浅谈灯盏窝隧道大型溶洞处理论文
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篇1:浅谈灯盏窝隧道大型溶洞处理论文
浅谈灯盏窝隧道大型溶洞处理论文
摘要:岩溶不良地质条件给隧道的施工和运营造成了严重的威胁,如何正确处理隧道大型溶洞是隧道施工中面临的一项重要课题。文章以灯盏窝隧道为例,对岩溶地区隧道的大型溶洞处理工程进行探讨,以提供一定的工程实践参考。
关键词:公路隧道;大型溶洞;处理
1.工程概况
灯盏窝隧道为上、下行分离的四车道高速公路隧道,位于湖北省宜都市聂家河镇丁家坪村,紧邻县道X224,隧道洞轴线走向方位角225。。隧道左洞起止里程为ZK61+628-ZK62+523,长895米,最大埋深为104米;隧道右洞起止里程为YK61+635-YK62+527,长892米,最大埋深为115米,隧道进口采用端墙式洞门,出口采用削竹式洞门。
2.设计隧道不良地质
隧址区主要不良地质为岩溶,主要表现为溶蚀裂隙发育,不仅影响岩体间的结合状态,还是地下水的有效途径。隧址区属构造剥蚀溶蚀低山地貌,受肖家隘断层影响,构造变形较大,节理发育,节理贯通性好,局部存在风化和溶蚀强烈的白云岩,地表水和地下水流量受季节影响明显。地下水的补给主要靠大气降雨,排泄方式主要为地表径流、蒸发以及通过小型溶蚀裂隙向河流或坡脚排泄等方式。
3.超前地质预报
隧道超前预报采用地质雷达结合工程地质调查分析推断法进行。地质雷达每次预报长度为30m,并且重叠5m。工程地质调查分析推断法是隧道超前预报中使用最早的方法。通过区域地质调查与资料分析、隧道轴线地表和洞内工程地质调查,了解隧道所处地段岩层地质年代、结构构造。借助地质学有关理论、经验公式、岩体力学、工程地质学和传统方法,推断前方的地质情况。包括地层与岩性的产出特征、构造的发育规律、地下水成因规律和水量等,预测隧道掌子面前方不良地质现象可能的类型、部位、规模,为隧道施工中采取合理的工艺与措施提供科学依据。
地质雷达利用超高频窄脉冲电磁波反射探测不同介质分界面的一种勘测方法。基本原理是:发射机通过发射天线发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为0.1ns的脉冲电磁波讯号。当这一讯号在岩层中遇到探测目标时,会产生一个反射讯号。直达讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机,放大后由示波器显示出来。根据示波器有无反射汛号,可以判断有无被测目标;根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速,可以大致计算出探测目标的距离。
根据灯盏窝隧道超前地质预报报告显示,灯盏窝隧道右洞YK62+217附近左侧及前方存在一大型溶洞,溶洞长度约20m,宽度约22m,高度16米。
4.溶洞发育情况
灯盏窝隧道右洞掘进至掌子面YK62+216时,掌子面上台阶左侧拱脚揭露出一宽约4m、高约2m的溶洞口。经过现场勘察,溶洞位于隧道上台阶左侧下方,围岩岩性为中风化白云岩:浅灰色、灰白色,中厚层状,细一中晶结构。岩体较完整,节理裂隙不太发育,无粘土充填。岩层锤击声较清脆,属于较坚硬岩。围岩岩溶溶槽发育,岩溶各向性明显,竖向、侧向溶蚀交替出现,沿其岩溶发育走向、倾向追踪呈条带状分布特点较明显,以垂直溶蚀为主。
溶洞位于隧道YK62+216-YK62+165段隧道上台阶左侧下方,沿隧道轴向发育2个垂直型大型溶洞和1个水平管道型溶洞。第一个大型溶洞长21米、宽23米、高15米;第二个大型溶洞长30米、宽20米、高20米。2个大型溶洞相对独立,第一个大型溶洞在下部经一狭窄溶蚀缝隙与第二个大型溶洞底部连通。水平管道型溶洞位于在第一个大型溶洞底部,沿与隧道轴线约15。夹角发育。发育长度约60m范围洞径约在0.6-3m之间,可容纳一人通过。发育长度50m后洞径变窄,无法通过。洞底及洞身有泥质、钙质胶结物,钟乳石极其发育,洞底沟槽有流水,流水经岩溶溶隙向下排泄。
通过地质雷达和钻孔相结合的方法,进一步探明溶洞底部地质情况,发现溶洞底部以下无明显异常情况及大型溶洞发育。
5.方案比选
根据YK62+215-YK62+165溶洞勘察情况,围岩为中风化白云岩,溶腔稳定,且无填充物。结合实测溶洞断面,溶洞位于隧道上台阶左侧下方,约一半溶腔与隧道相交,并考虑溶洞底部溶槽排水。提出了C15砼回填及跨越两种处理方案。
对于跨越方案,由于采用桩基、墩柱及纵横梁,为混凝土刚性结构,确保了隧道整体稳定性,并且对溶洞内排水没有影响。但是由于先开挖隧道,将整个溶洞揭露,导致上台阶拱架或下台阶拱架长时间悬空,存在安全隐患,只能在横梁施工完成后才能封闭成环。在溶洞内施工桩基及墩柱,施工难度大,并且隧道开挖时,掉落石块对墩柱存在严重影响。施工纵梁横梁采用现浇,支架搭设极其困难。施工难度大,施工安全存在隐患,造价高,进度慢。
对于回填方案,由于采用C15素混凝土回填,为刚性结构,确保了隧道整体的稳定,能够确保施工过程安全及后期运营安全,并且施工进度快,施工较简单,排水利用溶槽设置排水通道。
经过比选采用C15素混凝土回填的方案。根据溶洞发育特点和洞内水文情况,并保证隧道施工安全及衬砌结构安全,采用C15素混凝土进行回填至隧道仰拱底,回填前对溶洞底进行清理,并预留好排水通道。
6.处理方案
6.1根据地下水的`流向及泄水路径,清除底部掉落洞渣,利用溶槽设置排水通道,排水通道采用φ60cm钢筋混凝土圆管涵,沟底回填范围内并设置一处平均宽度2m高度lm的碎块石外包+q-布,溶洞内的天然泄水通道相连,以便能及时排出溶洞内的过境水。
6.2采用C 15素混凝土分层回填至隧道仰拱底。
6.3该段初期支护及二衬加强处理。拱架由原设计的格栅调整为118工字钢,间距由120cm调整为100cm,C20喷射混凝土厚度由原来20cm调整为25cm,08钢筋(20cm×20cm)由单层调整为双层,系统锚杆由纵向间距为120cm调整为100cm,环向间距为140cm。二衬和仰拱由40cmC25素混凝土调整为45cmC25钢筋混凝土,主筋φ25双层钢筋间距为25cm。
6.4增设锁脚注浆小导管。
6.5加强监控量测,周边收敛和拱顶下沉观测,每5m一个断面。
7.主要施工工序
7.1下台阶开挖至掌子面YK62+216,施作初期支护。
7.2揭开溶洞后,在溶洞内竖向分层浇筑C15素混凝土至仰拱底。
7.3全断面进行隧道开挖,每循环进尺控制在1.0m。
7.4施作初期支护,靠空洞侧顶部工字钢采用注浆小导管进行锁脚,初期支护施工完毕后,初期支护外空洞侧泵送C15混凝土进行回填。
7.5施工钢筋混凝土仰拱及回填;
7.6根据监控量测结果,施工钢筋混凝土二衬。
8.结语
文章通过对灯盏窝隧道YK62+215-YK62+165段溶洞处理介绍,并通过超前地质预报准确预测出溶洞的位置,并通过进一步对溶洞勘察,方案比选,确定了溶洞处理方案,在处理过程中加强了监控测量,监控量测结果显示,溶洞处理段的初期支护和二次衬砌都是稳定的。最终使灯盏窝隧道安全、顺利、成功的穿越过溶洞,在工程实践中有一定的借鉴意义。
篇2:浅谈隧道施工溶洞及塌方处理
浅谈隧道施工溶洞及塌方处理
溶洞是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象.岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空,降低隧道使用的可靠度;季节性的岩溶洞穴涌水,给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素;塌方冒顶是指隧道施工中,山体上部岩层自然塌落的现象.是隧道开挖施工后,原先平衡的.山体压力遭到破坏而造成的.因此,制定合理、科学、有效的溶洞、塌方处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段非常重要.本文根据厦蓉高速公路榕江格龙至都匀段BT16合同段上寨隧道隧道施工溶洞、塌方处理情况,介绍相关处理方法.
