时间:2022-07-24 08:41:22
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇隧道施工论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
①由于每个地区的具体环境都不相同,所以公路隧道的建设也都需要结合当地的实际情况加以更改,所以在隧道工程开工以前,首先要对施工环境进行考察,做好现场调查研究工作。
②核对设计文件和编制施工组织设计,预测隧道施工可能对地下已设结构物的影响。
③积极了解施工现场的天气、施工材料和运输情况,对施工现场可能会出现的用电问题、水量问题(雨水冲刷)以及材料供应等作好准备。
④对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选,合理安排施工工具,现场核对隧道平面、纵面设计等。
⑤对施工地周围的生活供应、医疗条件以及电力通信、劳动力等做好勘察,并测试周围的水源、水质,拟定供水方案。
⑥按照公路隧道施工方案或技术的不同,工程实施前需要预先准备好施工所需要的一系列材料,比如砂石、水泥和钢筋等,还有一些特殊的防水材料或钢材。这些原材料在投入工程使用前都必须经过严格的质量检查和筛选,坚决杜绝使用劣质材料,而符合国家规定的材料也要进行合理堆放,避免施工人员由于材料乱堆放而导致其他事故的发生。
2公路隧道工程施工中的难点和技术
2.1公路隧道建设环节的相关技术
公路隧道在施工时除了要按照隧道施工的技术规范行事以外,还需要对材料的质量进行严格的检测,并围绕新奥法原理来按照“紧封闭、勤测量”的原则来对各种复杂的施工技术问题进行处理。随着科技的进步,隧道施工方法也比较多,比如我国常用的新奥法人工钻爆施工等(台车钻爆和人工钻爆),下面我们就人工钻爆技术进行分析。
2.1.1洞口施工
公路隧道由于地势原因,在洞口施工时很容易出现山体滑坡、失稳等现象,这就要求施工人员在施工时及时勘察地势,并结合实际情况提出合理的进洞位置和加固方案,这样才能在出现滑坡现象时及时采取措施进行防治,避免一些可能对施工人员造成的安全隐患。还有在洞口开挖之前,要及时进行边仰坡的排水工作,检查周边的排水系统是否完好,避免出现水流倒灌的问题。另外,要及时清除基坑中的废物杂物,洞口之上的仰坡坡脚如果有损坏,要及时修补,在监理工程师验收合格之后才能够进行下一步的施工。
2.1.2洞身的施工
完成了洞口开挖之后,先要进行超前支护,才能再进行洞身施工。洞身的施工方法有很多种,比如全段面法、台阶法、眼镜工法和超前支护法等,而如何选择具体的施工方案则要根据具体的围岩情况。
2.1.3初期支护
初期支护是为了加强隧道围岩的自承力,从而形成一个完整的支护体系,是复合式衬砌的重要组成之一,属于早期支护。进行支护时,一定要严格按照规范来施工。在公路隧道建设中,部分围岩的自稳能力极差,根据新奥法原则,需要在软弱破碎的围岩地段及时进行支护,控制围岩的变形和松弛,施工过程中可以通过合理的机械和劳力组织,三台阶开挖和初期支护同时开始,同时完成,形成一个循环的两大步骤。
2.1.4监控测量
监控测量是工程实施过程中的重要内容,细致的监控测量能为施工提供科学、可靠的监测信息,通过信息来反馈具体实际的施工情况,并进一步确保施工质量和施工安全。在这个信息化的时代,具体的数据资料在工程建设中能起到许多重要作用。
2.1.5二次衬砌
二次衬砌不仅对围岩起支护作用,而且还美化了隧道外观,所以衬砌质量必须要达到内实外光的效果,以保证隧道的美观。如果初期支护的围岩变形,且变形速率无减缓迹象,严重超过规范要求,初期支护多处开裂时,必须及时采用临时应急支顶措施,如果因此影响到二次衬砌的质量,就必须对支护类型和参数进行及时调整,做到既能有效控制变形,避免塌方发生,又能保证工程质量。另外,在挑选二次衬砌所用的台车时,要尽量挑选表面平整、接缝严实的大模板或整体式模板台车,必须要满足设计的要求,选择合适的刚度,减少模板变形等问题,这样才能保证衬砌表面的光滑平整,还有就是做好防排水措施,避免渗漏水。
2.2新奥法施工技术
新奥法施工是世界通用的国际工法,在隧道施工时可以根据地段的不同来选择性采用钻爆法施工,实施光面爆破。在具体操作中,要以维护和利用围岩的自承能力作为出发点,尽量减少对围岩的扰动,可以考虑采用“中洞超前,预留光爆层,光爆扩边”的复式开挖法。首先开挖导洞,根据隧道断面尺寸来确定导洞断面大小,钻孔前测量中线和水平线,按画好的炮眼位置和顺序钻孔,装药和填炮泥与一般隧道爆破相类似;然后再二次开挖,根据隧道情况的不同来确定导洞挖掘的深度;最后开挖光爆层,通过复式开挖法让光面爆破痕留存率达到90%以上,使隧道开挖轮廓与设计轮廓更加吻合,降低围岩的扰动,能够很好地体现出新奥法的施工优点。
2.3施工过程中的难点管理
2.3.1施工进度问题
由于公路隧道工程的复杂性,很容易出现一些突发的危险问题,所以为了能够确保工程能够在工期内完成,必须做好相应的管理工作。在施工过程中,必须严格按照执行公司所制定的各种管理制度,将责任落实到个人头上,在设计工程方案时,要对工期做好科学合理的安排,对施工团队和现场的管理人员做好相应的专业培训工作。
2.3.2对工程质量的检查
如果将劣质的材料投入工程使用,会造成非常大的安全隐患,因此必须要加强对施工整个过程的质量监督和管理,需要监督部门建立和完善质量监督管理体系,将责任落实到个人头上,严格按照质量验收制度的规范来对工程质量进行监督和检测,发现问题,必须要严查,这样才能大大减少工程质量问题。
3结束语
1、概述
黄土在我国分布较广,黄土面积约占我国陆地面积的6.6%,华北、西北地区的黄土地层分布连续,厚度较大,发育较典型。在黄土地区开挖隧道成型好,易于施工。只要断面形式及设计参数合理,施工方法得当,支护及时就能充分发挥黄土的自身承载能力的作用。
某黄土高速公路隧道为分离式隧道,上行线隧道长1501m,其中Ⅰ类黄土段537m,纵坡0.52~1.45%;下行线隧道长1310m.Ⅰ类黄土段394m,纵坡1.13~2.54%,隧道中心间距113.4m,隧道中间设三处人行横洞,一处行车横洞。该隧道采用新奥法(NATM)设计和施工,现已建成通车。说明新奥法适用于黄土介质,且效果良好,值得推广。
2、水文、地形地貌及工程地质条件隧道区域内有一条主要河流和三个支流通过。
支流分别从西侧和南侧汇入主河,向东流去。河流为季节性河流,流量受季节影响。
隧道位于黄土梁峁区,黄土披覆在起伏不平的基岩顶面之上,并承袭了下伏基岩的古地形。在稳定提升的新构造运动下,黄土经流水长期侵蚀,形成现今梁峁起伏,河谷深切的地势。总的地形是南部和西部地势相对较高,北部和东部相对较低,高差为305m.梁峁上天然植被很少,因梁峁至沟底的各种流水侵蚀活跃,谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍,水土流失严重。在主河及支流河谷中,均可见河漫滩口及一、二级阶地,此种地形分布面积大而且连续。阶地类型主要为堆积阶地,但冲蚀层厚度较薄,一般为10m左右。在较大的冲沟口处,多分布有冲洪积或坡洪积堆。
黄土隧道顶部覆盖着新第三系上新统三趾马红土层(N2),为棕红色粘土,夹钙质结核,底部常见砂砾石层。结构致密,呈硬塑状,属低液性粘土。天然含水量较低,一般在10%左右,无胀缩性,垂直节理发育,堆积厚度变化较大,2-40m不等。
在三趾马红土之上为中更新统离石黄土(Q2eol),属浅黄色、褐黄色、粉质粘土,夹有数层古土壤,含钙质结核,为硬塑状,结构较致密,天然含水量很低,垂直节理发育,厚度10m—100m.隧道地区地层中主要发育两级节理,一组近南北向,一组近东西向,节理密度大多为2~3m一条,局部地段0.5~1.0m一条。在强风化带,节理裂缝的张开程度和密度明显增加,沿节理裂隙附近,岩石风化程度增强,强度明显降低。
3、黄土隧道工程施工
3.1黄土隧道的施工方法黄土隧道施工前,应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位,在施工时要加强支护措施,防止坍塌,以保施工安全。
施工中应遵循“重地质、超前报、管超前、弱爆破、少扰动、短进尺、架紧贴、强支护、早喷锚、勤量测、修设计、调自承、严治水、紧封闭”的施工原则,施工工序紧凑,精心组织施工。
开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法),初期支护紧跟开挖面施作。
黄土围岩开挖后暴露时间过长,围岩周壁风化至内部,围岩体松弛加快,进而发生坍塌。因此,宜采用复合式衬砌,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护,以形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆,管棚支撑加固围岩。在初期支护基本稳定后,进行永久支护衬砌。衬砌背后回填要密实,尤其要注意拱顶回填。
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,以免地面积水侵蚀洞体周围,造成土体坍塌。在有地下水的黄土层中施工时,洞内应施作良好的排水设施。水量较大时,应采用井点降水法将地下水位降至隧道衬砌底部以下,以改善施工条件,加快施工进度。在干燥无水的黄土层中施工,应管理好施工用水,不使废水漫流。
3.2黄土隧道施工注意事项
⑴首先做好洞口、洞门及洞顶的排水系统,并妥善处理好陷穴、裂缝,以免地面积水浸蚀洞体周围,造成土体坍塌;
⑵施工中如发现工作面有失稳现象,应及时用喷射混凝土封闭,加设锚杆,架立钢支撑等加强支护。混凝土喷射机压力不宜大于0.2Mpa;
⑶施工时要特别注意拱脚下墙脚处断面,如超挖过大,可用墙体同标号混凝土回填或用浆砌片石回填。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。钻锚杆孔时,宜采用干钻;
⑷黄土隧道施工,宜先做仰拱,如果不能先作仰拱时,为防止边墙向内位移,应在开挖与灌注仰拱之前,加设横撑梁顶紧,以防墙体变形;
⑸锚杆宜采用早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时,为防止喷射混凝土层塌落,可将Ф8mm的密钢筋网,置于紧贴开挖面,作为初喷混凝土层固定支撑。
4、黄土隧道管棚与支护黄土隧道施工时应严格按照黄土隧道的施工方法组织施工,在进洞之前先做好洞顶排水天沟等排水系统。
进洞时洞门先作超前支护,大管棚预注浆。大管棚采用Ф89×4mm,自拱顶向两边按间距40cm环形布设,倾角σ=2°~5°,每环30根,每根长10×2米。
在管棚施作时应着重检查以下项目:
