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公路工程的建设需要跨越自然地质条件不同的区域,若公路经过山区或者河流区域时,需要开挖山岭隧道或河底隧道。隧道的开挖技术与该地区的地质环境具有密切联系,为保障隧道工程的安全性,应对需要开挖隧道的地区进行科学的地质勘探,为公路工程的规划、设计及施工提供必要的依据和指导。
一、公路工程隧道地质勘探
(一)隧道工程地质勘探必要性
地质勘探是通过钻探、电探、震探等一系列方法对构成地质条件的各个要素进行测试的一种技术,为煤田开采、石油开采、地下工程的建设等各项工作提供必要的技术参数。隧道是在天然地层中修建的建筑物,隧道工程建设的各个环节,如位置选择、工程设计、施工技术等均与地质条件有紧密关系。以山岭隧道为例,修建山岭隧道时应对岩层地质构造、产状、裂隙发育、风化程度、地层含水量、地层温度、有害气体等各个要素进行地质勘测,以决定隧道的深度、施工工艺及施工技术。对重点隧道工程,除常规的地质勘测外,还应进行区域性的工程地质调查、测绘及试验;若地下水对隧道具有重大影响时,还应进行地下水动态观测,计算隧道涌水量。隧道工程地质勘探工作主要关注的内容为隧道围岩的稳定性、地下水对隧道的影响、地层温度的影响、有害气体的组份、隧道位置及洞口位置的确定等。
(二)隧道工程地质勘探的主要内容
1.可行性研究阶段的勘探
隧道工程的可行性勘探主要目的是了解项目所在地的地质特征、各工程方案的地质条件及其控制工程方案需要的主要地质参数,为工程的路线设计、桥位设计、方案的选择、编制可行性研究报告提供准确的数据支持。这一阶段的探测工作主要是踏勘,对多个可能方案沿路线进行实地调差,对重要工点进行必要的勘探,大致探明地质情况即可。一般需要进行勘探的工点有大桥、隧道、不良地段等。
2.初步勘探阶段
初勘阶段一般以物探为主,物探的测区一般在测绘范围以内,当对物探解释有重要的对比价值或参考价值时,可进行勘测追踪,扩大测绘范围。在测量范围内,应按照物探方法,结合地形条件,对测线的方向、间距、测点的疏密、激发点与接收点的距离及布置形式进行设定。物探方法较多,对隧道工程进行物探时,可根据隧道深埋和下伏岩体特性,选择合适的物探方法。电火花法、声脉冲轰震器、旁侧扫描声纳可用于水下隧道地质勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力测量法则适用于矿体、煤层、采空区、溶洞、断裂等特殊构造的勘探。分离式隧道一般沿隧道轴线纵向布置2-3条物探测线,两洞口横向测线可布置2条,根据隧道长度、地质条件确定测线长度和测点间距;整体式隧道可适当增加纵向和横向测线。地质体或构造类型不同时,应设计2-3条物探测线穿过,每条测线的测点应在3各以上,若地质条件复杂时,可酌情增加测点数目。
3.详细勘探阶段
详细勘探主要是进一步探测初步勘探阶段未查明的地质问题,为后续工程的设计及施工提供必要的补充和校核,这一阶段探测技术仍以物探为主,具体选择方法可根据隧道所在地区的地形、地质条件决定。对山区岩质隧道进行探测时,应先进行地震勘探。进行地震勘探时,可沿隧道轴线布置一条以上的地震测线,以10-20m为间距设置测试点;若在测试过程中发现地质构造,可将测试点数据布置密度增加;两洞口布置横测线,测点距离设置为5m;若在洞口或洞身发现溶洞或其他构造破碎带,可根据具体情况适当增加横测线或测试点。公路为上下行时,对于地质条件简单、岩性单一、无地质构造的短小隧道可作为一条隧道,组织勘探工作外,其余均应作为两条隧道进行单独勘探。勘探方法如下:用声波法对岩体的弹性纵波波速和横向波速进行同时测定,用于计算岩体的弹性特征值;测试岩石试件的弹性波速,以计算岩体的完整性,从而判定围岩的破碎程度;在进行地震勘探时,若发现明显的地质构造或溶洞时,可利用其他方法进行再次勘探,以供验证;采用电探时,可沿隧道轴线设三条测试线,其中两侧的测试线与主测线的间隔距离为20m,测点间距为20m;洞口设置横测线,间距为10-30m;对水下地质进行物探时,应根据水域的水底地形、水体流苏、水体深度等情况决定物探方法的选取,一般可采用多种方法进行综合探测,勘探主线至少为2条,横测线可根据水流方向布设,至少为3天,测点间距应小于陆上物探测点间距。
二、隧道工程地质勘探测试项目
隧道工程地质勘探测试项目主要包括地应力、岩土力学、水文地质、水质分析以及其他综合测试。地应力测试方法多采用水力压裂法,其他方法可作为辅助方法。岩体内部应力状态存在一定的差异性,可利用应力试验,并结合岩体组份的分析及构造分析,对岩体的主应力方向进行确定,岩土的力学试验常用测定标准为《公路工程地质勘察规范》;隧道工程在建设过程中,需要大量的钻探操作,地质勘探孔的设定应考虑水文地质试验孔的设定情况,地质勘探孔终孔可作为后期的水文地质试验的观测孔,若发现钻探孔终孔含有大量地下水,应考虑进行专业的水文地质勘探,以获得水文地质参数。对隧道内的主要含水层取样进行水质分析,看是否满足生活、工程、消防用水的要求,一般测试样品为1-3组。综合测井是配合钻孔,利用声波测井和放射测井的方法,从多个方面获得隧道围岩工程所需的地质、水文等各项参数。
三、总结语
【关键词】隧道工程;小导管注浆;施工工艺
随着国民经济的迅速发展,山岭地区新建铁(公)路越来越多,隧道工程所占比例逐步加大,隧道建设也进入一个新的发展时期。在山岭隧道施工中遇到不良地层时,往往要借助超前支护。超前支护一般有以下几种形式:超前大管棚、超前预注浆(全面预注浆)、超前锚杆和超前小导管。超前大管棚适用于岩体很破碎,开挖尺寸较大的洞室以及对沉降控制要求较高的地下工程及隧道施工中;超前预注浆主要用于大面积特别松散岩体及地下水丰富的岩体中;超前锚杆适用于岩体破碎程度较小,不需要采用注浆就可以进行施工的围岩;超前小导管特别适用于小洞室(跨度在6m以下)的超前支护和在处理塌方施工中应用。采用大管棚支护技术必须有专用钻机,施工空间要求高,一次花费较大;采用全面预注浆方法,涉及的施工范围大,施工程序繁杂,并且可靠性难以确定;而采用小导管比超前大管棚和注浆施工工艺相对简单得多,支护技术在很小的空间内利用简单的手持风钻即可进行钻眼及布管工作,遇到地层变化时可随时调整施工方案,经济效益显著[1-5]。
1.隧道工程中应用小导管注浆加固机理
所谓“小导管注浆”就是对风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎顶板,在开挖前预先向其裂隙通道内注入固化材料(通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酚等)充填裂隙,封堵涌水,胶结岩石,改善围岩力学性能,提高岩体自身整体强度,改变围岩支护状态。
小导管超前注浆加固机理主要为渗入性注浆,对具有一定孔隙或裂隙受扰动和破坏的围岩,在注浆压力作用下,水泥浆液渗入到围岩的孔隙和裂隙中,以水泥浆液作为胶结体,将破碎的围岩进行胶合,形成整体,使之组成地层“自承拱”和“承重环”,将破碎围岩转化为有效的稳定带,防止隧道开挖时围岩内岩块的松动、剥离和坠落,从而达到加固围岩的目的。