作 者:谭栋 作者单位:贵州省交通建设咨询监理有限公司 刊 名:商情 英文刊名:SHANGQING 年,卷(期): “”(10) 分类号: 关键词:公路 隧道 溶洞 塌方 处理篇3:岩溶、溶洞隧道坍方分析及防坍处理
岩溶、溶洞隧道坍方分析及防坍处理
结合某高速公路隧道岩溶、溶洞的`坍方情况,分析了产生坍方的各种原因,并对可能出现不同情况的坍方采取相应的防坍处理方法进行了总结.
作 者:蒋永冰 胡治杰 刘守军 作者单位:蒋永冰,刘守军(辽宁省交通科学研究院,沈阳,110015)胡治杰(新疆通艺市政规划设计院,昌吉,832100)
刊 名:北方交通 英文刊名:NORTHERN COMMUNI CATIONS 年,卷(期): “”(2) 分类号:U458.3 关键词:隧道 坍方 分析 防坍处理篇4:齐岳山隧道大型充填溶腔处理施工技术
齐岳山隧道大型充填溶腔处理施工技术
齐岳山隧道进口段有大小溶洞100多个,在DK362+277处的`是一个大型溶腔.该处发生了大型突泥、突水,整治此溶腔上半断面前采取?108大管棚注浆超前预加固,开挖后全环格栅、网锚喷临时支护,达到了预期的处理效果.
作 者:唐雨 Tang Yu 作者单位:中铁十二局集团第七有限公司,长沙,410004 刊 名:铁道标准设计 ISTIC PKU英文刊名:RAILWAY STANDARD DESIGN 年,卷(期): “”(5) 分类号:U455.49 关键词:铁路隧道 溶腔 处理 施工技术篇5:公路桥梁隧道软土地基处理对策论文
公路桥梁隧道软土地基处理对策论文
摘要:在进行公路桥梁施工时,处理软土地基是时常出现的状况,特别是绝大多数的沿海地区,此地区软土分布较广的且经济发展较快,进而增大了交通的承载力,尤其是增大了高速公路和立交桥的承载力。若是不能恰当的处理公路桥梁的软土地基,将给区域经济的发展造成影响。文章对公路桥梁隧道软土地基处理对策进行研究。
关键词:公路桥梁隧道;软地基;对策
公路桥梁隧道的软基处理是确保施工和正常运行的前提,若处理方式不妥,容易引起桥梁出现不均匀下沉,从而引起桥头出现跳车的现象,给车辆的行驶安全埋下了隐患。
1.分析软体地基的危害
由于我国的东南沿海地区分布的平原和江河湖泊较多,因此,软土主要分布在我国的南方地区。软土地基1.0左右的天然的孔隙使得它极易受外界的影响,不能实现公路桥梁隧道工程的建设要求。但是面对软土地基的施工,加固是最有效的措施,如果加固的处理不当,容易出现道路沉降、断裂的问题。
进一步分析,软土地基如果得不到及时有效的处理,就会导致地基的下沉,而地基的下沉又会导致软体地基上的路堤出现下沉,同时在此过程中出现很大的地面变形的现象,并且沉降经历较长的时间。除此之外,一旦软土受到震动,就使得强度下降,最终导致软土出现流动的状态。
2.影响软体地基的因素
2.1软土地基的状况
对于不同的土质要求使用不同的处理方法。当土|为粘性土时,要采用压实法处理,因为这样对地基的扰动最小。当土质为砂性土时,应采用振动压实法或者是挤实砂桩法,因为土体本身的强度会在开采的扰动下再次降低,还可能出现液化现象。
2.2受公路等级要求的道路性质
公路设计的要求根据公路的等级不同而不同。对于等级较低的公路进行设计时,可以先铺设简易的路面,然后待其发生沉降后,再铺设常规的公路路面,这样可以避免铺设后出现沉降,对施工造成影响。
3.软土地基施工中的技术处理要点
3.1准备工作
任何的工程处理都需要一定的原则和适应范围,软土地基的施工亦是如此。在软土地基的施工过程中,要根据工程现场的实际情况提出具体的处理方案,然后再进行施工。一般情况下,施工前都会进行准备工作,其主要包括:软土地基地质的勘探及其相应的调查报告,收集水文地质、工程地质、地基基础等方面的相关资料,然后制定出初步的实施方案,接着根据后期施工等实际情况进行综合比较,确定最佳的实施方案,最后进行施工方案的实施。在此过程中,要注意各种方案的相互对比,分析各个的优势与劣势,尽量做到取长补短,合理利用方案的优势部分,抛弃劣势成分。
3.2夯实处理技术
夯实处理技术是针对软体地基的土质成分而言更合适的技术。夯实技术的工作原理是这样的,它通过机械物理的碾压方式对表层的地基土进行充分地压实,后者是利用夯实所产生的巨大的动应力使得土基固化压实。在夯实处理的过程中,要利用重锤从高处在重力的作用下发生自由落体,从而反复对地基进行夯实工作,以提高软土地基的强度与硬度。
3.3加载填土施工技术
促使软土沉降,提升地基强度的最有效的方法就是加载填土施工技术,从而防止在填土上方或者是紧邻的填土路段发生沉降。在促使地基沉降固结的办法是在地基上方施加压力,降低填充物间的缝隙。除此之外,可以在地基表层铺设一层细砂再覆盖一层不透气的水膜。因此产生真空层来促进地面的沉降。
在加载填土技术施工时,要保证地基具有良好的稳定性。先进行填土工作再进行加载工作,填土工作是用水泥土、粗砂、沙壤土等一些透水性好的且承载力较大的土体进行淤泥层的添加。在填土时要避免出现欠挖和超挖等状况。只有让加载填土中保证地基具有很好的承载能力,才能提高软体地基的强度与硬度。
3.4竖井排水技术
竖井排水技术是通过竖向排水井的设置,使得土内的水分得到缓慢的排除,进而孔隙进一步缩小,地基产生固结变形,最后提高地基的强度和硬度。其中可以通过在天然土层内增加排水途径,减少排水距离,安装竖向排水管,从而加快地基的固结。这样可以使得地基的沉降提前完成,并且加快地基土抗剪强度的增加,使得地基承载力提升的速度快于施工荷载的增加速度,保证地基的稳定性。此外,和砂井法一起使用可以加快地基的固结速度。
3.5灌浆处理技术
把液压或气压将固化浆挤进软土地基的`缝隙中,从而改善软体地基的性能。在对外部压力的作用下有效克服客观存在的阻力,按照剪切面进入到软土路基的淤泥质土体中,以达到加固地基的作用。
3.6粉喷桩加固技术
