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关键词:隧道;公路;路面;结构设计;施工
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
0.引言
近年来,我国的市场经济发展迅猛。由随着我国公路建设速度的不断加快及建设里程的不断增长,在我国这个多山的国家里,公路隧道正以其可提高线路标准、缩短运营里程、保护环境和不破坏森林植被等优点而越来越受到人们的青睐。但是目前国内对于隧道的研究主要集中在 2 个方面:一方面是隧道洞体本身的结构设计和施工技术,主要涉及地下工程和岩土工程;另一方面是隧道自身的环境,包括隧道通风和隧道照明、隧道安全性等。隧道路面的研究对隧道工程和道路工程来说都较少涉及,隧道内路面结构和材料设计没有对应的规范和指南,在隧道路面结构设计时通常套用公路或城市道路设计规范。我国隧道路面结构形式繁多,但都存在各种各样的问题,严重制约了交通量的发展。因此,加强公路隧道路面结构设计与施工的研究具有重要的意义。
1. 某公路隧道路面的设计和施工
某公路穿越崇山峻岭,隧道这一工程结构形式屡见不鲜,隧道内路面与洞外路堑段相比存在下面几个方面的特殊性:
1) 隧道在地层中穿越,其埋置条件、地应力条件与同外路堑段相比,在受力特性方面存在较大的差别。
2) 隧道处于山体中,地下水对隧道路面的影响比洞外更大。
3) 隧道为管状构造物,空间狭小,存在汽车尾气、粉尘在路面上的积聚现象,这些尾气、粉尘在路面表面的粘附比洞外路段要大。对水泥混凝土路面而言,油渍的污染、粉尘的积聚,使路面抗滑性能大大降低,且得不到天然降雨的冲洗,长期影响路面的抗滑性能,成为事故高发路段。
4) 洞内发生火灾事故时,容易引发次生事故,事故破坏力与损失比洞外要大,对路面的影响也比洞外严重。特别是采用沥青混凝土路面的隧道,因沥青是易燃材料,发生火灾事故时,会产生大量烟尘与有害气体,在特长隧道中,救援难度大,容易产生更为严重的后果,事故破坏力与损失会大大增加。
5) 隧道内光线差,视觉环境差,空间窄,路面施工条件差,养护维修难度相对较大,对交通影响大,而且不安全。
6) 在环境突变的洞口处,水泥混凝土路面易发生交通事故。鉴于上述情况,高速公路隧道路面的结构可靠度与使用品质对全线的道路畅通与交通安全影响很大。因此,在广西高速公路隧道路面的结构设计中,引入了永久性路面或长寿命的设计理念,在耐久性与结构可靠度方面进行了重点考虑,同时也着重考虑了营运安全因素。
综合考虑隧道外一般路段的路面结构情况( 4 cm 改性沥青SMA-13 表面层 + 6 cm 改性沥青 AC-20 中面层 + 7 cm 或 8 cm 厚AC-25 下面层 + 34 cm 厚 5% 水泥稳定碎石基层 + 18 cm 厚水泥稳定碎石底基层) ,广西高速公路的隧道路面采用了两种结构形式,一种是复合式沥青路面结构形式,另一种是连续配筋混凝土路面结构形式。长度在 1 500 m 以内的隧道,其路面结构采用复合式沥青路面结构,即 4 cm 改性沥青 SMA-13 +6 cm AC-20 改性沥青混凝土+ 17 cm( 施工过程中有些改为 20 cm 厚) 或 24 cm 厚 C40 连续配筋混凝土 +15 cm 或 20 cm 厚的 C15 混凝土基层。
某公路隧道路面沥青层的设计与施工,与一般路段相同,在此不再重复。下面就隧道路面中的连续配筋混凝土结构层的设计与施工作一简要介绍。
1) 连续配筋混凝土表面层的设计。
隧道中 27 cm 厚的 C40 连续配筋混凝土表面层,混凝土设计弯拉强度为 5. 0 MPa,路面宽度为 7. 5 m,行车道和超车道之间设一条纵向施工缝,板宽 3. 75 m,纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。设有横缝的路段,横向缩缝间距要求在 8 m ~12 m,切缝深度 6 cm。纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 10 cm,配筋率为 0. 745%。横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,纵向间距 30 cm。纵向钢筋布设在距板顶 11 cm 处,横向钢筋位于纵向钢筋之下。考虑到基层不平整,混凝土板下容易出现脱空现象; 同时,连续配筋混凝土板顶面要求切缝,需要钢筋控制裂缝宽度和间距的作用大大降低。因此,施工过程中有些路段将纵向钢筋布置在距板底 1/3 厚处( 距板底9 cm 处) ,并将横向缩缝间距改为5 m,切缝深度8 cm。
2) 复合式路面中连续配筋混凝土结构层的设计。
复合式路面中的连续配筋混凝土结构层,是厚度为 17 cm( 施工过程中有些改为20 cm 厚) 或24 cm 的 C40 连续配筋混凝土,设计弯拉强度为5. 0 MPa。路面宽度为7. 5 m,行车道和超车道之间设一条纵向施工缝,板宽 3. 75 m,纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。横向缩缝间距要求在 8 m ~12 m。
无仰拱路段,纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 10 cm,配筋率为 0.788%; 横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,纵向间距 30 cm,配筋率为 0.222% 。纵向钢筋布设在距板顶7 cm( 板厚17 cm) 或10 cm( 板厚24 cm) 处,
横向钢筋位于纵向钢筋之下。
带仰拱路段,纵向钢筋采用直径为 12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋,横向间距为 20 cm; 横向钢筋采用直径为 8 mm 的圆钢,纵向间距25 cm。纵向钢筋布设在距板顶 7 cm( 板厚 17 cm) 或 10 cm( 板厚24 cm) 处,横向钢筋位于纵向钢筋之下。
3) 端部处理。
约束连续配筋混凝土路面端部位移的主要措施,现行《公路水泥混凝土路面设计规范》中有钢筋混凝土矩形地梁锚固、混凝土灌注桩锚固、宽翼缘工字梁接缝与连续设置胀缝四种。钢筋混凝土矩形地梁与混凝土灌注桩造价较高、施工较复杂。胀缝往往是混凝土路面的薄弱环节,容易破损。而宽翼缘工字梁接缝,也容易损坏,主要原因之一是国内没有专门生产用于连续配筋混凝土端部锚固的工字钢梁,国内市场上的标准 H 型钢翼板过宽、腹板较薄和钢材强度偏低。广西高速公路的连续配筋混凝土复合式沥青混凝土路面采用桥梁毛勒伸缩缝装置作为端部处理。
4) 连续配筋混凝土板施工工艺。
采用滑模摊铺机铺筑隧道内的水泥混凝土路面,广西在国家主干线上的各条高速公路积累了丰富的经验,多座隧道都使用滑模摊铺,效果良好。广西高速公路主线采用沥青路面,隧道内的水泥混凝土路面比较少,且很分散,加之都是连续配筋混凝土路面,采用滑模摊铺机摊铺,施工难度很大。因此,部分高速公路隧道内连续配筋水泥混凝土板采用三辊轴机组施工。
关键词:盾构过空推段施工;施工技术;关键技术;盾构机械;隧道施工 文献标识码:A
中图分类号:U231 文章编号:1009-2374(2016)14-0121-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.061
盾构过空推段施工技术的应用可以将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖。通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,最终能够形成完整的隧道结构。
1 盾构过空推段施工简析