⑴检查开挖的断面中线高程和开挖轮廓线是否符合设计要求;
⑵钢拱架安装垂直度允许误差(±20mm)、中线及高程允许误差(±5cm)均应在允许误差之内;
⑶在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角应不侵入开挖轮廓线,钻孔由高孔位向低孔位进行,孔径宜比管棚筋直径大20~30mm;
⑷检查接头管箍及注浆孔打设是否符合设计要求;
⑸管棚注入水泥浆时,封堵塞应有进料孔和出气孔。在出气孔流浆后,方可停止压浆。
在大管棚的掩护下,人工与机械配合采用环形开挖,中心留核心土,环形开挖从两侧边墙开始,最后开挖拱顶处,一次进尺控制在0.75~0.8m,坚决避免出现一次进尺太多。为使初期支护及早成环,开挖核心土时应距拱部开挖面不大于5米。
初期支护紧跟掌子面施做,断面成型后立即喷射不小于5cm厚的混凝土,封闭掌子面,安装钢拱架及锚杆后,再次喷射混凝土。黄土围岩钻孔易夹钻,如等锚杆安装好后再进行下道工序施工,施工进度将受影响,也不利于施工安全。如采取锚杆后行,且距离控制在2~3个循环之内,在喷射混凝土时先喷一半,锚杆检查符合设计及规范要求后,再将剩余混凝土部分喷平的方法,即安全又解决了施工进度问题。
核心土挖除后,应及早施做仰拱混凝土,浇筑仰拱混凝土前,要清理浮渣和淤泥,保证仰拱坐落在新鲜岩面或原状土上,仰拱一次浇筑长度为6m,及早使衬砌成环,确保围岩稳定不变形。
黄土隧道施工过程中,围岩监控量测系“新奥法”施工的重要组成部分,施工中必须严格按照有关图纸和规范执行,只有通过对围岩进行监控量测,才能正确地掌握围岩与支护之间的收敛动态,掌握围岩与支护的动态规律,并结合地质超前预报,客观评价围岩稳定性,进一步了解围岩的弹塑性区域,裂隙发育程度等,从而达到合理调整初期支护参数及调整预设计。
5、黄土隧道防排水施工控制
黄土隧道最怕水,因此,黄土隧道必须做好防、排水工作,使建成的隧道不渗、不漏,也是隧道施工成败的关键。在黄土隧道的施工中,要严格按照设计施工,因地制宜的采取“以排为主、防、排、堵、截相结合”综合治理原则,达到排水畅通,防水可靠,不留隐患的目的。具体方法是:初期支护期间,表面无水区的5m内,渗漏水区3m内,从拱腰至墙脚,每侧打不少于3个引水孔,孔深50cm,然后环形设Yas排水半管,外用1cm厚砂浆封闭半管表面。如遇局部有渗水、涌水,应调整半管安放位置,或视情况增加半管使用数量。排水半管布设好后,应仔细检查初期支护表面有无渗、漏水现象,检查合格后再进行下道工序施工。
在铺设土工布(400g/m2)前,应检查初期支护表面是否平整,如有钢筋或锚杆头外露,应割除并用砂浆抹平,使喷混凝土表面凹凸高差不超过土±5cm;喷混凝土表面符合要求后再铺设工工布,既能保护防水板免遭破坏,又能起到渗水作用。土工布用衬垫贴上,再用射钉枪钉上水泥钉锚固,水泥钉长不得小于50mm.拱顶平均3-4点/m2,边墙2-3点/m2.土工布铺设20m后,再铺设改性LDPE防水板,铺设的防水板必须符合国标(GB12953——91)中各项指标的要求,为减少接缝,采用幅宽5~7m的防水板。采用专用熔接器热熔粘接防水板接缝,搭接部分不得小于80mm,粘接剥离强度不得小于母体拉伸强度的80%.采用真空加压法检测防水板接缝粘接强度。在0.2Mpa压力作用下5分钟,粘接强度不得小于0.16Mpa.防水板铺设固定工艺见图2隧道纵向排水采用中心排水管沟和行车道边缘两侧设纵向排水沟的方法,将衬砌的水排出洞外。纵向排水管沟在隧道设计中是常见的主要方法,但要注意在施工中杂物、地下水夹带的矿物质、泥砂在排水管沟内积蓄,将排水系统堵塞,使排水系统失去作用,影响建成的隧道正常运营。为防止排水管沟堵塞,在初期支护与二次衬砌之间沿隧道纵向全长与隧道同坡设置Ф160×5mmPVC半花管,在1/2断面内梅花状每隔5cm钻一个Ф6mm的圆孔,再在半圆管上部用1-2cm碎石充填。为了便于对纵向排水管沟的定期疏通,施工中经常采用管道疏通机进行疏通。为使积水及时排出洞外,在两侧墙脚每隔50m对称布设检查维修孔。管沟内积蓄的水经检查孔由横向排水管沟(PVCФ160×5mm)通过行车道边缘排水沟或中心排水管沟排出洞外。为便于维修,在边缘排水管沟或中心排水管沟每隔200m设一处沉淀检查井,排水系统形成即便于维修检查,又能“畅通无阻排水”的网络体系,通过动态排水,实现隧道不渗水、不漏水,确保正常运营。
关键词 铁路隧道 防排水 施工工艺
1、衬砌背后排水系统
1.1盲管及泄水管的设置和材料要求
(1)拱墙初期支护与二衬之间环向设φ50带孔波纹管透水盲管,间距宜为8m,当水量较大时,可在水量较大处增设1~2道,集中出水部位应设独立盲管引排,其管径应根据围岩渗水量的大小确定;距侧沟沟底30cm以上墙脚处纵向设置φ80带孔波纹管透水盲管,纵向盲管应设在衬砌边墙脚处防水层外,纵向坡度不得小于2‰,一般与线路纵向设计坡度一致;环向盲管在边墙底部通过纵向软管式盲沟与隧道洞内侧沟相连;盲管应具有一定的弹性,透水性好,能承受0.5Mpa的压力,并不易锈蚀。
(2)洞内设置双侧排水沟加φ600mm中心排水管,中心排水管与侧沟以φ100mmPVC横向排水管连接,该排水管纵向间距30m;电力电缆槽及通信、信号电缆槽底部设泄水槽φ50,纵向间距5m。
1.2盲管的安装
1、基面处理
对于洞内涌水或地下水位较高的地段,可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。
2、排水盲管施工工艺
环向、纵向排水盲管施工工艺主要为:钻孔定位、安装锚栓、铺设盲管、捆绑盲管、盲管纵向环向连接。
2、防水层防水
2.1一般规定及材料要求
采用复合式衬砌的隧道,在初期支护与二次衬砌之间采用分离式防水层,分离式防水层由防水板和土工布缓冲层组成。防水层由ECB防水板和土工布缓冲层组成,防水板厚度不小于1.5mm,土工布重量不小于400g/m2.防水层拱墙铺设。
2.2基面处理
1、铺设防水层的初期支护表面如有明显漏水,要对喷射砼背后进行注浆处理或凿槽埋管引排,保持基面无明显渗漏水。
2、基面上不得有尖锐的毛刺部位,特别是喷射砼表面经常出现较大的尖锐的石子等硬物,应对其进行凿除干净或用1:2.5的水泥砂浆覆盖处理,避免浇筑砼时刺破防水板。
3、基面上的钢管、钢筋、锚杆头、铁丝等凸出物,用氧焊把凸出物从根部割除,凹凸不平处采取补喷或用水泥砂浆抹平处理。
2.3铺设工艺
2.3.1 铺设缓冲层土工布
1、铺设土工布前,先检查布设的排水盲管是否符合设计和相关规范要求,对不符合要求的进行返工处理。
2、铺设土工布时先在隧道拱顶部位标出纵向中线,并根据基面凹凸情况留足富余量,由拱顶向两侧边墙铺设。
3、专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置,拱部间距0.5~0.8m,边墙0.8~1.0m。土工布幅间搭接宽度不应小于10cm。
2.3.2 铺设ECB防水板
防水板铺设包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板铺设、防水板焊接等环节。防水板铺设施工要点:
(1)铺设前进行精确放样,进行试铺后确定放水板一环的尺寸,尽量减少接头。
(2)专用台车就位,专用台车的行走轨道为同一轨道,轨道的中线和轨面高程允许误差为±10mm。
(3)防水板铺设超前1~2个衬砌长度。铺设采用从拱部向边墙环状铺设,松紧应适度并留有余量。两幅防水板的搭接宽度不小于15cm,分段铺设的防水板边缘部位应预留至少60cm的搭接余量,并对预留部位进行有效的保护。
3、施工缝、变形缝防水
二次衬砌的变形缝、施工缝是隧道施工的薄弱环节,也是隧道工程防水的重点,在施工中要高度重视。
3.1施工缝、变形缝的留置及材料要求
1、二次衬砌的施工缝每8-12m一道(或与衬砌模板台车衬砌长度一致),环向施工缝防水采用中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带。纵向施工缝防水措施为中埋式钢板止水带+遇水膨胀止水胶。
2、变形缝在地层承载力显著变化、隧道衬砌明暗分界处、断面明显变化处设置,变形缝的宽度为20mm。采用中埋式钢边止水带+背贴式橡胶止水带+聚硫密封胶胶填缝两道防水措施。变形缝防水选用的嵌缝材料,要求最大拉伸强度不小于0.2Mpa,最大拉伸率应大于400%。
3、施工缝中埋式橡胶止水带采用S型橡胶止水带,宽度为300mm,厚度为8mm。变形缝中埋式钢边橡胶止水带采用B型橡胶止水带,宽度为300mm,厚度为10mm。
3.2施工缝、变形缝施工
3.2.1中埋式止水带的施工
1、施工方法:在浇混凝土前,中埋式止水带利用附加钢筋、卡子、铁丝、模板等将止水带固定,并使其在界面部位保持平展,接头部分粘接紧固,再以适当的距离震荡混凝土来定位止水带,使其与混凝土良好的结合,从而起到止水作用。
2、施工要点
(1)止水带安装前,检查施工缝或变形缝附近1m范围内初期支护表面是否有明显的渗漏水,如有则采取必要的挡堵和引排措施。
(2)按断面环向长度截取止水带,使每个施工缝或变形缝用一整条止水带,尽量不采取搭接,如因材料长度原因,需要搭接时,环向止水带搭接位置设置在起拱线以下边墙。
(3)当止水带不能避免有接头时,一般采取的形式有搭接、符合连接、对接等。
(4)中埋止水带安装时要使其在界面部位保持平展,更不能让止水带翻滚、扭结,位置要准确、固定牢靠。
(5)中埋式止水带在转弯处应做成圆弧形,橡胶止水带的转角半径不得小于200mm,且转角的半径应随止水带的宽度增大而增大。
(6)中埋式止水带要固定在挡头模板上。中埋式止水带先施工一侧混凝土时,其端头模支撑要牢固,严防漏浆。固定止水带时不能在止水带上穿孔打洞,不得损坏止水带本体部分。
3.2.2止水条的施工
1、施工方法:水平施工缝在先浇筑混凝土初凝后、终凝前根据止水条的规格在砼端面中间压磨出一条平直、光滑槽。环向或竖向施工缝、变形缝采用在端头模板中间固定木条或金属构件等,混凝土浇筑后形成凹槽。
2、施工控制要点:
(1)环向施工缝或变形缝拆除端头模板,将凹槽压平、抹光,凹槽的宽度略大于止水条的宽度1~2mm。
(2)止水条安放前,先将已浇筑混凝土端部施工缝处充分凿毛、清洗干净。止水条若有搭接,可将止水条切成对口三角形,用氯丁胶水粘结对接,也可采取止水条搭接,搭接长度不得小于50mm,搭接要粘结牢固,接口处不得有空隙。
(3)安装前先在凹槽内涂抹一层胶粘剂,止水条顺凹槽拉紧嵌入,确保止水条与槽底密贴,并用水泥钉固定牢固,同时在端部混凝土面上涂抹一层界面剂。
(4)在混凝土浇筑前,先在纵向施工缝基面铺设25~30mm厚、水胶比为1:1的水泥砂浆,确保新老混凝土结合牢固。
4、结束语