在软弱破碎围岩中采用超前小导管注浆法施工具有许多优点。小导管打入后形成了管棚效果,与固结联合,形成超前支护体系,提高围岩自身的稳定性,抑制围岩松驰变形,提高了施工安全性;加固效果稳妥可靠,注浆质量易于控制;采用超前支护手段,通过调整水泥浆液凝固时间,可大大缩短开挖时间;该法采用小型机具施作,无需配备专用设备,工艺操作十分简单。
2.隧道工程中应用小导管注浆施工工艺(见图1)
3.隧道工程中应用小导管注浆施工工艺
3.1 小导管注浆在破碎板岩中的应用
破碎板岩的特征是相对砂层和土层而言颗粒较大,施作小导管注浆的主要原理是渗透灌浆理论,目的主要是使浆液充填岩体中的裂隙,在裂隙中形成浆液和充填物的固结体,增加颗粒之间的粘接力,提高岩体的整体强度;另一方面,因为破碎板岩的颗粒大,小导管也将发挥较为明显的棚架和锚杆作用[6-11]。
隧道通过软弱破碎的板岩地层时,以锚喷混凝土做施工支护进行开挖有一定困难时,可以用小导管注浆结合格栅钢架和网喷混凝土联合支护措施的方法进行施工。虽然也可采用深孔注浆,但是深孔注浆毕竟造价太高,工程进度缓慢,而且在深孔注浆后仍需要用小导管注浆才能达到安全掘进的目的;注水泥砂浆也能达到止水和固结地层的目的,但由于水泥泵浆凝固时间长,注浆后不能立即开挖,因而工期问题就变得更为突出。
为了超前加固围岩和止水,起到提高围岩强度及临时支撑的作用,同时为了保证施工安全,从经济性和施工的可能性考虑,超前预支护可采用小导管注浆,初期支护采用格栅钢架和网喷混凝土联合支护措施。
3.2 小导管注浆在断层破碎带中的应用
在断层破碎带中采用小导管超前注浆法施工具有许多优点。①超前小导管加格栅钢架和钢筋网及喷混凝土的联合支护方式对不良地质的隧道掘进是一种有效措施。②一般采用加密超前小导管预注纯水泥浆进行加固,涌水量大的地段采用双液注浆,小导管双液注浆的止水作用在涌水量大的地段是很明显的。
3.3 小导管注浆在砂层和砂粘土层中的应用
砂层和砂粘土层一般土质比较松软均匀,小导管容易打入,注浆效果相对容易控制,非常适合采用小导管注浆技术。施作小导管注浆的主要原理是劈裂灌浆,目的是使浆液在压力作用下,克服地层的初始应力和抗拉强度,引起砂体和砂粘土体结构的破坏和扰动,从而使得地层的结构得到改变,同时也有部分的渗透灌浆原理。
3.4 小导管注浆在处理塌方中的应用
在隧道工程施工中,往往由于采取不恰当的施工方法发生塌方,在处理塌方过程中有的采取对塌体实行全断面注浆进行加固,有的采用在地表注浆对塌体进行加固,有的采用大管棚方法通过塌方,这些方法虽然也都取得了成功,但是相对施工周期长,造价高。在相对较小断面下(跨度小于6m时)采用小导管注浆技术进行塌方处理非常有效。①大面积坍塌稳定后进行小导管施工,这一应急措施容易被作业人员所接受,由于其工艺简单,机具要求不高,抢险比较及时。②注浆后在拱顶范围内形成防护罩,使开挖,支护在安全条件下进行。小导管打入后的外露尾端通常支于开挖面后方的格栅上,共同形成预支护系统,承受拱顶的围岩压力,并提高围岩的稳定性,抑制围岩松驰变形,提高施工安全性,使加固效果更稳妥可靠。
4.隧道工程中应用小导管注浆施工注意事项
4.1 注浆压力控制 由注浆泵油压控制调节。具体调法为启动注浆泵,正常运转后关闭泵口阀门,泵停止运转后,旋转压力调节旋纽,将油压达到调定在要求的油压刻度值上。随着注浆阻力的增大,泵压随之增高,当达到调定刻度值时,自动停泵。
4.2 液浆配比的控制 水泥浆液水灰比W/C=0.5-1.0,同时加入5%的水玻璃,以改善浆液性能。在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径,现场通过试验确定。浆液的配比受凝结时间的直接控制。它的控制原则一般是先稀后浓,逐级变换。凝结时间的控制:凝结时间的变化由C/S来控制。为了确保凝结时间的准确,在注浆过程中,需经常测试,一般每拌一筒浆或变换一级浓度或配比时,需要取样实配,测定凝胶时间,通过对比,检查配浆是否准确,泵的操作是否正常,吸浆是否正常,混合器的混合是否均匀,从而有助于监控注浆情况(如压力变化),避免异常故障的发生。
小导管注浆技术在地下及隧道工程施工中得到了广泛的应用。它适合于多种软弱破碎、断层围岩以及砂层和砂粘土层进行超前预加固,并且在较小断面施工条件下可以进行复杂的塌方处理。
参考文献
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在社会经济持续发展的大背景之下,我国桥梁隧道工程的建设数量逐年增加,桥梁隧道工程的建设规模越来越大。在桥梁隧道工程当中,通过加强施工质量控制力度,不仅能够提高工程施工质量控制水平,而且能够保证各项先进的施工工艺得到更好运用。鉴于此,本文深入研究桥梁隧道工程施工质量控制中存在的问题与对策。
1研究桥梁隧道工程施工质量控制难点及技术对策的现实意义
通过研究桥梁隧道工程施工质量控制难点与技术对策,不仅能够提升桥梁隧道工程的整体质量,而且有效减少工程施工安全隐患的出现。对于隧道桥梁工程中的管理者来讲,要结合工程结构特征,明确自身的工作职责。为了保证工程中的施工质量控制得以顺利进行,有关人员需要明确工程施工质量控制的特点,具体如下:
(1)较强的不可预测性。我国地域广阔,河流数量特别多,再加上地形地貌复杂,增加了桥梁隧道工程的施工难度,相应的,工程施工质量控制难度也增加了,使得工程施工质量控制具有较强的不可预测性。例如,在桥梁隧道工程设计环节,受水文地质条件的影响,勘察人员无法准确获取各项勘察数据,给施工单位造成很大的影响。
(2)安全隐患较多。因为地质条件不同,很多桥梁隧道工程涉及到软土地基与地下溶洞施工,工程施工质量控制面临较多的安全隐患,如果不采取有效的解决措施,很容易引发严重的施工安全事故,如地下水突涌与山体塌陷等等,使得桥梁隧道工程不能够如期完工。
2桥梁隧道工程施工质量的控制难点
2.1钢筋锈蚀
在桥梁隧道施工环节,钢筋锈蚀现象时常发生,如果钢筋出现严重的锈蚀,特别容易发生漏水现象,受地质环境影响较大。在桥梁隧道施工环节,由于钢筋锈蚀严重,水文条件呈现多样性,桥梁隧道工程施工初期需要面临很多施工难题,工程施工质量控制难度特别大。受当地地质环境的影响,桥梁隧道工程钢筋施工工序比较复杂,使得工程施工质量控制工作面临严峻挑战[1]。
2.2防排水问题
因为桥梁隧道工程中不同区域的水文地质条件不同,隧道工程属于地下工程,加强地下防排水施工质量控制工作至关重要。但是,由于隧道防排水施工难度较大,特别容易发生地下水突涌现象。对于工程中的施工管理者来讲,加强对隧道防排水安全控制力度特别重要,并引进先进的地下防排水施工工艺[2]。
2.3裂缝
桥梁隧道施工中所产生的裂缝问题,主要是因为施工单位没有采用合理的预防对策,如果桥梁隧道出现大面积的裂缝,即使采取相应的补救方案,效果甚微,使得工程的施工成本越来越高。桥梁隧道工程施工裂缝产生的原因如下:
第一,受外界环境因素影响,桥梁隧道工程施工中所采用的混凝土需要在施工场地进行搅拌,对施工作业人员的技能要求较高,施工单位需要选择质量较好的水泥,有效减少水化热现象的发生,并严格控制拆模时间,加强混凝土养护,避免桥梁隧道混凝土结构出现较大裂缝。
第二,混凝土浇筑完毕后,没有进行有效的振捣,桥梁隧道工程施工规模特别大,施工作业人员在振捣混凝土时,态度不认真,没有按照有关规范与要求进行振捣,再加上管理者把控不严格,混凝土结构出现较大裂缝[3]。