盾构过空推段施工对于隧道成型效率有着重要的意义,因此对于其施工方法应用范围、施工技术应用目标、施工技术限制因素、施工技术应用特点进行分析可以帮助隧道更好的成型。
1.1 施工方法应用范围
施工方法的应用有着具体范围的限制,这实际上受到矿井隧道施工过程中空气系统运作效率的影响,并且也会受到风化作用的限制。施工方法应用范围还需要考虑到地面注浆充填技术的实际应用效果,如果这一技术的应用能够显著地提高盾构隧道施工的防水效果,并且可以极大程度地提升工程的质量,则能够具有更为广泛的施工范围。在盾构过空推段施工进行较多的我国南部省份中,这一施工的范围实际上还会受到初期支护水平的限制,因此根据范围来施工就是确保施工质量的关键所在。
1.2 施工技术应用目标
盾构过空推段施工技术是通过采用一种复合结构的方法来有效地解决地下隧道施工建设过程中面临的种种问题。盾构法和矿山法的合理结合还能够通过穿过空洞来有效地充填孔隙。盾构过空推段施工技术的应用还在于进一步确保周边环境和建筑结构的安全性上。与此同时,在施工过程中存在的复杂地质条件和环境要求也使得盾构过空推段施工技术的应用有着很高的必要性。例如压力为117MPa且部分地段上软下硬,盾构机掘进困难,故采用矿山法完成隧道开挖、初支,盾构通过拼装管片。左右线隧道均利用中间风井作为施工竖井进洞开挖。矿山法隧道内净空尺寸为直径6400mm,在盾构机外径6280mm的基础上考虑120mm的盾构机工作空间;在矿山法隧道底部60°范围内设有半径3150mm、厚150mm的混凝土导向平台,用于引导盾构机按正确路线参数推进。
1.3 施工技术限制因素
施工技术限制因素通常是指高强度的硬岩矿所带来的影响。在许多隧道的初期支护工作中,施工人员只有对于初期支护之间的孔隙进行有效控制,才能够做好接下来的隧道衬砌工作。施工技术的限制因素还体现在于隧道开挖完成之后,施工人员应在隧道底部对于钢筋混凝土导台的尺寸进行确定,并且在这一过程中合理地控制盾构机姿态,通过密切监视段的态度来有效地防止段大面积错台或者是上浮以及下沉现象的出现。
1.4 施工技术应用特点
盾构过空推段施工技术的应用特点集中地体现在了先开挖后作为上。由于盾构在坚硬的岩层中很容易出现不同程度的磨损,因此为了能够有效地避免出现整个隧道衬砌的意外损坏,施工人员应当通过混凝土技术的合理应用来减小盾构在地层加固中存在的问题,从而能够在满足工程安全的前提下,进一步提高屏蔽空间的转换效率,最终能够为工程施工进度的提升起到重要的助力。由于其自身具有较高的渗透性,因此对于施工技术的应用特点进行把握就更加必要。
2 盾构过空推段施工的关键点
盾构过空推段施工的关键点实际上是施工的核心所在,以下对于做好同步注浆工作、改进轨梁长度、做好初期支护工作、优化具体工艺流程等要点进行了分析。
2.1 做好同步注浆工作
施工人员在做好同步注浆工作时应当将重点放到隧道施工方法的关键技术与创新研究上。此外,施工人员在做好同步注浆工作时还应当对于包括钢筋混凝土早强技术在内的先进技术进行合理的应用。与此同时,施工人员在做好同步注浆工作时还应当对于包括三级两注浆充填法在内的填充方法进行合理的应用,从而能够有效地避免隧道空间带来的限制,因此可以在提高施工进度的同时进一步增强施工的效率。
2.2 改进轨梁长度
施工人员在改进轨梁长度的过程中应当首先着眼于增加有效行程单轨吊车梁,从而能够在此基础上切实地增加部分平面停车空间,并且可以起到保证其整体空间段的效果;其次,施工人员在改进轨梁长度的过程中应当对于确保盾构机到达的必要推力进行细致的计算,然后以计算的结果来对于轨梁的长度进行修正,从而能够在此基础上进一步促进盾构机导台施工的顺利完成,并且以此为基础来达到预期的设计强度。在这一过程中需要注意的是,由于暗挖空推段隧道一定长度范围内需要进行全断面回填碎石,因此在对其进行改变的过程中,施工人员需要保证管片止水条密贴,才能够达到良好的技术应用效果。
2.3 做好初期支护工作
施工人员在做好初期支护工作的过程中首先应当着眼于对于硬岩和硬岩段进行矿山开挖,并且在这一过程中做好主支护和开挖段端墙的处理工作能够以此为基础来同时进行初期支护开挖施工混凝土段的引导工作;其次,施工人员在做好初期支护工作的过程中努力地保证不同段的搭设质量,并且在这一过程中通过于间隙中填充补强补料来达到更好的初期支护效果。与此同时,施工人员在做好初期支护工作的过程中应当通过二次补强灌浆的进行来进一步保证施工质量,并且在此基础上极大限度地提高段的防水效果。
2.4 优化具体工艺流程
施工人员在优化具体工艺流程的过程中应当于开挖断面隧道的初期就做好相应的支护施工工作。盾构推进前,刀盘前方依次全断面填碎石、放坡填碎石。在实际施工过程中,很难填满整个断面,只能尽可能满断面回填,并且在盾构机过空推段中,每隔数环就应当通过采用特制支撑螺杆来对于管片注浆孔进行支撑加固,从而能够以此为基础来切实地加强管片的姿态监控工作。在这一过程中如果发现管片有上浮和下沉的趋势,则施工人员应当更加及时地调整相应的施工参数,最终能够确保管片两侧同步注浆的进行,并且可以有效地避免因注浆而对管片所产生的偏压。
3 盾构过空推段施工技术创新
盾构过空推段施工技术的创新可以带来更好的施工效率。以下从革新土压平衡模式、优化碎石回填方式、提升同步注浆效率、防止管片错台措施等方面出发,对于盾构过空推段施工技术的创新进行了分析。
3.1 革新土压平衡模式
施工人员在革新土压平衡模式的过程中应当于施工隧道开挖初期支护完成之后在底部的隧道范围内做好建筑钢筋混凝土的土压工作,从而能够在此基础上确保建设完成盾构能够达到预期的设计强度。此外,施工人员在革新土压平衡模式的过程中还应当优先完成回填砂砾的横截面土压平衡,并且对于超出这个范围的土压力平衡模型进行适度的条件,从而能够获得足够多的反力并保证管片密封和紧贴的程度。
3.2 优化碎石回填方式
施工人员在优化碎石回填方式的过程中为了能够满足设计中的混凝土强度,可以在盾构步进时合理地提高背衬同步注浆,并且在这一过程中通过试验来进一步调整其享有的配合比,从而能够在此基础上将初凝时间控制在5小时之内,这本身也是保证管片下部有足够的抗力的重要前提。施工人员在优化碎石回填方式的过程中还应当在必要时通过缩短回填注浆工作面和管片安装工作面的距离来达到优化碎石回填方式的预期。与此同时,施工人员在优化碎石回填方式的过程中可以通过加强对盾构姿态的控制来确保更多的盾尾间隙,从而能够防止盾壳作用力于管片现象的出现。
3.3 提升同步注浆效率
施工人员在提升同步注浆效率的过程中应当首先根据同步注浆量每一环的设计来着眼于提高抗浮在隧道段中的能力;其次,施工人员在提升同步注浆效率的过程中应当调整好盾构机从实推段到空推段进洞姿态和空推段到实推段时的出洞姿态,确保盾构机进出洞时的旋转值被控制在一个相对合理的范围内。与此同时,施工人员在提升同步注浆效率的过程中应当努力控制好推力,并且在这一过程中确保掘进速度不能过快,从而能够通过控制好盾构机的姿态来更加严密地监测管片姿态,最终能够有效地防止管片大面积错台或者是上浮现象的出现。
3.4 防止管片错台措施
施工人员在采取防止管片错台措施的过程中应当努力地提高盾构同步注浆支撑步,并且在这一过程中通过适当的比例调整,从而能够在此基础上保证初始设定时间小于4。施工人员在采取防止管片错台措施的过程中应当努力地防止盾构机通过空推段来导致段螺栓不能完全重新拧紧。与此同时,施工人员在采取防止管片错台措施的过程中还应当调整好盾构机,并且进一步确保盾构进出洞时的旋转值,从而能够促进施工精度的进一步提升。
4 结语
盾构过空推段施工的关键可以归结为施工经验的总结,因此施工人员为了能够有效地提升施工效率和做好施工创新工作,则需要在对于施工经验进行合理总结的基础上,进一步提升盾构过空推段施工的整体水平。
参考文献
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关键词:岩土工程 施工技术 应用分析
1、岩土工程施工技术的普遍特点分析