铁路隧道防排水系统是一项施工繁琐、要求严格、隐蔽性强的工程,它施工质量的好坏直接影响着整个隧道的施工质量和施工进度,特别是今后的正常运营。因此,应加强对每道工序的施工质量控制,严格按规范施工确保施工达到设计效果,使隧道防排水工程质量得到保证。
参考文献
中国铁道部出版社《最新铁路工程施工组织设计与施工技术指南及质量通病防治使用手册》
TB10003—2005 铁路隧道设计规范
铁建设【2010】241号 高速铁路隧道工程施工技术指南
在对断层破碎带与隧道的关系进行研究前,首先应当对断层的基本类型加以明确,根据断层两盘相对位移的关系,大体上可将断层分为以下三种类型:其一,正断层。此类断层主要是指沿着断层岩石面的倾斜方向下盘相对上升,上盘下对下降的断层。这类断层的形成主要与张拉力和重力有关,其断层面的倾角相对比较陡峭,断层线以平直居多;其二,逆断层。此类断层具体是指下盘相对下降,上盘相对上升的断层,多数都是在地壳挤压作用下形成的,断层的两盘多数都处于闭合状态;其三,平移断层。此类断层则是指两盘沿着断层走向发生相对位移,断层面近乎于直立,倾角较陡,一般都是在地壳水平运动过程中,在受剪切力的作用下而形成的。
1.1断层破碎带
断层破碎带主要是因为断层两盘在相对滑动的过程中,使两侧的岩层遭受挤压作用而破碎,进而形成的长条状且方向一致的破碎带,它的宽度与岩石的性质、断层距离以及断层性质等因素有关。按照破碎带中岩石的破碎程度可将之分为角砾岩、断层泥、磨砾岩等几种类型。
1.2断层破碎带与隧道的关系
当隧道工程穿越断层地段时,隧道施工难度的大小一般取决于断层的性质、破碎带结构中岩石的破碎程度、含水性以及断层活动性等因素。当施工方法、机械设备等条件相差不大时,断层破碎带与隧道之间的关系直接影响施工难度和工期。通常情况下,当隧道的轴线无限接近于垂直构造的方向时,且断层规模较小、宽度不大、含水量较低时,施工难度较小;如果隧道的轴线与构造方向斜交或是平行时,隧道穿越破碎带的长度会随之增大,并且会伴随出现较为强大的侧压力,为了确保施工安全,此时必须对隧道支护体系进行加强,并及时进行封闭。
2.高原隧道工程穿越断层破碎带的施工技术
在高原隧道工程建设过程中,时常会遇到穿越断层破碎带的情况,为了确保隧道施工顺利进行,必须采取合理可行的施工技术,下面对此展开详细论述。
2.1施工方法
(1)超前地质预报。
在隧道开挖穿越断层破碎带时,常常会出现坍塌、突水等问题,为了保证施工安全、有序进行,应当在隧道施工过程中,采用超前地质预报。该方法是确保隧道穿越断层破碎带施工安全的有效途径之一。应当对穿越断层破碎带的隧道进行地质调查,并按照隧道已有的勘察资料和隧洞内开挖作业面的地质描述,借助相关工具,对作业面前方的地质情况进行推测,同时,在隧道开挖的过程中依据超前地质预报的实际情况进行随时补充,借此来了解即将穿越的破碎带的位置、宽度等情况,制定有针对性的施工技术措施,确保施工顺利进行。
(2)加固圈。
这里所指的加固圈就是利用超前小导管+水泥浆液在隧道拱部120度范围内的四周形成强度与厚度足够的加固拱,借此来提高围岩自身的承载能力和稳定性。
(3)正台阶法。
这是隧道穿越破碎带时较为常用的一种开挖方法,在开挖过程中,要遵循短进尺、强支护的开挖原则,上下台阶的高度差应当合理,并采取左右交错的方式进行开挖。同时,要控制好两个台阶之间的纵向距离,这样有助于极早落底。此外,开挖之后,要尽可能减少围岩在外界环境中的暴露时间,及时进行初期支护。
(4)初期支护。
常用符合设计要求的混凝土对隧道掌子面进行初喷封闭,随后采用工字钢制作钢拱架,并在纵向上用钢筋进行连接。
2.2施工技术要点
(1)导管布设。
在施工中,确保小导管的布设位置与角度符合设计要求是比较重要的环节。同时,可采取钻孔打入法对小导管进行施工。
(2)浆液施工。
对于岩体破碎程度较为严重、裂隙较为发育、空隙较大的围岩而言,采用超前预注浆的方法进行施工存在一定的难度。在具体施工过程中,预防浆液大量流失、控制注浆液是关键环节,也是确保加固圈安全、稳定、可靠的有效途径。
①注浆参数的合理确定。
在工程没有特殊要求的前提下,小导管施工的水泥浆液水灰比可以确定为0.8-1.0左右,水玻璃的浓度为30-35左右,两者混合后的体积比为1:0.3-1:0.8,注浆压力最小不得低于0.5MPa,最大不得超过10MPa。
②注浆准备。
在正式注浆前,应当先对注浆管路进行认真检查,借此来确保管路通畅、机械性能良好。当各项准备工作全部完毕之后,应进行现场注浆试验,从而确定最佳的注浆参数,并以此为依据进行施工。
③注浆要点。
采用液压双液注浆泵将预先配制好的浆液注入到小导管当中,注浆可以采取两次间歇的方式进行。第一次注浆时,应当适当减少水灰比,并增加水玻璃的掺入量,注浆压力应当控制在0.5-1.2MPa这一区间范围内,并在钻孔内有浆液流出时停止注浆,随后间隔3-5h左右,进行二次注浆。在第二次注浆时,应当将注浆压力提高在1.5-10MPa,并在浆液注入量低于20L/10min时,停止注浆。
2.3监控量测
隧道穿越断层破碎带的施工中,为了确保施工质量,必须进行监控量测,可将监控的重点放在对拱顶下沉及周边收敛上。对隧道开挖作业面的观测应当在每次开挖完成后进行,当地质情况变化较小时,可每天观测1次;初期支护至少每天观测1次;水平收敛与拱顶下沉的量测可以采用相同的频率,当拱顶的下沉量相对较大时,除了要加强对拱顶下沉的量测之外,还应当对拱腰和基底进行量测。
2.4施工注意事项
为了确保施工质量,应当对如下事项加以注意:其一,在钻孔前,应当对孔位进行精确测定,并对每个测好的孔位进行编号。在钻孔时,为防止孔斜等情况的发生,可以采用测斜仪,并对小导管的打入方向进行严格控制,同时,做好各个钻孔的记录。若是发现某个孔的误差超过设计或是规范标准规定的限值时,必须及时进行处理,如果终孔之后,仍然超限则应当采取注浆封孔的措施,并在其达到一定强度之后,在原位上重新钻孔。其二,注浆时若是发现较大的空洞,应当先注入一定量的水泥浆液,或是混凝土,然后再进行注浆。
3.结论
关键词:防水工程防水板抗渗混凝土
公路隧道工作的防排水工程对隧道使用寿命正常运营和安全起着举足轻重作用,现将丹本高速公路下马塘隧道防排水施工工艺作一介绍并对一些重点进行分析探索。
1工程概况
丹本高速公路下马塘隧道为双线隧道,左线长1070m,又线长1030m,位于辽宁省本溪满族自治县下马塘镇,地处辽东山区。属低山丘陵区,山势陡峻,地表植被发育。年降水量865~1203mm,地下水主要接受大气降水补给。主要地址为下元古界辽河群盖县组三段千枚岩,洞身设计位置均在地下水位以下。在隧道开挖过程中,断裂带、节理裂隙发育会有滴水或渗水现象,局部有小股涌水。
2隧道防排水施工要点
为了能做好下马塘隧道的防排水工程,我们通过熟悉设计图纸,充分理解防排水设计意图和设计目的,根据以排为主、堵、截、引相结合的设计思路,并结合以往排水施工的经验和教训,除按设计布置排水设施外,还在地下水多的地方增设排水设施,同时认真按设计做好三道防水屏障,使水顺利排到洞外。为克服以往施工中存在重主体轻防水的思想,定期对干部职工进行思想质量意识教育、提高全员质量意识,实行逐级岗位责任制,并认真落实“三检”制,严格过程控制,消除质量隐患。
21初期支护时通过“引、截、排”相结合作好的第一道防排水防线
根据开挖时围岩的实际涌水情况,详细作好记录,并作相应的引、排措施。当涌水较集中时,喷锚前先用开缝磨擦锚杆进行导水,当涌水面积较大时,喷锚前设置树枝状软式透水管排水,当涌水严重时设置汇水孔,边排水边喷射。喷锚完成后,使开挖岩石面与喷射混凝土之间形成排水用的汇水孔,使围岩涌水、渗漏水通过设置的汇水孔等排水装置流向墙脚纵向软式透水管,再由引水管排到隧道中心排水沟内。初期支护通过引水导管的引导及喷射混凝土的堵截作用形成永久性地下水排水设施。经过这样的处理,使围岩的大部分地下水通过排水设施排出洞外,喷混凝土后混凝土表面渗水现象很少,真正起到了防水作用。
22通过初砌柔性防水和背面排水工程的设置,形成防排水第二道防线
221背面排水管安装
二次衬砌前,先对初期支护喷锚混凝土表面的锚杆和钢筋网断头及凹凸不平的部位进行修凿、喷补,使混凝土表面平顺,符合铺挂柔性防水的要求。然后按设计要求在拱部和边墙环向挂设Φ50mm软式透水管。喷混凝土表面有渗漏水时,根据渗漏水的多少采用透水管引导,或再增加环向软式排水管,并用塑料锚固螺栓绑牢。
222隧道软性防水板安装
LDRE软式放水板铺设前,应先检查防水板的质量,检查背面排水管安装是否符合设计要求。安装LDRE放水板时,应先根据防水板的尺寸,布置好塑料锚固螺栓的位置,用电钻钻孔安装塑料锚固螺栓,用螺钉和垫圈环向整体铺挂防水板,用专用塑料焊接机及时焊接,保证拱接宽度和焊缝宽度,根据喷射混凝土面的平顺程度在每两个加固点都留有一定的富余量,衬砌时才能使防水板喷射混凝土面密贴。铺设防水板施工工艺如图。
(1)准备工作:检查喷射混凝土及背后排水管,检查防水板质量。
(2)焊接工艺
A焊接温度应控制在200~270℃为宜,并保持适当的速度即控制在01~015m/min范围内;
B搭接尺寸:搭接尺寸为10cm;
C焊缝宽度:焊缝宽度一般为25cm;
D焊接作业:在铺设防水板时,固定工序必须和焊接工序紧密配合。铺挂固定应超前于焊接工作。
a)采用焊接双缝焊接开始前,应在小块塑料片上试温。
b)焊缝若有漏焊、假焊应予补焊;若有烤焦、焊穿处以及外露的固定点,必须用塑料片焊接覆盖。
c)焊接接头应平整,不得有气泡折皱及空隙。
(3)防水板施工注意事项:
A绑扎钢筋和安装模板及台车时,应防止碰撞和刮破防水板;挡头板的支撑在接触到防水板处必须加设橡皮垫层;
B浇筑混凝土时,应防止碰击防水板,二次衬砌中埋设的管料与防水板间距不少于5cm,以防止破损防水板,浇注时应有专人观察,发现损伤应立即修补;
C安装孔位要严格控制方向和排列距离,避免安装时搭接困难。
(4)特殊情况下的处理办法:
A在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧,为避免破裂,可根据范围大小,将该处塑料防水板破开,另裁一块防水板破口内使其紧贴岩壁,然后再将新旧两块防水板焊接成整体;
B大面积漏水或有股水的地段必须先用油布、薄膜、塑料布等材料,将水引离施工工作面,待防水板铺设到适当位置时,再行拆除,引水顺防水板后流下。
3通过浇注抗渗混凝土及埋设沉降缝和施工缝止水带构筑防水第三道防线
防水衬砌既在拌制的混凝土中添加防渗防裂的BR-3膨胀剂,增加混凝土的抗渗能力,衬砌模板使用简易衬砌台车,保证砼的供给。
231防水衬砌灌注方法
(1)每组衬砌的灌筑工作应从离开混凝土泵的最远处开始,这样有利于连续作业。
(2)为了使混凝土输送管路安设后不再移动,靠近灌筑工作面的输送管接有软管,并在作业窗口设有漏斗。