粉喷桩加固技术也称为土桩加固,可以使得深层搅拌加固地基。软体地基具有其自身的软弱性,因此要加强软土地基的稳定性就必须要增强其硬度。一般情况下,把水泥石灰和石灰等材料作为固化剂,利用特制的机械使得其发挥诸多物理和化学反应,促进软土地基固结为整体性、稳定性和强度以及硬度等良好的地基。粉喷桩是使用粉体状固化剂进行软基搅拌的方法。这种方法最适用于加固不同成因的饱和性的软粘土中。
3.7表层处理法
由于软土地基的含水量过高,可以利用排水的途径来进行加固处理。其实施过程为在填土之前,在地表开挖沟槽,引导其排除地下水,从而减少表层的含水程度。例如在四川某地区的桥梁施工建设过程中,因为天气的原因,雨水偏多,导致了地层的含水量过大,这时就需要使用表层排水法,以保证施工的顺利进行。
4.结语
由于我国地域辽阔,地形条件复杂多样,在公路桥梁隧道工程建设过程中,难免会遇到各种各样的问题。处理这些问题之前,首先必须处理好工程的地基,确保软土地基施工的顺利进行,这对于公路桥梁隧道工程建设的顺利完成以及工程完成后的安全使用具有重要的意义。
篇6:膨胀土隧道塌方成因及处理技术工学论文
膨胀土隧道塌方成因及处理技术工学论文
摘要:结合新响沙湾隧道工程实例,通过对隧道膨胀土洞段塌方的研究,分析隧道塌方原因,详细阐述了塌方处理方案、施工注意要点,对同类围岩隧道施工具有一定的借鉴意义。
关键词:膨胀土塌方原因分析处理技术
1工程概况
1.1工程概况新响沙湾隧道全长3430m,除进口1057m,出口129m位于直线上,其余均位于半径为4500m的曲线上,纵坡11.5‰。隧址区地震烈度Ⅷ地震动峰值加速度0.20g。
1.2工程地质和水文地质
1.2.1工程地质新响沙湾隧道为鄂尔多斯台地剥蚀丘陵区,沟谷纵横,切割强烈,地形起伏较大。围岩为白垩系下统(K1),紫红色、姜黄色、灰绿色含砾泥质砂岩,砂石含量5~20%左右,泥质胶结,砂状结构,薄层~中厚层构造。局部夹薄层状紫红色泥岩。强风化层约10~30米。地层产状近水平。
1.2.2水文地质特征地下水主要为赋存在河床冲洪积砂层中的空隙潜水,水量较丰富,膨胀土地带地下水丰富,基岩裂隙水不发育。
2塌方过程描述
9月27日早7时,新响沙湾隧道GDK48+885~GDK48+950段边墙出现多条裂缝,裂缝内有水渗出,部分拱脚出现向外挤出的.现象。209月28日~年10月9日期间,GDK48+885~GDK48+950段不时出现钢筋断裂的声音,多处出现环向裂纹,多处喷射混凝土面崩裂。边墙从拱脚以上1.7米处钢架整体被压断,拱顶边墙变形严重。掌子面已经全断面塌方封堵;缝宽1cm以上的裂纹有十多条,最大裂缝宽度达到60cm;拱墙部位格栅钢架大部分挤出变形,最大变形达80cm;裂缝处渗漏水现象严重。2008年10月10日下午15时10分GDK48+885~GDK48+950段出现整体坍塌,塌方过程无人员伤亡。
3塌方原因分析
塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩,泥质胶结,砂状结构,薄层~中厚层构造,水平层理极其发育,经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质,且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀,失水而收缩”的特性。塌体段为富水段,围岩遇水极易软化崩解,围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放,造成围岩松动圈范围大,在初期支护支撑力不够的状态下,由于围岩压力和膨胀压力的综合作用,使围岩产生局部破坏,然后逐渐牵引周围土体连续破坏。
4塌方处理方案
处理塌体的总体方案:首先对塌体进行大管棚施工,然后在已施工完毕大管棚上方进行混凝土造壳,在混凝土壳体的掩护下,实施四台阶开挖,并且加强支护,具体措施如下:
4.1对GDK48+893.5~GDK48+898.5段塌方部位用塌方碴料从两侧向中间进行回填,回填至拱顶设计标高后对剩余空洞采用轻质材料进行填塞,以形成内模。
4.2回填工作完毕之后在靠近塌方段处并排架设三榀I22工字钢作为管棚支承钢架,工字钢钢架之间焊接牢靠。
4.3拱部90°范围内架设108管棚,管棚间距为30M,外插角为15°,长度为6米(伸入塌方部位5米,外露1米),管棚与钢架焊接牢靠。 4.4管棚施做完毕之后,对塌方部位进行混凝土浇筑,混凝土标号为C35,厚度为1m,在开挖轮廓线以外形成壳体。
4.5回填混凝土浇筑完毕且终凝之后,对塌方体按照四台阶法进行开挖,第一台阶开挖高度为2m,第二台阶开挖高度为2.5m,第三台阶开挖高度为2.5m,第四台阶开挖高度为2.71m,具体见《塌方体开挖示意图》
4.6塌方体开挖完毕结束后立即进行初期支护,钢架设置为I22工字钢钢架,间距40M/榀,上台阶钢架脚部采用40槽钢垫底,钢架各单元连接处采用6m长42钢管锁脚,每处不少于4根,拱脚与槽钢间的空隙采用混凝土楔块顶紧,确保钢架脚部整体稳定,各钢架间采用100*100角钢进行纵向连接,环向间距40cm,钢架脚部均采用22槽钢焊接牢靠,确保钢架脚部整体稳定。边墙部位喷射C25混凝土并确保钢架后空洞喷填密实,喷射混凝土与φ42锁脚钢管及纵向槽钢形成系统稳定的脚部加固系统。第一台阶施工完成后,再依次施工第二、第三、第四台阶,左右侧马口交错开挖,循环长度不大于80cm。
4.7GDK48+898.5~GDK48+950段塌方体处理施作三次大管棚,管棚每环42根,外插角为12°~15°,长度为15米,管棚与钢架焊接牢靠;每环大管棚施工结束后,采用四台阶法对塌方体进行开挖,台阶尺寸与工序5相同;塌方体开挖结束后立即进行初期支护,支护参数与工序6相同;
4.8钢架落底单侧、单榀施作,并与仰拱钢架封闭成环,仰拱与塌方体开挖掌子面距离不大于15m,二次衬砌与塌方体开挖掌子面距离不大于30m;