3桥梁隧道工程施工质量控制难点的技术对策
3.1涂层处理
桥梁隧道工程的施工难度比较大,在部分工程项目当中,一些比较落后的钢筋施工工艺仍然在使用,使得钢筋工程施工质量控制难度越来越大。因此,桥梁隧道工程中的每个施工作业人员均需要认识到合理运用先进钢筋施工工艺的重要性,并对既有的桥梁隧道工程施工工艺进行改进,真正达到提升桥梁隧道工程施工质量的目的。结合现阶段桥梁隧道工程中的钢筋施工技术,施工人员要根据具体的工程项目特点,采取涂层处理方法,有效提高钢筋的施工质量,减小外界环境对钢筋施工质量产生的影响[4]。
通过采用涂层处理方法,能够保证桥梁隧道工程中的钢筋施工质量得到更好提升,有效减少钢筋腐蚀现象的发生。对于施工人员来讲,要按照具体的施工作业流程进行施工,并加强改进,在提高桥梁隧道工程钢筋施工效果的同时,有效减少渗水现象的出现,保证隧道桥梁工程结构更为稳固。
3.2加大防排水控制力度
材料与施工安装是保证桥梁隧道工程施工质量的重点内容,为了保证桥梁隧道工程防排水安全控制水平得到全面提升,施工单位在购买各项原材料时,要选择性能较好、质量较好的原材料,材料进入到隧道施工场地之前,要进行全面检验。在安装各项构件时,施工作业人员需要按照构件的安装流程进行安装,避免气泡的产生。想要避免隧道围岩结构发生较大变形,施工作业人员需要运用先进的隧道支护技术,不断减少隧道施工荷载,保证桥梁隧道工程结构更为稳固。
在桥梁隧道施工当中,锚喷支护方式的有效运用能够保证隧道支护结构更为稳定,施工作业人员要明确锚杆的安装位置进行有效安装。针对隧道防排水系统施工,要对防排水管道的质量进行有效检验,尤其是管道安装环节,作业人员要特别注意弹簧软管之间的安装缝隙,包括弹簧软管与围岩间的紧贴度,避免材料出现较大变形[5]。
除此之外,在浇筑防水混凝土时,作业人员需要使用防水性能较好的混凝土材料进行浇筑,而且要预留两组抗渗试件,保证混凝土振捣更为合理。在混凝土振捣环节,可以运用高频机械设备进行使用,施工时间在10~30s之间,禁止出现漏振、欠振与超振现象的发生。桥梁隧道工程中需要使用大量的刚性结构,施工作业人员需要严格控制各类铺装结构的铺装厚度,尽可能使用防水性能较好的施工材料进行施工。
3.3降低裂缝病害
桥梁隧道裂缝对工程产生的危害比较大,而且对工程的整体施工质量影响特别大。基于此,施工人员要充分认识到合理控制施工裂缝的重要性,并运用有效的预防措施进行预防,降低桥梁隧道工程出现裂缝的概率。通常来说,混凝土振捣不合理、温度变化与预应力作用均会引起裂缝。对于施工人员来讲,要结合桥梁隧道工程施工裂缝类型,运用针对性较强的解决对策,有效预防混凝土裂缝的产生。
此外,桥梁隧道工程中的施工管理人员还要对各项施工配件进行优化,为了进一步提升工程的施工安全水平,工程中的各项结构构件要合理,满足工程项目施工规范标准要求。质量不达标的材料,如水泥与钢筋等,禁止进入到桥梁隧道工程施工场地。工程项目当中的各项大型施工机械设备使用完毕后,要定期安排专人进行保养。
关键词:隧道工程;浅埋暗挖法;施工技术
中途分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、浅埋暗挖法
浅埋暗挖法指的是一些浅埋地段隧道的挖掘时,因为周围地址、水文等因素的影响,须进行暗挖法施工。此施工方法参考新奥法的基本原理,在开挖中借助多种辅助措施进行围岩的加固,利用围岩自承能力。同时,开挖后及时做好支护,封闭成环。由此其与围岩共同形成联合支护,是一种有效控制围岩过大变形的综合方法。
二、施工技术特点
1、围岩变形波及地表
浅埋隧道因为其埋深相对较浅,其覆盖层的厚度也比较薄,通常情况下采用暗挖法开挖的影响将会波及到地表。为了有效地避免对地层内埋设线路管网、地面建筑物及路面交通等造成不必要的破坏,须严控地中及地表沉陷。
在变形量的方面,我们不仅仅是要考虑因为隧道的开挖造成的围岩直接沉降变形,还需要考虑到围岩引起的支护体系柔性变形和施工中基础下沉造成的结构整移现象。同时,对于地层性区,除对环境的影响外,还可能削弱围岩稳定性,加大施工难度。
2、地层改良或刚性支护
在进行浅埋暗挖法的施工时,尽可能的提前支护时间,适当加大支护刚度,控制地中及地表变形沉陷。除采取适当的支护方式、开挖方法外,还需时常改良前方围岩,做好超前支护等基本措施。
3、试验段情况指导设计和施工
考虑到隧道周围的环境特点及其所处地质的复杂,通常我们要选择在结构情况好地质条件有代表性的一段作试验段。在我们作出施工方案、结构设计、试验及量测计划后,可以先期开工。仔细观察、分析地中及地表沉陷变形、支护的结构、围岩应力、对地面环境影响大小等情况。对于试验段中得到的数据,用反分析法来得到更符合实际的围岩力学参数,以此为基础进行力学分析。通过研究分析试验段施工情况,除可优化设计及施工方案外,还要验证量测数据管理标准。
三、开挖方法及支护方式
1、选择开挖方法
通常在山岭隧道选择正台阶法施工,而对于城市及附近的可选用短台阶法或上台阶分部开挖法,大断面山岭隧道或城市可用单侧壁导坑法、中隔墙台阶法或双侧壁导坑法,作为多跨隧道的地下停车场、地铁车站等用侧洞法、柱洞法或中洞法。如果浅埋隧道断面较大,尽量不采用全断面开挖。同时要注意,施工时尽量避免扰动围岩,优先使用人工或掘进机开挖。对于爆破开挖,可以适当的采取弱爆破、短进尺,监控爆破震动,爆破进尺不宜大于1.0m。本文所提隧道的施工,采用的是短台阶法,降低了工程成本,缩短了工期。
2、支护方式
浅埋暗挖法隧道更多的是选用复合式衬砌。支护设计分为:1)初期支护承受全荷重,二次支护仅仅是作为安全储备而存在;2)初期与二次支护共同承担荷重;3)初期支护仅作临时支护,二次支护为主。我们在进行设计时,要综合研究施工方法、辅助施工方法、结构设计及支护方式,用试验段验证,施工中根据量测数据不断改善。
3、辅助施工方法
在本项目中,采用了以下辅助施工方法:1)上半断面可以留核心土环形开挖;2)喷射混凝土封闭开挖工作面;3)超前锚杆或超前小导管支护;4)超前小导管周边注浆;5)设置临时仰拱;6)深孔注浆加固及堵水;7)长管棚超前支护或注浆。
四、控制沉陷变形及防坍塌
1、现场监控量测
在进行浅埋暗挖法操作时,可以把现场监控量测看成一个重要工作,让施工随时处在监控中,控制沉陷变形,确保工程安全。量测项目有应测和选测两类,表1是本项目的量测内容。
1次/月-3次/月
表1隧道现场量测项目及量测方法一览表
现场量测数据需及时绘制成位移―时间曲线,时间横坐标注明施工工序和开挖工作面距量测断面距离。如果曲线趋缓,作数据处理或回归分析,推算最终位移值、基本稳定时间。从量测管理基准和沉陷变形控制标准出发做好施工管理。如果量测值超标准,在查明超标原因时,还需补强已支护体系及必要工艺改进。如果曲线有反弯点,位移数据反常急剧增长,则说明支护与围岩已不稳定,要加强监测,立即补强支护体系,必要时停止向前开挖,采取稳定措施保证施工安全,只有经过妥善处理,才可以继续施工。
2、量测管理基准
在进行施工时,更多的是把位移量测数据看成信息化管理目标。管理基准值的大小需要根据现场具体情况来制定。控制变形总量如表2。
表2量测数据管理基准值
