工程概况
我标段全长21.89km,合同造价5.7亿。隧道共有4座,单幅总长5147m,其中马洋洞隧道右线长1634m,左线长1720m。隧道工程地质情况与水文地质情况相对简单,岩性以花岗岩为主,除洞口段为V级围岩外,洞内主要以III、IV级围岩为主。
隧道施工方案
隧道采用新奥法施工,施工中采用凿岩台架、挖掘机、装载机、衬砌模板台车、自卸汽车为主的大型机械配套技术,按照开挖、出碴、喷锚、衬砌等四条作业线组织流水施工,施工中采用了超前地质预探预报、光面爆破、砼湿喷工艺、无钉铺设防水板、全断面衬砌、监控量测等关键技术,达到了安全、优质、快速施工的目的。
施工前软弱围岩现场进行认真调查、深入理解设计意图,根据不同地质情况编写切实可行的施工方案,施工中严格遵守“重地质,管超前,严注浆,短进尺,强支护,勤量测,早封闭”的原则,严格执行隧道施工有关规定。
隧道工程
施工工艺及施工方案
隧道Ⅲ级围岩地段采用全断面法施工,Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用台阶法开挖。采用锚、网、喷初期支护,仰拱超前,拱墙一次衬砌,活动断裂带地震设防衬砌地段采用拱墙全环格栅钢架及拱部双层φ42小导管超前支护,洞内衬砌采用衬砌台车。
施工时,进行隧道超前地质预测预报,加深炮孔探测,红外探测法,进行超前地质确认,是否存在在设计差异。对图纸提到重点地质危险段采用超前水平钻探,认真做好测量工作,分析沉降观测。
洞身开挖与支护
洞身开挖采用新奥法施工。
V级围岩地段采用三台阶七步法开挖。Ⅴ级围岩浅埋段位于隧道入口,超前地质预报,短进尺,弱爆破,早封闭,勤量测,确保施工安全。
施工作业流程:超前导管支护→上台阶开挖→初喷→安设格栅或型钢钢架→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖中台阶→初喷→立边墙格栅钢架→挂网→边墙径向锚杆→复喷→开挖下台阶→初喷→立边墙格栅钢架→挂网→边墙径向锚杆→复喷。
IV级围岩地段采用弧形导坑台阶法开挖。
施工作业流程:超前导管支护→上台阶开挖→初喷→安设格栅或型钢钢架→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖下台阶→初喷→立边墙格栅钢架→边墙径向锚杆→复喷。
III级围岩地段台阶法开挖。
施工作业流程:上台阶开挖→初喷→拱部组合中空锚杆→挂网→复喷→开挖下台阶→初喷→边墙径向锚杆→复喷。
Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法施工
Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖,上、下台阶保持距离不大于1.5倍的开挖宽度,拱部预留沉降量5~10cm(根据量测做适当调整)。上、下台阶均采用凿岩台架配合人工手持YT-28凿岩机钻孔,光面爆破,非电毫秒雷管网络起爆。围岩松软地段采用挖掘机配合人力开挖。下台阶采用挖掘机配合装载机开挖装碴。施工时左右台阶错开三米。
钻孔前测出内轨顶面线和中线,画出开挖轮廓,按设计标出炮眼位置(地质条件变化时,适当调整钻孔位置)。钻眼直径φ42mm,上台阶掏槽眼、底眼深度为1.4-1.6m,其它炮眼深度为1.3m;下台阶炮眼深度为3.1m。
钻眼完毕,按炮眼布置图进行检查并做好记录,不符合要求的炮眼重钻。装药前将炮眼内泥浆、石粉用高压风吹干净,检查炮眼,确认达到设计要求后装药。装药时严格按设计药量进行。装药后,所有炮眼均堵塞炮泥。周边眼采用间隔装药,导爆索联接,掏槽眼采用集中装药,底部30%长度加强装药,其它眼采用集中装药。
爆破网络采用微差、非电毫秒雷管起爆。非电毫秒雷管插入药卷,反向装入眼孔内。导爆管引线连接采用“一把抓”型式。
喷射砼施工
