隧道斷層破碎帶施工技術(shù)

隧道斷層破碎帶施工技術(shù)隧道斷層破碎帶施工技術(shù)作者：佚名

時(shí)間：2008-10-4

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內(nèi)容摘要:對(duì)朔黃鐵路東風(fēng)隧道斷層破碎帶段采用小管棚預(yù)支護(hù)、錨噴初期支護(hù)施工技術(shù)作了詳細(xì)敘述,并對(duì)開挖方法作了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞:隧道斷層破碎帶支護(hù)施工

東風(fēng)隧道是朔黃鐵路線上第四長(zhǎng)大隧道,系雙線隧道,全長(zhǎng)3290m,我部施工出口端DIk47+610-DIk48+974段,長(zhǎng)1364m.其中DIk47+880-Dm48+040段通過Ⅱ類圍巖斷層破碎帶,巖性主要為片巖、頁(yè)巖、砂巖且夾薄層泥灰?guī)r,節(jié)理、層理及裂隙發(fā)育,層面交錯(cuò),風(fēng)化極為嚴(yán)重,呈壓碎狀態(tài),致使圍巖自穩(wěn)能力極差,成型困難。

針對(duì)上述情況,結(jié)合施工生產(chǎn)要素及施工生產(chǎn)能力,按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、不爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測(cè)量、速反饋”的施工原則,在拱部超前小管棚注漿預(yù)固結(jié)圍巖的保護(hù)下,采用三部臺(tái)階法進(jìn)行施工。拱部預(yù)留核心土,周邊采用風(fēng)鎬開挖,核心土及中槽運(yùn)用Pc200挖掘機(jī)開挖。

一、超前小管棚施工

.1工藝原理在破碎松散巖體中超前鉆孔,打入小導(dǎo)管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液,漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中,并將其中的空氣、水分排出,使松散破碎體膠結(jié)、膠化,形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的以漿膠為骨架的固結(jié)體,從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和穩(wěn)定性;使超前小管棚與固結(jié)體形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體,在殼體的保護(hù)下進(jìn)行開挖支護(hù)施工。

.2小管棚及注漿設(shè)計(jì)采用4m/根的∮42mm小導(dǎo)管布設(shè)在拱部,外插角5°~7°,環(huán)向間距33cm,縱向環(huán)距,即每施作一排小導(dǎo)管,開挖支護(hù);壓注1:1水泥漿液,采用525#普通硅酸鹽水泥,漿液中摻水泥用量3~5%的40Be‘水玻璃,以縮短漿液的膠化固結(jié)時(shí)間,控制漿液的擴(kuò)散范圍。

.3施工要點(diǎn)小導(dǎo)管加工4m/根的∮42mm小鋼管一端加工成尖錐形,距另一端100cm的位置開始至尖錐端之間按梅花型間距為20cm布設(shè)∮6mm的孔眼4排,以利于小導(dǎo)管推進(jìn)和漿液滲入破碎巖體。

.小導(dǎo)管安設(shè)如巖體松軟,采用yT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)直接推送,如遇夾有堅(jiān)硬巖石處,先用yT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼成孔后再推進(jìn)就位。

在施作小導(dǎo)管前應(yīng)注意:

第一,噴3~5cm厚混凝土封閉掌子面作為止?jié){墻,為注漿作好準(zhǔn)備工作;

第二,準(zhǔn)確測(cè)量隧道中心線和高程,并按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管的位置,誤差±15mm;

第三,用線繩定出隧道中心面,隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導(dǎo)管的方向,以控制外插角達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn);

第四,施工順序?yàn)閺膬蓚?cè)拱腰向拱頂進(jìn)行,為提前注漿留好作業(yè)空間。

.注漿選用UB6型注漿泵注漿,采用漿液攪拌桶制漿。為防止?jié){液從其他孔眼溢出,注漿前對(duì)所有孔眼安裝止?jié){塞,注漿順序從兩側(cè)拱腳向拱頂。由于巖體孔隙不均勻,考慮風(fēng)鎬環(huán)形開挖的方便,同時(shí)要達(dá)到固結(jié)破碎松散巖體的目的,保證開挖輪廓線外環(huán)狀巖體的穩(wěn)定,形成有一定強(qiáng)度及密實(shí)度的殼體,特別是確保兩側(cè)拱腳的注漿密實(shí)度和承載力,采取注漿終壓和注漿量雙控注漿質(zhì)量,拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定拱腳終壓為,拱腰范圍為,拱頂為注漿時(shí)相鄰孔眼需間隔開,不能連續(xù)注漿,以確保固結(jié)效果,又達(dá)到控制注漿量的目的。

二、開挖為控制超欠挖及減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)

拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺(tái)階開挖,核心土及中槽均采用挖掘機(jī)開挖,開挖進(jìn)尺根據(jù)圍巖穩(wěn)定性確定為l—2棍鋼格柵的間距,即~,邊墻按鋼格柵的兩個(gè)單元分兩個(gè)臺(tái)階施工,上下臺(tái)階相距2m,左右邊墻錯(cuò)開2m.

三、錨噴初期支護(hù)

初期支護(hù)參數(shù)系統(tǒng)錨桿采用3m/根的wTD25型中空注漿錨桿,縱向、環(huán)向間距均為100cm,梅花型布置;拱墻設(shè)鋼格柵,間距50cm,鋼格柵每側(cè)拱腳設(shè)4m/根的wTD25中空注漿鎖口錨桿,按梅花型布置在鋼格柵的兩側(cè),環(huán)向間距50cm;掛∮6雙層鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸為15cm×15cm,噴射混凝土厚25cm.

