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摘要:通过对隧道施工中经常出现的两种不同的地质情况做了一些介绍,下文分析了施工技术,以及施工经验和注意事项,为相同类型的施工提供参考。
关键词:隧道;贯通段;施工技术
中图分类号:U445.57 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)23-486-01
隧道贯通过程中会遇见许多不同的地质状况,不同的地质状况必须采取不同的施工方法,下面我就选取了两个比较有代表性的地质:塌滑体和软岩隧道,做了具体的探究。
一、隧道塌滑体贯通技术
(一)隧道塌滑体贯通技术的施工步骤
为了能更快的、更顺利的完成工程计划,通常采用的施工方式是将隧道的出口作为主要的挖掘方向,而具体步骤可以分为以下几个方面:首先,是对塌滑体高边坡进行有序的清理,通常的顺序是从上至下,这种清理顺序比较适宜。在清理的过程中,要特别的注意,尽量不要触及到高边坡。其次,在相关的挖掘工作开展之前,建立由钢管和混凝土搭配建成的“二次支护”系统,也是十分重要的。再次,由于塌滑处的地质条件比较特殊,所以,为了能保证采掘的顺利进行,通常采用的挖掘方法是单侧壁小导洞法,这种方法能有效的探测到本地段相应的地质结构和相关的土壤情况。最后,是运用支护并随法和导洞挖掘法进行施工。
(二)施工过程中的主要工艺
1.塌滑体的注浆。为了能有效的确保施工过程中安全和预防由于对松散坡积体的二次开发造成的再次坍塌。通常在施工过程中,会采取双液注浆的方法来对塌滑体进行团结注浆和回填,以此来避免空洞的产生。并且让周围的岩石发挥自身的应力,以此满足采掘的条件。而由于坡积体的结构组织较为松散,所以在回填注浆的过程中,一定要考虑到压力等相关因素,所以在整个的施工过程中,对于塌滑体的表面要进行相应的处理,通常是再用20cm厚度的混凝土全封闭,形成天然的止浆墙。
2.超前支护。当完成对塌滑体的注浆之后,则可以着手对塌滑体进行超前的管棚支护了,为确保施工的安全进行,需要最大限度的充分发挥山体围岩的应力,因此,在施工的过程中,通常都是采用了大管棚内穿钢筋的方式进行沿线的超前管棚注浆,通常管棚的直径可达90mm,而内穿的钢筋直径可达21mm,而且,为了方便管棚和山地注浆密实,管棚按2cm间距环向布置直径为1.5cm注浆孔。
3.导洞采掘。当对隧道进行导洞完成之后,并且对塌滑体注浆的密实度进行检验合格后,就可以对管棚两端进行衬砌了,这样就能保证管棚两端永久的固定在岩石的内部。而且,当衬砌的混凝土强度达到75%甚至以上,就可以着手对导洞进行相应的挖掘了,在隧道的采掘过程中,一定要对已成型的洞段进行浇筑混凝土,然后进行相应的支护,以达到棚室效应。
二、软岩隧道贯通段施工技术
隧道开挖后的纵断面是否稳定,是判断隧道整体是否稳定的重要标准。由于在隧道的贯通过程中,会使为衬砌段的长度较之之前有着大幅度的突然增长,这就导致了周围岩层的应力下降,工程中易出现贯通面的变形和大规模的塌方现象,从而波及到初期的支护系统,产生钢架扭曲、混凝土断裂的现象。这就要求在整个贯通段的施工过程中,要有效的控制施工的贯通面,确保初期的支护不会变形,以此确保施工的安全进行。下面就以兰渝铁路作为实例,来探讨下这个问题。
(一)贯通前的洞内状况
1.施工方法。根据相应的地质情况,在结合现场的实际的资源配置,我们不难看出,贯通面所处的段落是位于DK131+106+980,而且应该是采用台阶法进行施工的,并且针对于仰拱,一次的开挖长度不能超过3拱架间距长度,也就是大于3.6米,而二次衬砌采用自行式液压衬砌台车先拱后墙法进行施工。
2.围岩状况。掌子面所呈现的围岩,和原设计大部分是相符合的,但是在靠近贯通面进口端95m处,卻出现了原设计中没有提及到的成岩极差的砂岩,并且掌子面也有愈发扩大的趋势,最大砂岩面积,甚至可以占据整个掌子面的三分之二的面积。砂岩的岩石结构不必其他岩石,可谓是相当的松散,岩石的强度非常的低,并且,伴随着震动强度与震动次数的增加,整个岩体更是加剧了松散,整体的强度更是大幅度的降低。