4.9初期支护后每隔10m布置一检测断面,变形量测在每次开挖结束后进行,测点布置见《观测点示意图》
5结论
新响沙湾隧道GDK48+885~GDK48+950塌方段围岩属于中度膨胀,地质条件复杂,且处于富水段,因此,此次塌方较大。经过我单位人员严密组织以及采取合理的处理方案新响沙湾隧道膨胀土塌方段安全顺利处理完毕。通过新响沙湾隧道膨胀土段的施工和塌方段处理,有以下几点体会:
5.1膨胀土围岩的“吸水膨胀,失水收缩”特性,特别是在富水洞段,隧道容易发生塌方,因此膨胀土隧道超前地质预报工作必须进行,以便提前预测工作面前方围岩工程地质和水文地质情况。
5.2膨胀土围岩隧道在开挖过程中或过程后,周边土体容易向洞内膨胀突出,所以膨胀土隧道围岩监控量测尤为重要。
5.3膨胀土隧道围岩应力释放是导致隧道塌方的主要原因,采取合适的开挖方式最为重要。塌方处理完毕后,新响沙湾隧道膨胀土围岩洞身开挖方式为三台阶(上台阶预留核心土法)开挖,实践证明此种开挖方式能够较好的控制膨胀土开挖面的应力释放。
5.4膨胀土围岩隧道在开挖完成之后,围岩变形一般在3~4周内发生,隧道的仰拱和二衬应及早进行封闭。尤其是仰拱施工,因为仰拱是隧道形成环向受力的关键工序,在施工中应最大程度上的缩短掌子面与仰拱之间的距离,使隧道形成环向受力。
篇7:湿陷性黄土隧道基底加固处理技术研究论文
湿陷性黄土隧道基底加固处理技术研究论文
摘要:湿陷性黄土隧道多位黄土土质结构疏松,孔隙、垂直节理发育,地基承载力不高,具有湿陷性,在遇水侵蚀或较大荷载的作用下,隧道则产生较大沉降。其基底承载力很难满足要求,通常需对基底进行加固处理,湿陷性黄土隧道基底处理常用的方法有水泥挤密桩和树根桩等。
关键词:湿陷性;黄土隧道;基底加固;水泥挤密桩;树根桩
一、概述
隧道穿越湿陷性黄土地区,由于湿陷性黄土的特殊力学性质,基底的承载力通常较难满足结构的受力要求,建成后的隧道往往产生较大的基底变形,基底变形除压缩变形外,更大的变形是湿陷变形,在隧道使用期内如不对基底加固加上周围水环境的变化,必将会使隧道基础发生较大的湿陷变形,致使衬砌结构环、纵向开裂等较为严重的病害,直接威胁到隧道的运营安全。为保证隧道结构的稳定性,积极探索出一条针对风积砂、黄土类地质条件下的隧道基底加固技术显得具有非常重要的现实意义。总之,隧道基底的湿陷变形不是以建筑物的类型确定,而是由黄土湿陷特性所决定,为保证运营安全必须对黄土隧道洞口具有湿陷性的黄土地段的基底进行有效处理。
二、湿陷性黄土隧道基底处理原则
根据湿陷性黄土的工程特性和湿陷性黄土地区地基处理的经验,湿陷性黄土隧道基底处理的原则:内外兼顾,先保护后加固。水是造成黄土湿陷变形的主要因素。湿陷性黄土隧道地基处理方案的设计,首先要考虑水对湿陷性黄土的影响,必须做好隧道工程的系统排水与防水问题;其次就是做好湿陷性黄土地基土的处理工作,增加地基承载力。对黄土而言,进行地基处理的目的是改善土的工程性质,减少土壤的渗透性,压缩性,控制湿陷性的发生。通过换土或加密等各种基底处理方法加固湿陷性黄土隧道基底,或者是消除隧道基底的全部湿陷量,使处理后的基底变为不具有湿陷性;或者是消除基底的部分湿陷量,减小原有基底的总湿陷量,控制下部未处理地层的湿陷量不超过规范规定的数值。
三、湿陷性黄土隧道基底加固处理技术
多数湿陷性黄土隧道通过的地层为第四纪松散风积粉细砂和冲积黄土质粘砂土(新黄土),垂直节理发育隧底自重湿陷性黄土层很厚,地层基本承载力低,围岩条件非常差。按《铁路隧道设计规范》规定,应用荷载――结构模型计算,底板所受的压力亦即基底应具有承载力,计算得出了隧道基底所需承载力,与原地基承载力进行比较,多数湿陷性黄土隧道在墙拱脚及仰拱区域的地基承载力不能满足隧道基底所需的承载力。得出现有地基不满足满足隧道修建要求的结论,必须对该区域隧道地基进行加固处理。
就湿陷性黄土地基处理而言,我国有较为成熟的技术和实践经验,主要的.处理方法有:碾压、换填、强夯、动力/振动挤密桩、静力挤密(预制)桩、CFG桩、注浆、高压灌浆、高压旋喷桩等。这些方法是在隧道以外的土木工程中形成,并得到广泛的应用,但尚缺乏在隧道开挖后洞内处理实施的实例。湿陷性黄土隧道基底处理施工场地受隧道掌子面开挖的影响和洞室的限制,断面开挖一断面稳定一基底加固一开挖面支护之间在时间上和空间上的相互影响和干扰。湿陷性黄土隧道基底处理常用的方法有水泥挤密桩和树根桩等。水泥挤密桩是湿陷黄土隧道基底处理方法中比较常用的方法之一。湿陷性黄土由于其大孔隙性和欠压密性而具有湿陷性。水泥挤密桩就是夯击挤密消除其大孔隙进而消除湿陷性,并对地基起一定的加筋作用。桩锤夯扩成孔成桩的过程中,桩孔中原有土被强制性侧向挤出,桩周一定范围内的土被压缩、扰动和重塑。针对道湿陷性黄土地段隧道施工的特点:隧道内施工作业面小、振动对围岩的影响要求有限等,对基底加固技术中挤密桩的桩身材料、挤密桩施工机械的选择、桩间距的选择需做一定优化。通过优化,确定适合黄土隧道基底湿陷性黄土加固处理的方法、措施、施工机械、施工工艺、设计参数、检验方法和标准。
树根桩是一种小型钻孔灌注桩。它是利用钻机钻孔到设计深度,然后放入钢筋笼、碎石和注浆管,再用压力灌注水泥浆或水泥砂浆的办法制成的钢筋混凝土桩。布桩方式可采用垂直、倾斜设置,也可采用网状如树根状布置,故称为树根桩。树根桩凭借其承载力高,沉降量与扰动范围小,施工方便,经济合理等优点,在既有建筑物的修复和加层、古建筑的整修、地下铁道穿越、桥梁工程等各类地基的处理与基础加固,以及增强土坡或岩坡的稳定性等工程中有着广泛的应用。近年来,树根桩在隧道基底的加固中开始尝试应用,树根桩施工技术可以在狭小的施工作业空间内最大限度减少开挖对隧道洞身地层的扰动。
参考文献:
【1】贾迎泽.夯扩挤密水泥桩土的实践与探讨.山西建筑.,30(8)
【2】孟磊.水泥土挤密桩加固提速曲线路基基床.铁道勘察.2OO5(2)
【3】刘国庆.树根桩技术在铁路隧道中的应用[J].设计与施工,,21(3):50-52.
