隧道施工中钢格栅拱吊模支护应用

1、.隧道施工中钢格栅拱吊模支护应用第25卷第5期辽宁交通科技隧道施工中钢格栅拱吊模支护应用李福贵赵东(辽宁省交通工程质量监督站,沈阳110005)(抚顺市公路管理处,抚顺113006)摘要锦赤线青沟粱隧道施工中,因受地质构造影响裂隙发育,岩面破碎,断层较多,岩体较软,多呈泥砂矿石状,因此,隧道开挖后,初期支护极为关键,为保证工程安全经济,加快进度,采用了钢格栅吊拱混凝土支护,效果很好.关键词隧道不稳定围岩钢格栅拱吊模混凝土1工程概况辽宁省锦赤线青沟粱隧道工程被列入辽宁省基本建设计划,资金来源为贷款.隧道位于朝阳和内蒙古敖旗交界处.隧道全长512m,其中暗洞长500m,明洞长12m,宽0.75+2

2、X4.5+0.75m,净高5.0m,纵坡为单向1%,按山岭重丘二级公路标准设计,荷载标准采用汽一20,挂一100,设计行车速度40km/h.该工程于1999年4月20日开工,2000年9月29日竣工.该隧道施工主要采用的支护方法,一种是洞内的地质条件较好,主要是,V类岩,洞长231.5m,是斜长角闪岩片麻岩,围岩初期支护量小,以锚喷为主;第二种是洞内地质条件不好,主要是,类岩,洞长268.5m,围岩风化斜长角闪岩及破碎带,初期支护量大,支护条件复杂,对支护质量要求较高,为孔施打角度,环向间距,锚头固结的检查.(5)合理控制钢拱架的纵向间距通过专题讨论并经实地量测.决定对类围岩全部架设拱架,在破

3、碎或有较弱结构面的围岩,架设间距严格按lm掌握,对完整度较好的类围岩可适当加大架设密度,但最大间距不允许超过1,5m.在工程施工中,K1+549一K1+585段由于地质情况复杂,变形剧烈,初期支护未能满足支护.经与监理及施工单位共同研究决定,选用工字钢做拱架进行支护.工字钢架密度为4榀,环向每50cm用2钢筋纵向连接加固,以保证施工质量.3加强防水层施工的质量监控大巴沟隧道洞身防排水采用在初期支护与二次衬砌之间铺设IDPE复合式塑料防水卷材及软式透水管,在边墙底用纵向半花管集水,通过横向排水管确保工程安全,并尽量节省投资,加快进度,缩短工期,采用钢格栅拱支护是经济合理的,技术上是可行的,实践证

4、明效果较好.2钢格栅拱支护段的围岩特征按<公路隧道施工技术规范>(JYJ04294)m,I类围岩均为稳定性差和不稳定围岩,应加强支护.2.1m类围岩以弱风化岩为主,受地质构造影响严重,节理裂隙发育,岩面较破碎,结构面组合不利于岩体稳定者较多,地下水活动明显,沿节理裂隙及断层破碎带有渗滴水及少量呈浅胶流状涌水,岩体为碎石状镶嵌结构或碎裂状结构,较弱结构面多,结构面走向与洞线斜交者多,后部与洞线接近平行,洞成形差,有小规模塌方和局部失稳问题.2.2类围岩引至中心水沟排出洞外.施工中严格监控,要求防水在初期支护变形基本稳定,二次衬砌浇注前完成,初期支护应圆顺,无外露锚杆和

5、钢筋头,保证防水卷材与初期支护应圆顺,无外露锚杆和钢筋头,保证防水卷材与初期支护基本密贴.4加强混凝土浇注质量的检查,保证二次衬砌质量隧道混凝土衬砌是隧道施工的最后一道工序,它除了要满足设计要求外,也是隧道外观美的直接体现.为此我们做了大量的细致工作严格检查中线位置,断面尺寸,净空尺寸等满足设计要求.仰拱不允许欠挖,开挖后立即从中心向两侧浇注混凝土,保证与拱座衔接捣固密实,重视拱顶封顶工作,在"二衬"模板内垂直拱顶预埋注浆管,以保证纵向全长范围内均匀回填饱满,使二次衬砌和初期支护密贴形成整体.?40-辽宁交通科技2002.10岩面是强风化岩,弱风化岩较少,岩体软弱结构面多,