如果地面建筑对地层的沉陷较为敏感,各种控制沉陷措施(包括改善围岩等)都无法达到要求或花费太大,此时可以同时对结构进行加固,建立与之相对应的基准值。
隧道量测数据管理基准值需要进行细化,具体要根据各施工阶段的控制标准。控制标准分3个控制阶段:Ⅰ级安全系数在1.5-2.0以上,此处为安全值;Ⅱ级安全系数在1.5-2.0,此处为警戒值;Ⅲ级安全系数在1.1左右,此处为危害值。如果量测数在Ⅲ级,要立即停止掘进,加固现有支护体系,迅速稳定已施工地段,再研究改进施工中各项方案。
五、结论
本文以辽宁本溪某隧道为例,介绍了隧道工程浅埋暗挖法,同时对于该项技术的特点、开挖方法及支护方式也进行了探讨。此外,对于浅埋暗挖法监控量测,则是提出了量测管理的基准,以便于更好地做到隧道工程浅埋暗挖法的顺利进行。
参考文献:
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关键词:灌浆法;公路桥梁;隧道;施工
中图分类号:X734文献标识码: A
引言
在我国经济高速发展的今天,公路桥梁隧道作为重要的交通运输承载体,为我国经济发展提供了便利的交通运输条件。伴随公路桥梁工程的数量的不断增加,工程质量问题也是不断发生。为了保证道路桥梁畅通和人们的出行安全,对那些出现问题的交通路段及时进行维护加固是非常有必要的。所说的灌浆法就是科学合理的利用气压、电气化学或者液压的原理,天然的裂缝或者因人为因素产生的孔隙把一些能够固化的浆液注入其中当中,以达到纠正建筑物偏斜、防渗堵漏以及加固强度的目的。从灌浆法的加固目的而言,它可以使得地基土的不透水性增加,防止边坡护岸和桥墩的冲刷,能对整治坍方滑坡更加有效,使得地基土的承载能力得到提高,起到地基加固的作用。从这一点上来说,在桥梁隧道施工中灌浆法有着非常高的利用价值,其在桥梁隧道中的施工与设计有哪些主要问题需要引起桥梁隧道施工人员的重视,下面做一简单分析。
一、工程灌浆方法定义及其目的
灌浆法指的是通过利用液压和气压或者电化学原理,然后在比较高的灌浆压力的作用下,将一些可以固化的浆液注入至不同介质的裂缝中,以达到改善地基的物理和化学性能。通过灌浆加固可以让水泥以及其他的浆液通过渗透、充填以及压密扩展来形成浆脉,进而达到形成浆柱体的目的。浆柱体形成后,便可以通过与压密的地基进行进一步的合成以此形成复合地基,它们之间会进行相互的作用,进而达到控制沉降和提高地基承载力的目的。具体说来,灌浆的目的为(1)防止渗透,保证桥梁和隧道的渗流量,提高桥梁隧道的抗渗透力,降低道路桥梁的孔隙压力,进而提高道路桥梁的质量。(2)能够起到堵漏的目的,可以有效地封堵住孔洞,进而起到堵截流水的目的。(3)加固的目的。灌浆法可以有效提高岩土的力学强度以及变形模量,此外,还可以有效地恢复混凝土的结构并能够有效保证建筑物的整体性,以达到保证施工质量的目的。(4)可以有效治理建筑物的偏斜。通过灌浆法可以使已经产生了不均匀的沉降建筑物得以恢复至原来的位置,从而减少建筑物的倾斜度。
二、公路桥梁隧道施工中所出现的问题分析
(一)裂缝
裂缝是混凝土结构最常见的病害,公路工程也是如此。产生裂缝的原因大多就是混凝土浇筑过程中产生的温度裂缝、收缩裂缝:桥墩不均匀沉降产生的裂缝:预应力混凝土桥梁的裂缝多由于骨料不符合规范要求,含泥量过大或碱集料反应引起的裂缝:混凝土强度不足,振捣不密引起的混凝土碳化裂缝。这些都有可能产生裂缝,严重的会危及工程的使用。
(二)砂浆锚杆锚固力弱
桥梁隧道大量使用普通砂浆锚杆,这类锚杆在实际使用中存在着锚固力难以达到要求的抗拔力。对围岩的锚固效果自然不是很理想。究其原因有以下几点:第一,围岩在钻凿锚杆孔时,孔壁经扰动后,有一定厚度的松散层,虽经钻头冲击挤压后密实度有所提高,但旋转扰动不可避免地会使孔壁土体松动;第二,孔内注入砂浆时,向上倾斜孔无法填注密实,原因之一是无止浆装置。原因之二是注浆工艺的问题,即注浆结束后卸管时存在短暂的浆液泄露,使得锚杆体全长范围难以用砂浆填实;第三,砂浆与土体的粘结力比较差。这是由于土体颗粒间的胶结力差的原因所致,还有孔壁已扰动松散是另一工艺原因。
(三)砌浆脱落
砌浆在工程建设中具有很重要的影响。在公路桥梁隧道施工中,砌浆能够加固墙体的作用,提高墙面的稳定性,还能够起到墙体的美化。如果砌浆脱落的话,就会造成墙体失去了加固的作用,降低了稳定性,安全系数同时也会降低。
这些问题的产生,都是在公路桥梁隧道施工中常常遇到的问题,如果不及时解决和预防,有可能会造成工程的损坏,造成重大的安全事故。所以寻找解决方法至关重要。灌浆法作为一种成熟可靠的加固方法,可以很好的针对这些问题,进行解决。提高工程的质量。
三、公路桥梁隧道病害的治理措施
(一)隧道水害的治理
加强隧道内的水害治理,应首先查明水流形式和水的来源,以及查明地下水是还是裂缝水。当处于围易坍塌、岩破碎地段时,可采取直接向围岩内压浆的办法,当出现较大的涌水量时,可加强化学浆液固结采用的办法,然后再采用隔离措施。当围岩条件很好且水量不大时可以直接对隔离防渗技术采取。不能使得隧道排水沟的排水能力对地下水流量要求满足的时候,路面翻浆冒水,边墙渗漏严重,地下水位比底板、有可能引起土砂流失或仰拱的基面高时,可采取加大、加深排水沟的措施,地下水位降低,基底地下水得到排除,满足排水要求。做好隧道的防水层,目前主要有两种类型防水层,一种是采用套拱加固衬砌新增完善的排、防水方案,一种是在衬砌表面直接增加防水涂层。当原衬砌外有一定的净空空间,且有结构补强需要,可增加套拱,在原衬砌层外与套拱之间新作防水卷材与纵向排水、环向系统,这样可取得良好的整治效果。
(二)隧道冻害的治理
隧道施工时采用弹性防水材料。并使能在本地区最低气温时保持良好弹性,当冻融结束后,弹性性能不变,从而起到抗冻防水的作用。在混凝土拌合物中加入适量引气剂,在混凝土内部产生大量密闭、稳定和均匀的微小气泡,分散了毛细管渗水通道,从而提高了混凝土的抗渗能力,减少内部水分并降低冻害发生几率;微小气泡还可提高混凝土抵抗变形的能力。在隧道地下水丰富区段采用局部注浆的方法,使浆液材料凝固后充满围岩的节理,防止水在裂隙中的流通。
(三)一些特殊情况的处理
桥梁隧道灌浆施工往往并不是一帆风顺,很多施工过程中都可能遇到非常规的操作情况,也就是说特殊情况,这就需要我们采取特殊的措施以解决,保证最终的施工质量。例如,在回填灌浆进行时,在下方灌浆孔,若灌浆回填时因为出现意外中断,就会造成灌浆孔堵塞,为了防止这种情况发生,首先须操作工人做好准备工作,尽量防止其施工过程中中断,若无法避免地发生了中断,一定要尽快恢复灌浆,中断时间不要超过分钟。在灌浆的过程中,要防止大量吸浆的现象发生,这种情况可能导致桥梁隧道的衬砌部位发生渗漏或变形,此时,要及时停止灌浆操作,查明原因,待浆液凝固后再对灌浆恢复,要保证恢复时灌浆速率小,并防止发生其他意外,注意观察。
四、灌浆法加固技术在路桥隧道中的应用
(一)灌浆方案的设计及准备