1.1 岩土工程的不确定性:(1)很难对岩土的性质和在施工过程中岩土性质的变化进行确定;(2)环境条件的变化会导致岩土的结构和性能的参数发生变化,施工也会造成岩土环境的变化;(3)岩土结构和性能的变化会对岩土工程施工过程造成不同程度的影响;(4)施工技术的不确定性也是在岩土工程施工中不可忽略的问题,一定程度上可能会改变工法。
1.2 岩土工程的区域性:岩土性质会因地理环境的差异而有所不同。岩土工程的施工也会因不同土体的应力应变关系而发生变化。岩土工程设计参数、抗剪强度标准、压缩性标准、施工方法等在不同区域都有差异。
1.3 岩土工程的隐蔽性:由于岩土工程施工需要在岩土中进行,这就决定了其具备一定的隐蔽性。如岩土工程中的地基处理、地下连续墙及各种桩基等的施工,另外在完成的施工作业也有一定的隐蔽性,这种隐蔽性一般难以察觉且修复困难,解决这些问题需要一定的时间。在这种情况下,需要对施工过程及施工过程完成后进行各种专项检测,这样可以尽可能的减少岩土工程的隐蔽性问题。
1.4 岩土工程的依赖性:岩土工程施工技术需要搭建在岩土工程学科上进行发挥并依赖于有关学科的进步与发展。因为岩土工程是较为复杂的工程,施工中需要处理很多不同的施工问题,在没有其他技术作为支撑的情况下式很难顺利完成岩土工程施工的。例如高压喷射注浆法是随着高压射流切割技术的发展而产生的;真空预压法依靠了真空泵技术和射流泵技术;液压技术的发展孕育了大吨位的静压桩;超声波技术的发展,使岩土工程施工技术的质量检验形成了新的面貌,通过这些事实,都可以验证岩土工程施工技术的发展离不开其他学科的支持。
1.5 岩土工程的前导性:施工过程中的实践性高于理论性是岩土工程的前导性,每项施工技术首先进行评价施工效果.而后分析其理论,如复合地基、强夯桩、夯实水泥土桩等技术的发展完善及大范围的应用都是在实践的基础上取得成果的,但是其设计计算理论发展还比较缓慢。
2、岩土工程施工技术应用发展分析
2.1 特长山岭隧道施工水平的大幅提高:(1)20世纪80年代,我国采用了液压钻孔的钻爆法和复合衬砌技术,从而修建了最长的大瑶山双线铁路隧道、大秦线军都山双线铁路隧道、京九线五指山隧道、南昆线米花岭隧道等;(2)1986年在北京地铁复兴门折返线中成功运用了浅埋暗挖法,从而加快了城市地铁建设的速度;(3)20世纪90年代,TBM(Tunnel Boring Machine)技术成功应用在西安线(西安到安康)18.4m秦岭双线铁路隧道1号线中,这标志着我国的山岭隧道施工机械化水平成功升华。
2.2 复杂地质灾害的岩土工程综合治理能力提高:(1)运用注浆综合措施解决了八达岭高速公路潭浴沟隧道的断层破碎带及泥石流等问题;(2)在全长5194m长的内昆线朱嘎隧道中突破了围岩软弱、节理发育、断层纵横交叉、穿越煤层及瓦斯等不良地层问题,采用综合治理措施,在各个单位的齐心努力下,取得了良好效果。
2.3 地下工程防水技术的发展:结构自防水是防水工程的根本,大量的工程实践已经验证了这个事实。国内工程实践证明了在遇到贯穿性裂缝时应该选择具有抗裂防渗两种功能的混凝土外加剂,同时也需要有正确的设计和精心的施工,北京地铁通过运用U型膨胀剂及FS防水剂获得了较为显著的效果。另外复合式衬砌防水技术自成功应用于大瑶山隧道后就一直被广泛使用,北京地铁对复合式衬砌防水层进行了试验研究并取得良好效果,选择了PE泡沫塑料片材作为缓冲层,防水质量较好且有较好的经济效果。结构外防水技术也得到了广泛应用,常用的材料如EPDM橡胶防水片材、CPE防水片材、丁基橡胶防水片材等。最后盾构法修建隧道衬砌接缝防水技术在地铁建设中发挥了重要作用,虽然应用中依然存在渗漏现象,但其效果也是较为成功的,技术有待提高。
2.4 盾构法的发展:盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。我国在1963年最先应用在上海隧道工程中,而后北京也尝试了盾构法修建地铁,研制了直径为7m的半机械化盾构机,1991年上海地铁1号线成功引进7台土压平衡盾构机,采用大刀盘开挖、螺旋输送机进行排土等技术,同时兼用同步压浆和计算机控制系统等技术。
2.5 盖挖逆作法的发展:盖挖逆作法是指先构建外墙和中间承重柱,再构筑结构顶板,然后再顶板和外墙的保护下,由上而下开挖和构筑中间楼板、结构顶板。北京地铁复八线采用盖挖逆作法成功修建,此外北京还运用此方法成功修建了王府井大厦工程。
关键词:浅埋暗挖;施工技术;地铁工程;应用
中图分类号:TU74文献标识码: A
1.浅埋暗挖技术的特点分析
地铁工程浅埋暗挖施工技术可以用强支护、严注浆、管超前、快封闭、短开挖、勤测量来概括总结。在施工技术特点上,它属于动态施工、动态设计的现代信息化施工技术,有完善的应力监测系统以及变位监测系统;稳定工作面里小导管超前支护起到重要作用;对加固地层的劈裂注浆方法进行了创新;复合式的衬砌技术、钢筋网构支护技术得到了发展。浅埋暗挖技术可以在有水条件下广泛使用,我国也有广泛的劳动力,北京、南京、深圳、广州的地铁隧道修建工程里广泛使用这种技术,在大跨度车站建设中、道路隧道工程中、人行道工程中、地下车库工程中也有很多应用。
2.浅埋暗挖施工技术
暗挖隧道施工在明挖段基坑开挖到底后进行,总体施工方 法为浅埋暗挖法,严格遵循 “管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测”的十。
施工顺序为:施作大管棚并注浆隧道全断面注浆破除堵头桩、施作洞门开挖初喷混凝土挂网立钢架打锚管复喷混凝土二衬施工。
2.1大管棚超前支护施工
暗挖隧道顶离地表只有11m,离高压电缆隧道底只有3m,超前预支护大管棚采用φ108mm,壁厚8mm钢管。管棚布置在暗挖隧道和高压电缆隧道之间,距离暗挖隧道初支20cm,按帽形布置,环向间距管中到管中为40cm。
采用同步液压干取土顶进管棚的施工技术,其设备为水平液压钻孔顶管机,钻进过程中随时根据高压电缆隧道和地表的沉降控制标准和地层情况调整钻头与钢管的相对位置,做到钻头超前或滞后于管棚。管棚施工后,为增加管棚的刚度,在钢管内压注1: 1的水泥砂浆。
2.2全断面注浆施工
全断面注浆加固范围为开挖轮廓外2.5m,如图3所示,纵向注浆长度为暗挖隧道全长。
全断面注浆选用的机械设备为XY-2型地质钻机和PH15型注浆机,注浆的工艺流程如下:
2.2.1施作注浆孔。根据设计定出孔位,并计算各注浆孔的长度和角度。钻孔顺序从拱顶处自上而下、由外向内钻设,每成一孔及时退出钻机,安装注浆管。成孔直径为73mm,以利于安装注浆管,并便于封堵孔壁和管壁间空隙,保证注浆效果。
2.2.2注浆。注浆采用后退式分段注浆,将8m的注浆管分成8段,通过调整注浆管内的止浆阀位置实现分段注浆。先注TGRM水泥特种灌浆料(水:TGRM=0.6:1),该浆液料能将孔壁和管壁间的空隙填充密实,并具有一定强度。对所有的注浆管进行填充加固后,再对每一根管进行分段后退式注浆,注浆 材料为超细型TGRM水泥特种灌浆料(水:TGRM=0.8:1),注 浆压力为0.6MPa。 注浆效果可通过预留观察孔、注浆压力和注浆量等因素综合分析进行预测。开挖过程中对注浆效果不理想部位应进行重新注浆加固,以保证施工安全。
暗挖隧道注浆加固断面图 图3
3.浅埋暗挖施工技术在地铁工程中应用分析
3.1 隧道段浅埋暗挖施工技术。
首先需要根据工程周围的环境条件以及围岩条件,考虑使用留核心土挖掘法、双侧壁导抗方法或者单侧壁导抗方法。开挖比较松散的围岩时,需要从上到下一步一步进行,先支护后开挖、牢固支撑、一边挖掘一边封闭,有缝堵实。超前注浆用来牢固围岩结构,注浆材料可以使用水泥玻璃、水泥浆或者化学药剂注浆。在加固地层后进行开挖工序。