6、节理裂隙,断裂构造发育,岩面破碎不完整,有较多不利于岩体稳定的结构面组合,地下水活动显着,沿节理裂隙及断层带有渗漏水或呈线胶流状涌水,结构面走向与洞线大部分为斜交,局部与洞线平行或接近平行,洞成形差,顶拱极易坍落,超挖,边墙片帮坍塌也很突出,围岩属压碎状或碎裂状结构,需加强及初期支护.2.3I类围岩以强风化岩为主,受地质构造影响严重,风化剧烈,节理裂隙及断层破碎带极发育,大于2m宽大断层多,结构面零乱,地下水活动强烈,有较大的渗漏水和涌水,岩面遇水软化,泥化现象突出,为土砂状散粒体,岩体不稳定,洞成形不好,既或成形也会很快失稳,遭受破坏,超挖,坍方时有发生,需及时支护做好预防.3对不稳定岩体的

7、支护,类围岩稳定性差,岩体不稳定或极不稳定,都应及时加强支护,然而这二类不稳定岩体在稳定程度上有差别,因此,在考虑初期支护方式和支护形式上就应该密切结合围岩稳定性情况选择稳妥可靠,经济合理,技术可行的支护方案,使得已经选定的初期支护方案确实能达到安全,快速,经济的效果.总结朝阳市锦赤线青沟粱隧道工程的实践,将初期钢格栅拱吊模混凝土支护的钢格栅拱分,类围岩相应的支护措施来解决问题,对洞内安全和提高施工进度,顺利贯通起到了积极作用.3,I11,III类围岩支护从,岩体稳定性和采取的支护措旋来看,都应比I类围岩要好,因此,在支护方法上应尽量选择最适合洞段实际情况,满足围岩稳定性要求的以及施工简便,安

8、全,经济快速的支护方案,应以优先选用锚喷,后采用钢格栅拱原则.对围岩自稳时间很短的特坏岩体,由于浅埋,偏压和早期围岩压力增长快,当初期锚喷支护强度的增长速度满足不了洞体稳定要求时,可能会使洞体失稳,应采用超前锚杆或喷混凝土与钢格栅拱等支承构件联合使用.由于洞围岩变化较大.,类围岩根据不同围岩都选用一种合理支护形式与规格,使支护标准化,规范化,类围岩选用钢格栅拱架总重649kg,格栅拱架为奶2螺纹筋,箍筋及配筋选用1412钢筋.一般情况不用全封闭钢架,洞底选用马蹄形不封闭格栅架支护.(见图1)图1青沟粱隧道工程地质条件差,埋较浅,风化深,洞内围岩多处于不稳定或极不稳定状态,施工过程中经常出现坍方

9、,冒顶等事故,因此在,类围岩中单纯用喷锚解决不了本工程的初期支护问题,必须用超前支护和喷混凝土与格栅架等联合支护.为防止和保护邻近掌子面的格栅拱架免遭爆破破坏,要及时做好支护.在格栅拱架中进行吊模混凝土浇筑,在顶拱范围尽量施喷混凝土,这样对隧道的减灾防患和顺利提前贯通起到了积极作用,也没增大后期回填注浆的作业量,所以,格栅吊模混凝土的浇筑与喷筑,对于本工程,类围岩是一个很适用的优化方案,效果较好.3.2支护方法具有如下特点(1)钢格栅与混凝土结合好,格栅与混凝土能共同起承载作用.钢格栅施工简便,操作灵活,节省材料,可缩短工期,加快进度,吊模混凝土能防止和减小爆破后对邻近掌子面前几段洞内钢格栅的