灌浆操作之前需要做的前期勘测和计算准备很多,详细的准备操作是后期灌浆是否成功的关键,也是灌浆质量的决定因素。其中,具体前期操作包括当地的地质考察,灌浆法的合理选择,前期灌浆实验,灌浆法相关参数的设计与计算,修改确定灌浆整体过程。需要计算和提前确定的参数包括:灌浆法相关标准,根据不同工程选择相应灌浆材料,同时确定相应的灌浆范围,灌浆范围受灌浆半径,钻孔面积以及灌浆材料的流动性影响。另外,灌浆法在公路,桥梁,隧道中有不同的应用方式,比如,若底层强度较低,则可以采用压密灌浆法;若需要处理的是硬质土层,则可以采用劈裂灌浆法;若处理的是砂砾层,则可以采用渗透灌浆法。以上灌浆法可以针对不同施工环境,灵活选择处理,也可以组合使用不同的灌浆方式以达到最优效果。总结来说,影响灌浆效果的有灌浆材料的配比设计,灌浆的操作顺序,灌浆的方式方法。
(二)灌浆施工工艺
灌浆法加固公路桥梁基础有着固定的工艺流程,包括钻孔、安放浆管并立即堵住孔口,搅拌浆,过滤备用,灌浆,等待凝结并在凝结之后进行封孔。
选取直径为89mm的钻头钻孔,当钻头进人勃性土中后用导管保护壁孔,使用捞沙筒取沙成孔,钻入豁性土中。花管外壁包裹软橡皮防止泥沙进人花管。灌浆量要符合设计深度,采用纯压力灌浆的方式,自下而上直至灌满基础,施工结束之后立即进行封孔,24h之后检查,若浆液凝结不够饱满需要采取补浆措施。具体施工参数参见表1。
表1灌浆技术参数表
现象,较天然未开挖状态增加了65%;隧道山墙处的位移为4.31mm,方向向右,位移特征明显,较天然工况下增加了390%。说明隧道围岩偏压增加,隧道变形裂缝将进一步发展。进一步验证了:随着滑坡稳定性系数的降低,隧道衬砌结构受偏压作用和应力集中现象越来越明显,从而造成隧道变形破坏。
结束语
当下,桥梁隧道施工灌浆法有了比较广泛的应用,而且同时有了较快的发展。这种方法较过去传统的加固方法要先进的多,一是省去了人工挖洞的时间与费用,二是二次换填减少了的施工工程,施工质量坚固得到确保。可以说,这种方法,即具有更好的可操作性,也节约了费用。随着运输建筑业也有了快速发展,建筑行业的不断发展,也得到了提升灌浆法技术,研究人员要坚持不懈地研究,努力创新,拓宽思路,以满足施工要求。
参考文献:
[1]林早华.探究灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2014,08:91.
关键词:现代信息技术;隧道工程;施工监测
隧道工程中的施工安全问题一直是社会和施工领域共同关注的问题,为了保证隧道施工工程的经济、安全、顺利进行,首先应考虑好施工工艺问题。同时,还要对施工中的各项数据进行监测和计算。另一方面,还需要不断引进国外的先进设备和技术,在施工方法上与世界接轨。将最现代的信息技术融合在隧道施工工程之中,对施工工程中各项参数进行监测,不仅保障了隧道施工安全,而且还能够让施工过程更直观、精确。
一、隧道施工工程中监测的目的
为了保证隧道在施工工程中的质量安全及后期使用安全,需要对隧道施工工程的过程,进行严密的信息监控和测量。科学合理的施工测量,不仅能够对隧道围岩条件、地基拱顶沉降、构造物变形进行全面防控,还能够保证隧道施工工程的施工稳定性和安全性。隧道工程因为其自身特殊的岩土地质环境,所以不同于其他的地面上的工程。在施工过程中大都存在着一定概率的不安全和不稳定因素。而且由于隧道岩土地质复杂,岩土的结构和支护系统就相对不够稳定。随着现代信息技术不断进步,在隧道工程施工工程监测上也在不断进步发展。自1984年来,新奥法提出周围岩体及支护系统结合成一个支护体系进行施工,并动用施工监测技术来判断围岩及衬彻的变化和稳定性。及时发现问题,及时进行调整。经过合理科学的现代信息化技术来对隧道施工工程质量进行监测,不仅能够掌握围岩开挖过程中的各种变化,还能把控支护系统稳定并做及时调整。对施工过程中的各种风险与危害、灾害也能够进行有效预防和控制。保证了隧道施工工程中的安全和稳定,及施工方案的顺利进行和施工设计的顺利推进。近几年来,随着现代信息技术的突飞猛进,在隧道工程施工监测技术方法上,也有了很多种,如FBG、GIS、Zigbee等先进的监测技术和信息处理依法。这些现代化的信息技术,为隧道施工工程建设提供了强大的技术保障和支持,是隧道施工工程发展中的一种必然趋势。
二、隧道施工工程中监测的目的
1.提供支护系统参考数据。隧道施工环境十分特殊,岩石和泥土的质量不容易掌握。而隧道自身的支护系统稳定性也有所不足。所以,在隧道工程施工之前对隧道围岩及其周围进行监测,不仅能够掌握隧道周围岩石和泥土质量,还能够查清楚隧道支护能力大小。2.确定合理开挖方式。经过隧道施工监测就可以合理利用隧道中周围岩石特点,确定支撑点,并找出最合理的隧道开挖点,在隧道施工过程中尽可能利用隧道本身的支撑力。3.保证隧道使用安全。隧道本身周围的各种岩石,严重影响了隧道工程的施工安全和后期使用质量。所发隧道施工单位就应该在施工中不断地对周围岩石进行监测,并在监测过程中找出施工漏洞问题,根据问题及时调整施工设计方案,有效预防施工事故发生。4.为后期施工提供数据。因为在施工监测中,会采集到大量的施工监测数据,而这些数据,都可以为后期的施工建设提供参考。
三、隧道工程施工中现代信息技术监测中的应用
1.FBG信息监测技术。FBG信息监测技术,学术专业名称为光纤布拉格光栅。采用的是光纤传导原理进行技术基础,在隧道施工前期工程中对于施工中温度变化、混凝土衬砌、拱顶应力等进行监测,便于实时掌握施工中的各项数据。FBG技术反应能力强,并能够抗腐蚀、抵御电磁干扰,当监测对象有变化发生时,能够对数据进行及时调整并做修改。与传统的电阻测量器比较,FBG光纤更加稳定和有效。因为光纤有不局限于一对一的传输特点,所以只要在光缆中设置足够多的信息点,测量数据就会达到千个以上。而传统电阻测量器则需要安装很多电阻测量线,不仅测量工作量大,而且测出来的数据也不如FBG精确。所以在铺设这种光纤时并不需要太多,只要一、二根就足够,不仅节约空间,也不会因为互相影响。2.GIS信息处理系统。GIS也是地理信息系统,是一种结合地理学和图形学的综合性系统。在隧道施工工程的监测信息处理上可以把数据库管理技术与地理信息相融合,形象直观地对地面环境信息和隧道施工监测点进行统一。并对监测信息进行快速高效分析处理,提高施工监测效率和技术水平。GIS技术包括三维和二维的空间维度,充分满足了隧道施工多层次多方面要求。隧道施工不仅需要信息采集,而且还要对信息进行管理,随着现代科学技术的不断发展,普通水准仪及传统测量设备已无法满足现代隧道施工工程测量需要,而静力水准仪和全站仪的出现应用则保证了隧道施工监测的工作效率。因可视化技术不断发展,在软件方面使用计算机实现监控点可视化已不再是困难。对于隧道工程监测来讲,通过对这些数据进行分析处理,从而绘制出最初可视化曲线图。GIS的应用已经可以将地面地层的具体状况进行三维可视化,结合VR技术在隧道工程施工中监测信息管理,更是对监测对象监控环境一目了然。让监控工作变得更为具体和可控。3.Zigbee信息通讯技术。Zigbee通讯技术是一种短距离低速传输无线网络协议。耗电低、成本低、支持大量的网络节点和网络拓朴,运行简单,安全可靠。它采用的是个人区域的网络标准文件,并且在这个文件的基础之上进行发展与扩张,经过长时间改善后,就成为Zigbee信息通讯技术,所以它不是一种专有的信息技术。采用Zigbee信息系统进行监测,首先需要对硬件配置进行选择和设计,并结合隧道工程中的实际情况与造价情况,对节点设备进行选择匹配。由于隧道工程中的施工跨度较大,其中需要监测点也非常多,为了减少监测时间和提高信息传输的速度,所以,Zigbee技术不仅要满足实际中的施工需要,还要与施工数据库中的历史数据做对比,从而控制隧道中的每一个监测点位,此外,Zigbee还能够实现远程监控,施工监测人员可以不在现场就能通过监测终端对施工现场进行实时监测。