【4】孙友良.树根桩在涵洞地基加固中的应用[J].建设管理,,(5):21-22.
篇8:偏压隧道施工中变形开裂处理案例分析论文
偏压隧道施工中变形开裂处理案例分析论文
【摘要】文章介绍了某偏压隧道施工过程中出现的变形开裂情况,对其产生的原因进行了分析,并介绍了专家处理的过程及结果,对隧道施工有一定的指导意义。
【关键词】隧道施工;变形开裂;偏压
某隧道为南北双管上下行六车道,左右洞总长680m,两洞中线间距52.25m,开挖跨度16.95m,高11m,右洞南面局部四车道开挖跨度20.75m,高12.2m,隧道内轮廓设计为三心拱形。该工程于底动工,目前已完成全部土建工程。
一、地质概况
(一)地形地貌
隧道所穿越的山岭,为长期风化剥蚀的丘陵地貌区,地形起伏变化较大,有冲沟、缓坡、陡坎,山坡植被发育,并随处可见裸露地表的花岗岩微风化球体。
(二)工程地质条件
隧道围岩主要为燕山期花岗岩侵入体,岩层为巨厚层状结构。隧道基本上处于全~强风化的花岗岩体或第四系坡积、残积土中。根据施工实际揭露的情况,V级围岩占隧道总长的95%,IV级围岩仅占5%。围岩级别划分主要是根据围岩结构的稳定性,富水情况及围岩纵波波速进行综合判定的。施工区的主要断裂构造为与隧道成斜交的F4断层,倾向165~1750,倾角70~750,为压扭性断裂破碎带。受构造影响,围岩节理发育,岩体成为大块状砌体结构或碎块状压碎和镶嵌结构。全~强风化的花岗岩容易碎成粗颗粒的砂质土,可朔性差。地下水受大气降水直接补给时,可通过围岩颗粒间孔隙和围岩裂隙,形成渗水排出,含水的松散围岩开挖后,可发生掌子面及拱顶坍塌,侧壁失稳。
(三)不良地质现象
山岭广泛分布着花岗岩微风化球体,俗称“孤石”。这种孤石包裹在全风化、强风化或微风花的地层中,块度大小不等,有的.可达几米、甚至十几米,分布无规律,是隧道开挖中的严重“隐患”。
二、偏压引起的左线ZK3+965~+983隧道变形开裂的处理
隧道左线出口段是7月份从南向北开挖的,采用φ108大管棚注浆加固拱顶,初支采用锚杆加格栅,间距50cm网喷砼厚35cm。用上下台阶,留核心土施工。隧道口地表按设计要求施作了仰坡,采用C20混凝土,进行了挂网喷浆、施工防护。
由于隧道左线出口段地表标高比右线低10~15m,地表偏压严重。隧道左侧结构面距离山坡临空面也不到10米,有三块巨大的孤石,卧压在隧道的左上方,孤石裸露在外,挤在一起,最小的孤石有30m3,最大的约100m3。在大孤石的下面,由于从山坡流下雨水的长期冲刷,形成了一个大空洞,洞体约180m3。空洞底为风化后的砂质土,洞壁距离隧道结构仅有1.2米。覆盖层为全~强风化的地层,暴雨季节,渗入水使围岩松散,自稳性差,危及隧道安全。
(一)对隧道左线偏压的处理
1.第一次隧道仰坡变形滑坡的处理。208月18日夜里突降暴雨,由于偏压影响,隧道右上方仰坡大面积开裂,土体下滑,向左倾斜,严重危及隧道的施工安全。因此进行了第一次处理:(1)根据滑坡范围和现场地形,对隧道口以上的仰坡立即进行削坡减压。划分施工台阶,用挖掘机剥土。由于仰坡较高,分为三级,每级台阶高8m,碎落台宽度1.5m,仰坡斜率:一级1:0.6,二级1:0.7,三级1:0.8。仰坡防护结构:采用φ22砂浆锚杆,L=3m,间距1.5m×1.5m,梅花型布置,挂φ8钢筋网,@200×200mm,喷C20砼10cm厚。(2)孤石下面的空洞处理,采用C15的砼回填,共175m3。经过7天的剥土施工,共挖土9700m3,再加上对隧道左侧空洞的回填处理,一定程度上减轻了对隧道的偏压力。
2.隧道左线偏压第二次处理
(1)偏压状况:隧道左线右上方的仰坡经过2006年8月份的削坡减压处理,虽然一定程度上减轻了对隧道的偏压,但由于隧道右侧的覆盖层厚度仍然远比左侧大,特别是隧道上面的冲沟周围的汇水,对隧道覆盖土的渗透浸泡,使围岩完全失去自稳能力,所以12月6日当掌子面由南向北开挖到ZK3+983时,靠近洞口6米处出现环向裂缝,宽度迅速从3mm扩大至5mm,地面仰坡又出现多条8~10多米长的裂缝,宽度0.5mm~20mm不等,仰坡竖向裂缝向洞口左侧不断发展。经测量监测发现,隧道下沉速率20mm/d,拱顶累计下沉达60mm。向左横向位移最大处达58mm,又一次出现了严重险情,必须采取措施进行处理。(2)处理偏压措施:左线隧道偏压的第二次处理,实际上是第一次处理偏压的延续。处理顺序是先对洞外“卸载减压”,再加固洞内。1)使用挖掘机剥离仰坡,将右侧第三级仰坡向后推移6.5m,碎落台宽度由原来的1.5m,加宽至8m。由于推移后的仰坡高度达11.28m,在中间增加第四台阶,碎落台宽1.5m,三、四级仰坡坡度均为1:0.8。总共剥离土方4600m3。2)将仰坡所挖除的土方填至隧道左侧低洼处,填土高度至第二台阶顶,边坡坡率为1:0.7,采用三维土网垫植草防护,共填土3400m3。3)仰坡防护加固形式为网喷C20砼,厚50mm。4)在仰坡的上方,修建了防洪天沟。5)ZK3+970~+980段原初支内侧增设I18工字钢护拱,间距100cm,喷射C20砼,厚度21cm,并设中间型钢立柱。6)加快隧道下台阶施工,尽快进行仰拱施工,达到早封闭目的。
(二)处理隧道偏压效果
左线隧道经过地表减压,洞内支护加固处理,两侧收敛变化迅速消失,经过25~35天,拱顶沉降也趋近于0,隧道已停止变形开裂,已于3月开始二次衬砌。
【参考文献】
[1]王梦恕主编.大瑶山隧道[M].广东科技出版社,1994.
[2]关宝树编著.隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社,2006.
