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[转帖] 流砂地质隧道 [复制链接]

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且默 发表于 2011-6-11 16:08:49 |显示全部楼层 |          |
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流砂地段隧道施工" C+ y. V$ T3 Q3 @
隧道通过流砂地段,在开挖、支护和衬砌过程中都可能发生大量坍塌,坑道受压变形,破坏衬砌结构,严重影响施工进度、安全和质量,因此,施工中必须做好地质调查与预报工作,做到先排水、短开挖、强支护,快衬砌、勤检查的防治措施。
$ \" s9 K. Z  t% S' N' l1、施工方法
! m4 t( P/ {. _  A( m4 |    流砂地层的特点:结构松散,稳定性差,施工中极易发生坍塌。! X: ~6 V$ a3 L) E2 K8 W: I
    施工方法是:先护后挖,密闭支撑,边挖边封闭的办法。隧道开挖前,采用超前小导管预注浆法,使松散地层固结为整体,然后进行开挖和衬砌施工。% x6 Z* i+ O( s8 c
2、施工工艺% n$ }$ y# G  w: e0 ~. ~8 |
2.1洞口排水
  s  ?8 k" p8 u; E! B    隧道施工前必须先做好洞顶、洞口和隧道周围地表的防排水工作。
( Z, E6 j$ x3 E+ E2.1.1平整洞顶地表,排除积水。所有坑洼、陷穴、探坑、钻孔等,应用不透水土壤回填夯实;
# O, S. V9 a% f4 l1 W$ t2.1.2整理隧道周围流水沟渠,防止下渗,并使水流畅通。: ]7 z. O/ U2 w. Z2 e
2.1.3洞口边、仰坡坡顶外天沟应明确保截水引流。
# v4 t& P, M3 R# o2.2超前小导管预注浆施工1 {2 ^+ c0 q* r5 ]' Z8 g
2.2.1注浆管制作:用φ40mm无缝钢管,管前端做成楔状,在管前部2.5~4m范围内按梅花形布置,钻好φ6mm的注浆孔,用手动液压千斤顶、凿岩机或液压钻机的冲击力,将钢管顶入地层对围岩空隙注浆。
/ \9 V$ L) m% @ 2.2.2注浆加固     
! W) e5 q: X  c- U; k    先沿开挖断面周边布置压浆孔,其间距视围岩体松散情况为0.6~0.8m,压浆后要求在开挖断面外能有约0.1m厚的加固.% \7 F! {8 L, M- r3 t- J
注浆数量控制:( J, E1 ^$ h2 r) E) J
    为了做好预注浆工作,必须事先对需加固围岩进行土力学试验,查看围岩透水系数,土颗粒组成孔隙率、饱和度、密度、PH值、剪切和抗压强度等,必要时还要做现场注水和抽水试验。注浆率(N)计划公式为:* o% h% p! x3 }8 W7 U
              N=Q/A=η.α   (%)5 Y3 ~7 G9 [( G. i- W2 Y9 v9 j
        式中  Q—注浆总数量 (m3)& }1 M% D# \8 ?, @- f9 Q8 A$ }: G
              A—围岩加固的体积 (m3)
4 N! z$ B3 y0 n6 z3 P2 X) B             η—围岩加固的孔隙率(m3)见下表
# w" T7 A+ }4 O- N6 g$ O2 A    δ—经实践采用的填充率(M3)见下表! C4 |& [2 {' [+ f# A, R) |( {1 e
    围岩孔隙率及注浆填充率表
' {6 _7 b% x0 K' n& p土 值        粉 砂        砂- O5 z1 k" Q( U" Q
注 浆  n2 j5 d) _2 V% X7 B7 e9 I+ B
     目的- \/ {, L* C6 a& `  F& S

3 O0 b- l( f! n4 b- Z( Z      值
, ]5 s- t! x1 G: P2 ~. f7 N项    目       
2 T' @' p8 p' m堵  水
! x( T9 g5 H0 w9 d$ c4 f0 Y加  固
9 @2 V- v% {1 u2 ?) W0 s- Z1 j       
# U% f# [& q/ l/ N% m堵      水        8 Y% J; W! P$ m
加      固
0 R- {, ?8 C) t" j孔隙率
- E, |+ i. Y5 T- l1 u3 s( `: \7 M(%)        范围值        40-60        46-50        40-48        30-40        46-50        40-48
2 D! |" e( N# O+ M* k0 C        标准值        50        48        44        35        48        44* t# Y3 y! l) C! d1 |
填充率(%)         约 数        20        60        60        50        50        40
6 i$ |5 \. P% p: h2.2.3流砂地层隧道开挖施工6 G- e) A' }: ~7 B
    流砂地层隧道施工多采用导坑领先的先拱后墙分部开挖法。( |# c6 J( N# D2 D
    拱部插板施工:用宽0.1m左右、长0.8m~1.0m的木板,前端劈尖,板与板间相互抵紧,并适当错搭。在横梁上的上下两块板之间,以木楔楔紧。工作面设置护板,开挖时由上而上拆除,向前掘进。* ~2 ~$ C0 U, m) K7 c' _