如果是边墙以及拱部衬砌混凝土灌注,需要在时间上最大限度的缩小,和抑拱构成封闭环,保持隧道衬砌的安全性。在防流砂方面,需要在经常出现流砂的方位进行地下水问题的处理,这也是流砂施工中的关键施工技术。可以采用防、截、排、堵的施工治理方法措施,这要根据工程所在地的地下水类型、性质,地质情况,工期要求,经济利益等方面进行综合分析考虑,然后选用合理的施工治理防治方法。灌注边墙以及拱部衬砌混凝土时,缩小施工时间,和抑拱构成封闭环,避免围岩中的流砂对洞身造成衬砌上的损坏。
在区间隧道的施工方面,需要在上台阶时保留核心土,下台阶时放坡,保持坡度小于3:1。为了防治砂岩因为地质不稳定造成坍塌现象,在盾构法机械施工上,进行人工暗挖施工,让混凝土及时封闭成环,半米为一个循环。
3.2 砂层超前支护施工技术。
大管棚一般设置在危险性较大以及断面有变化的地段,可以通过吹管顶入法,在管棚中插入高压风管,然后吹出砂子,用冲击钻顶进50mm左右的距离,反复吹管,完成大管棚建设工序。在超前小导管方面需要把导管的一头做成尖状,可以选用2.5m长度的小导管,在每两个格栅之间打设一环。在拱部120°、环向距离300mm的范围内进行超前小导管的布置工序,在小导管上钻孔的间距保持在300mm左右,呈梅花型;为了防止注浆时发生浆体的外溢,需要在小导管末端1m处不进行钻孔作业。小导管需要根据工程所在地砂层的特性,进行引孔打入,先用高压风管吹孔,然后插入小导管,用棉纱封堵导管的外端露出部分,避免喷射的混凝土把管口堵住,导管外露部分保持有100mm左右的长度,方便管路的安装。混凝土喷射后进行注浆,注浆的材料中可以采用固砂剂,这样就防止了开挖轮廓中溢出浆液,避免了浆液材料的浪费。超前预加固施工技术可以适用于不同的地质条件,还要根据地质条件的不同,选取恰当的方法以及参数。
3.3 在初支背后注浆。受到混凝土喷射密实度、混凝土自重的影响,土体和初支背后会出现一些空洞,通过预埋注浆后的钢管可以有效降低空隙产生的沉降程度,预埋钢管的长度保持在500mm左右,在两侧拱脚以及拱顶部位呈梅花型布置,每隔4m布置一次。当仰拱成环后,需要进行下一步的背后回填注浆左右,保持注浆的压力为0.3MPa左右,由水玻璃-水泥构成双液浆,静压和注浆交替着进行,用间歇式注浆方法,保障回填注浆的密实度。
4. 结术语
我国的地铁工程在采用浅埋暗挖施工技术时,由于工程所在地地质情况很复杂,围岩较差,地质周边存有建筑物,使成拱能力有限,需要在浅埋暗挖前进行超前的引排水、超前的支护方法措施,对围岩进行加固,对地表进行注浆处理,在控制地表沉降方面,可以设置钢拱结构支撑来承担底层方面产生的压力,它是临时支撑,也是永久支撑。浅埋暗挖施工技术还需要密切配合相关部门,落实各项措施,对施工技术高要求、严控制,使地铁工程的施工风险降低。
参考文献:
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[3]贺长俊,蒋中庸,刘昌用,等.浅埋暗挖法隧道施工技术的发展[J].市政技术,2009(3).
工程建设事业的蓬勃发展。
关键词:城市地铁、 结构设计原则、施工技术
中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展,城市地铁的出现和发展,又必然会引发新一轮的城市布局和技术革新。无论是从政治还是经济角度出发,都将给城市带来新的面貌和生机。目前,国内的地铁工程建设空前发展,将产生上万亿元的价值,因此很多企业集团争相在国内进行技术研发和垄断,以其雄厚的资金力量进军地铁工程建设,加快城市地铁的发展。同时,国外的城市地铁发展历史悠久,对国内的城市地铁发展有一定的引导和加速作用。
一、国外城市地下空间开发利用趋势
1、着力开发利用城市地下空间资源,不断完善城市基础设施的功能,使之能满足城市持续发展的需求,如地铁 、共同沟、地下车库等的建设。
2、利用地下空间增加城市社区的安全性。为了提高质量和运行的稳定性 ,许多服务设施可以建设在地下,包括废水处理通讯、供电以及数据传输等。
3、利用地下空间开发使社区空间环境更紧凑。把宜放在地下的建设项目放到地下,可腾出土地,扩大城市容量,节约能源,从而降低地面建筑密度,改善地面建筑光照,缓解交通拥挤,减少煤烟、排渣和噪音等污染,扩大绿化面积,有效地改善城市社会环境和自然环境。
4、地上地下协同发展,地下空间成为城市空间资源的有机组成部分,如巴黎副都心――德芳斯的建设等。
二、地铁结构设计原则
1、结构设计应满足施工、运营、城市规划、防水、防迷流等要求, 保证结构物具有一定的耐久性。
2、根据沿线不同地段的工程地质和水文地质条件、地面建筑和地下构筑物状况,通过对技术经济、环境影响和使用效果等的综合比较,合理选择施工方法和结构型式。在造价相近的情况下,应优先选用综合社会效益较好的方案。
3、地铁结构净空尺寸应满足建筑限界或其它使用及施工工艺的要求,并考虑施工误差、结构变形及后期沉降的影响。
4、尽可能把施工中的支护结构作为主体结构的一部分加以利用。
5、与地区抗震设计烈度相适应。
6、因地制宜地采取适当措施,严格控制施工引起的地面沉降量,其允许数值应根据地铁沿线不同地段的地面建筑及地下构筑物等的实际情况确定。
7、隧道两侧道路红线以内的一般建筑物,在隧道施工前原则上不采取加固措施,施工中加强对危房及重要房屋的监测,必要时采取临时加固或搬迁等应急措施。重要建筑物必须进行分析和必要的加固设计。
8、隧道的防水设计应满足国家颁发的《地下工程防水设计规范 》 的有关规定。
三、地铁各种施工技术
1、明挖法施工技术
1)放坡开挖技术:在工程地质及水文地质条件允许的情况下 ,可采用放坡开挖的施工技术。边坡坡度根据地质、 基坑挖深及参照当地同类土体边坡稳定值确定。基坑的开挖尺寸要保证满足结构施工的需要 ,需要设排水沟、 集水井的基坑 ,其开挖尺寸可适当加宽。基坑应自上而下分层、 分段依次开挖 ,以防止掏底开挖发生事故 ,开挖应随挖随刷边坡。
2)基坑支护技术:基坑支护技术包括型钢支护技术、连续墙支护技术、混凝土灌注桩支护技术、土钉墙支护技术。型钢支护一般是使用打桩机或沉拔桩机打入或沉入工字钢或钢板桩,根据不同地区和地质条件设定桩距,桩间采用木背板、水泥土或钢丝网喷混凝土挡护。连续墙支护一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽设备,也有用多头钻和切削轮式成槽设备的。槽段采用膨润土泥浆护壁,灌注水下混凝土,使其形成混凝土挡土墙结构。连续墙不仅能承受较大的荷载,同时具有隔水的作用。混凝土灌注桩的成孔方法有人工挖孔、机械钻孔两种。根据地质和水文条件采用干法和浆液护壁法,然后灌注普通混凝土和水下混凝土成桩,支护可采用双排桩加混凝土连梁共同作用形式,还可采用桩加横撑或锚杆形成的受力体系。土钉墙支护是在施工现场的原位土中用机械钻机成孔,插入排列间距较密的细长杆件,通常还外裹水泥砂浆或注浆,并喷射混凝土,使土体、钢筋、喷混凝土板面结合成深基坑土钉支护体系。
3)大体积混凝土浇筑技术:采用组合钢模板,不断更新混凝土搅拌技术,通过泵送机泵送大流动性混凝土的施工技术。
2、浅埋暗挖法施工技术
浅埋暗挖法又称矿山法,是一项边开挖边浇注的施工技术,其按照“新奥法”原理进行设计和施工,采用先注浆、后开挖、再做临时支护方法。施工原则为“管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测。” 一般用钢管作超前棚顶导管,然后根据不同地质条件,注入水泥浆或其他化学浆,填充砂层孔隙,形成“ 结石体” ,增强围岩的自稳能力。每次开挖进尺为 0.175m左右,先进行环状开挖,留核心土,基面上喷5~8cm厚混凝土,架立钢拱架和挂钢筋网片,再喷25~30cm厚混凝土形成初期支护结构。初期支护完成后做防水层,再用模板台车做二次衬砌。在施工中坚持以量测资料进行反馈,并指导施工。
3、盖挖法施工技术
盖挖法施工技术特点是根据不同的地质和水文地质条件,设计以连续墙、混凝土灌注桩作为边坡支护结构,然后施作盖板,形成框架结构后,在其保护下开挖土方,并完成结构施工。盖挖法是一种快速、经济、安全的施工方法,对人们生活干扰少,采取措施后可以做到基本不影响交通,较暗挖法要经济,在地铁车站施工中被广泛采用。
