特大跨超浅埋隧道施工技术概况样本.doc
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1、特大跨超浅埋隧道施工技术 1 工程概况 轻轨较新线是重庆市轻轨计划中关键组成部分,是国家确定西部开发十大基础设施项目之一。由中铁十一局五处承建轻轨大坪车站隧道在重庆大坪。大坪车站隧道起讫里程为DK7 + 658. 20 DK7 + 739. 5 , 全长为81. 3m , 纵坡为3 ,为超浅埋地段 类围岩。衬砌断面采取大拱脚薄边墙隧道结构,边墙底部开挖宽为21. 88m , 隧道开挖高度为17. 86m 。地表有79 层砖混结构民用住宅楼,要求爆破震速小于2cm/ s , 隧道质量达成不渗不漏、 级防水标准。 112 地质概述 DK + 658. 2DK7 + 739. 5 段洞顶岩体厚4 1
2、5m , 成洞条件较差,围岩为泥岩夹砂岩, 风化带泥岩自然抗压强度为8. 6MPa , 岩石饱和强度为5. 4MPa ; 微风化带泥岩自然抗压强度为14. 4MPa , 饱和强度为9. 9MPa ; 砂岩岩石饱和抗压强度为28. 3MPa , 岩体完整性系数为0. 83 ; 隧道涌水量为159m3/ d 。 2 施工方案确定 因为该隧道为超浅埋隧道,围岩本身承载能力差,呈松散状态;地表有较为密集79 层砖混结构民用住宅楼; 和该隧道含有跨度大、泥岩风化严重、砂岩节剪发育,受结构影响,岩层裂隙水发育;地表外荷载和围岩压力关键集中在隧道拱部。为避免隧道拱部垂直压力过大,造成隧道拱部下沉过多,危及地
3、表建筑物安全,在施工中采取以控制隧道拱部下沉变形为主开挖方法,参考现在中国外类似大跨地下工程实例及以往施工经验,针对重庆轻轨大坪车站隧道超浅埋围岩特点和确保地表建筑物安全,采取上半断面双侧壁导坑正台阶法下半断面分部台阶法施工,能最大程度地降低对围岩扰动,降低地面沉降,有效地控制围岩变形和保护围岩天然承载力。 3 施工方法和施工工艺 311 施工工艺步骤( 见图1) (1) 先沿隧道拱圈外侧施作大管棚,在大管棚预支护和小导管注浆条件下,展开上半断面左右两侧壁导坑掘进,为尽可能降低对围岩扰动,右侧壁导坑滞后左侧壁导坑1520m 。 (2) 上半断面左右导坑采取正台阶分部开挖。先作左右导坑上半断面超
4、前中空锚杆,再进行左右导坑上半断面环形土开挖,在施作环向锚杆、挂网和初喷混凝土和左右导坑下半断面超前中空注浆锚杆后,开挖左右导坑两侧壁土石方和施作早期支护,在左右导坑拱部早期支护和中隔壁临时钢拱支撑完成后,开挖导坑上半断面关键土。 (3) 导坑掘进1520m 后,进行中隔壁正台阶上半断面土方开挖。 (4) 在中隔壁拱部断面锚喷支护基础稳定后, 立模衬砌拱部混凝土。 (5) 在拱部混凝土保护下,进行上半断面中隔壁正台阶下部关键土开挖。 (6) 在隧道上半断面掘进3035m 后进行下半断面施工。在认真加固拱脚,打设拱脚锚杆,加强型钢钢架纵向连接,使上部超前和早期支护和围岩联成完整体系; 下部开挖后
5、必需立即喷射混凝土,支护紧跟,尽可能单侧落底或双侧交错落底,避免上部断面两脚拱脚同时悬空; 落底长度为2 3m , 并不得大于4. 50m 。 312 超前支护 该隧道超前支护采取超前长管棚及小导管注浆加固围岩。 31211 超前长管棚 (1) 套向架施工 在拱部开挖线外缘设三榀20b 工字钢,在工字钢顶部点焊固定102mm 壁厚为4mm 无缝钢管, 长3m , 作为打管棚孔导向管,在安装导向管时其位置要正确,严格控制其位置和角度,导向管中心线设在开挖轮廓线外侧20cm 。导向架20b 工字钢纵向用钢管连接,经向采取在关键土中打锚杆, 并将锚杆和工字钢间采取焊接,确保工字钢安装牢靠,不移位。孔