【作者简介】王萍(1971―),女,山东枣庄人,铁科院深圳研究设计院工程师;周小波(1972―),湖北天门人,湖南交通工程职业技术学院讲师。
篇9:六甲水电站扩建工程引水隧洞开挖和溶洞段处理施工技术论文
六甲水电站扩建工程引水隧洞开挖和溶洞段处理施工技术论文
[摘要]介绍六甲水电站扩建工程引水隧洞在施工中结合实际地质情况,采取断面分部开挖法施工,对不良地段和对溶洞段进行支护处理的施工技术。
[关键词]引水隧洞;断面分部开挖;溶洞段处理;六甲水电站
O引言
2主要地质特征
近几年来,各大电网对地方电网实行峰、谷电价和峰电超计划加价政策,因此,让电网中调节性能较好的水库电站实行顶峰发电,多发峰电,少发谷电,就能明显提高地方网的负荷率和经济效益,许多水电站在原设计时未考虑电站的调峰容量,丰水期缺少调峰能力,因此,对这些电站进行扩建,提高电站的调峰能力是提高电站和电网经济效益的关键措施之一。老电站进行增容改造是十分必要的,本文介绍了六甲水电站扩建工程引水隧洞开挖和溶洞段处理施工技术中应注意的问题。
1工程概况
六甲水电站位于河池市金城区六甲镇境内,是龙江河上第三个梯级水电站,是一个以发电为主兼有灌溉效益的'小型水电工程,由于水库正常水位214.50m与上游拨贡水电站正常尾水位216.80m未衔接,扩建工程利用现有工程有利条件,将正常蓄水位抬高至216.50m,扩大装机容量11.5mW,总装机容量达到22.32mW。主要建筑物由拦河坝加高、新建引水系统、引水式坝后厂房、开关站和右岸灌溉管组成。
无压引水隧洞长度为195m,设计底坡i=l/,设计流量60.2 1113/S,进口底板开挖高程211m,连接上游进水闸室,出口底板开挖高程210.9m,接压力前池连接段。开挖断面为圆拱直墙型,尺寸为6.5m×8.2m(宽×高),起拱高度6.223m,拱高1.977m,如图1所示。
进口处地形陡峭,岩层裸露,洞口岩石处于弱风化状态,岸坡的稳定性较好。出口段顶板单薄,节理裂隙发育,岩体较破碎,该段岩体分类为IV类,隧洞围岩稳定性较差。洞体穿过左岸雄厚的溶峰,走向平直,洞体围岩为薄层~中厚层深灰色灰岩、硅质灰岩,夹硅质岩条带,岩层呈平缓褶皱状,走向北西,倾向北东,倾角10―20。,产状形式对洞体围岩稳定较为有利。
桩号引0+067.6―引0+081.4地质条件较为复杂,有一条宽10.6m横跨洞线的溶洞,顶部向山顶延伸,底部深度距开挖面为1.5m―2.3m,并出现地下渗透水和大量山体土石坍塌。引0+067.6~引0+069.2和引0+79.8~引0+081.4为断层破碎带,断层角砾岩母岩为灰岩、硅质岩,裂隙发育。
3引水隧洞开挖施工方案
进口段挖石方工程量为3 140ni3,出口段挖石方工程量为8930rr13,洞挖石方工程量为9 680m3,结合施工机械和技术水平,采取进口、出口两个工作面分部开挖掘进的施工方法,进口段利用喇叭口二期开挖土方做临时施工围堰。除溶洞段和不良地质段外,混凝土衬砌均在进水口闸室完工以及全洞贯通后进行。施工营地分别布置在进水口段左岸、出水口左岸附近的平整空地上,配备4台6rl13电动空气压缩机供风。利用现有旧厂房进场道路和旅游便道作为施工运输道路,进口段开挖石渣堆放在1#弃土场,运距约0.8km,出口段开挖石渣堆放在2#弃土场,运距约1.2km开挖遵循《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DUT5099-和《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SLA7-94。
3.1进口、出口段开挖
进口段与进水闸室基础开挖同时进行,设计开挖边坡坡度10.5,开挖高程225m~211m。出口段与压力前池连接段开挖同时进行,设计开挖边坡坡度1:0.5,开挖高程224.4m~210.9m。施工采取浅孔爆破法,自上而下分三层开挖,设计开挖边坡线处,预留Im厚度保护层,采用手风钻进行光面爆破,临近水平建基面保护层,采取浅孔弱振爆破,尽量减少原地层不受破坏和扰动。
3.2洞脸支护
边坡开挖完成后,按设计图纸要求进行锚杆布孔,锚筋规格为中22,孔排距均为1.5m,锚筋长3m,锚筋孔径采用中50,锚筋孔采用注浆机回填1:3水泥砂浆,锚筋垂直岩石层面或结构面,喷射C20混凝土厚100mm,排水孔深入岩石0.5m,梅花形2m×2m相间排列。
3.3澜身开挖
采取钻孔爆破法,开挖程序为断面分部开挖法,断面分上、下二层开挖,循环作业。主要工序如下:钻孔准备、钻孔、装药、设备撤离、起爆、通风排烟、安全检查、临时支撑、出渣准备、出渣、延长运输线路和风水电管线等。
根据以往工程经验,结合现场爆破实验,施工时,上层超前掘进的距离为2.5m~3m,采取气腿式风动冲击式凿岩机钻孔打眼,布置四角锥形掏槽孔,2个崩落孑L,以及7个周边孔。下层布置6个垂直炮孑L和7个水平炮孔。基面松渣、乱石采用人工撬挖,清除干净,工作面各布置1台大宇55型挖掘机挖装石渣,6辆5t农用自卸汽车运输。
3.4不良地段临时支护措施
围岩破碎段采取短进尺,密炮孔、少药量钻爆,每进1.5m―2m及时进行支护。支护锚筋规格为中22,孔排距均为1.5m,锚筋长3m,锚筋孔径采用中50,锚筋孔采用注浆机回填1:3水泥砂浆,喷射C20混凝土厚100mm,拱顶每排布3个排水孔,排距3米,孔深入岩石0.5米,其中l孔为顶拱,边孔与顶拱的中心角为300和600,相间排列,如图3所示。
3.5溶洞段处理措施
溶洞段塌方趋于稳定后,利用底板纵向排水沟把地下渗透水引排出洞外,用1台55型小型挖掘机进行装运,大孤石则用手风钻钻孔打眼爆破卸小。塌方开挖完成,立即进行底板埋石混凝土回填(埋石率30%),基础预埋32a号槽钢深Im,累计共完成槽钢支护43组,并与钢筋网焊接牢固。该段衬砌厚度为0.5m,布置双层钢筋,衬砌施工分段逐渐进行,为防止大石块落下砸坏槽钢,增加了横拉杆和斜支撑,待混凝土浇筑完成后割除。
4施工质量控制和安全管理
开挖前编制详细的开挖施工措施和支护方案,严格实行技术交底制度,定期检测洞室方向、中心线和高程,每次放炮后,均进行规格检查,实行班组自检、互检和专职检查相结合的方法。在起爆后出渣前,清撬所有开挖面上残留的危石碎块,确保进入洞内的人员和机械设备的安全。在施工过程中,经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况,清撬可能塌落的松动岩块。开挖岩面支护前用高压风冲干净,清除岩石碎片、尘埃、碎屑和爆破泥粉,以便检查围岩中的软弱结构面,改进支护措施。