4、盾构法施工技术
盾构法已经在我国的地铁建设中得到了迅速的发展,其优点是安全、可靠、快速、环保等。我国盾构技术的进步主要表现在以下4个方面:①掌握了盾构机的选型和配套技术,与外国合作设计生产盾构机,配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造;②掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术;③掌握了盾构掘进控制技术,如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表沉降控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等,实现了信息化施工,可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保;④掌握了不同地质条件和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术。目前,混合盾构是世界上最先进的盾构,适合于复杂多变的地层。混合盾构的特点是:在大刀盘上安装适合各种地层的多种刀具,其在辐条上安装刀头的方法和角度的不同使之能适应不同松散的土质,同时在大刀盘上还要安装有能粉碎大石块和岩石的圆盘式切削刀头。这种具有特殊大刀盘的盾构,已在广州地铁工程中应用并获得成功。其他盾构法施工技术有隧道掘进机施工技术、泥水平衡盾构施工技术、土压平衡盾构施工技术和气压盾构施工技术。
5、地铁工程建设过程中还需要很多辅助施工技术,比如深基坑降水技术:对于大面积的深基坑降水,我国早期多采用深井泵降水。近年来多级轻型井点、喷射井点、水平井降水技术在各种深基坑降水中也普遍应用。电渗、辐射井降水技术也在一些工程中得到应用。其他还有注浆、钢管棚、锚索、冷冻法等辅助施工技术,这里不一一详细介绍。
四、施工技术实例
1、盾构法技术
我国的盾构研究应用起步于20世纪60年代。1961年上海开始用盾构做试验隧道,先后使用敞胸手掘式盾构 (
图1 秦岭隧道盾构施工现场 图2 秦岭隧道施工TBM掘进机
2、沉管法修建越江隧道
沉管法施工在国内已有很多实例。广州穿越珠江、上海穿越黄浦江隧道及天津穿越海河等工程采取了这种方法。20世纪90年代广州的隧道断面为 4孔箱形钢筋混凝土结构,其中两孔为83双车道单向运行的机动车道,另一孔为地铁1号线双线区间隧道,一孔为设备管廊,隧道断面尺寸为 33m ×719m,长123815m ,沉埋段457m,分为105、120、120、90、22m五段。混凝土为 C30、P8,顶板面设一层厚为150mm的钢筋混凝土防锚层,底板设 6mm厚防渗钢板,设闭合防水层,管壁厚为1m,底板 112m ,最大段重3300t,结构在宽 48m ,长 150m的干坞内分 4次预制,预制后分别浮运出坞沉放。施工中处理好浮沉关系、刚柔关系,防止裂缝的产生,至今通过十几年的运行,状况良好(如图3、4)。
图3 广州穿越珠江的隧道模拟图图4 沉管法修建隧道施工现场
3、冷冻法修建地铁隧道
我国煤矿的井筒建设很早就采用了冷冻法施工,有300多个实例,技术比较成熟,最大冷冻深度达500m。20世纪70年代北京地铁2号线阜城门――西直门区间结构施工因遇流砂而采用过冷冻法,取得了较好效果。1998年北京地铁复八线大北窑(国贸)――热电厂(大望路)区间暗挖隧道从大北窑立交桥下方通过,遇到饱和粉细砂层,稍为扰动即失稳而成流砂。经研究选择了无缝钢管既作冷冻管又作钻杆的水平冷冻法,管长45m,冷冻土层厚度达214m,满足设计与施工要求,保证了立交桥的安全,这是我国地铁暗挖隧道冷冻法的成功案例。上海和杭州的地铁区间隧道的联络通道、盾构始发和接收的工作井的地层加固也大量采用冷冻法施工(如图5、6)。
图5 杭州地铁冷冻法施工现场 图6 上海地铁区间隧道左曲段
参考文献:
[1] 才.隧道工程[M] .北京:人民出版社,2002.
[2] 龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M] .北京:中国建筑工业出版社 ,1998.
关键词:高铁隧道施工技术洞口段施工
铁路运输至今已有一百多年的历史,是我国基础设施之一,同时也是我国国民经济的重要组成部分,随着社会的不断发展,铁路运输也不断在经历着变革和创新,如今的高速铁路更贴近人们生活,其舒适的环境、超快的行驶速度、经济实惠的价格广为人们喜爱。经济的快速发展对铁路运输也有着更高的要求,因此高速铁路施工技术正不断提升,而隧道工程则是目前高铁工程建设中的重要组成部分,虽然目前我国隧道施工技术取得了很多突破性进展,但常规施工工艺及技术要点不容忽视,需要不断总结与发展。
1工程概况
六木屯隧道是新建云桂铁路特长隧道之一,其全长6074m,共有进口、出口、斜井三个施工作业面。其中施工不利因素如下:进口与斜井正洞之间的距离长达4630m,且其处于半径5000米的圆曲线中,给测量贯通误差控制实施的精确度方面都带来了一定难度;该隧道最大埋深为175.5m,最小浅埋为8.6m;V级浅埋是全隧道施工安全主控项目,长度达到22%;该隧道上方多为水渠、鱼塘、冲沟,对隧道通过区域地下水补给造成不良影响。鉴于以上难度,施工中采用了“短、紧、快、勤”的技术管理模式,一次次克服困难,并在实际操作中吸取经验,不断优化各方面技术,为施工安全提供了一定的保障,使隧道施工质量一直保持在可控状态。
2隧道施工前准备工作
2.1科学组织施工
六木屯隧道是一条长达6074m的超长隧道,且地形复杂施工难度极大,对施工安全质量有效管控极为不利,在工期紧任务重的情况下,必须对施工过程中每一个环节进行细化合理安排。科学组织施工在隧道施工过程中具有至关重要的作用,不但关系到施工进度、安全,同时也是质量保证的前提[1]。
2.2保障运输和电力
隧道施工作业区多处山区,山高林密,对材料运输和大型机械进现场都产生很大影响,且公路交通网极不发达,为了尽快打通运输通道为隧道快速上场、顺利施工创造条件,在施工中完成了5.4km的新修道,而扩道则达到了22.4km。由于本隧道施工情况复杂,隧道沿途电力资源匮乏,因此在施工前充分做好了沿线变电站配置与电力输送工作。
3隧道洞口段工艺控制要点
3.1施工测量
(1)洞口测量。
在洞口处安放永久测量驻点以及刷坡线,为以后的测量工作打下基础[2]。在进行洞外施工之前,应做好各方面施工控制网的测量工作对洞口地形充分研究,必须依照隧道形状以及洞口位置,合理确定导线点方位、距离,以确保最终得到精确的测量结果,包括坐标以及地面标高等。
(2)洞身测量。
经过测量洞外平面和高程控制后,即可得到洞口坐标以及高程,根据设计图的布线以及各参数设计,结合洞口坐标计算得到洞内各项数据,如高度、宽度、距离等。在施工过程中测量工作是整个工程的基础,是保障质量的最根本途径,因此测量时必须严格规范操作,使测量数据误差符合规范标准要求,测量人员在进洞放样之前,必须确认洞内坐标、高程无误;在进行洞中放样时,测量人员必须随身携带温度计、湿度计,此举是为了实时掌握洞内气温以及气压,以便对数据做出调整。
3.2隧道工程洞口段施工
隧道进口方式一般来说分为两种,即明挖法以及半明半暗施工法,即首先完成外部施工,在进行内部调整[3]。
(1)清理危石。
在进行洞口施工之前,务必对洞口上方及周围进行仔细勘察,详细记录孤石和岩堆的位置,并确认数量,对具有危险性的孤石及时清理,以免造成安全事故或影响施工进程,一般的处理方式分为支顶、嵌补和清方三种。
(2)进洞方法。