洞身断面成形后,及时进行喷射砼防护工作。喷射顺序从下向上对称进行,先喷射钢架与围岩之间空隙,再喷射钢架周围,然后喷射钢架之间。喷射砼覆盖全部格钢架,保护层厚度≥2cm。喷射砼湿喷施作,采用湿喷机,初喷厚3cm,复喷至设计厚度。砼喷射采用两台湿喷机由两侧边墙同时喷射,以加快施工进度,使格栅钢架与喷砼及时连为整体,起到支护作用。
喷射前检查开挖断面尺寸。清除开挖面的浮石和墙角的岩碴、堆积物。处理好岩面,拆除障碍物,对欠挖部分进行修凿,必要时,安设工作平台。用高压风冲洗受喷面。受喷面滴水部位埋设导管排水,导水效果不好的含水层可设盲沟排水,对滴水处可设截水圈排水。埋设控制砼厚度的标志。有良好的通风和足够的照明装置。喷射作业前,对机械设备、风、水管路和电线路等进行全面检查及试运转。
根据中心试验室提供的湿喷砼配合比,在搅拌站一次搅拌完成,并检查其坍落度,使之保持在5~8cm。拌和料用砼运输罐车运至湿喷机前,通过湿喷机从喷头处加上液体速凝剂后,喷至受喷面上。
喷射作业分片进行,喷射顺序自下而上;在前一层砼终凝后进行复喷。喷射作业开始时,先送风、后开机,再给料,结束时先停料,再停风。喷射机供料连续均匀,机器正常运转时,料斗内保持足够的存料,喷射机工作风压控制在0.45~0.7Mpa。喷射作业完毕或因故中断喷射时,将喷射机和输料管内的积料清除干净。
喷射手经常保持喷头与受喷面垂直且距离为0.6~1.0m,同时控制好砼表面平整度。喷射砼终凝两小时后,洒水养护,养护时间不小于7天。
监控量测
现场监控量测是新奥法复合衬砌设计、施工的核心技术之一。在施工中制定详细的监控量测计划,设专职量测组,负责日常的测点埋设、监控量测、数据处理分析和仪器保养等工作,确保量测数据的可靠,为施工和设计提供准确的依据,确保施工的安全、质量和投资。
a.量测目的
a.1掌握围岩在施工中的动态,控制围岩变形。
a.2了解支护结构的效果,及时采取措施,安全地施工。
a.3为优化设计提供依据,保证隧道既稳定又经济。
b.监控量测的项目
隧道围岩变形量测、应力~应变量测、围岩稳定性和支护效果分析。
c.工程地质及支护情况观察
c.1观察内容:隧道开挖后,开挖面及附近周边的自稳性,地质及岩质情况,校核围岩分类,并绘出地质素描图,初期支护(锚杆、喷射砼、钢支撑)结构状况有无破坏。
开挖工作面的观察,在每次爆破后都要进行,特别是软弱围岩条件下,开挖后立即进行地质调查,若遇特殊不稳定情况时,派专人进行不间断观察。观察后做好记录,并整理保存。
d.隧道净空收敛量测
净空变化量测和拱顶下沉量测原则上在同一断面上进行。量测断面的间距与隧道长度、围岩条件、开挖方法等多种因素有关。
净空变化量测基线一般地段设2条水平基线,埋深小于2倍开挖宽度地段和膨胀或偏压地段设四条基线。
量测要点:把净空变位仪的短杆固定在施测的两测点的岩体内;根据围岩条件确定量测间距;量测精度:在变化量比较小的情况下,一般为0.1mm,在变化量比较大的情况下为1mm。
e.拱顶下沉量测
拱顶下沉量测测点,一般布置在拱中和两侧拱腰,每断面布置三点,当受通风管或其它障碍时,可适当移动位置。
f.围岩位移和锚杆轴力量测
根据围岩条件和工程重要程度,每断面设置2~5个测点。
g.隧道钢拱架的应力~应变量测
隧道钢拱架的应力~应变量测,采用能受支撑屈服强度的应力盒,放在钢拱架支撑的底板下面。在有挤压力或膨胀力的地层内,使用仰拱横撑时,应力盒就放在特制的拱架上面。
量测衬砌混凝土中的应力,在量测断面上布置几对应力盒(一个径向,一个切向),然后将量测管路集中读数。
锚杆上应力~应变量测,将压力盒装在锚杆上,形成一块扩大的垫圈,可直接测得加在岩体的应力值。
h.量测频率主要根据位移速率和测点距开挖面距离而定,一般按下表选定,即原件埋设初期测试频率要每天1~3次,随着围岩渐趋稳定,量测次数可以减少,当出现不稳定征兆时,应增加量测次数。
结束量测的时间当围岩达到基本稳定后,以1次/3日的频率量测2周,若无明显变形,则可结束量测。
混凝土衬砌
总结