(3)灌注时左、右侧应分层平衡施工,每灌一层,应用振捣器捣固密实。
(4)为了便于拱圈封顶密实,我们在台车顶部预留5个作业窗口。在每个作业窗口上焊有封顶时压时混凝土的管道。封顶时把作业窗上压时混凝土管口与混凝土输送管连接,用输送泵直接给压把混凝土压入拱圈顶,当输送泵的工作压升到正常工作压2倍甚至更高时,停止加压,并把作业窗口混凝土管封闭。然后再把混凝土输送管接到下一个窗口,直到全部作业窗口都压混凝土完毕。
232施工要点及注意事项
(1)混凝土拌和时要按配合比严格计算。
(2)混凝土衬砌用输送泵作业。因此,粗骨料最大料径宜于30mm以下,水灰比为0.51,坍落度控制在7~10cm。
(3)防水混凝土施工,每组尽可能一次灌筑完成。
(4)灌注混凝土的入模自落高度超过1.5m时应设有串筒将混凝土送入。
(5)施工中预留的施工缝要留有凹槽和安装止水带,为了使接缝紧密结合,灌筑前均将接缝表面凿毛,清理杂质,用水冲洗干净,并保持湿润,再铺上厚20~55mm厚的同配比水泥砂浆。
(6)防水混凝土必须振捣密实,插入式振捣器插入间距不超过其有效半径的15倍,避免欠振、漏振和过振现象,施工缝和预埋部位尤需注意振捣密实,要防止振捣器触及模板、止水带及预埋件。
2.4作好排水设施,确保排水畅通
按设计要求埋设横向排水管,安装好中心保温沟、边沟,保证设计顺坡和接缝密实。
施工要点:
2.4.1中心保温沟、边沟等预制件安装时,预制件接头要用沥青麻絮填塞密实,外面用灌涂热沥青的油毛毡围裹两道,以防漏水,并确保设计坡度以便流水顺畅。
2.4.2埋设的离心花管上半面布有梅花形孔眼,在盖好无纺布后用炉渣填满压实。
2.4.3中心排水管出口要按设计要求做好保暖措施。
在水月寺镇高兰村有一处分离式的卧佛山隧道,线路整体地形起伏较大,高差悬殊。隧道左线进口桩号为ZK96+798,设计标高为435.738m,出口桩号ZK101+250,设计标高为341.906m,长4452m,纵坡采用-2.100%。右线进口桩号为YK96+812,设计标高为435.444m,出口桩号YK101+269,设计标高为341.440m,长4457m,纵坡采用-2.100%。围岩级别Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,主要由微风化闪长岩、大理岩、硅质页岩和硅质岩、第四系可塑至硬塑低液限粘土等构成。地下水类型为基岩裂隙水,主要接受大气降水补给。按新奥法原理组织现代化施工,通过监测反馈来验证或修改支护参数,严格按施工程序指挥组织生产。在生产安排上,以隧道掘进为主线,根据设计图纸和现场的水文地质情况合理确定开挖步骤、循环进尺、开挖方案、初期支护型式,并保持各开挖工序相互衔接,同时积极安排防水、二次衬砌跟进平行作业。施工中易发生围岩变形过大或坍塌、瓦斯突出等情况,因此施工方法十分重要。
2该隧道地段施工技术
2.1瓦斯地段隧道供风该地段含有煤层且沿隧道纵向不连续分布。煤层沿隧道纵向的长度不一,其中左线2处、右线1处的煤层均为20m,其余均不足5m。煤层厚度0~0.9m,变化较大,倾角62~75°。经现场检测及计算,煤层最大瓦斯压力0.403MPa,瓦斯含量为0.998m3/吨,瓦斯涌出量为0.015m3/s。本工程采用钻孔排放和通风的技术措施处理瓦斯问题。钻孔排放主要是防治煤与瓦斯突出。在掌子面处,沿煤层的竖直平面均匀布设4个水平钻孔,采用电煤钻湿式钻孔,长度不小于20m且穿透煤层。这些钻孔与地质预报的超前水平钻孔相结合,经检验,有效解决了煤与瓦斯突出的问题。隧道所需的风量根据爆破排烟、隧道内同时工作的最多人数、瓦斯绝对涌出量、允许最小风速、排除施工机械产生的废气等计算;同时考虑到开挖存在2个工作面(先行导坑与后行导坑),设置2个独立的主风机风管(抗静电、阻燃),对2个掘进工作面独立通风,通风方式采用送风式(压入式)。采用2个轴流式通风机,风管直径均为1m,隧道横断面左右侧各设置1个。主风机风管末端距离开挖工作面20~30m,同时为增强掌子面的通风效果,在风管末端设置局扇,局扇风管口距离开挖工作面的距离2~5m。通风风速要求大于1m/s,另外在瓦斯容易聚集的地方(开挖面上部、采空区、衬砌台车内部等)进行局部通风。
2.2煤层地段开挖方法与支护隧道开挖采用单侧壁导坑法,先行导坑宽度约0.5倍洞宽,先行导坑与后行导坑的掌子面之间距离20m左右。开挖时每循环进尺0.6m,预留变形量0.1m。揭煤施工采用微震动爆破法,过煤施工时在岩石炮眼中装药并采用松动爆破法。管棚采用外径89mm、壁厚6mm的热扎无缝钢花管;管体注浆孔孔径8mm、纵向间距15cm,呈梅花形布置,管体尾部2m作为止浆段。管棚长度20m,由每段长4~6m的钢管采用丝扣连接而成;相邻管棚的接头前后错开且不小于1m;同一断面上的管棚接头数量不超过50%。管棚施工前,安装管棚导向拱架,采用引孔顶入法施工。喷射10cm厚C25混凝土封闭工作面后,采用水灰比为1:1的水泥浆进行注浆,注浆压力1~2MPa,压力维持时间5~10min。注浆后及时清理管内浆液,插入钢筋笼,用水泥砂浆填充密实。超前导管采用外径50mm、壁厚5mm的热扎无缝钢花管;管体注浆孔孔径6mm、纵向间距15cm,呈梅花形布置,管体尾部1.05m作为止浆段。导管长度5m,环向间距0.4m、纵向间距1.2m,外插角10°。采用上述水泥浆进行注浆,注浆压力0.5~1MPa,压力维持时间5~10min。注浆前,同样采用喷射10cm厚C25混凝土封闭工作面;注浆超过8h后才能开挖掘进。两导坑界面处采用喷混凝土和临时钢支撑支护。经现场检测,变形满足要求,因此该处不再设置导坑锚杆。但考虑到安全需要,施工期间对临时钢支撑及该处的围岩变形进行持续监测。煤层地段开挖、支护等各项工序应尽量缩短时间、前后衔接紧凑,以降低安全风险。
3各种复杂地质条件下隧道施工技术
3.1溶洞地质条件的施工技术溶洞的溶蚀作用非常明显,在隧道施工中难免会出现溶洞现象,因此,在溶洞地区修建隧道过程中,应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等,从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区,应该采取全面的预防措施,预防出现然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况,从根本上确保施工的安全。在隧道穿过岩溶区中,其岩层比较稳定,且溶洞发育应该完整,地下水量不大的情况下,可考虑采取探孔或物探等方法,以掌握实际的地质条件。如果溶洞穿越暗河水囊等岩溶区,首先应该采取超前钻探及时,提前解决施工中的排水问题。在突发量涌水、流石流泥、崩坍落石的情况下,可采取平导作为泄水通道,顺利开辟掘进工作面积。总之,“引、堵、越、绕”等方法可及时处理岩溶地段隧道出现的溶洞现象。
3.2松散地层地质条件的施工技术松散地层结构松散,容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖隧道,应该尽量减少对围岩的干扰,大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则,或者采取超前注浆改良地层和控制地下水等方案。
(1)超前支护。在隧道开挖前,采取超前支护方法,可避免在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括:超前锚杆方法、超前管棚法等。工作面条件与支架适应条件对照表。
(2)超前小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线,按照规定的角度置入管壁带孔的小导管,在施加压力的同时,向管内压注水泥,以增强岩体的稳定性,起到超前预支护作用。
(3)降水、堵水方法。松散地层中的含水量,造成隧道施工中存在各种隐患。因此,在施工中综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面隧道两侧布点等方法。在隧道施工中,结合隧道埋深以及工程水文地质条件,综合考虑技术经济条件,从而采取可行性的技术,切实提高工程质量水平。
3.3流沙地质条件的施工技术流沙大多呈糊浆状,容易出现围岩失稳坍塌、支护结构变形等危险情况,不利于安全的隧道施工。因此,在治理流沙地质情况之前,应该先及时处理水流情况,特别需要减少沙层的含水量。在流沙地质条件下,可采取以下综合处理措施:首先了解流沙特性以及地质构成结构,分析粒径分布、塑性指数等,从而采取因地制宜的治理方案。在开挖过程中,采取自上而下分部进行,先护后挖,密闭支撑,边挖边封闭,控制沙粒从支撑缝隙中流出。或者采取超前注浆技术,以改善围岩结构,再继续开挖,避免对洞身衬砌造成破坏。按照施工组织设计要求,结合施工现场实际条件,从而制定可行性、经济性的施工方法,确保施工质量的提高。
4结束语
关键词:下穿施工;既有隧道
中图分类号:U455文献标识码: A 文章编号:
ABSTRACT:With the large-scale construction of city track traffic, the engineering cases that subway tunnel under construction by the new subway lines or similar underground structure are growing with each passing day, how to effectively analyse the influence degree of under construction to metro tunnel, to take targeted measures to control the influence of under construction in a safe range, is the main technical bottleneck of the current undercrossing existing subway tunnel engineering. This artcle analysises the influence of the buried depth of tunnel, crossing under the influence scope and the reduction degree of influence factors to shield tunnel, composite supporting tunnel and the excavation and cast-in-place box type structure.
