某高速某某山千枚岩隧道施工技术工程师论文14

中级工程师、高级工程师论文集之某高速某某山千枚岩隧道施工技术摘要】随着国家工程建设快速发展，隧道工程所占比例越来越大。千枚岩隧道具有它独特的性质，只有掌握了千枚岩的特性，在施工过程中才能有效地控制施工质量。笔者结合***山隧道现场前期施工，阐述了在千枚岩隧道施工过程中的工艺与注意事项，为后续***山千枚岩隧道施工提供了技术依据和指导。关键词】千枚岩隧道施工技术1、工程概况***山隧道分左右线，左线长1841m右线长1886m设计为三心圆断面。***山隧道围岩条件极差，90浓上为V级，施工难度大。主要为第四系粉质粘土、碎石土及黄坪组第一段强风化绢云千枚岩、砂质千枚岩、Fd1和Fd2龙门山断裂带组成。土体结构松散，厚度较发育；受区域构造影响，该段岩体多呈裂隙块状结构；岩石质软，遇水软化及层间脱落，在雨季呈点滴状、淋雨状流出。2、千枚岩隧道施工工艺为了预防在千枚岩隧道开挖中的大变形和坍塌问题，采用三台阶式开挖法（又称环形开挖留核心土法），结合超前①42小导管、系统锚杆、喷射砼、钢筋网片、钢拱架、单层或双层小导管注浆等方式早封闭成环，加强岩体强度来限制围岩应力重新分布，实施管超前、早注浆、短开挖、快循环、早成环、早封闭方式来减少在开挖过程中对山体的扰动，根据地质勘察资料和设计图纸，施工中采用超前大管棚。管棚直径为巾127或巾108mm（洞口段采用巾127,其它段根据设计图纸采用巾108）,管身四周带巾12的溢浆小孔，孔间距为15cm，呈梅花形布置，管壁厚6mm洞口段管棚长度为1m其它段采用长4〜6m管棚，间距40cm外插角1〜2°,在拱部120°范围布置。钢管内充填M20早强水泥砂浆，注浆压力控制在1.0〜2.0Mpa.2.2上导坑开挖采用机械或人工用风镐及电铲掏槽。掏槽宽度约1m纵向掏槽深度每次约0.6〜1.0m2.3开挖后立即喷射砼封闭断面。喷射4cm厚的C20砼，封闭开挖断面，以免孔隙水从断面处渗出，使掌子面围岩被风化而失稳。2.4架立钢拱及挂钢筋网片。钢拱规格为I20b,拱架间距依每次开挖长度约为0.6〜1.2m,每榀钢拱纵向用巾25钢筋连接，钢筋间距1.0m管棚尾端焊接于拱架腹部，以增强共同支护作用。爲钢筋网格间距为20cnX20cm2.5喷射砼填充钢拱间空隙。拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用C20砼喷射充填密实,先喷拱架与轮廓之间空隙,再喷拱架,然后再喷拱架之间，必须保证拱架后面与山体填充密实，临空面保护层不小于2cm拱脚位置采用水泥块或者钢板进行支垫。2.6按上述2-5的方式开挖5m左右后，开挖支撑掌子面预留的核心土。2.7在上导坑断面初期支护稳定的条件下,开始开挖中导坑：首先通过在上半断面的钢拱的拱脚打帕2注浆小导管作为锁脚锚杆，以防止拱架及围岩变形与下沉。钻进后进行注浆。用机械开挖中导坑，每次开挖长度控制在2〜3榀拱架，并及时封闭，在拱脚处采用水泥块或钢板支垫，保证拱脚处不悬空。较少由围岩压力引起初支变形。2.8在完成中导坑拱架接腿距离至少达到5m待初支稳定后，按照2-7、2-5的方式进行下导坑开挖支护。2.9待初期支护施工完成后，全断面进尺达到15m左右后，立即开始仰拱施做，仰拱内拱架必须和支护拱架连接牢固，采用高强螺栓连接。安装好后进行喷射混凝土，在绑扎钢筋进行仰拱衬砌施工。最后采用C15片石混凝土仰拱回填。3.0以上工序全部完成后，再铺设土工布防水板，在铺设防水板前对初支表面的钢筋头、外露小导管进行切割处理，切割后用砂浆对切割部位进行封闭，避免破坏防水板，再绑扎二衬钢筋施做二次衬砌。