四、结语
施工监测对于隧道工程来说不仅要求高,而且操作技术复杂。现代科技信息的发展,为隧道工程的施工监测工作提供了强大而精准的技术支持和保障,在具体施工工程中,科学合理选择信息监测技术,不仅能高效处理数据,而且保证施工安全方面也有着积极的作用。
参考文献:
[1]刘友忠.现代信息技术在隧道工程施工监测中的应用[J].交通世界(建养机械),2013(1).
[2]孙虎.分析和思考隧道工程施工监测中现代信息技术的应用[J].工程建设标准化,2015(3).
【关键词】:隧道工程;风险管理;安全设计;开挖方案;安全管理
中图分类号: U455 文献标识码: A 文章编号:
引言
随着国民经济的高速发展,对交通运输提出了越来越高的要求,在近几年的重要基础设施建设中,无论是铁道工程还是公路工程,为了能够避开不良地质条件或者是为了避开村镇以及为了少占耕地、林地,越来越多的采用了隧道方案。而采用隧道方案,不仅减少了线路长度,提高了线路标准,提高了运行速度,更减少了运营期间的养护、维修工作量,确保了运营安全、畅通。但是,在享受隧道交通便利性的同时,还应该特别的重视施工安全问题。
一、加强风险管理
风险评估与管理必须贯穿于铁路隧道施工全过程,必须加强隧道施工过程的风险防范和风险管理,分阶段进行风险监控和管理,落实各项风险防范措施。
要有专门的公司对隧道的风险评估全面负责,公司工程部负责制定风险评估和风险管理工作管理办法,督导施工单位开展施工阶段风险评估工作;
施工单位根据制定的《工程风险评估管理办法》中有关施工阶段风险评估的相关要求进行风险评估。根据设计阶段的评估结果,在超前地质预报和围岩量测的基础上进一步评估设计确定的风险源、风险等级,对工程措施、施工方法和支护参数进行评估,提出相应的施工措施;
监理单位督促施工单位制订并实施风险防范措施
二、强化施工组织的安全设计
1、施工安全设计
安全生产保证措施是实施性施工组织设计的重要内容。根据隧道设计文件的“施工安全设计”、施工阶段超前地质预报和风险评估意见,细化工程措施,必要时进行专题研究进行分析论证。尤其是对穿越断层破碎带、岩溶等不良地质和特殊岩土的隧道,必须编制专项施工方案及相应安全保证措施,编制有针对性的应急预案。
2、隧道施工组织设计的审批和实施
(1)长度1000m及以下的一般地质隧道施工组织设计,由总监理工程师审批后实施;
(2)长度1000m以上隧道和不良地质、特殊岩土、深埋隧道的施工组织设计,须经施工单位集团公司审查;总监理工程师审核后报工程部审批;
(3)按经审查批准的施工方案组织实施。如需调整,一般隧道经总监理工程师组织设计、施工单位研究后报公司工程部批准;重点隧道重大施工方案调整须报铁道部批准。
3、做好超前地质预报
由于目前勘察手段、时间、费用以及判释水平等因素限制,在勘察设计阶段尚不能完全准确地探明隧道所穿越的地层及洞身周边的地质情况,特别是存在的对隧道施工安全有很大威胁的岩溶、断层、富水裂隙、暗河等也不能准确判释和提示,因此施工中进行超前地质预测预报是确保施工安全必不可少的手段。
勘察设计单位负责超前地质预报方案编制,指导施工单位实施方案,依据超前预报成果修正设计。超前地质预报方案要明确隧道超前地质预报等级、预报方法、预报内容、预报频次、实施计划,提出仪器配置和操作要求、信息判释、数据采集与处理、预报成果编制等技术要求。
施工单位按照超前地质预报方案编制实施细则并实施,对超前地质预报成果及数据真实性负责。应将超前地质预报纳入工序管理,严格按预报方案和实施细则实施。
监理单位负责检查施工单位现场地质、物探专业技术人员数量及能力,设备类型及数量,超前地质预报的实施和数据采集情况;进行相关协调工作。
三、合理的开挖方案
1、全断面法
隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法。是将全部设计断面一次开挖成型,再修筑衬砌,一般可适用于Ⅴ~Ⅵ类围岩,因开挖作业面大,钻爆效率高可采用凿岩台车和高效运装机。
2、交叉中隔壁法
交叉中隔壁法是将大断面隧道分部分块开挖,先开挖隧道一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,再开挖隧道另一侧的一和二部并分别施作封闭的初期支护和临时支撑,最后分别开挖隧道左右两块底部,形成隧道初期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法,一般适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩,也可用于浅埋隧道施工。
3、台阶法
台阶法分为两台阶法和三台阶法施工,其中两台阶一般适用于Ⅲ级围岩施工。在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个工作面,以前后七个不同位置相互错开同时开挖,然后分部及时支护,形成支护整体。缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法,一般适用于黄土地区隧道施工,也可用于其它Ⅲ~Ⅳ级围岩地段。
4、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑周边初期支护及临时支护,然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施工方法,一般适用在Ⅴ~Ⅵ级围岩,大断面和超大断面铁路隧道工程,也可用于浅埋隧道施工。此方法成本较高、进度较慢。采用该法开挖时,双侧壁导坑超前的距离相等或不等。为了稳定工作面,经常和超前预注浆等辅助施工措施配合使用。
四、做好爆破器材的运输
爆破器材对于隧道施工来说,是非常重要的工具,因为隧道在开挖的过程中,一旦出现开挖困难,就必须利用爆破器材来实现预期的开挖目的,而爆破器材的运输同样也是造成隧道施工安全事故的主要原因之一,正是因为这样,必须做好爆破器材的运输工作,这样才能够从根本上杜绝相应事故的发生。具体的运输措施包括了以下几点:第一,爆破器材的运输,必须有专人护送,而且必须是点对点的运输,在运输的途中不能够有任何的随意停留;第二,在运输的过程中,雷管与炸药必须分开运输,而运输这两种物品的车辆必须保持一定的距离,至少是54米;第三,及时爆破器材的数量少,也不能够用拖车、三轮车、自行车等等来运输,必须给与绝对的安全保障。
五、做好用电的安全管理
隧道施工与用电有着直接的关系,比如说施工器具的用电、洞内照明的用电等等,如果用电不能够给与科学的管理,那么就会造成碰电、火灾等等现象,从而不利于隧道的顺利施工,甚至还会造成非常严重的安全事故。正是因为这样,必须严格的做好用电的安全管理,使隧道施工人员能够处于绝对安全的施工环境下作业。具体的实施措施包括了以下几点:第一,隧道施工的用电设备必须实行一机、一箱、一闸、一漏,而在线路的排列上还必须严格的按照具体电力线要求的颜色进行排列;第二,隧道施工用电的电力线不能够设置与隧道通风管同边,如果已经设置成同边,至少也要保持100cm的距离;第三,隧道用电施工的配电箱必须牢固的设置在相关规定的高度,而其锁、盖等等也应该确保完好无损,而内部的配线必须整齐、干净。