6、口管方向为在设计纵坡基础上加2仰角。 (2) 管棚施工 管棚成孔采取CLQ280A 型潜孔钻机钻孔, 依据潜钻机操作范围,纵向分台阶下挖,分台阶打孔,台阶高度为3m , 在施工时要加强加站暗挖前管棚范围内基坑土石方开挖控制,不能盲目乱挖, 以免超挖后超出潜孔钻机操作范围。 管棚采取89mm 壁厚为6mm 无缝钢管,在钢管前端213m 范围内钻10mm 花孔,花孔纵向间距40cm , 环向间距10cm , 相邻两排花孔要错开呈梅花型部署,管棚间采取丝扣连接。管棚间距50cm , 共设63 根管棚,在管棚管内放置钢筋笼,并采取高压注浆向孔内压注水泥水玻璃双液浆,终压注浆压力为4MPa 。注浆参数水
7、:水泥= 0. 5 :1 , 水玻璃浓度为35 波美度,水泥浆体积: 水玻体积= 1 : 0. 5 , 空隙率为15 % , 扩散半径为50cm 。 31212 超前小导管注浆见图2。在大管棚预支护条件下开挖作业过程中,若碰到局部地段围岩仍处于松散状 态自稳能力较差时, 采取超前小导管注浆加强对围岩注浆固结。 小导管采取42 , 壁厚为5mm 无缝钢管,长为3. 5m , 环向间距为40cm , 沿隧道开挖轮廓线,以5外插角部署,前后两排小钢管搭接长度大于110m , 开挖后立即施作锚喷和型钢支撑,并将超前小导管端头焊接在工字钢支撑顶部,以形成整体, 在钢管尾部215m 范围钻10mm 注浆花
8、孔,孔距为15cm 。 采取水泥小玻璃双液浆胶凝时间为2min , 注浆设备采取DW250/ 50 型双液注浆泵。 313 掘进 (1) 左右导坑、中隔壁及上下半断面均采取复式楔形掏槽,光面爆破,并设周围缓冲减震孔。 (2) 先沿开挖轮廊线部署1 排密炮眼即周围缓冲减震孔,其眼距为60cm , 距隧道轮廊线5cm , 爆破时均不装药;再于周围缓冲减震孔内侧30cm 处部署1 圈炮眼(即周围眼),眼距60cm , 眼深和外圈眼相同,眼内按正常药量装小直径药卷; 孔位和周围缓冲减震也成梅花形部署。周围孔先起爆,此时周围缓冲减震孔本身就能起到缓冲作用,在起爆后使周围密排空眼之间形成贯通裂缝,又能起到
9、反射其它炮眼爆破产生爆破应力波作用,使轮廓线周围岩石破坏减到最小程度。 (3) 部署下半断面炮眼时,考虑到有两个临空面,爆破时,石碴向上抛掷会打坏临时支护混凝土喷层,故第一排炮眼最小抵御线以1. 1m 左右为宜。先起爆碴堆能够为下面几排炮眼起到覆盖作用,预防飞石对拱部临时支护冲击。 (4) 通常隧道爆破,炮孔全部是拱形部署拱形起爆,拱形对外力抵御力大,要使它破碎用炸药量大, 所产生震动效应也随之增大,所以采取线形部署炮孔线形起爆,使岩石夹制减小,有利于爆破,以降低对地表建筑物震动。炮孔线形部署和起爆含有部署炮孔简单;炮孔参数正确;临空面好,可提升炸药爆炸能量利用率,用炸药量少,爆破震动速度小;