引水隧洞开挖全过程未发生任何质量和安全事故,开挖完毕后,对断面的规格和开挖质量进行了检查、校测和验收,单元工程质量评定全部合格,为后期混凝土衬砌施工提供了有利条件。
5结论
实践证明,本工程的开挖技术措施和支护方案是合理可行和正确有效的,也是保证工程质量、进度和安全的关键。从207月通水发电至今运行良好,经过了近3年的考验,保证了水电站正常效益的发挥。
篇10:牛岭界隧道过软基段的施工处理技术论文
牛岭界隧道过软基段的施工处理技术论文
摘要:着重介绍软土公路隧道采用台阶法和双侧壁导坑法施工以及仰拱采用钢管桩加固技术。结合工程实践,详细地介绍了该施工方法的技术特点、工艺原理、施工工艺等,对类似隧道施工有一定的参考价值。
关键词:道路桥梁 隧道 施工
1.前言
软土隧道的施工方法,主要有台阶法和双侧壁导坑法、中隔墙法等。虽然双侧壁导坑法和中隔墙法存在以下缺点:一是限制了大型施工机械的使用,降低了工效;二是在软硬围岩相间的隧道施工中,施工方法的调整时间很长;三是临时施工支护多,投入大,不经济;四是施工中相互干扰大。在岑梧高速公路牛岭界隧道施工中,采用台阶法和双侧壁导坑法相结合的施工方法,是由于在牛岭界隧道Ⅰ类围岩段长度115米范围内不存在软硬围岩相间,目的是在拱脚施工条形基础提高拱脚承载力,在该隧道采用此法成功地解决了隧道整体下沉、拱脚变形扭曲等难题,确保了工程质量和工期。
2.工程概况
岑梧高速公路的牛岭界隧道,位于广西岑溪市与苍梧县交界处,距岑溪市安平镇约3. 5km。隧道设计为两座独立的分离式隧道,两座独立隧道的轴线间距为50米,其中隧道右线长1452米(YK30+935~YK32+387),左线长1440米(ZK30+920~ZK32+360)。软土隧道右线长115米(YK30+960~YK31+075),左线长115米(ZK30+940~ZK31+055)。隧道建筑限界宽为10.25米,在主洞与行车横洞交叉处设置紧急停车带,其断面比正常断面加宽2.5米,高仍为5米,正常隧道建筑内轮廓采用单心圆断面,半径为R=5. 80米,最大埋深为128米。
2.1地形地貌
牛岭界隧道洞址区区属丘陵地貌,由于长期风化、剥蚀作用,山体较陡峻,沟谷较发育,沿山体残坡积物及风化层覆盖普遍,植被生长较茂盛。隧道穿越丘陵分水岭地带,左侧被207国道二级公路呈弧形围绕,南西侧(岑溪方向洞口)为安平侵蚀山间盆地,地势较为开阔平缓。其中YK31+700东南面约350m处为一面积不大的山塘水库,由近南北向山沟筑坝而成,水面高程约为280m.隧道轴线地段山脊分水岭高程约320~340米,两侧洞口端地面高程约210~226米,相对高差约110米。进洞口自然坡的坡角约25°~35°。山体发现两处小型滑坡,主要为覆盖层的浅层滑坡。该地形地貌给岑溪方向软岩段施工增加了较大难度。
2.2地层岩性
根据地质调查、物探(初勘)和钻探资料,勘察区地层由第四系搜盖层(Q)和奥陶系中统缩尾岭组(02S)的碎屑岩组成。红~黄色素填土,稍湿~湿,顶部成分以砂岩碎石为主,含少量粘土和细砂,结构较紧密,底部以细砂、粘性土为主,结构较松散,为207国道二级公路路基填土,主要分布于.隧道进口ZK1和ZK5孔附近一带,厚8.00-17.80m。该段含水量较大,主要以砂粘土(砂岩全风化物)和碎石土为主,结构构造全部被破坏,矿物成分除石英外,大部分风化成土状,含水量较大无承载能力。地下水出水状态少数地段呈淋雨状或涌流状出水,大部份地段呈潮湿或点滴状出水。在开挖过程中洞壁岩体位移持续时间长,成洞性差,无自稳能力。
2.3水文地质条件
隧道经过地段地势较陡峻,均为非可溶岩岩层,以侵蚀地貌为主,沟谷较发育。其间K31+360地带山岭构成了地段内的分水岭。大气降水呈短小径流由分水岭向两侧排泄,隧道经过地段的基岩透水性差,为弱透水一相对隔水岩层,加之山坡(体)上普遍覆盖植物和残坡积物,大气降水多沿山坡流走,故地下水不丰富,有限的地下水主要埋藏在近地表风化、半风化基岩和残坡积层中,为浅层孔隙、裂隙潜水,岑溪端一般在山沟较高部位以下降泉形式排泄,涌水量在0. 3~0. 6L/s,其动态变化较大。地下水为大气降水补给,地形陡峭的地段,自然排泄不通畅,地下水对该段隧道施工影响很大,特别在冲沟地段YK31+040右侧距隧中30米有两泉眼,常年有水,涌水量在10~20L/s隧道上覆围岩破碎及土层薄,易渗水,其间的山沟地表水和地层中的孔隙裂隙潜水可能对隧道掘进带来较大困难。
2.4结构设计
牛岭界隧道Ⅰ类围岩段采用洞口加强衬砌,超前支护为φ89×4大管棚、长10米,环向间距为30cm;初期支护为RD25N中空注浆锚杆,长3.5米,梅花型布置间距80cm;C25喷射混凝土,厚25cm;20×20cm的φ8钢筋网;钢拱架采用I20a工字钢,间距50cm,全环设置;二次衬砌及仰拱采用模注钢筋混凝土,厚60cm,主筋为25钢筋,间距25cm。
2.5隧道下沉处理
2.5.1隧道下沉情况
根据牛岭界隧道洞口段的地质情况,洞身结构设计,采用下行线采用上下半断面环行开挖施工,在开挖之前先进行长45米,φ89超前管棚预支护,边坡采用φ42×4的长5米小导管和挂网喷混凝土进行封闭。套拱施工完成即进行下行线洞身开挖。
在ZK30+940~ZK30+957段采用半断面环行开挖,开挖后初期支护变形大,拱顶沉降最大值达到47厘米,收敛值达到20厘米;地表出现较大裂缝,裂缝最大宽度5厘米,地表严重被破坏,由于该段隧道埋深较浅,从起拱线开始开挖轮廓线以外的45°线以内的土体自重基本由初期支护承担。变形过大严重影响隧道衬砌厚度,隧道安全。从施工情况看,在Ⅰ类围岩段采用半断面环型开挖,初期支护变形大,地表被严重破坏,在埋深较浅的地段初期支护,变形虽然较大,但还不致意被破坏,但在施工此段时对施工安全已经构成一定的威胁。在该段施工工序少,因产生较大变形,经常出现停工观看的现状,造成窝工严重,进度较慢,下行线从2004年6月1日至2004年8月15日,历时2.5月完成开挖17米,平均每天完成开挖0.26米。因此停止开挖。
2.5.2隧道下沉处理