进洞之前应按设计要求进行导向墙施工,导向墙具有导向及超前预支护作用,以便顺利在隧道内部形成开挖台阶。导向墙由导向墙混凝土及超前管棚支护组成,在完成导向墙之后采用三台阶临时仰拱法进行施工。V级浅埋地段,应采用“快挖、快支、快封闭”的原则。对于洞身开挖,应采用挖掘机进行开挖,可以使用人工风镐配合工作,避免爆破振动;对于初期支护,应做好锁脚施工,同时快速进行喷射混凝土封闭作业。在施工过程中,应把监控量测纳入工序化管理,应及时掌握坡面数据变化以及边墙稳定状况,随时监控围岩与初支变形趋势,指导进洞开挖工作顺利进行。
(3)明洞施工。
在完成明洞开挖工作后,应特别重视处理仰拱基底问题,明洞基底与过渡段相连,直接关系到隧道洞口段运营安全性。基底应严格检测,承载力达标后方才可以进行仰拱施工。
(4)洞门施工。
洞门施工是一项相对繁琐的工作,且对各方面数据要求严格。在完成明洞或者洞口衬砌工作之后,方可进行洞门施工,洞门和挡墙是此段施工中的重点,其承受力必须高于0.25MPa;洞门施工前应做好天沟排水设施,在进洞后应迅速进行洞门施工,并完善洞门边仰坡防护与排水设施。混凝土洞门采用钢结构支架和定制模版是目前应为较为普遍的方式,混凝土则采用混凝土运输车进行运输,泵送入模,使用振捣器均匀搅拌混凝土,并且做好后期的养护工作在完成洞门所有的施工工作后,进行分层填筑,一定要保证回填均匀,同时要做好洞口防排水系统[4]。
4隧道洞门施工注意事项
4.1定期检查
由于隧道建设周期过长,因此在施工过程中应定期对相关临支部分进行检查,比如仰坡支护状态、边坡稳定状况、地表沉陷等,尤其通过地质特殊的区域,应指派专员负责该地区的检查工作,发现问题及时处理,以免造成事故。
4.2支架安装与清除工作
在安装模板等大型构件时应保证地基基础承载能力,切勿将支柱放置在活动石上,并且应加垫垫板或者垫梁在立柱下方,以保持其稳固;在安装钢架或者钢筋网时,施工人员必须配合默契,在进行钢筋网或者钢架安装工作时,注意安全防护与作业沟通;在相关人员清理危石时,不得站在清理区域下方;若在进行风、水传输工作过程中出现堵塞或爆裂现象,必须立刻终止风、水等的输送。
4.3环境保护
云桂高铁多处于环境优美之地,隧道线路通过区域沿途森林覆盖面积极大,且涉及到众多水域保护区,会对当地居民水源质量产生影响。因此,在施工过程中要特别注意周边环境保护,尤其我国水资源匮乏,应尽量减少水土流失,使植被不要遭受过多破坏;在完成施工后,应及时恢复植被,做好防护,保持生态平衡;隧道施工过程中更要减少对周围环境污染,控制节能减排,竣工后及时恢复生态环境,这也是我国高铁土建施工中的重点。
5结语
如今高速铁路运输在人们生活中越来越普遍,为了更好的发挥高铁作用并保障高铁运行安全性,高铁隧道施工方面应不断总结完善现有技术、加强技术创新、提高施工质量、降低施工风险,对企业创新及高铁发展都具有很重要的意义。综上所述,高铁隧道施工技术中洞门工程不但复杂,且要求严格,因此在洞门施工全过程都应保持严谨的态度,尤其是质量方面必须得到高度重视。在我国经济全面发展的今天,铁路经济仍旧占据着重要部分,我国国民经济的强弱影响着铁路经济的开发程度,同时铁路经济也将对促进我国整体经济发展起到至关重要的作用。
参考文献
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【关键词】铁道工程;浅埋隧道;技术
现代的铁道工程技术由于对隧道围岩与支护见产生的相互作用有了一定程度的了解,在此基础上的隧道开挖和支护尤其是在软弱、浅埋地质下的开挖与支护得到了相对的发展。不过在铁道浅埋开挖和支护施工技术上仍然欠缺一套先对完全的工艺体系,鉴于隧道开挖和支护对隧道的安全起到关键性的作用,所以严格控制施工技术与质量对于铁道隧道施工是十分关键的。
一、浅埋隧道施工工艺与质量控制
1、地表的加固
地表加固主要是注浆加固,目的是为防止开挖时地表发生地面坍塌的情况,在注浆工程中需要防止冒浆的情况发生,一般采用在处理过的地表设置厚度为20到30cm的钢筋混凝土层作为注浆的止浆层,后期也作为防水层使用;注浆孔管口通常采用管身钻孔呈梅花装布置的钢花管,孔径选择在8至10mm的范围,间距通常设置为1.5cm,在全部注浆管设置完成后开始注浆并要求不间断注浆。之前要有1.5倍的注浆终压对系统进行吸水检测,实验通常运转20分钟的时间,浆料配置要按照先轻后重的顺序进行添加,过程中要先注外侧两排孔再依次向内推进。
2、超前支护
通常情况下,隧道施工仅在洞口作业大管棚,而洞内是采取小导管来替代,防止地面下沉和隧道拱部发生坍塌,小导管要用喷射混凝土封闭岩面的方式进行处理,用凿岩机钻孔之后再把小导管打入岩层,施工工程中要求钻孔深度、角度以及密集度要符合设计规范,之后再用注泵压注入水泥浆;前期要求是在地表注浆加固后的岩体内注浆,从而增强隧道围岩的完整性、承载强度和抗渗透能力,施工中采用的水泥浆液要由稀到浓逐步转变,土层内的注浆压力要求不小于2兆帕,其余地段注浆压力不小于1兆帕。在注浆过程中有事会发生串浆的现象,所以可采取在多台注浆机同时作业的条件下同时分别注浆,在注浆机较少的时候要将注浆孔即使堵住,等到轮到该管注浆的时候再撤下堵塞物,而且要再之前用细钢筋将管内杂质物清除,用清水洗净后再进行注浆;如果发生进浆量过大但系统压力不足的情况则应该调整浆液工作性能,缩短浆液凝胶时间,再采用小泵量低压注浆或者间隙注浆的方式,使浆液在裂隙内部有足够相对停留的时间用于凝胶。
3、三台阶施工
3.1上台阶施工
此阶段采用钻机将小导管从钢架腹部插入之后与钢架焊接为一体,外插角取10至15度,等到上循环初期完毕之后加注单液水泥浆,强度达到设计规范之后方可实施开挖作业,开挖必须严格按照“短进尺、强支护”的原则,采用挖掘机为主配合人工同时分情况开挖,以免对围岩造成扰动,每循化进尺要把握在0.6米的范围内,开挖完毕后腰立即喷射厚度为4厘米的的混凝土层,之后再进行钢架立架挂网施工,最后再分片区分层次进行混凝土喷射,必须达到设计规范的厚度,在挂网喷射混凝土时只在竖撑和临时仰拱进行,竖撑采用一面关模喷混凝土,斜撑制作连接钢筋内外的简单布置。
3.2阶和下台阶施工
此阶段采用挖掘机和装载机配合作业,通常是要先对开挖前3到5米范围之内的围岩做超前坍孔,此举是为了及时发现地质不良的地段,之后采取加强措施防止工作面坍塌,超前钢岔管和管式注浆锚杆在注浆时务必要控制好水灰比和注浆压力,保证注浆的饱满,在作业中一般而言拱顶的注浆压力不超过2兆帕,供脚的注浆压力不小于1.5兆帕。
4、支护系统的拆除
拆除工作的时间要保证其处于变形的值允许范围内,要结合股沟围岩的监控量和对后期工序的影响来确定时间,拆除中可一次性拆除的是临时支架,其可在仰拱混凝土浇筑前拆除,对于中隔壁混凝土拆除时要防止对初期支护形成的震动和扰动,一般采用风镐逐步拆除钢支撑之间的喷射混凝土和临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土,之后将钢构件采用气焊割断,注意具体的拆除长度要依据仰拱浇筑的长度来确定。
5、明挖段施工
明挖段施工中的压顶梁施工,其施工工艺通常为测量放线,基坑开挖,桩头剔凿,混凝土垫层浇筑,钢筋绑扎及模板支护,混凝土浇筑及养护等;作为初期支护的一部分因此内侧模板必须定位准确,并严格控制其道隧道轴线距离,以防止距离过小入侵二衬,距离过大导致护拱拱架无法与其正常连接;护拱施工。采用工字钢作为主架,拱架间距辅以钢筋网,拱架内侧全部挂模,外侧则从压梁顶到1/3弧长范围内挂模,要注意避免施工时发生漏浆现象模板安设时必须紧密,对过大的缝隙必须提前用锚固剂或水泥砂浆封堵;混凝土浇筑。浇筑前应在拱圈内采取必要的支撑措施以增加拱架的稳定性,施工用混凝土应严格控制水灰比、坍落度,避免混凝土离析,大量浆液从模板缝渗漏,浇筑应采用对称浇筑的方式以免单侧混凝土压力过大导致拱架失稳;片石混凝土回填。护拱施工完成后并达到一定强度后即可进行片石混凝土回填,回填也应采取对称回填,应控制拱圈两侧高差在0.5-0.8m范围内,单层回填厚度不超过1.0m,回填一般采用人工与机械配合回填,片石间应留有空隙以便让混凝土将片石完全包裹以保证回填段施工质量。