V天泽说3、质量控制要点严格控制管棚角度和管棚长度，控制超前小导管的角度。严格喷射砼工艺，按配合比拌制砼料，特别要严格控制外加剂掺量。新旧砼面要清洗至露出砼的本色，没有泥土或杂物。分层喷射，以保证喷射砼的质量。严格控制喷射混凝土的厚度和密实度，保证钢架与围岩面之间的密实和钢架的保护层厚度。保证立拱质量。注意拱架尺寸和净空，注意拱脚的支垫，拱架连接螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。确保钢筋网与围岩紧密相贴，钢筋网必须连接牢固，否则喷射砼时会振动钢筋网，从而降低喷射砼质量。保证核心土的大小和长度清除拱脚积水、虚渣，通过打拱脚注浆小导管并在拱脚进行支垫，认真加固拱脚，加强纵向联结等，使初期支护与围岩形成完整体系。尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；控制落底长度，视围岩情况采用1-1.5m，不大于2m。减少上、中、下台阶施工的相互干扰，并及时封闭成环。找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面岩体的暴露时间。及时监控围岩量测，观察拱顶、拱腰、拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数和施工工艺。4、安全及环保措施首先做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成山体坍塌。在含有地下水的山体施工时，洞内外排水沟应进行铺砌，必要时应配合井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以保施工顺利进行。在干燥无水的山体中施工时，应管理好施工用水，不使废水漫流。如发现工作面有失稳现象，应及时用喷砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，可以采取加设临时仰拱。4.7喷射机所用的压力，一般以不超过0.2Mpa为宜。4.8钻锚杆孔时，宜采用干钻，锚杆采用①25药卷锚杆。4.9施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便取适应性的工序安排。5、工程实例根据前期***山隧道施工完毕的500米，总结了千枚岩隧道施工技术。后续***山隧道施工采用该技术施工，有效的保证了施工进度、保证了施工安全和施工质量。5.1开挖方案遵循“短开挖，强支护，勤量测，紧封闭”的原则，上下行线进出口共4个工作面同时作业，针对不同地质条件采取不同的开挖方法和不同的支护参数。5.2V级或V级加强围岩施工根据***山隧道围岩性质，在隧道开挖过程中采用三台阶预留核心土方式，在开挖过程中准备加工好的2榀I20b工字钢。间距采用50cm,双层小导管注浆加固，二衬采用60cm钢筋混凝土。5.2.1先开挖上导坑（120°角范围内）用风镐或挖机沿开挖轮廓线由上向下开挖，将围岩扒离掌子面，每次掘进1m如果开挖后发现围岩不稳定，有松动或掉块现象，应及时封闭开挖面，抓紧时间进行支护。522采用①42小导管超前支护***山土隧道地质属卷云千枚岩，自稳能力较差，隧道内水量较大，开挖后易发生变形或塌方，所以需要强支护。采用双层小导管，小导管长度4.5米，间距40cm搭接长度不小于1.0米。小导管支护纵向布置如下图所示。小导管用©42钢管，长4.5m。