Keywords:subway protection;the existing subway tunnel
前言
如果说二十世纪是地上工程蓬勃发展的世纪,那么二十一世纪必将是地下工程的世纪。随着我国国民经济的迅猛发展,城市的发展导致了城市规模不断扩大,城市化进程逐步加快,城市人口急剧增加,对城市交通运输的压力越来越大。地铁已经成为人们出行的一种主要交通方式,对城市的交通疏导发挥着无法取代的作用。
地铁施工除了考虑自身因素外,还需要考虑与既有线路的关系,包括下穿既有线路、上穿既有线路和平行既有线路等。在三种关系中,下穿既有线路无疑是影响最大的一类,一旦发生问题将会影响既有线路的运营通车,导致破坏性的后果。地铁自身极大的运输能力对于缓解城市交通压力起到了很关键的作用,一旦地铁发生情况并且影响了运营的要求,地铁的停运将会对其社会效益和经济效益产生极大的危害,因此就需要对下穿施工对既有线路的影响进行研究分析,为以后的铁设计和施工提供一定的借鉴意义。
地铁隧道常见的结构型式主要有盾构隧道、矿山法隧道和明挖法隧道三种,本文中通过建立力学计算模型,从既有隧道结构埋深的大小、下穿施工的影响范围和下穿施工的影响程度三个方面探讨了下穿施工过程中三种隧道的沉降变形情况。
1. 力学计算模型建立思路
为了能够比较真实全面地反映下穿施工对既有隧道结构的影响,并充分考虑到地铁隧道结构自身的特点,本文采用了荷载-结构法的基本思想,将地铁隧道结构下部土体简化为地基弹簧,上部及两侧的土体简化为压力荷载,建立了荷载-结构-基床系数折减法力学模型,通过对隧道结构下部土体基床系数的折减来模拟下穿施工对其影响的大小,具体主要分为两个方面的折减:
(1)下穿工程多种多样,模型中通过变换既有隧道下部土体基床系数的折减系数来实现各种工况;
(2)下穿工程的施工方法、下穿净距以及地层条件也各不相同,模型中采用在影响范围内对基床系数的大小进行折减来体现其影响程度。
2. 不同因素下下穿施工的影响
2.1 既有隧道埋深的大小
力学计算模型中分别取既有隧道埋深为4m、8m、12m,下穿影响基床系数的折减范围取为9m,基床系数折减为20MPa/m,三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-1~2-3。
图2-1下穿过程盾构隧道随埋深变化的沉降曲线
图2-2下穿过程矿山法隧道随埋深变化的沉降曲线
图2-3下穿过程明挖法隧道随埋深变化的沉降曲线
从图中可以看出,既有隧道在下穿过程中形成了以下穿中心为轴线的沉降槽,并在轴线位置处达到最大沉降值;随着既有隧道埋深的不断增加,沉降量不断增加。
同时可以看到,明挖法隧道的最大沉降量要明显小于盾构隧道和复合式支护隧道,主要体现在隧道的两端有了较小的隆起,主要是因为明挖隧道结构自身刚度大,整体性好,对于下穿施工的敏感程度相对较低。
2.2 下穿施工的影响范围
力学计算模型中分别取下穿施工的影响范围(基床系数折减的范围)为1.5m、3.0m、6.0m、9.0m和12.0m,并假定既有隧道埋深为8.0m,折减后的基床系数取值为20 MPa/m,三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-4~2-6。
图2-4下穿过程盾构隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
图2-5下穿过程矿山法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
图2-6下穿过程明挖法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线
从图中可以看出,既有隧道在下穿过程中仍然形成了以下穿中心为轴线的沉降槽,并在轴线位置达到最大沉降值;随着既有盾构隧道下部基床系数折减范围的不断增加,沉降量不断增大。
明挖法隧道结构与盾构隧道、复合式支护隧道结构一个比较明显的区别,随着折减范围的不断增加,隧道沉降等幅度的增大,没有较大幅度增大,而且最大沉降量都明显小于其他两种隧道。
2.3 下穿施工的影响程度
力学计算模型中分别取地基土基床系数折减为0MPa/m、20MPa/m、40MPa/m、60 MPa/m(其中0MPa/m表示下穿过程对既有隧道下部土体的扰动最大,地基土与隧道结构完全脱开,而60MPa/m表示下穿施工对既有隧道下部土体完全没有任何影响,为极端的情况),并取隧道的埋深为8m以及下穿的土体基床系数折减范围为12m,三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-7~2-9。
图2-7下穿过程盾构隧道随基床系数变化的沉降曲线
图2-8下穿过程矿山法隧道随基床系数变化的沉降曲线
图2-9下穿过程明挖法隧道随基床系数变化的沉降曲线
从图中可以看出,隧道同样在下穿过程形成了以下穿中心为轴线的沉降槽,并在轴线位置达到最大沉降值;随着既有盾构隧道下部基床系数折减值的减小而沉降量不断增大;当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时,隧道结构的沉降量增加较快,出现了“跳跃”现象,其中以矿山法隧道最为剧烈。
由计算结果可知,地下结构的周边土层对于控制结构的变形起着至关重要的作用,周边土层的好坏或存在与否对于结构本身的影响是不可忽视的。
结论
(1)三种常见的隧道结构在下穿过程都形成了以下穿中心为轴线的沉降槽,并在轴线位置达到最大沉降值,在同等条件下盾构隧道均为三种型式最大者,复合式支护隧道次之,明挖隧道最小,这与结构自身的刚度大小有着明显的关系;
(2)当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时,矿山法隧道的沉降变形出现了异于其他两种因素影响下的变化情况,可知周边的土体对于控制矿山法隧道的变形起着至关重要的作用;
(3)通过对三种影响因素的分析,了解了不同隧道结构的变化特点及规律,能够为今后的下穿工程提供一定的参考依据。
参考文献
[1] 白海卫. 新建隧道下穿施工对既有隧道纵向变形的影响和工程措施研究[D]. 北京交通大学硕士学位论文,2007
[2] 郭强. 某电力盾构隧道下穿地铁区间施工引起的轨道结构变形及动力特性研究[D].北京交通大学硕士学位论文,2010
关键词:灌浆技术;桥梁隧道施工;应用分析
中图分类号: U445文献标识码:A
前言
近年来,随着国民经济水平的发展,各类等级公路的建设进行的如火如荼,这在很大程度中方便了人们的生产和生活,在公路施工的过程中,桥梁与隧道的建设是其中的重要组成部分,与公路路基相比而言,桥梁与隧道施工具有一定的特殊性,对于施工方法的要求也更高,如果未掌握好施工技术,很可能导致公路在投入使用后出现各种各样的质量问题,提高桥梁与隧道的施工质量也成为施工管理人员关注的重点问题,就现阶段来看,灌浆法作为公路桥梁隧道中常见的施工技术,能够很好的防止桥梁隧道中各类病害问题的产生,下面就具体介绍灌浆法的类别及其具体的应用要点。
一、灌浆技术相关介绍
1、灌浆技术又称为压力灌浆法,即利用压力将固结浆液通过钻孔注入建筑物裂隙与土体孔隙中,改善其物理力学性能的一个过程。灌浆在注入裂缝后,能够以渗透、填充和挤密的方式挤出岩石和土体裂缝中的空气和水分,这样就能够将原先松散的土体凝结成一个整体,达到提升其水稳性和强度的目的。就现阶段来看,灌浆法包括高压喷射灌浆与静压灌浆两种,高压喷射灌浆时利用钻机将注浆管钻进土层预定位置,再利用高压设备将高压流喷射出来,当速度快、能量大的高压喷射流超过土体结构强度时,土粒便会剥落,其他土粒会按照一定比例与浆液重新排列行为固结体,这样就可以达到加固桥梁的作用。静压灌浆方式与之相比能够很好的解决桥梁与隧道的加固问题,也能够解决土体防渗问题,技术难度也较小,因此,在公路桥梁隧道的施工过程中,静压灌浆方式的应用范围更加的广泛。
2、灌浆方法及应用范围
(1)对于工程大裂缝,其处理办法往往为填充灌浆,因受荷载力作用的影响,桥梁隧道及地下溶洞等工程往往因此发生地质坍塌事故。现阶段,在桥梁隧道工程施工中,填充灌浆法的应用最为普遍。填充灌浆法的施工工艺:孔位放样钻孔(判断脱空界面、观察钻孔时返水情况)安装灌浆头、试压;配制浆液灌浆结束单孔灌浆封孔饱压。
(2)对于隧道侧壁维修及桥梁地基加固施工,渗透灌浆法的应用最为普遍,实践证明,其施工效果也相对更好。渗透灌浆法施工方法:借助渗透手段,将浆液填充至孔隙裂缝及岩土地层,待其凝结成为整体,岩土层使用强度便大幅度增加。
(3)压密灌浆法主要被应用于隧道工程施工,其施工方法:借助高压注浆的方式,将浓度较大的浆液灌注入岩缝内,与此同时,灌浆管端应该产生浆泡,此时,浆液依托灌浆压力的作用而进入岩缝,压密灌浆法灌注的浆液主要呈现出条状或脉状胶结层。
(4)电工化学灌浆法主要被应用在桥梁基础加固工程中,其施工方法:选定所需加固的岩层将正负两极分别插入底层将带孔金属管与正极一端相连,用于灌浆将正极一端与电源正极相连将正极另一端与电源负极相连,以确保电渗方向与注入压力方向一致。电动化学灌浆法的作用在于降低通电区域中层含水量,并通过形成渗浆通道,以便降压沿着渗浆通道流入地层深处,并最终形成结层。