    插板护顶开挖顺序:
5 ^- Q+ B* a4 r3 G" ~    单线隧道采用上导坑先拱后墙法,起拱线以上用上导坑及分部扩大;起拱线以下用挖井法开挖边墙及灌注边墙;或者用短段拉中槽加背板和横撑的方法,分段施工边墙,并随即做好仰拱。
: c- M) ?) l  K/ m    双线隧道采用侧壁导坑先墙后拱法施工。
7 w: B" L1 F' U* e, |1 e5 V' t2.2.4扩大的灌拱:: r& K/ c: X  l/ r
2.2.4.1首先架设纵梁与立柱,然后在导坑两侧高于拱背的部位,钻入钢钎,每米约3~4根,钎长为1.5~2.0m,钎尾用铅丝系于纵梁上。纵梁长度2.0~2.5m,并与衬砌节段相适应。/ p1 j/ M0 T" c
2.2.4.2将导坑落底至起拱线附近。先抽换纵梁的立柱,再在高于衬砌断面处架设横撑,并将侵入衬砌断面的导坑立柱锯掉下半节。
: }+ @1 C  w8 H4 @5 v2.2.4.3紧接着向两侧继续进行扩大,采用扇形支撑自上而下,边挖边支。
$ t6 C( z+ g& ^" M9 H, R" Q- S2.2.4.4灌拱、每节2.0m,拱背空隙用浆砌片石回填密实。
) b+ Q) A( W% X2.2.5施工注意事项:8 L3 a$ v) ^+ y& @- J5 m! a2 {
2.2.5.1上导坑与扩大之间的距离应尽量缩短,拱部衬砌要紧跟。
% l2 `5 h; I& l: t( F$ N: o" i2.2.5.2砂层开挖时,准备好草束和麻袋,随时堵塞缝隙,以免漏砂造成空隙引起坍塌。6 ?; f: g5 R4 A/ J1 w
      2.2.5.3扩大后,灌拱前,拱脚基础根据松散地层的承载能力分别采用夯实,垫木板,在拱脚部位向围岩打入横向钢钎或短钢轨,注浆加固等法加固,以防止开挖马口时发生坍塌。
4 U% X& F7 D, w: M$ q6 C* M      2.2.5.4用挖井法施工边墙时,井岙断面尺寸,应以灌注2.0m边墙为宜,井岙及井口使用框架支撑撑紧。边墙拆模后,边墙脚与未挖核心土之间以支撑撑紧或进行回填,以后随核心土一起挖掉。
' o8 c% o: u" @9 X' Z8 T; e2.2.5.5支撑架设要预留沉落量。! p' L3 T! K0 D" N5 U" f
2.2.5.6衬砌应适当距离设置沉降缝。. s  x' m' [7 `' v
2.2.5.7不论松散地层中有无水,衬砌断面封闭后,均应向衬砌背后(包括仰拱下)压注浆水泥砂浆加固。# f8 h& L5 {7 a/ J- r
2.2.5.8当在有地下水的砂层中施工时,挖底后仰拱未灌注砼前,为了防止流砂上翻,可进行抛压片石或木板封闭(在两侧边墙处可打钢轨桩或锚杆),再分段砌筑仰拱。
* n( P, b. k; [0 V3、劳动力组织及进度指标
! Q; X# X$ c- Z3 P# t    流砂隧道开挖采用导坑领先,先拱后墙法施工,导坑开挖断面小,劳动力组织为每个工作面上每小班8人,即打管3人、压浆3人,运水泥2人,压浆完成后,负责开挖、支撑、运输等工作。由于工作面小,工序烦多,日进度可安排为1—1.5m,平均进度可达1.25m。- t1 P0 A# Q. U
4、机械设备配置9 B2 W2 M  s7 z: Z
4.1打导管(注浆管)机械:
$ S' `, g0 {( f1 Q* c, c4.1.1 7655风动凿岩机(沈阳产). f5 O) u/ y! r; I+ S6 g
4.1.2 EM/NHK95电动凿岩机(德国产)
/ l4 v3 @- c) ?4.2注浆机具设备:
: u! k7 H  i3 h  Q9 j, l) \4.2.1 HRV—5D全液压注浆泵。
5 X; h; a" _+ f& v9 t0 u+ g- x" q: l4.2.2 PR—40A全液压注浆泵。
( _  X1 r  n! c1 a1 x8 Z5、质量控制要点; ^: q/ f6 {0 t2 O8 f
5.1.超前小导管布置的间距、倾角控制。0 N- O6 d" |, x/ ~3 N) f
5.2注浆配合比、用砂粒径控制。3 k% A" f: h$ v9 ~, J/ \, x: o7 C
5.3拱圈、边墙、仰拱砼灌注配合比和施工顺序。
8 _1 S& z( M+ n6、安全质量措施2 R. R5 j9 P: [3 k& r" q# E# `
6.1安全措施
3 h" Q% [* D' t" Y, C6.1.1注浆管采用壁厚4mm的无缝钢管,以确保钢管顶入地层时足够的刚度。
9 E5 N1 Y' |  G2 U: a3 G' @0 `6.1.2插板法开挖使用的插板,宜先用材质坚硬的杂木;插入岩层后横梁上的板端头要以木楔楔紧,不得松动和移位。$ u* u( Y) O8 I' U+ |
     6.1.3导坑开挖不宜拉得太长,拱墙壁衬砌要紧跟,拱部灌注控制在2m一段。
7 \5 H8 H, v/ U- `% j: H" h/ e: U6.2质量措施3 F( x& L" o- w# B2 B- a6 N0 ~% s
6.2.1严格掌握注浆钢管倾角,超前钢管的横向宽度与横向间距。. P: ~! [; G7 Y" z6 d5 z8 m2 N
6.2.2挖掘好水泥浆浓度,不得过稀或过稠,确保灌注质量。
1 b% c3 F* W- p  o6 L) b6.2.3拱、墙背超挖部份回填密实,注浆饱满。
  v9 {2 C  `5 x3 V
( Z8 {3 W: v, F, a. Q. Z( ^
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