10、炮孔排列整齐便于钻孔,可提升钻孔效率;易于采取光面爆破,控制开挖轮廓; 便于调装孔网参数控制岩石块度,提升装载效率。 (5) 雷管采取329 段非电毫秒雷管,隔段使用;炸药采取2 号岩石硝铵炸药,规格分别为32 200 和25 400 两种。当有水时, 换成乳化油炸药,使用毫秒雷管。周围眼使用25 药卷,其它炮眼均用32 药卷。 (6) 周围眼采取间隔装药方法,其它采取连接装药、密集堵塞方法,起爆网路为复式网路,以确保起爆可靠性和正确性。联结时要注意爆管不能打结和拉细;各炮眼雷管连接次数应相同;引爆雷管就应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm 以上处。网路联好后要有专员负责检验。洞内爆破时
11、间安排在夜间22 时之前,以降低居民干扰, 节假日不安排爆破作业。 314 早期支护 31411 中空注浆锚杆 隧道拱部环向采取中空注浆锚杆,环向锚杆按25 中空浆锚杆设计,锚杆每根长3. 50m , 按间距1. 0 1. 0m 梅花形部署,锚杆端部采取厚8mm 钢板、尺寸为20 20cm 作垫板。采取锚杆钻孔台架钻孔,钻孔后采取高压水冲洗,然后将锚杆放入钻孔内,用注浆机将早强速凝砂浆经过中空锚杆注入围岩内以固结围岩,注浆前用止浆塞将锚孔堵塞, 以防砂浆外泄,早强砂浆达成一定强度后方可安装钢垫板。 31412 砂浆锚杆 (1) 拱部关键土侧壁采取锚喷支护采取砂浆锚杆,杆体采取20 猛硅22mm
12、 螺纹钢筋,锚杆长度为110m , 间距为1. 0 1. 0m 。 (2) 自制简易操作平台架,采取YP228 型风动凿岩机钻孔,用高压风吹净孔内岩屑,然后用注浆机将早强水泥砂浆注入锚孔。 (3) 对于向下锚杆,将注浆管插入孔底,随即边注浆边向外拔注浆管,直到注满为止;对于向上锚杆,采取排气注浆法,将内径45mm , 壁厚1 1. 5mm 软塑料排气管沿锚杆全长固定于杆体上,并在孔外留1m 左右富余长度; 将锚杆缓慢送入孔中至设计位置; 将长250 300mm 、外径25mm 左右薄壁钢管用早强或超早强水泥固定在孔口位置并将孔口堵密; 注浆前应检验排气管,当确定注浆管通畅时即可注浆,注浆时正常
13、情况下有气体排出,当排气管不排气或溢出稀浆时即可停止注浆;浆液采取早强砂浆,以缩短安装垫板时间, 加紧工程进度。 31413 钢筋网挂设 早期支护钢筋网采取615 和8 钢筋,按20cm 间距绑扎和点焊。钢筋网使用前清污除锈,现场预点焊成网片,在围岩表面喷射一层砼后挂设,随受喷面起伏铺设,钢筋网应和锚杆联结牢靠,喷射砼时不产生晃动。 31414 型钢钢架制安 (1) 按间距50m 设置一榀I20b 工字钢钢架, 中隔壁导坑I14 号工字钢和拱部I20b 工字钢要连接牢靠,并和环向锚杆加以连接。 (2) 型钢钢架安装前必需先打锚杆,挂网后先喷一层混凝土,然后再安装型钢钢架,型钢钢架和环向砂浆锚杆
14、或中空注浆锚杆相焊接,焊接后按设计要求厚度分层喷射混凝土。 (3) 钢架间采取22 钢筋联接,环向间距0. 8m , 在1/ 3 拱腰处增加交叉联接钢筋,以防钢架向一个方向倾倒,钢架和纵联22 钢筋间用满焊联接,钢架和联接钢板采取满焊联接, 联接钢板间先用M16 螺栓联接,再用点焊加固。钢架和岩面间空隙必需用喷射混凝土填塞密实,以免钢架出现点支撑,受力不均。 31415 侧壁坑支护加固方法 (1) 除采取型钢、网喷支护外,尤其加强拱顶, 拱腰和拱脚三个部位支撑。拱顶支撑采取和型钢拱架和未开挖土体中隔墙型钢钢架焊成整体, 型钢钢架采取22 钢筋按间距60cm 连接,并喷混凝土将中隔墙面进行封闭。
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