管子内径一致防止接口出现错台 在条件允许的情况下 应尽 量选用曲率半径较大 弯折角度小的弯管 2 二次衬砌封顶浇注输送管布置 在隧道衬砌台车泵送砼施工中 问题较多的是二次衬砌砼拱顶封拱施工 因此在浇注到拱顶时 必 须考虑封拱输送管道布置方法 我队施工的磨溪二号隧道 由于单线段衬砌断面不大 衬砌厚度小 适合采用垂直封管的方式 我门在衬砌台车中根据仓面的大小和混凝土扩散的半径布置 2 个冲天尾 管 为防止封拱后混凝土落下 在一个工作面中固定几根冲天尾筋 3 73 7 泵送混凝土技术要领 1 料斗中的混凝土面应维持在搅拌轴以上 20cm 供料跟不上时 要随时停止泵送 2 料斗网格上不应堆满混凝土 要控制好工料流量 并及时清除超径骨料及杂物 3 搅拌轴卡住不转时 要暂停泵送 及时排除障碍 4 发现进入料斗的混凝土有分离倾向时 要暂停泵送 待搅拌均匀后在泵送 若骨料分离比 较严重 料斗内灰浆明显不足时 应将分离的骨料清除或另加砂浆 必要时可打开分配阀的吸入侧 阀窗把料斗内的料全部排除 5 工料中断时 料斗内的料不可泵完 一般可留满斗或接近一满斗 6 泵送中断的时间不能过长 停泵时 应每隔一定时间泵送两个冲程 左右缸各一个冲程当 料斗内的存料不多时 可使泵反向循环两个冲程 再正向泵送两个冲程 7 泵送中断时应停止搅拌 再次泵送时 则应先搅拌 8 在向上泵送中断后再次泵送时 要先进行反泵 把分配阀内的砼吸回料斗 搅拌后再泵送 出去 3 83 8 泵送混凝土的故障及处理措施 在泵送混凝土的过程中 经常会发现机械设备完好 但是泵送不了混凝土 这时可能发生堵管 或堵泵 3 8 13 8 1 堵管 正常情况下 泵送油压最高值不会达到设定压力 如果每个泵送冲程的压力高峰值随着冲程的 交替而迅速上升 并很快达到设定压力 正常的泵送循环