六、做好隧道施工的观察
隧道施工不像露天施工那样一目了然,很多的施工条件都会因为时间、气候以及环境发生改变,而这些改变则非常容易引起相应的施工安全问题,正是因为这样,在进行隧道施工过程中,必须做好相关的观察工作,比如说隧道施工的支护是不是处于安全、稳定的状态;施工地点附近的围岩是不是足够安全;隧道施工的开挖面有没有出现坍塌的现象;隧道施工的过程中有没有地下水等等。而一旦施工作业的环境发生了变化,就必须及时的停止施工,待相关检测处理之后,才能够恢复施工,这样才能够绝对的保证隧道施工的安全性。
结束语
在隧道施工中易发生各类安全事故,为确保隧道施工安全,保证工程质量,设计、建设以及施工等各方人员应加强相互沟通和协作,并深入做好地质勘察工作,选用合理的施工方法,并坚持标准化管理,强化施工现场作业安全控制,不断优化作业环境,做好个人防护,以实现确保安全生产,减少事故发生,从而提高经济效益。
参考文献:
【1】任锦智.浅析如何降低隧道施工安全风险[J].广东科技.2012
关键词:隧道工程、小导管注浆技术、组合使用
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: the small duct grouting with its construction technology is simple, smaller space requirements for the construction, the construction scheme can adjust and remarkable economic benefit etc., in the construction of tunnel and underground engineering is widely used. Author so-and-so small pipe grouting in tunnel engineering construction technology application was analyzed, and the construction technical measures and matters needing attention are discussed.
Keywords: tunnel project, small duct grouting technique, combination to use
一、前言
在隧道工程施工中,小导管注浆的目的是在隧道拱部形成水泥浆固结体,提高其整体性,起到短距离的棚护作用。在此工艺中,由于注浆压力较小和浆液的扩散半径小的影响,使得围岩的固结作用受到局限;另外,小导管的刚度对棚户作用也有一定的影响。
二、工程概况
本标段共有2座隧道,本文所选取的案例处的隧道长约235m。隧道两端洞口埋深浅,围岩以泥质板岩块,碎砾石组成的坡积碎石土为主。隧道洞身主要通过地层为弱、中、强状风化千枚岩,层状构造,片理发育,层间云母充填,呈丝绢质光泽,属中薄层。风化严重,节理发育,强度较低,以II、III类围岩为主。
该隧道洞顶最大覆盖层厚50余米,山体基岩。原公路从山梁的鞍部通过切削山坡,公路以北上边坡呈陡崖状,易形成风化块石而塌落甚至塌方;东西两侧公路下边坡则为碎石堆填边坡,受河水冲蚀滑塌现象严重。出口拱部以上2.5m为既有公路,施工时保证安全和公路畅通尤为重要。I类围岩15m,II类围岩56m,III类围岩81m。
本标段隧道按“新奥法”设计施工。施工中始终坚持“管超前、严注浆、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
I、II类围岩地段,主要为呈片状、板块状的坡积碎石土及强风化千枚岩,埋深浅,围岩破碎,自稳能力差,施工中采用台阶分步法开挖,Ф89超前大管棚或Ф42超前小导管注浆加固地层。大麻柳村隧道出口I类围岩段拱预上方2.5米为既有公路,施工时采用单侧壁导坑法分部开挖。
三、超小导管施工技术应用
本标段隧道Ⅱ类围岩长56m,拱部周边全部采用Ф42超前小导管注入水泥浆加固地层。小导管长4.5m,环向间距30cm,外插角5-7°。
1、刷坡
小导管施工前,在坡顶开挖截水沟,使地表水顺畅排入洞口河流内,防止地表水下渗和冲刷边坡影响洞口段稳定。按设计要求,进行边、仰破放样,并对边、仰坡面危石进行清理并及时进行施作边、仰坡面防护,使岩面及早封闭,防止因暴露时间过久而发生坍塌和破坏。
2、测量放样
刷坡至设计位置后,用喷射混凝土封闭开挖轮廓面,以确保施工安全和防止注浆时漏浆。测量人员将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上,并做好醒目的标记,同时设置必要的稳定的控制点,用来控制钻孔时钻杆的外插角和方向。
3、小导管加工
小导管采用Φ42钢管在加工房加工制作,管身前端切削成尖锥状,导管中部3~3.5m范围布置梅花形泄浆孔,泄浆孔孔径6~8mm,孔间距20~30cm;在导管尾部焊接钢筋加强箍。
4、小导管的安装
施工前,首先对掌子面进行喷射砼封闭,然后按设计要求布孔,采用手持风钻按布孔位置以外插角5°~7°钻孔,并将小导管沿孔打入,前后相邻两排小导管搭接长度不小于1m。对于地层松软类可用游锤或手持风钻直接将小导管打入;对于砂土类,可用Ф20钢管制成吹风管,将吹风管缓缓插入孔中用高压风射孔,成孔后将小导管插入。
5、小导管注浆
(1)注浆前对于设备器材应安排专人进行检查,并对设备进行现场试运行,使其注浆压力能够达到设计压力,保证后续注浆工作的连续性。
(2)浆液应在搅拌机中拌合,水泥浆的投料顺序为:在放水的同时,将外加剂一并放入搅拌机,根据搅拌机容量的大小,待水量加足后,搅拌lmin,然后放入对应量的水泥,再继续搅拌不少于3min,且拌和好的浆液必须在规定的时间内注完,否则应予以废弃。
(3)对于打入的钢管应先冲洗管内积物,然后采用2TG120/105注浆泵注浆。注浆自下而上进行,浆液采用HJ1-352型砂浆搅拌机拌和。水灰比选用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6四个等级。注浆时按不同的水灰比,浆液由稀到浓逐渐变换,注浆完成后立即堵塞钢管孔口,防止浆液外流。若地下水丰富时,可采用水泥-水玻璃双液注浆。如果注入双液浆,则采用两台注浆泵及其管路,将两种浆液分别按一定流量压入孔口混合器,然后通过带孔小导管注入岩土体。
6、注浆效果检查
注浆结束后应对注浆效果进行检查,确保其符合设计要求,当不满足设计要求时要进行补孔重新注浆操作。对于注浆结束后的注浆效果检查工作通常分三种方式:
(1)为了测量注浆效果,应先用声波探测仪测量注浆岩体声速。
(2)在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯,并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等,做室内试验,测定芯样的物理力学指标,据此判断注浆效果的优劣;