二、灌浆技术在公路桥梁隧道施工过程中的应用
1、灌浆方案的设计
灌浆需要按照地质勘察、方案选择、灌浆试验、设计计算、修改优化的过程进行,具体的设计内容要包括灌浆标准的确定、灌浆材料的选择、施工范围的确定、浆液影响半径的设置、钻孔的布置、灌浆效果的评估等等。在公路桥梁隧道的灌浆处理过程中,对于强度较低的底层可以使用压密灌浆的方式进行处理,对于硬质的土层可以使用劈裂灌浆的方式进行处理,对于砂砾层则可以使用渗透灌浆的方式进行处理,灌浆方式能够单独使用,也可以组合使用。在灌浆顺序的决定上,对于砂砾层较多的地层,一般使用分段式灌浆的方式来处理,对于软弱地层,也可以使用以上的处理方式。
(1)灌浆材料通常分为粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材几类。在软土地基处理过程中,常用粒状浆材,而对于防渗、堵漏的加固工程,一般都要注入化学浆材。在浆材材料的配比设计方面,一般应该使用0.8:1-1:1水灰比的配合比浆液,对于浆液扩散半径的确定可以使用相应的计算公式来计算,如果地基较为复杂难以计算参数时,就要使用现场注浆试验的方式进行确定。
(2)在灌浆压力的确定方面,适度的灌浆压力能够有效提升土体强度、减少灌浆孔的数量,但是如果压力过大,就有可能破坏地基结构,为了解决这一问题,必须确定好地基的允许注浆压力。灌浆压力与地层强度、密度、初始应力等多种因素有关,往往难以预测到所有的因素,此时必须要使用现场灌浆试验的方式进行确定。一般情况下,灌浆压力的选择应该根据施工地区涂层埋深和性质进行确定,砂性土经验数值约为0.2到0.5MPa,粘性土经验数值约为0.2到0.3MPa,在由于环境因素、地基条件和灌浆目的不同难以确定参数的情况下,可以参考其他的施工工程进行确定。
2、在桥梁隧道中使用灌浆技术的一般要求
桥梁隧道施工中使用灌浆法是非常复杂的,以隧道施工为例,隧道工程使用灌浆技术需要注意很多问题,如果操作好了,就可以有效提升隧道质量,反之甚至会影响隧道的施工质量。在隧道施工中,总是会需要在同一个施工地点进行不同的灌浆施工。在进行注浆施工时,一般会先进行低压力注浆操作然后再进行高压力注浆操作。在实际操作中,要注意以下几点:
(1)当对隧道的衬砌部位进行灌浆施工时,一定要注意要首先进行回填灌浆工序,然后才能够对围岩进行灌浆施工,以达到固结效果。
(2)当施工的地方存在着帷幕灌浆或高压固绪灌浆工艺时,施工人员一定要先进行回填灌浆工序,然后才可以惊醒帷幕灌浆或高压固结灌浆。在这个过程中,一定要注意分层来搭设防渗帷幕。在完成水平的帷幕搭设后才能进行垂直帷幕的搭设。要避免为了赶工期,加快施工进度而不按施工顺序操作的情况出现。这样会对施工带来非常大的危害,也会造成材料的浪费,对施工是十分不利的。
(3)当隧道中需要使用钢板的衬砌时,一定要注意在完成混凝土浇筑施工环节后才能进行。也正因为如此,每一个施工环节都需要按照施工的顺序以及施工规定来严格施工。此外,当完成了钢板衬砌时,施工人员一定要注意在钢板上预先留下灌浆工程的作业孔洞,从而为接下来的施工打下基础。
(4)在对混凝土的衬砌以及围岩之间进行回填施工时,要保证在衬砌混凝土强度的百分之七十后才可以进行。在进行计算时,一定要在龄期的基础上进行。一般情况下,施工是在混凝土衬砌施工后14d进行。必要时,可以通过在衬砌混凝土中加入适量的早强剂来进行施工,这样就可以保证7d就达到28d的混凝土强度。施工单位一定要对衬砌混凝土的施工强度进行检验,保证其可以满足施工需要。
3、控制施工过程的质量
(1)严格控制钻孔之间的距离及钻孔排之间距离,孔位和终孔深的误差小于20mm。施钻之前,若发现会和其他管线冲突,要设法避开其他管线;若不能避开,上报监理并征得同意后,可移动孔位,并记录孔的实际位置。钻孔的倾斜度要符合要求。
(2)根据施工技术参数对施工现场进行控制,并记录好各项施工参数,如,高喷灌浆各项参数,浆液的材料和用量,以及故障的处理方法和结果。
(3)喷灌前要进行严格的试验和检查。并在孔口进行试喷,符合工程设计的要求之后再进行正式喷灌。
(4)为了保证高喷灌浆能够顺利的进入管中,终孔完成之后需要用新浆液置换干净孔内岩粉。
(5)高喷灌浆完成或因故造成喷灌短时间内中断时,要马上拔管进行清洗,避免浆液凝固造成无法拔管。
(6)由下而上进行高喷灌浆,当喷射注浆管的喷嘴抵达标高时,便可以进行喷射注浆。为了保障凝结体的密实度和灌浆的整体性,每次卸管喷射管后,其提升搭接长度要大于20cm。
(7)高喷灌浆过程如果没有冒浆现象,则可能是由于地层存在空隙出现漏浆,为此需要在空隙大的地段灌注大量的注浆,确保空隙填满。待正常冒浆后,再按建筑工程的设计要求提升速度。
三、结语
灌浆技术的应用在公路桥梁隧道施工中能够有效减少开挖工程量,同时,该种施工方式也不会受到天气因素的影响,操作方式相对简单,可以取得良好的社会效益,此外,经过造价比较,灌浆处理方式也有着一定的资金优势,值得在施工过程中进行推广。
参考文献:
[1]陈卓.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[期刊论文].交通标准化,2013,04(08)
[2]刘娟.公路桥梁混凝土施工质量控制[期刊论文].交通世界(建养.机械),2012(12)
【关键词】灌浆法;公路桥梁隧道施工;应用
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
近年来,随着国民经济水平的发展,各类等级公路的建设进行的如火如荼,这在很大程度中方便了人们的生产和生活,在公路施工的过程中,桥梁与隧道的建设是其中的重要组成部分,与公路路基相比而言,桥梁与隧道施工具有一定的特殊性,对于施工方法的要求也更高,如果未掌握好施工技术,很可能导致公路在投入使用后出现各种各样的质量问题,提高桥梁与隧道的施工质量也成为施工管理人员关注的重点问题,就现阶段来看,灌浆法作为公路桥梁隧道中常见的施工技术,能够很好的防止桥梁隧道中各类病害问题的产生,下面就具体介绍灌浆法的类别及其具体的应用要点。
1 灌浆法相关介绍
灌浆法又称为压力灌浆法,即利用压力将固结浆液通过钻孔注入建筑物裂隙与土体孔隙中,改善其物理力学性能的一个过程。灌浆在注入裂缝后,能够以渗透、填充和挤密的方式挤出岩石和土体裂缝中的空气和水分,这样就能够将原先松散的土体凝结成一个整体,达到提升其水稳性和强度的目的。就现阶段来看,灌浆法包括高压喷射灌浆与静压灌浆两种,高压喷射灌浆时利用钻机将注浆管钻进土层预定位置,再利用高压设备将高压流喷射出来,当速度快、能量大的高压喷射流超过土体结构强度时,土粒便会剥落,其他土粒会按照一定比例与浆液重新排列行为固结体,这样就可以达到加固桥梁的作用。静压灌浆方式与之相比能够很好的解决桥梁与隧道的加固问题,也能够解决土体防渗问题,技术难度也较小,因此,在公路桥梁隧道的施工过程中,静压灌浆方式的应用范围更加的广泛。
2 灌浆法在公路桥梁隧道施工过程中的应用
2.1 灌浆方案的设计
灌浆需要按照地质勘察、方案选择、灌浆试验、设计计算、修改优化的过程进行,具体的设计内容要包括灌浆标准的确定、灌浆材料的选择、施工范围的确定、浆液影响半径的设置、钻孔的布置、灌浆效果的评估等等。在公路桥梁隧道的灌浆处理过程中,对于强度较低的底层可以使用压密灌浆的方式进行处理,对于硬质的土层可以使用劈裂灌浆的方式进行处理,对于砂砾层则可以使用渗透灌浆的方式进行处理,灌浆方式能够单独使用,也可以组合使用。在灌浆顺序的决定上,对于砂砾层较多的地层,一般使用分段式灌浆的方式来处理,对于软弱地层,也可以使用以上的处理方式。
在浆材材料的配比设计方面,一般应该使用0.8:1-1:1水灰比的配合比浆液,对于浆液扩散半径的确定可以使用以下的计算公式来计算:
其中,k为砂砾土渗透系数;h为灌浆压力水头;t为灌浆时间;n为砂砾土空隙率;为浆液和水的粘滞比;R为浆液扩散半径;为灌浆管半径,如果地基较为复杂难以计算参数时,就要使用现场注浆试验的方式进行确定。
在灌浆压力的确定方面,适度的灌浆压力能够有效提升土体强度、减少灌浆孔的数量,但是如果压力过大,就有可能破坏地基结构,为了解决这一问题,必须确定好地基的允许注浆压力。灌浆压力与地层强度、密度、初始应力等多种因素有关,往往难以预测到所有的因素,此时必须要使用现场灌浆试验的方式进行确定。一般情况下,灌浆压力的选择应该根据施工地区涂层埋深和性质进行确定,砂性土经验数值约为0.2到0.5MPa,粘性土经验数值约为0.2到0.3MPa,在由于环境因素、地基条件和灌浆目的不同难以确定参数的情况下,可以参考其他的施工工程进行确定。
在注浆量的确定方面可以使用以下的公式进行计算:
其中,Q为每孔的注入量;A为浆液损耗系数;R为浆液有效扩散半径;H为注浆孔深;k为孔隙率;为浆液充填系数。
2.2 灌浆施工操作方案
灌浆施工操作方案按照如下的流程进行:
确定灌浆孔深度、确定灌浆压力、确定灌浆量、灌浆检查,在确定灌浆孔深度时需要结合勘探资料;灌浆压力则需要在施工现场根据实验进行确定,一般而言,桥梁基础灌浆加固灌浆压力约为0.3到0.5MPa,如果在灌浆过程中遇到特殊情况则需要进行科学分析再调整灌浆压力;灌浆量则根据上述计算公式可以得出;待整个灌浆过程完成后,需要进行检测,孔段吸浆量小于0.6L/min,且延续30min方可结束进行下一阶段的工作。在开始灌浆前,需要做好完善的施工准备工作,准备内容包括灌浆施工所用的机具设备、施工人员、技术人员等等。在具体的灌浆过程中,应该控制好几项工艺,即成孔、安放灌浆管与封堵孔口、搅拌、灌浆、成孔。在成孔时,应该注意好地层的变化,在钻头钻至粉性土时,应该先下导管护壁,再使用捞砂筒钻至粘性土中;在安放灌浆孔与封堵孔口时,应该使用软橡皮进行包裹,防止泥沙进入花管中;在搅拌时,需要先将一定量的水导入搅拌桨筒中,再使用搅拌机进行搅拌,搅拌完成后加入一定量的水泥,再搅拌3到5min过滤浆液后方可使用;当整个灌浆完成后,应该及时进行封孔,封孔完成的24h内还需要对孔口进行检查,如浆液下沉则需要及时的进行补浆。
2.3 灌浆法在公路桥梁隧道施工过程的实际应用
以某地公路为例,公路中包含桥梁与隧道施工,基槽开挖深度为4m,由于施工条件具有一些限制导致回填料具有空隙率大、压实不充分的情况,为了防止沉降变形情况的产生,必须做好加固处理工作。根据工程的具体情况,可以使用袖阀管法静压注浆方式进行加固处理,该种方式可以有效提高地基强度和填土密实度,减少沉降和变形情况的产生。
施工程序包括防线定孔位、钻孔、下注浆、制浆、洗孔、补浆几个方面,在施工前要准确的测量出涵管外轮廓线,并按照标准规定的要求进行定孔位和防线,设置好孔位的标志;在钻孔时要固定好钻机的位置,钻进过程中,详细的记录好地层情况、异常情况、钻孔深度、处理措施等等;制浆要严格遵照设计配合比,配置好的浆液要在4h内使用完;为了保证注浆效果,在每次注浆完都要进行洗孔,这样才能保证下次注浆的顺利进行。
在灌浆时,要将注浆压力控制在0.2到0.4MPa,具体的压力需要根据试验结果进行确定,整个灌浆的程序分为二序孔,孔距灌浆遵循由稀到密的原则,第一序孔孔距为5.0m,第二孔序孔距为2.5m。灌浆使用自下而上的方式,每孔根据实际的情况灌浆2到3遍,钻孔位置不得超过5cm,垂直度必须小于1.5%,沉渣厚度也要控制在20cm。据统计,此次工程共计220个孔数,单孔深为4m,使用该种灌浆方式取得了很好的效果。
3 结语
将灌浆法应用在公路桥梁隧道施工中能够有效减少开挖工程量,同时,该种施工方式也不会受到天气因素的影响,操作方式相对简单,可以取得良好的社会效益,此外,经过造价比较,灌浆处理方式有着一定的资金优势,值得在施工过程中进行推广。
参考文献:
[1]陈卓.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[期刊论文].交通标准化,2013,04(08)
[2]刘娟.公路桥梁混凝土施工质量控制[期刊论文].交通世界(建养.机械),2012(12)
[3]王雪莲.浅谈灌浆法在山区高填方路基边坡处理中的应用[期刊论文].黑龙江交通科技. 2009(01)
关键词:复杂地质条件;超前地质预报;地质雷达;TSP法
Abstract: Introduce the methods of the advanced geological prediction and classification , by analyzing the advantages and disadvantages of each method, summarize the comprehensive advance geological forecast in tunnel construction system method
Key words: Complex Geological Conditions, Advanced Geological Prediction, Geological Radar, Tunnel Seistoic Prediction method
中图分类号:TU7 文献标识码:A
一、超前地质预报
(一)超前地质预报的概念
超前地质预报是根据地面地质调查、掌子面地质调查以及地球物理探测等方法对隧洞建设中可能遇到的各种不良地质体及可能发生的各类施工地质灾害进行预测预报。广义而言,隧道(洞)超前地质预报包含勘察设计阶段和施工阶段的预报;狭义上讲,隧洞超前地质预报是在施工阶段的超前地质预报。
(二)国内外超前地质预报发展现状
1972年8月,在美国芝加哥召开了快速掘进与隧道工程会议。从那时起,隧道(洞)施工超前地质预报一直倍受各国广泛重视。随着隧道(洞)建设快速发展,对地质预报的要求也就越来越全面和详细,已经从单纯地质条件的预报发展到地质体成灾程度预报,不同地质体处理措施预报等。
1、国外超前地质预报发展情况
准确预报施工前方地质条件是隧道(洞)建设的迫切要求。八十年代开始,发达国家都将这类问题列为重点研究课题。日本重点研究开挖前方地质预报;澳大利亚研究隧道(洞)施工前方地层状况预报;德国研究掌子面附近地层动态的详细调查;法国则把不降低掘进速度的勘探方法作为重点研究课题。随着全世界通信、电子、计算机、数据处理等技术的飞速发展,超前地质预报的方法发展出不同于传统的地质分析方法的多种地球物理探测方法。包括TSP地震波发射法、地质雷达法、红外探测法、瞬变电磁法、BEAM法等方法。
2、国外超前地质预报发展情况
从总体上来说,我国隧洞超前地质预报工作还十分薄弱。上个世纪,与国外同行相比,我们既缺乏专职施工地质队伍,又不重视具体施工地质工作,当然就谈不上超前地质预报工作。
20世纪50年代中期,铁二院首先在渝黔线凉风垭隧洞中以地质测绘为主要手段,采用地质分析法预报隧洞前方10~30 m的地质情况;70年代,谷德振教授开始采用地质分析法研究断层预测预报技术;80年代中期,工程人员在衡广复线大瑶山隧道(洞)开展了地质法和声波透射法地质超前预报技术;1985年,孙广忠等以地质情况为基础,隧道(洞)地质素描(短距离超前地质预报)为主要手段的方法,配合超前钻速仪、钻孔声波测试,钻孔潜望镜,压水试验等方法,取得了很大的成功。1996年~1998年,铁道部第一勘测设计院在秦岭特长隧道(洞)开展了施工地质综合测试工作及超前预报工作,为全面隧道(洞)施工地质工作奠定了基础。同时,跟随世界其他国家的潮流和趋势,地球物理探测方法,如TSP法、地质雷达法、瞬变电流法、BEAM法都取得了应用和实践,也取得了非常不错的效果。
二、超前地质预报的分类
超前地质预报分类方法较多,常见的有按照预报方法手段、预报空间位置、预报距离进行分类。我们按照最常用的预报距离和预报方法的工作原理进行分类。
(一)依据探测预报距离分类
依据预测预报的距离,可将预测预报方法划分为:长距离超前地质预报和短距离超前地质预报两类。
1、长距离超前地质预报的距离一般可达工作面前方150~300米,甚至更远。主要包括地质调查、TSP探测等。它的任务主要是较准确的查明掌子面工作前方150~300米范围内规模较大,严重影响隧道(洞)施工、易造成塌方的不良地质体的位置、性质、规模和含水性。
2、短距离超前地质预报,也叫追踪预报,预报距离一般在15~30米左右。主要包括掌子面地质素描、瞬变电磁法、地质雷达法、超前钻探法等。它的任务是依据隧道(洞)掌子面或导洞掌子面的地质特征,通过观察、量测、鉴别和分析,结合长期超前预报成果,推断工作面前方15~30米范围可能出现的地层、岩性变化情况,推断掌子面各种不良地质体向掌子面前方延伸的情况。
(二)依据其预测预报方法的工作原理分类
依据探测预报方法工作原理,可将超前地质预报分成地球物理法(也叫物探方法),地质分析法,超前水平钻探以及超前导坑法三大类。
1、地球物理法(物探法)主要包括TSP隧道(洞)地震波探测超前地质预报方法、地质雷达探测(电磁波反射)法、红外探水超前地质预报方法、负式速度法、声波CT技术预报、陆地声纳法、高密度电阻率法等物探法、BEAM法等。
2、地质分析法主要包含地表地质调查、地质素描法、地质作图预测法、地下地质构造、地表地质构造相关性分析法等
3、超前水平钻探法和超前导坑法等包含超前深孔钻探(30~100m)、超前浅孔钻探法(5~6m)和超前导坑法
(三) 各种超前预报方法的适用范围和优缺点
各种超前地质预报方法都不可避免的存在局限性,有其优缺点和适用范围,我们总结如下表1-1所示:
表1-1 各种超前方法的适用范围和优缺点对比表
三、隧道(洞)超前地质预报综合分析方法
正因为超前地质预报方法都存在一定局限性,如何提高预报的准确性和及时性就成为国内外隧道(洞)工程地质界需要解决的技术难题,非常有必要提出一种综合预报体系。在隧道(洞)不良地质预报方法和隧道(洞)施工地质灾害预测方法研究的基础上,通过进一步对隧道(洞)超前地质综合预报方法进行研究,建立以地质分析为核心的综合预报体系。
隧道(洞)超前地质综合预报工作体系是在“以地质分析为核心,综合物探分析,洞内外结合、长短预测结合,物性参数互补”原则下做出的,如下图1-1所示
图1-1 隧道(洞)超前地质综合预报体系
四、总结
地质预报是一个连续的、渐进的、系统的工作,目前已基本形成的针对某一隧道(洞)的地质情况制定预报方案-选择预报方法-实施-验证-调整的使用过程。这也是因为对地质情况的认识也是一个随着工程的进展、时间的推移、信息的不断输入而不断地深入的过程。