二、关键施工技术
1、降排水施工技术
施工降排水的标准是排堵结合、分段截留、综合治理,要防止夯管施工中导致地层液化和地下水土流失而在夯管施工前在隧道两侧地面布置两排深井降水,在三部台阶施工中则通常采用洞内轻型井点补充降水方式来防止出现涌水流砂现象;排水是在隧道开挖时将底部开挖成人字坡,两边靠近墙侧设置排水沟的方法,隧道下台阶施工则可采取用水泵将积水抽到临时集水井内,集水井一般设置2级水仓,从隧道各处抽来的水先排放到一级水仓内,再经过沉淀后自动流入二级水仓,之后再抽排到洞外排放。
2、夯管支护施工
暗挖断隧道一般采用大管棚超前支护其夯管,一般在隧道拱部一定范围内环向密排,在隧道进口端基坑内破除基坑端头的桩位的钻孔咬合桩成导向孔,之后用夯管锤将钢管锤入地层,长管棚管节分段坡口满焊连接,在夯管到位后在管内灌注细石混凝土以增强其刚度,施工中为防止钢管夯进过程中管口周围砂土流失而在管口部位用橡胶垫密封止水,在夯管夯进过程中如发生土体沉降则利用跟管钻进的方式补充注浆充填地层来补偿土体沉降损失
三、总结
总结而言,基于铁道隧道浅埋段施工的地质复杂性和重要性,我们务必要考虑到自身施工元素和地质特征的测定,在施工中要严格按照施工技术流程和设计规范来进行,科学而安全的进行施工,加强工程的检测和后期养护,一保证工程的质量。
参考文献
关键词:山区高速公路;施工特点与施工技术;完善策略
中图分类号:U416文献标识码: A
引言
近年来,随着我国各省市高速公路工程的积极开展,所面临的山区高速公路施工次数也进一步增加,为保障山区高速公路施工的工程进度与施工安全、提高工程质量,必须对我国山区高速公路施工进行总结与完善。因此,笔者结合自身多年的工作经验,对我国山区高速公路的施工工作做了整理与分析,并提出了完善山区高速公路施工的合理建议,为我国高速公路工程建设增添绵薄之力。
1.山区高速公路施工的特点及具体的施工技术
1.1山区高速公路施工特点
由于我国地域辽阔、地型结构多样,因此在山区高速公路工程中所面临的施工特点较多,其中比较突出的施工特点有以下九大点:一、山区的地势坡度较大,其施工难度相对于平原地区而言,无疑是远高于后者的;二、山区容易因为暴雨等原因出现泥石流、滑坡等地质灾害,给高速公路施工带来极大的安全隐患;三、山区的地形结构复杂,沟谷河峰众多,为此要进行隧道挖掘、桥梁建设等工程施工,这给山区高速公路的施工大大增加了难度;四、山区的气候多变,雨雾天气较多,极大的阻碍了山区高速公路的施工进度;五、山区要采取的高边坡安全防护里程长、要求高,给山区高速公路的施工增添了很大的施工难度;六、山区的地质结构决定了其建设高速公路所需的物资,在输送工作上有着不小的困难,难以实现高效率的物资输送;七、山区要进行的深挖高填工程较多,各类施工设备由于山区地形的影响,不能很顺利的高效运转,这一点极大的减慢了山区高速公路的施工速度;八,在遇到必须爆破操作施工的山区路段,容易发生次生灾害,这给山区高速公路的施工带来了安全隐患;九、山区高速公路施工的监管工作十分重要,在山区高速公路的施工进度、施工质量、施工技术、施工检验等内容上必须做好本职工作,其贯穿于整个施工过程中,是山区高速公路施工的核心。
1.2山区高速公路具体的施工技术
山区高速公路的建设,必须对其安全质量、设计标准、使用性能进行综合性的分析,因此在山区高速公路工程的建设过程中,对山区高速公路的施工技术进行严格的技术选择与应用、监督与管理施工技术,是保障山区高速公路工程施工质量与施工效率的关键工作。结合笔者工作经验,山区高速公路具体的施工技术有以下几个方面:
(1)山区高速公路工程施工路段的勘探测量技术、工程设计技术
勘探测量技术是山区高速公路施工最为重要的基础技术。由于山区复杂的地形条件,在确保山区高速公路工程各点位的精准性、保证山区高速公路建设方案的设计合理性等方面,勘探测量技术都发挥着至关重要的作用。山区高速公施工的勘探测量技术,要严格按照施工勘探测量技术要求进行,并对山区高速公路施工中出现的特殊地形进行专家研究讨论,采取科学合理的勘测方式与技术。
工程设计技术是山区高速公路工程施工科学合理的基本保障。在对山区高速公路的施工路段进行勘探测量工作后,就需要结合施工现场的地质类型、水文条件、气候环境、高速公路运输量、路面与路基标准等因素,对山区高速公路进行合理的工程设计。山区高速公路工程设计要充分考虑到交通量运输量、生态环境、施工质量与速度等方面,并结合上述山区高速公路施工现场的影响因素进行全方位的综合分析,保障山区高速公路工程的施工设计科学合理。
(2)山区高速公路工程施工中的高填深挖技术、桥梁施工技术、边坡防护技术、隧道施工技术
高填深挖技术是山区高速公路工程施工建设过程中常用的施工技术,要严格按照山区高速公路工程设计的高填深挖方案进行施工操作,结合填挖处的地质特点、水文条件、填料类型与挖掘方式等因素,正确使用高填深挖技术。同时,还要对山区高速公路工程在高填深挖施工过程中做好监督控制工作,及时发现与处理高填深挖施工中出现的问题,并根据施工标准做好检验工作。
桥梁施工技术是山区高速公路工程施工的重点内容,其施工技术要根据实际情况进行选择与应用。在山区进行桥梁施工建设时,通常采用挖孔桩技术,遇到河流的情况时,可采用筑岛施工、钻孔桩施工,严格控制泥浆质量,正确选择施工方式,减少塌方、滑坡等地质灾害的发生概率;对山区高速公路路段的桥梁进行桥墩施工与桥面施工时,要严格按照桥梁设计标准执行,选择合适的浇筑方法,保证桥梁各部位的对接牢固性与准确性。
边坡防护技术是山区高速公路工程施工不可或缺的施工内容,其目的主要是为了防止车辆发生边坡坠崖、边坡下滑沉降等灾害,是保证山区高速公路使用安全的重要技术手段。在山区高速公路工程的施工路段,要根据沿线边坡的土质强度等分析边坡稳定性,对山区高速公路的边坡进行加固施工,同时在边坡防护柱的选取与使用、边坡防护设计上进行控制与管理,保证山区高速公路边坡的安全稳定性。
隧道施工技术是山区高速公路工程施工难度最大、要求最严的关键技术。山区高速公路工程进行隧道施工作业时,首先要对隧道施工的山体结构、土质稳定性、渗水性等做好探测,其次要做好隧道支护、排水加固等工作,同时要非常严格的按照隧道施工设计标准与实际进度进行监控工作,科学合理的选择相关施工技术与施工工艺,并做好事故排查处理准备工作,最后还要对隧道进行仔细的质量检测与质量观察。
2.我国山区高速公路施工完善策略
2.1加强山区高速公路施工技术的研究,大力培养相关专业人才
山区高速公路施工离不开相关施工技术的研究与完善,施工技术的深化研究,能够极大的促进我国山区高速公路工程建设在施工效率、施工质量等方面的进步,是推动我国山区高速公路施工建设的重点方向。另外,关于山区高速公路工程施工的专业性人才培养,也是我国山区高速公路工程取得进步的重要因素,人才基础的保证,可以很好的为我国山区高速公路施工工作在施工技术、施工标准、施工方案上做出正确的判断与选择。
2.2加强山区高速公路工程施工监督管理工作,促进相关施工方的交流与合作
山区高速公里工程的施工存在着众多安全隐患,为了保障施工人员的生命安全、工程施工的施工进度与施工质量,就需要对整个山区高速公路工程施工进行严格的监督管理工作,从而保障山区高速公路工程施工有序进行。同时,我国各地区在山区高速公路建设施工上积累了大量的经验,各地因为山区条件的不同,在各自施工建设过程中所完善的施工技术与管理经验,会存在着一定的区别,因此,要积极促进我国高速公路施工方之间的交流与合作,多各自山区高速公路施工模式与施工手段进行完善与创新,更好的提升施工效率与施工质量。
3.总结
山区高速公路工程是我国高速公路建设发展的重点方向,其在今后的施工建设工作中,必须在施工技术与施工监控工作上进一步加强管理,以此来推动我国高速公路建设的发展进程。
参考文献:
[1] 张华,结合山区高速公路施工的特点探究其施工技术[J];科技创新与应用,2013,(30).