(二)围岩及支护变形状况
因为围岩硬度较低、成岩性较差,并且在泥岩地层中,具有一定的膨胀性,因此,由于洞室开挖,则会产生围岩的较大塑性变形,需要特别注意的是,在出现大面积成岩极差的砂岩区域的贯通面附近,原来具备一定强度的砂质围岩出现了较大的松散区域就是围岩卸荷的作用。伴随着围岩出现的坍塌,围岩的相应的强度也开始不断的不断降低,而且松散区域也随之不断的扩大,从而,在支护用具中,承担的压力也就越来越大。通常在初期支护完工后,在接下来的12-24小时之内,一般在围岩产生的压力的挤压下,会造成支护钢架扭曲,而且混凝土也容易产生纵向的裂缝。
(三) 贯通后可能出现的变形预测和分析
在隧道贯通之前,由于贯通面两侧的台阶在一般情况下为洞直径的1.5倍,所有通常会出现相对较短的情况,而且,一般来说,由横向和纵向产生的承载,相对来说比较稳定,而且,在贯通过后,台阶的长度也会有所增长,甚至可以达到施工前的两倍,如果说前期的长度超过洞直径的1倍或者是1倍半,那么,整个承载就将失去纵向的承载受力能力,甚至是在挖掘的过程中,会是断面不断的受力,从而引发周围岩层的应力下降,造成一定的松弛,从而失去应有的稳定性。如果按照梁氏桥理论来看,贯通之前,可以将端头之间的洞室拱顶和贯通面两侧的二次衬砌看成是一个整体,将它视作是一个连续梁,而且这是一个这受弯构件并且承受着相应的力,而从未贯通部位洞室岩层和两个二次衬砌来看,可将其视作成一座桥的三个桥墩。而且中间桥墩的突然被拆除,就是贯通爆破的突然发生,出现了两个桥墩取代三个桥墩的情况,从未改变了梁跨的力的转化。这个时候整个贯通段的纵向拱顶梁,在贯通面破坏后,会出现一次应力重新分布的情况。
参考文献:
[1]贾佰春.隧道塌滑体贯通施工技术分析[J].工程建设与设计,2008(6):101-103
[2]潘奇.软岩隧道贯通段施工技术[J].现代隧道技术,2012(8):152-155
[3]赵善同.大断面黄土隧道贯通施工技术[J].科技情报开发与经济,2009(5):204-205
[4]王豪.隧道贯通施工技术研究[J].岩土工程,2013(1):122-123
关键词:隧道;贯通段;施工技术
中图分类号:U445.57 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)23-486-01
隧道贯通过程中会遇见许多不同的地质状况,不同的地质状况必须采取不同的施工方法,下面我就选取了两个比较有代表性的地质:塌滑体和软岩隧道,做了具体的探究。
一、隧道塌滑体贯通技术
(一)隧道塌滑体贯通技术的施工步骤
为了能更快的、更顺利的完成工程计划,通常采用的施工方式是将隧道的出口作为主要的挖掘方向,而具体步骤可以分为以下几个方面:首先,是对塌滑体高边坡进行有序的清理,通常的顺序是从上至下,这种清理顺序比较适宜。在清理的过程中,要特别的注意,尽量不要触及到高边坡。其次,在相关的挖掘工作开展之前,建立由钢管和混凝土搭配建成的“二次支护”系统,也是十分重要的。再次,由于塌滑处的地质条件比较特殊,所以,为了能保证采掘的顺利进行,通常采用的挖掘方法是单侧壁小导洞法,这种方法能有效的探测到本地段相应的地质结构和相关的土壤情况。最后,是运用支护并随法和导洞挖掘法进行施工。
(二)施工过程中的主要工艺
1.塌滑体的注浆。为了能有效的确保施工过程中安全和预防由于对松散坡积体的二次开发造成的再次坍塌。通常在施工过程中,会采取双液注浆的方法来对塌滑体进行团结注浆和回填,以此来避免空洞的产生。并且让周围的岩石发挥自身的应力,以此满足采掘的条件。而由于坡积体的结构组织较为松散,所以在回填注浆的过程中,一定要考虑到压力等相关因素,所以在整个的施工过程中,对于塌滑体的表面要进行相应的处理,通常是再用20cm厚度的混凝土全封闭,形成天然的止浆墙。