在施工过程中需要不断收集地质信息,通过和预测结果进行对比、分析,找出对地质情况认识的不足,修正我们的认识,并改进预报方案。
在预报方式上应采取多种手段联合应用的综合超前地质预报,充分发挥各自方法的优势,取长补短,优势互补,互相验证。预报实施方案要尽量科学合理,做到尽量不干扰施工。任何预报方式只能作为一种手段和参考依据,其结论不可能100%准确,施工中不能完全依赖于预报结论而盲目施工。
参考文献:
[1] 孟陆波.隧道超前地质预报技术与计算机辅助预报系统研究.成都理工大学博士论文,2009.6
[2] 张存亮.隧道超前地质预报方法及应用研究 西安科技大学硕士论文 2011.6
[3] 温佐彪,张辉.综合超前地质预报技术体系的构建与实践. 公路工程 2011.4
关键词:,大轴承,唇口密封
1. 盾构机的集中装置
盾构机的集中装置一般采用双线式消耗型系统。有压缩空气作动力的风动泵从油脂桶内输送油脂到储脂桶,储脂桶的容量为50kg,有显示油位的标尺,缺油有限位报警,通过电动AS泵向各注油点压送油脂,注油分配器有2阀口和4阀口。电动AS泵的出口压力可以根据需要调整,一般厂家根据客户要求调整为一定的压力,使用中不作变动,电动AS泵的压力调节范围可以在0-45MPa之间。注油分配器的注油量也可以调整,出厂时标定,使用中不必调整。论文参考网。注油分配器一次压油脂的量可为3毫升,调整压力为10Mpa。
集中的控制系统有压力继电器和时间继电器,油脂压力达到设定的压力,压力继电器控制泵停止工作。在泵长时间工作,油脂压力达不到设定压力时,时间继电器控制泵停止工作。集中的启动有联锁装置,每次启动机器,必须首先启动集中。集中系统可采用间断式的加脂方法。在日本三菱盾构的集中系统中加油脂有间断式和连续式,在压力过低时,采用连续加油脂,保证加油脂充足,在压力允许的范围内断续加油脂,高于一定的压力时停止。集中系统有多重的报警装置,报警时由于联锁的作用盾构机不能工作。日本三菱盾构的集中系统有储脂桶缺油脂报警、油脂泵压力超过规定压力报警、当在60秒以内无法检测出油脂供脂的循环开关时报警。油脂可通过风动泵转驳,现在一般采用泵直接从油脂桶中吸油脂,减少了油脂的转驳。
由于盾构机的集中点较多,有的使用一台泵,有的使用两台甚至三台泵,来满足使用的需要。集中系统本身不需要添加保养,但系统的清洁非常重要。在油脂泵中有过滤油脂杂质的滤网,有必要定期对滤网做清洁工作。
2. 盾构机集中的部位及重要性
刀盘与切口环滑动部分的唇口密封,主要靠集中起密封和作用,一旦丧失集中将加速唇口密封的磨损,由于没有唇口密封中的油脂压力,外部的泥沙容易进人而加快唇口密封的损伤,一旦唇口密封损坏,泥沙进人刀盘系统的大轴承,将会造成整台盾构机的瘫痪。超挖刀系统的油缸活动部件与盾构机外
部的泥沙接壤,也需要有集中补充的油脂建立压力抵御外部泥沙的侵人,保证油缸的正常工作。螺旋机的螺杆支撑的轴承,也容易受到泥沙的侵入,本身也需要滚动,也必须采用集中。
刀盘驱动的大轴承是盾构机正常运转的心脏部件,若损坏会造成整台机器不能工作,在轴承的滚道每道多点有集中。刀盘回转的中心回转节也有集中。论文参考网。从以上集中的部位可以了解到集中在盾构机中的重要性。论文参考网。由于盾构机工作的特殊性,外部覆盖泥沙,某些部位人员不能到达,一旦发生故障将是致命的,有了正常工作的集中,才能保证盾构机有生命。
3. 盾构机集中系统的作用
(1)不仅有滑动部件的作用,还有建立压力抵御外部泥沙人侵的作用。
(2)的位置重要性强,系统控制上确保油脂有足够的量。
(3)有多重的报警装置,显示工作状态确保加油脂工作正常。
(4)系统元器件,出厂标定,可靠性高。
(5)系统中设置滤网,保证油脂管路畅通。
4. 总结
盾构机集中了工程机械、电子、计算机、自动控制等诸多领域的技术,集中系统是其中的一部分,在盾构机中的作用是非常重要的,在盾构机的白常保养中,集中的保养、检查,确保完好是关键的工作,集中系统发生故障,盾构机必须停机,在修复后,盾构才能工作,不能带病工作。盾构机的集中系统在设计中要正确选型,根据盾构机工作的工况选择合适的压力和流人油脂的量,过低的压力和注油脂的量将不能维持系统的正常工作,过高的工作压力和注油脂的量,会加大油脂的使用量,造成浪费,增加成本。
【参考文献】
[1] 安国明. “隧道施工”专题技术讲座(四) 盾构施工法(二)[J]. 工程机械与维修, 2009, (02) :118-123
[2] 大连重工起重集团大型盾构机制造获得突破[J]. 建筑机械化, 2009, (05) :20
[3] 安国明. “隧道施工”专题技术讲座(四) 盾构施工法(三)[J]. 工程机械与维修, 2009, (03) :120-122,124-126
[4] 中线穿黄工程下游线隧洞盾构机成功实现常压开舱[J]. 岩土力学, 2009, (04) :925
[5] 安国明. “隧道施工”专题技术讲座(四) 盾构施工法(一)[J]. 工程机械与维修, 2009, (01) :110-114
[6] “中国中铁一号”盾构机各项技术指标和性能均达到国际领先水平[J].隧道建设, 2009, (02) :221
[7] 王薇奇. 国产土压平衡盾构机的先行者 863盾构机“先行号”[J]. 工程机械与维修, 2009, (05) :162-163
[8] 曹海英. 工会搭桥办大事 小企业敢揽“瓷器活”[J]. 工会博览, 2009, (06) :4-5
[9] 徐杰, 王胜勇. 大功率和小功率刀盘泵在盾构机上的应用及比较[J]. 工程机械与维修, 2009, (02) :108-110
[10] 刘晓东, 张华甲. 北方重工:创新引领先进装备制造[J].装备制造, 2009, (Z1) :81-82
关键词:红石岩隧道,斜井,价值分析
1、工程概况
1红石岩隧道系合肥至武汉客运专线铁路全线排名第三的特长隧道,全长7857m(进口里程DK181+373,出口里程DK189+230),也是全线重点控制工程之一,土建工程合同总工期34个月(2005年9月9日至2008年6月30日)。该隧道按单洞双线设计,设计时速250km/小时,主要工程量包括II级围岩6380米、III级围岩995米、IV级围岩155米、V级围岩327米。原设计无辅助坑道,仅隧道进出口两个施工作业面。2、变更原因及批复结果
2.1 出现可燃气体后,影响隧道开挖进度。。
红石岩隧道出口作业面在2005年10月28日至11月5日施工期间,开挖放炮后,先后多次发现在掌子面附近存在燃烧的火焰,持续时间3-5分钟,燃烧面积5-6m2,虽然此后有一段时间施工正常,但至12月7日左右又断断续续出现燃烧现象。为确保施工安全,经业主召集设计、监理、施工单位现场取证,采集隧道出口掌子面气体一瓶,碴块30g,送交中国矿业大学能源与安全学院进行化验,结果为:岩石中可燃成份为甲烷、乙烷、丙烷,同时发现有毒气体一氧化碳。2005年12月17日,业主正式下文,要求该隧道按《瓦斯隧道技术规范》组织施工。2.2 长大隧道通风要求
按照铁道部隧道施工相关规范,隧道单口掘进超过4km,则必须考虑隧道加设辅助坑道,创造洞内通风条件。红石岩隧道虽然长度为7857米,但由于该隧道按单洞双线无碴轨道设计,开挖断面在120m2左右,洞内出碴工作量大,出碴期间空气质量非常差。从作业工人身体健康及机械使用效率角度考虑,非常必要增设辅助坑道。
2.3 总工期提前
2006年初,建设单位根据红石岩隧道剩余工程量及上级部门对工程建设新目标要求,对该隧道原施工组织设计进行了分析,原计划隧道贯通时间为2008年6月,无法满足全路建设会议对合武铁路2008年年底开通的要求。同时,该隧道还必须作为隧道出口制梁场向隧道进口端五福堂特大桥(22孔)运输梁体的架梁通道,更显隧道工期的重要性。
2.4 方案批复
2006年4月,经建设单位上报铁道部批复同意,由设计院完成了《新建合武铁路红石岩隧道增设斜井方案》变更设计文件,于隧道左则DK184+400处变更增加斜井一座,长度800米,结合现场施工情况,斜井最终采用无轨双车道施工方案,变更增加费用730万元。
3、变更前后工期变化情况(附表1):
3.1 变更前计划工期:
按照原施工方案,进口方向提前进洞,计划开挖4000米,工期25.8个月,出口方向计划开挖3857米,工期25.7个月,计划2007年12月隧道贯通。
余 雷 :1972年11月出生,男,工程师,现就职于中铁隧道集团有限公司,从事工程造价和合同管理工作。
3.2 变更后实际工期:
增加红石岩隧道斜井后,斜井施工于2006年6月初进场,于2006年9月25日施工至正洞交叉里程点,并正式转入正洞施工。施工重点以出口方向为主,出口方向形成全断面开挖施工后,月进尺在145米左右,进口方向月进尺在100米左右,累计开挖953米,并于2007年1月与进口方向接通。
斜井与进口方向贯通后,斜井不仅增加了通风效果,同时该斜井也作为出碴通道,大大节约了出碴时间,最终进口方向开挖了3864米(不含斜井工区开挖953米),出口方向按瓦斯隧道施工方案执行,开挖了3048米。全隧于2007年7月贯通。
表1