10、破坏程度.(2)钢格栅与吊模混凝土加工及施工用的机具设备可与钢筋混凝土施工设备共用,不需另增加机具设备,投入少,旋工方便.(3)钢格栅吊模混凝土为洞内施工作业人员提供一个安全的施工环境,这对加快进度和提高生产效率非常有利.(4)钢格栅与格栅架间的纵向连接筋及径向固定格栅架的短锚杆长11.5rn,与混凝土结合类似钢筋混凝土,这对提高初期支护强度非常有利.(5)需注意的问题,如果初期支护顶拱不是喷射混凝土,而是吊模混凝土,则围岩与初期支护混凝土,初期支护与二次衬砌混凝土必然要形成麻顶,所以提倡在极坏围岩中,既或是没有办法减少格栅吊模支护,但在顶拱部位要尽量采用(下转第44页)辽宁交通科技种技术参数

11、分析,使用SBS改性沥青铺筑的路面,使用寿命可延长3年以上,就我省而言,全省现有的公路4万多公里,黑色路面2万多公里,按810年一个大修期,一年需6亿元左右工程费.如将一次大修工程费按8年使用期平均,则一年的工程费为8000万元左右,也就是说路面使用年限延长一年,就可节约大修工程费8000万元左右,延长3年节约2个多亿.(3)使用SBS改性沥青铺筑路面可大大降低路面的养护费用,用普通沥青铺筑的路面一般3年左右就要进行中修,一般采用罩面的方法进行,其造价在2025元/m2,路面宽度按9m考虑.每公里需求20-23万元.全省公路黑色路面近20000km,按10年一个大修周期,每年至少有2000km

12、黑色路面进行中修费用就需45亿元.若用改性铺筑路面可推迟路面的中修周期,也就是说推迟一年就可节省资金45亿元,如推迟2年,3年,5年其经济效益十分可观.另方面由于改性沥青具有优良的高温稳定性,高温不变形,低温不开裂,抗水损害能力强,可长久保持良好的路面使用性能,这就大大减轻了养护工人的劳动强度,节省小修保养费用等等.(4)SBS改性沥青对石料具有较宽的适用范围,有利于就地取材,降低工程造价.普通沥青主要适用于碱性或中性石料,与酸性石料的粘附力很难满足工程要求,SBS改性沥青则完全克服了这一点.本次我们选用了酸性的花岗岩,其粘附性没有受到任何影响,说明完全可以适应酸性石料.这对路面工程选用石料提

13、供了更宽的领域.可以因地制宜,就地取材,降低成本.就我省而言,花岗岩等酸性石料分布较广,加工,采集容易,造价较低,与目前使用的玄武岩相比,造价可降低30%多(玄武岩采购价为130元/m0左右,花岗岩采购价为90元/m0),路面上面层仅石料每公里可节省1.5万元以上(普通公路,高速公路每公里可节省3万多元)按目前每年黑色路面工程量,普通公路有200km(或高速公路100km)仅石料一项就可节省投资300多万元.由此可见使用SBS改性沥青的经济效益十分可观的,虽然一次性投入有所增加(平均增加600万元左右),但从延长路面使用寿命,降低养护费用,对石料的广泛适用性等方面去看,总体经济效益是非常可观的

14、,如能大批量生产使用成本还会降低.由于改性沥青优越的技术性能可以铺筑多种结构类型的路面,并起到防滑,安全,降低噪音,提高行车速度和舒适性等,社会效益也很好的.困此,应大规模推广使用SBS改性沥青.6结束语通过辽开线SBS改性沥青的施工初步地掌握了一些关于改性沥青路面施工工艺和控制要点,在材料方面,除了相对于SBS改性沥青需做一些特殊工作外,SBS改性沥青混合料对材料的要求与普通沥青混合料相比并无显着区别.大体上是通过每天检测针入度和软化点的指标来检查改性沥青质量,拌和时重点控制拌和温度,抓好施工期材料质量检验,解决好摊铺机与供料问题,碾压问题.温度控制是重点,碾压和接缝处理是关键.并应进一步加强对SBS改性沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性的改性效果的检测.由于改性沥青技术在我国还处于刚刚起步的阶段,尤其在我省也是刚刚大规模使用,经验还很缺乏,对一些问题的认识也很粗浅,本中的观点和做法有一定的局限性.一定要结合本地的交通,气候,材料,施工水平,管理水平,经济条件和实力等具体情况,进行研究,验证,选用,决不能照搬照抄.改性沥青已经形成了不可阻挡的世界潮流,同时也为我国发展改性沥青事业提供了一个机遇.我们要抓住机遇,进