2.超前支护。当完成对塌滑体的注浆之后,则可以着手对塌滑体进行超前的管棚支护了,为确保施工的安全进行,需要最大限度的充分发挥山体围岩的应力,因此,在施工的过程中,通常都是采用了大管棚内穿钢筋的方式进行沿线的超前管棚注浆,通常管棚的直径可达90mm,而内穿的钢筋直径可达21mm,而且,为了方便管棚和山地注浆密实,管棚按2cm间距环向布置直径为1.5cm注浆孔。
3.导洞采掘。当对隧道进行导洞完成之后,并且对塌滑体注浆的密实度进行检验合格后,就可以对管棚两端进行衬砌了,这样就能保证管棚两端永久的固定在岩石的内部。而且,当衬砌的混凝土强度达到75%甚至以上,就可以着手对导洞进行相应的挖掘了,在隧道的采掘过程中,一定要对已成型的洞段进行浇筑混凝土,然后进行相应的支护,以达到棚室效应。
二、软岩隧道贯通段施工技术
隧道开挖后的纵断面是否稳定,是判断隧道整体是否稳定的重要标准。由于在隧道的贯通过程中,会使为衬砌段的长度较之之前有着大幅度的突然增长,这就导致了周围岩层的应力下降,工程中易出现贯通面的变形和大规模的塌方现象,从而波及到初期的支护系统,产生钢架扭曲、混凝土断裂的现象。这就要求在整个贯通段的施工过程中,要有效的控制施工的贯通面,确保初期的支护不会变形,以此确保施工的安全进行。下面就以兰渝铁路作为实例,来探讨下这个问题。
(一)贯通前的洞内状况
1.施工方法。根据相应的地质情况,在结合现场的实际的资源配置,我们不难看出,贯通面所处的段落是位于DK131+106+980,而且应该是采用台阶法进行施工的,并且针对于仰拱,一次的开挖长度不能超过3拱架间距长度,也就是大于3.6米,而二次衬砌采用自行式液压衬砌台车先拱后墙法进行施工。
2.围岩状况。掌子面所呈现的围岩,和原设计大部分是相符合的,但是在靠近贯通面进口端95m处,卻出现了原设计中没有提及到的成岩极差的砂岩,并且掌子面也有愈发扩大的趋势,最大砂岩面积,甚至可以占据整个掌子面的三分之二的面积。砂岩的岩石结构不必其他岩石,可谓是相当的松散,岩石的强度非常的低,并且,伴随着震动强度与震动次数的增加,整个岩体更是加剧了松散,整体的强度更是大幅度的降低。
(二)围岩及支护变形状况
因为围岩硬度较低、成岩性较差,并且在泥岩地层中,具有一定的膨胀性,因此,由于洞室开挖,则会产生围岩的较大塑性变形,需要特别注意的是,在出现大面积成岩极差的砂岩区域的贯通面附近,原来具备一定强度的砂质围岩出现了较大的松散区域就是围岩卸荷的作用。伴随着围岩出现的坍塌,围岩的相应的强度也开始不断的不断降低,而且松散区域也随之不断的扩大,从而,在支护用具中,承担的压力也就越来越大。通常在初期支护完工后,在接下来的12-24小时之内,一般在围岩产生的压力的挤压下,会造成支护钢架扭曲,而且混凝土也容易产生纵向的裂缝。
(三) 贯通后可能出现的变形预测和分析
在隧道贯通之前,由于贯通面两侧的台阶在一般情况下为洞直径的1.5倍,所有通常会出现相对较短的情况,而且,一般来说,由横向和纵向产生的承载,相对来说比较稳定,而且,在贯通过后,台阶的长度也会有所增长,甚至可以达到施工前的两倍,如果说前期的长度超过洞直径的1倍或者是1倍半,那么,整个承载就将失去纵向的承载受力能力,甚至是在挖掘的过程中,会是断面不断的受力,从而引发周围岩层的应力下降,造成一定的松弛,从而失去应有的稳定性。如果按照梁氏桥理论来看,贯通之前,可以将端头之间的洞室拱顶和贯通面两侧的二次衬砌看成是一个整体,将它视作是一个连续梁,而且这是一个这受弯构件并且承受着相应的力,而从未贯通部位洞室岩层和两个二次衬砌来看,可将其视作成一座桥的三个桥墩。而且中间桥墩的突然被拆除,就是贯通爆破的突然发生,出现了两个桥墩取代三个桥墩的情况,从未改变了梁跨的力的转化。这个时候整个贯通段的纵向拱顶梁,在贯通面破坏后,会出现一次应力重新分布的情况。
参考文献:
[1]贾佰春.隧道塌滑体贯通施工技术分析[J].工程建设与设计,2008(6):101-103
[2]潘奇.软岩隧道贯通段施工技术[J].现代隧道技术,2012(8):152-155
[3]赵善同.大断面黄土隧道贯通施工技术[J].科技情报开发与经济,2009(5):204-205
[4]王豪.隧道贯通施工技术研究[J].岩土工程,2013(1):122-123