噴射混凝土材料及機(jī)具選定

機(jī)具噴混凝土采用Bz—5型混凝土噴射機(jī),壓力為~

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瀏覽量：.水泥及細(xì)骨科采用425并普通硅酸鹽水泥;細(xì)骨料選用山西原平市忻口砂,砂率控制在50%,含泥量≤3%。

粗骨科采用規(guī)格為7~15mm的碎石,經(jīng)試驗(yàn)選用石灰?guī)r生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的碎石。

粘稠劑選用STc型粘稠劑,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),最佳摻量為水泥用量的10%,3min初凝,6min終凝,而且可大量減少回彈量。

水灰比水灰比過大、過小都會(huì)使混凝土回彈量增加,浪費(fèi)大量的材料;經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)確定,水灰比為的混凝土噴射效果最佳。

噴射混凝土開挖后為縮短圍巖的暴露時(shí)間,防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化,必須先初噴混凝土3~5cm厚再封閉圍巖;待鋼格柵及鋼筋網(wǎng)安設(shè)好后,再噴混凝土10~12cm°;最后在下一循環(huán)噴射混凝土?xí)r分兩次噴射至設(shè)計(jì)厚度。

采用摻STc型粘稠劑半濕式噴射混凝土工藝,減小洞內(nèi)粉塵污染及回彈量。

噴射前用高壓風(fēng)將巖壁面的粉塵和雜物吹干凈,水泥、粗、細(xì)骨料加少量水,用攪拌機(jī)干拌,水量按水灰比配制混凝土應(yīng)加入水總量的20%;拌好后將干料運(yùn)至噴射作業(yè)點(diǎn)再進(jìn)行人工拌和,并按水泥用量的10%摻入粘稠劑。

噴射作業(yè)分段、分片由下向上依次分層進(jìn)行,每段長(zhǎng)度為3m.為加快混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度及提高混凝土的噴射效果,用多盞碘鎢燈提高作業(yè)環(huán)境溫度。

噴頭噴射方向與巖面偏角小于10°,夾角為45°;噴頭至受噴面距離在~之間,噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng),一般繞圈直徑在為宜。

注漿在初噴混凝土封閉圍巖后按設(shè)計(jì)布設(shè)錨桿和注漿。錨桿孔位誤差控制在《鐵路隧道施工規(guī)范》規(guī)定的誤差范圍之內(nèi)。

鉆進(jìn)用yT—28型手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鑿孔并清孔,應(yīng)沿徑向進(jìn)行鉆孔,確保錨入穩(wěn)定巖層的深度。

插入錨桿將安裝好錨頭的wTD25中空注漿錨桿插入錨孔,錨頭上的倒刺立即將錨桿掛住。

安裝止?jié){塞、墊板、螺母在錨桿尾端安裝止?jié){塞、墊板和螺母。

注漿通過快速注漿接頭將錨桿尾端和UB6型注漿機(jī)連接。開動(dòng)機(jī)器壓注1:1水泥漿,摻水泥用量3%的40Be‘的水玻璃,為了保證錨固質(zhì)量及改良圍巖結(jié)構(gòu),注漿終壓必須達(dá)到掛鋼筋鋼筋網(wǎng)片采用∮6圓鋼,除銹處理后按設(shè)計(jì)加工成100cm×200cm的網(wǎng)片;掛設(shè)時(shí)網(wǎng)片必須隨受噴面的起伏鋪設(shè),與受噴面間留3cm作為保護(hù)層,網(wǎng)片與系統(tǒng)錨桿焊接牢固,確保噴射混凝土?xí)r不移動(dòng)。

安設(shè)鋼格柵鋼筋除銹后按設(shè)計(jì)要求分節(jié)加工成型,鋼格柵分節(jié)間通過鋼板用螺栓聯(lián)接。

鋼格柵嚴(yán)格按設(shè)計(jì)間距架立。

為充分發(fā)揮鋼格柵的承載能力,首先要求鋼格柵必須垂直且與線路方向垂直;其次,架立拱部鋼格柵時(shí),嚴(yán)格控制左、右拱腳標(biāo)高,以防拱架偏斜,影響與邊墻鋼格柵架的圓順連接或侵入襯砌厚度。

為方便拱部鋼格柵與邊墻鋼格柵的連接,在拱腳連接處鋪不小于20cm厚的粗砂或石屑。邊墻鋼格柵底部必須置于基巖上,以防下沉變形。

四、監(jiān)控量測(cè)初期支護(hù)完成后,在拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標(biāo)高處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測(cè)。

測(cè)試元件用∮12圓鋼加工而成,每根元件長(zhǎng)25cm,錨入初期支護(hù)體20cm,外露5cm,以防震動(dòng)影響量測(cè)結(jié)果。水平收斂量測(cè)采用鐵科院武漢巖體力學(xué)研究所研制的收斂?jī)x進(jìn)行觀測(cè)。量測(cè)頻率開始6h觀測(cè)1次,然后根據(jù)變形量的減小而減小量測(cè)頻率,即12h、24h、48h、72h、168h,根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整工序及預(yù)留變形量、開挖進(jìn)尺等,便于指導(dǎo)施工,確保施工安全。量測(cè)點(diǎn)每隔5m布設(shè)1組。經(jīng)量測(cè),拱頂最大累計(jì)下沉量為11mm,水平最大累計(jì)收斂量為1