(3)详细分析注浆记录,查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域,用注浆量估算浆液的扩散半径,分析是否形成预设的固结圈;
四、小导管施工技术措施及其施工注意事项
1、在使用小导管进行钻孔布设操作时,应保证钻孔的深度不小于导管自身长度,当使用钻机或锤击顶入时,确保导管插入长度大于导管长度的90%;在搭接长度的控制上应确保前后两排小导管的搭接长度大于1.0m。
2、对于孔口露浆的防治措施可采用水泥药卷封堵注浆管与钻孔之间的空隙。
3、超前注浆管与压浆管之间应采用方便接头,以方便安装、拆卸的快捷。
4、注浆前对注浆管进行事先清洗可有效防止注浆管的堵塞,影响注浆效果。
5、在注浆配合比和胶凝时间上的控制要严格把握。初选配合比选定之后,可用胶凝时间调整控制配合比,并对凝结体的强度大小进行测定,从而选择最佳的配合比。
6、注浆压力的控制应该从小到大,从开始0MPa升到终止压力1.5MPa,待稳压3分钟之后,流量计显示注浆量较小时,结束注浆;必要时可粉笔开挖面以确保注浆质量的合格。
7、注浆时应采用由两侧向中间,从上至下开展逐孔注浆。
五、结语
综上所述,小导管注浆工法可给开挖创造安全良好的施工条件,隧道岩层多样性的地质环境也给小导管注浆的施工工艺的设计参数带来一些负面影响,使其工艺的设计参数也变得千变万化。因此,实际施工操作中应先对现场施工环境进行观察了解,结合环境灵活改变小导管注浆施工工艺的设计方法及操作,将小导管注浆固结围岩的施工效果提到更高的高度。
参考文献:
[1] 王建鹏:《隧道超前小导管作用机理及影响因素分析》,《郑州大学:道路与铁道工程》,2009年
[关键词]隧道施工 明挖风道 基坑工程 土钉墙支护
[中图分类号] U45 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-350-1
1某隧道明挖风道基坑工程基本概况
某隧道工的内部风道基坑,采用明挖施工的方式,基坑设计开挖深度和宽度分别为20.3m、10.17m。经现场勘测,发现该工程的基坑含有三层地下水,依照位置的高低,将其分为上层滞水层、滞水层、承压水层,这三层地下水分别体现出以下几方面的特征:第一层为上层滞水层,该层地下水含有粉土和细砂,在雨水、灌溉水、污水等水体的作用下,形成了上层滞水层。第二层为潜水层,该层含有粉细砂、中粗砂、粉土等,其中水位标高和水位埋深分别为26m、16.8m,在大气降水补充水源之后,所形成的侧向径流和向下越流会产生不同方向承压力,进而形成潜水层。第三层为承压水层,该层含有中粗砂、粉细砂、卵石、其中水头标高和水头埋深分别为22.81m和18.23m,在径流和越流补给之后,形成承压水。以上三层的地下水,要求案例工程在明挖深基坑的时候,对基坑进行降水,以避免在开挖的时候发生土体坍塌事故,为深基坑开挖创造“无水”条件。案例工程采用明挖的方式,其中东北位置设置标高19.2m标高和20m埋深的风道结构底板,西侧和南侧布置降水井,除了要求控制好降水井之间的距离,以及布置深井井点和引渗井等,还重点应用了土钉墙支护施工技术,这也正是本文研究的重点所在。
2案例工程基坑土钉墙支护施工技术建议
2.1土方技术的应用
在施工之前,对整个施工场地进行清理和平整,并借助全站仪,定位隧道明挖风道边线的具体方位,然后在测定的位置布置护桩。在此基础上,利用挖掘机对基坑进行开挖,并由相关施工人员以人工方式辅助将开挖出来的土体装载到自卸式汽车上,由汽车将基坑弃土运送到弃渣场。而基坑的开挖,经勘测显示土体中存在地下水等不确定性外界因素,如果大范围同时开挖,可能会扰动土体,从而造成土体坍塌,因此以分段分层的方式进行开挖,即在开挖到设计标高时,在开挖位置布置约0.8m的土钉,并修筑坡比为1:0.1的人工修边坡,以形成土方开挖后的支护体。
2.2土钉墙施工技术的应用
土钉墙的施工分为5个技术步骤,是在检验基坑开挖段边坡修整质量后,通过钻孔、钢筋布置、清孔、注浆等施工,形成满足规范强度要求的混凝土面层。具体的技术内容为:
2.2.1钻孔技术
土钉孔规格为直径140mm、深度8m,每个土钉孔保持1.2m的距离,并呈梅花型布置,施工人员应借助洛阳铲以15°的俯角钻孔,成孔后的孔深、孔径、孔距、孔俯角偏差,分别控制在mm 、±50mm、±100mm、±5%左右。
2.2.2钢筋布置技术
土钉墙选用长度8m的φ25mm钢筋,按照土钉墙布置需求加工成钢筋网之后,锚杆尾部与钢筋网连接的部位,需要制成弯钩形状,而锚杆上每隔2m与钢筋网衔接,逐步增强定位的稳固水平,其中土钉孔的中心位置,要有土钉钢筋衔接,以搭设成土钉墙支护体的基本框架。再次是清孔技术,针对土钉孔里面残存的废渣和废土,利用大于0.55Mpa的压力空气吹拂干净,同时在清除废渣和废土后,检查孔里的土层的湿润程度,如果过于干燥,则可利用润孔花管,从内到外润湿,但必须将润孔花管喷射的水压,控制在0.14Mpa以内。
2.2.3注浆技术
在注浆前,在土钉口顺时针塞紧止浆塞,再将注浆管一端从止浆塞插入,直至接近孔底的1.0m位置,另一端连接注浆机的注浆泵,而在注浆的过程中,一方面要将水泥砂浆的水灰比控制在0.3-0.4之内,以及加入适量的U型膨胀剂,以防止注浆过程中水泥砂浆产生干缩裂缝和增强水泥砂浆与孔壁的粘结效果,并保持0.6Mpa以内的注浆压力,但同时不能低于0.4Mpa,否则需要适当补充压力,另一方面是根据出浆量提升注浆管,在浆液到达孔口时,才将注浆管和止浆塞全部拔出,再用细石混凝土封闭孔口。
2.2.4混凝土网喷技术
一方面是在指定的加工点,将直径 的钢筋加工焊接成网格状的钢筋网,然后安装网片。另一方面是清除干净喷射位置的杂物,并利用安装调试好的喷射机,将校正好配料输出比的混凝土材料,以添加外加剂―开风―送料的喷射顺序,利用0.7Mpa内的风压喷射,在基本符合设计厚度后,即刻刮除喷射面的凸出部分和补充喷射凹进的位置。在喷射混凝土的过程中,除了需要严格按照设计的厚度喷射,并控制好混凝土的配合比,而且还需要适量加入速凝剂、粘稠剂、外加剂等,以及通过喷水养护的方式,防止喷射后混凝土出现开裂,并符合设计的强度要求。
2.3其他技术建议
除了以上的施工技术内容,还要针对自稳能力较差的砂层土钉,以及存在缺陷的基坑,以分层开挖和支护的方式,使得整个砂层土体的开挖位置,形成封闭状态的结构体。另外地质条件的周密勘测,以及地质条件的比较分析,均与土钉墙在基坑施工中的支护作用息息相关,通过勘测,将勘测的参数融入到设计方案当中,在设计图纸上准确标明基坑坡底的尺寸,以及相关的物理力学性能等,并对坡体滑动面进行计算,从而确定土钉的长度、孔径、倾角等,作为土钉墙支护施工的辅助补充。
3结束语
文章的研究内容尽管在一定程度上解决了深基坑的支护问题,但不同的隧道工程施工可能会存在诸多的不同点,因此这些技术建议在应用的过程中,还需要根据具体工程的实际情况,对相关技术的细节性内容进行补充完善,以不断增强技术的实用性水平。
参考文献
[1]吴永贵.土钉墙综合防护处治高危仰坡在隧道工程中的实际运用[J].西南公路,2009,(2):4.