先用风枪沿开挖轮廓线在掌子面上打眼 （孔眼间距40cm深度420cm）,然后风枪将钢管沿孔眼打入前方岩体中，钢管外插角分别为缓倾角10°〜14°和陡倾角30°〜40°,在小导管上钻眼，眼孔径①8mm间距10cm,梅花形布置，尾部30cm不钻孔作为止浆段。双层交错布置，在 120°角范围内布置。小导管施工完毕后，进行对小导管注浆，注浆材料为纯水泥浆（W/C=1.0），水泥采用P.O42.5水泥，注浆压力控制在0.8〜I.OMpa之间，对岩体形成4.5米的加固范围。①42小导管布置图加固后对上导坑进行初期支护，采用 120b工字钢，间距50cm,工字钢之间用①25螺纹钢连接，间距50cm,初期支护厚度26cm,锁脚采用①42小导管注浆与工字钢焊接， 工字钢表面初支厚度4cm,在拱脚处采用加长钢板和水泥块进行支垫，减小由围岩变形引起拱脚下沉。5.2.3开挖中导坑中导坑开挖接腿，每次接腿长度不得超过3榀拱架，人工配合机械开挖。首先用挖掘机将一侧中导坑的岩体由上至下开挖 2m并将渣体扒出核心土范围以外，便于装载机装碴。开挖时侧面开挖轮廓线处预留厚50cm岩体，原因是挖掘机开挖时对山体的扰动比较大，如果直接按轮廓线开挖易造成塌方，形成超挖。然后人工用风镐将预留的50cm山体沿轮廓线开挖，边开挖边出碴，而此时，挖掘机则换至另一侧中导坑进行开挖，如此左右侧交替。注意开挖时，拱脚处至少留深20cm土用人工开挖，严禁拱脚超挖，防止因拱脚原状山体被破坏造成拱架下沉。交错开挖间距控制在3米左右。一侧中导坑开挖好后，立即进行工字钢接腿工作，工字钢之间采用M8.8级高强螺栓进行连接，保证接腿顺直，不变形、不弯曲。拱脚与山体接触面采用加长钢板支垫，增大工字钢接触面积。中导坑拱架接完后，进行喷浆支护。5.2.4开挖下导坑，开挖核心土中导坑安装完毕后，用挖掘机将下导坑处岩体挖除，并挖除预留核心土，每次下导坑接腿控制在2〜3榀之间，落地放置到基岩上，如果不在基岩上，要采取水泥块进行支垫，减少拱架下沉。5.3仰拱施做待前面工序往前进行使下导坑与核心土距离大于 10米后，立即进行全断面仰拱施做，用挖机开挖仰拱至设计标高，清楚下部虚渣，并做地基承载力试验，地基承载力必须大于0.3MPa，符合要求后，安装加工好的工字钢，各仰拱工字钢与环向工字钢要连接牢固，并喷射混凝土。初期支护完毕后，再施工仰拱衬砌，先绑扎双层钢筋，按照设计图纸要求绑扎完毕后，浇筑仰拱衬砌，采用C25混凝土，后再采用C15片石混凝土施工仰拱填充。5.4主要技术对策***山隧道最大的特点就是围岩自稳能力差，主要是拱部沉降和拱脚收敛较大，针对这种情况我们采取了以下措施。5.4.1加强加密监控量测在隧道施工过程中，从第一组衬砌开始，一个断面内在拱顶、拱腰和2个拱脚处埋设5个观测点，用收敛计和水平仪分别观测拱脚水平收敛值和拱顶下沉值。随着隧道施工的前进，每隔5m作一个观测断面，最前端的一个断面紧跟掌子面。每天观测1次，根据观测结果及时反馈到施工中现场，加强了与设计院、业主联系，对所设计围岩等级进行变更，将原设计预留变形量变为30cm有效地保证了二次衬砌的厚度。及时封闭仰拱据量测，在一次混凝土初期支护完成后，隧道收敛约10－20cm为避免继续变形，造成返工，应及时封闭仰拱混凝土。仰拱采用半幅施工法，保证上下导坑作业的进行。半幅施工仰拱控制在10米左右，待强度达到设计要求后，施工另一侧半幅仰拱。及时封闭二次衬砌由于初期支护受工作面的限制，可能造成封顶混凝土不密实。而两侧拱腰处向内挤的压力很大。如果不及时施作二次衬砌永久支护，容易在拱顶造