由于隧道下沉较大处理较困难,根据岑梧高速公路施工进展情况,前后两个标段均没有开工,给降坡提供了条件,因此采用降坡的方法处理下沉过大。将原设计0.9%的坡度调成0.87%,即改变坡度和坡长。
3.隧道开挖分析
3.1讨论采用双下侧导坑施工方案的可行性
牛岭界隧道左线出口洞口Ⅰ类围岩施工中,隧道拱顶下沉大,地表出现不同程度的下沉及开裂现象,拱脚局部有开裂的现象。通过对左线施工情况及右线地质资料的分析,洞口段(即YK30+960~ YK31+075段)隧道位于堆积土中,隧道斜穿沟心,且土层松软、松散、含水,地基承载力低,较左线地质条件更差。同时隧道埋深浅,极难形成自拱度,靠调动围岩自身无法控制围岩变形,必须采取主动支撑措施,而基础承载力是主动支撑有效的前提和保证,为此,为确保安全通过二级路,必须要超前探明地质情况,并进行基础处理。采用台阶法施工,无法在有效的时间内通过基础处理提供足够的承载力,控制围岩变形。
采用超前小断面双下侧导坑方案可先行探明地质条件,并为处理基础提供空间,进行基础处理,为隧道的开挖提供足够的基础承载力,从而达到控制围岩变形的目的。导坑断面小,易于操作和控制变形,导坑底板支护(需进行软弱层处理)提供足够地基承载力抵抗拱脚的垂直压力,隧道垂直压力是通过拱架传至整体的条形基础,从面大大减少拱架及地表下沉的可能性;隧道的侧压力通过条形基础底部传至下部原状土再传至另一侧的条形基础,形成了一个封闭的结构,侧位变形也因此大大改善。下部中心土开挖时同设计有底部仰拱,所以结构仍是封闭成环的'。侧压力问题也由于水平的及时封闭支护得以解决。
3.3优化设计方案
3.3.1结构设计优化
根据施工本段地质条件,取消洞内系统锚杆,范围为圆心上1.5米的拱部范围,桩号为ZK30+970~ZK31+055,YK30+960~YK31+075不设系统锚杆;其它部位系统锚杆同原施工设计图。
在取消系统锚杆范围内布设双层超前注浆小导管,长6m,环向间距30cm,搭接长度不小于2.5m,外插角分别为15度、60度,注水泥水玻璃双液浆;实施桩号为ZK30+940~ZK31+055,YK30+960~YK31+075未施工大管棚段。钢架支撑采用Hk200b,间距50cm;连接筋由螺纹钢改为厚度为9mm的钢板,间距调整为1.2m。
3.3.2其他
上行线施工φ89×4大管棚长45米,下行线施工φ89×4大管棚长40米,其他地段施工双排小导管。小导坑采用格栅拱架,间距80cm进行支护。为了提高仰拱承载力,仰拱打设φ89×4的钢管桩进行加固,梅花型布置,其间距50cm,长3.50米,打设后注超细水泥浆。
4.隧道施工方案
4.1施工安排
由于涉及到207国道的安全、畅通,为避免隧道进洞时,一旦坡面或掌子面产生滑动,极有可能造成207国道会产生滑移、塌陷,中断交通。进洞开挖前沿207国道路肩外1m约20m长范围打长度为13m的两排φ89×8mm有孔钢花管注浆,梅花型布置,间距1m,外露1m,钢管要求深入强风化砂岩1.5m。有孔钢花管应从两侧向中间施工,必须保证注浆完成后才能施作下一根。注浆采用水泥-水玻璃浆液:水泥与水玻璃体积比1:0.5,水泥浆水灰比1:1,水玻璃浓度为35玻镁度,水玻璃模数为2.4,注浆压力保证初压0.5~1.0MPa,终压2.0MPa。注浆结束后应及时清除管内浆液,并用30号水泥砂浆紧密填充,增加钢管的刚度和强度。注浆参数应在施工中不断调整,以尽量保证钢管之间浆液充填饱满,形成稳定壳体。
下行线先进行双下侧小导坑开挖,小导坑采用明挖段和过渡段采用全断面I20a工字钢和挂网喷射砼支护,暗挖断采用钢格栅、挂网喷射砼支护。小导坑开挖穿过二级公路后,进行小导坑内部混凝土条形基础施工,混凝土条形基础施工时从洞内向洞外施工,采用混凝土输送泵进行模筑。基础施工完成后进行正洞上半断面开挖,上半断面与下半断面间距不大于15m。
上行线施工方法参见下行线。
4.2施工方法
根据前期施工存在的问题,现采用台阶法和双侧壁导坑法相结合的施工方法,半断面开挖时,出碴采用无轨运输,挖掘机、正铲侧卸式装载机配合8吨自卸汽车运输出碴;小导坑开挖时,采用人工开挖,小拖拉机配合人工出碴。及时进行支护,仰拱紧跟。
4.3钢管桩施工
4.3.1钢管桩加工
钢管桩按标准长3.5米进行加工,长度不足时应通过丝扣联接,钢管前端加工成圆锥状,长度20cm;钢管桩管体下半部分须加工溢流孔,以利于注浆施工,孔口lm范围内不加工溢流孔,溢流孔间距25cm,溢流孔直径8mm;溢流孔加工成TSS管模式,即在溢流孔外面加铣孔,铣孔直径12mm,外贴12mm贴片,起到单向阀作用。
4.3.2钻孔、下管及注浆施工
按每次lm进度指标进行清除施工障碍物工作,并施工临时排水管等措施进行场地排水,杜绝施工场地受水浸泡现象发生;测量放线,标出施工位置;钻机钻孔(可直接夯进)、下管,下管注浆后,每处理完成5m,进行仰拱混凝土施工,其间用过车梁保证已施工段稳定,注超细水泥(MC)单液浆,注浆压力为2Mpa,注浆完成后,对桩间土进行轻型触探试验,锤击数大于35击,承载力不小于250kpa,达不到时,进行加密等处理。
4.4导坑条形基础施工
根据工地条件, 导坑条形基础施工,钢筋在导坑内绑扎关模后,采用泵送C25混凝土进行施工,先施工水平条形基础后,安装拱脚,再施工竖直条形基础。
5.经验与成效
5.1通过牛岭界隧道施工过程,可以看出:对设计文件中所提供的地层地质参数要进行充分的现场复查,对地层的性状应充分的了解和认识,对设计地质条件必须进行正确判断。针对隧道的地质性状,施工前应有详细周密的施工组织方案和施工技术措施,并且要经充分的研讨和分析。施工设备和机具选型必须符合技术方案要求。施工前应做好施工突发事件的应急预案。施工要有队伍高素质、精干和稳定的与当前施工相匹配的技术服务和监督队伍,加强施工生产监督管理,确保施工本工程顺利进行。施工中应坚持安全第一、质量为本的管理理念,杜绝违章作业。
5.2 通过精心组织力量,合理安排施工程序,将开挖、支护、衬砌等施工程序安排平行作业,在软弱围岩环境条件下,井然有序快速施工,施工完成初期支护后,拱顶沉降0.15mm/d,处于稳定状态,确保了洞口段的施工质量与安全,达到了预期目的。
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