【关键字】铁路隧道;施工技术;探讨;支护
中图分类号:F530.34文献标识码:A
0.引言
目前,我国的铁路总里程已经突破十万公里,铁路网的建设已经位居亚洲第一,铁路实力让世界惊叹。随着我国经济的不断发展,以及对西部大开发的推进,铁路建设紧跟国家政策和时展,鉴于西部地区特殊和复杂的地理环境,拥有很多的山区,所以铁路建设面临着很多的隧道工程,尤其是一些很长很大的隧道建设。所以,对铁路隧道施工技术进行探讨很有必要,
1.我国铁路隧道的未来发展趋势
随着西部大开发的推进,以及我国铁路建设的不断发展,铁路的修建已经从平原进军到山区地段,所以隧道工程将会越来越多,这就考验我国铁路建设的施工技术和能力。所以,未来我国的铁路隧道将会出现又长又大的隧道工程,考验着我国铁路建设队伍的选线灵活度,考验着我国的铁路队伍的智慧。
2.铁路隧道施工的简要介绍
由于铁路隧道一般是穿越山区和丘陵地带,所以,跟平原相比,建设铁路需要首先采用钻爆方法进行开挖。钻爆方法指的就是隧道施工中,首先需要采用钻孔、然后装药,进行爆破的方式进行隧道内部的一个施工。当然,由于我国山岭地区较多,以及科技力量的不断雄厚,采用的钻爆方法很多,比如光面爆破、微差爆破等,这些爆破方法都能够很好节约成本,降低很大一笔资金和费用。当然,采用哪一种 爆破方式具体还是要根据铁路建设的具体地段,不同的铁路建设地段地理条件和地质情况不同,而且断面大小也无法进行预测,只能根据具体情况在进行相应的爆破方法选择,选择字号还要进行相关的实验,要制定爆破方案,如果不合适要及时进行的修改,从而使得爆破成功,以便于铁路隧道的施工。
3.超前支护
铁路隧道施工需要进行超前支护,主要就是针对特殊的施工地段,比如施工地段中存在着软弱不良的地层表面,需要采取相应的辅助施工措施,防止出现施工过程中的塌陷状况。当然,超前支护需要提前进行设计,需要讨论参数是否科学和合理,需要进行及时的核实和检验,以便进行方案的更改和优化。目前,超前支护的主要施工工艺包括以下几种。
3.1利用注浆进行加固
利用注浆进行加固主要就是发挥注浆设备的作用,将浆液提前配置到最佳比例,然后注入地层当中,浆液进行凝胶之后,就会发挥其作用,主要就是填充裂隙,而且还会将砂土颗粒进行粘结,同时,还会提高岩体的稳定效果和能力,一定程度上对施工起到稳定作用,具有一定的防水功能。注浆加固的具体操作步骤,首先需要确定进行施工的地理条件如何,以及施工前需要查看设计图,以及注浆材料的配比是否符合设计要求,做好这些检查之后才能开展后续的施工工艺。其次,要对注浆进行试验,从而检验注浆参数,做到一个及时的修改和变动,检验合格之后再进行施工作业。
3.2超前小导管
在隧道开始正式挖掘之前,可以利用超前小导管进行超前支护,也就是沿着隧道外面打入带孔的钢管,当然是要严格按照一定的角度进行开挖,然后将浆液注入到钢管内部,并且和钢架练成一体,从而对岩石进行有效的加固。超前小导管也需要根据具体的地质和地形进行选择,特别软弱的地段需要做双层小导管进行加固。具体的施工程序是进行钻孔,第二是清洁小孔,第三是顶管,第四是将浆液注入孔内,。
3.3利用大管棚。
隧道洞口埋深较浅的情况下,就需要利用大管棚,因为岩石风化较高,所以在进洞之前需要做大管棚支护,从而保证在隧道内的施工作业一直安全进行。具体的施工过程就是首先进行测量然后防线,其次施做套拱,再次是进行钻孔,然后顶管在进行浆液的注入。不妥要注意套拱施工中需要在拱架上安装导向管,需要两米左右,要在架内浇筑混凝土。同时,施工的具体过程中需要对套拱施工中导向管安装内角进行控制。
4.铁路隧道施工的一些开挖方法
4.1方法之一——中隔壁法
面对IV到V级别的围岩,通常需要采用中隔壁法。也就是铁路隧道施工可以将隧道内部分为两部分,同时进行开挖,这种方法就是中隔壁法。其具体的施工方法如下:第一,在隧道的一侧进行开挖,同步进行的就是喷锚支护,然后施做中隔墙壁,将这个墙壁作为临时的支护。第二,在利用分台阶将隧道的另一个侧面进行开挖,当然,要确保分布的次数两边是相同的,确保两边的支护形式也是一样的。两侧之间的间隔应该保持在30米到50米之间,不能太长或者太短。当然,中隔壁法也可以用于一些浅埋地层的隧道施工。
中隔壁法的具体施工过程,需要注意以下几点,首先是对各个施工过程进行严格和全程的监督和管理。其次是确保施工的质量,保证不同的施工程序之间形成一个有机的联系。再次,开挖之前要做好相应的准备,对地形和地质进行一个详细的监测。
4.2方法之二——全断面法
铁路隧道施工中,也会有一些地质较好的围岩,一般面对地质较好的I级别和II级别的围岩,通常不需要采用中隔壁法,而是全断面法,这样施工的速度会比中隔壁法快很多,因为主要的施工设备是大型的机械设备。全断面法主要是讲隧道进行一次开挖,成型之后进行第二次的衬砌和施工,当然全断面法施工之前也需要做好相应的设计工作。为了保证全断面法的顺利施工,保证其施工质量,并且提高其施工速度,可以采用深孔爆破技术,采用先进的机械设备,从而开挖支护平行作业等技术。因为全断面法施工较为简单,而且速度较快,不需要耗费过多的人力财力和物力,所以很多铁路隧道的施工单位都喜欢采用这种开挖方法。
5.总结
铁路隧道的开挖方法还有许多,比如台阶方法、双侧壁导坑法等,这些方法都需要一定的技术要求。铁路隧道的施工技术还有很多,比如铁路隧道的防排水工作也需要很多的技术,要确保施工过程中防排水工程的施工质量,保证排水通畅;铁路隧道的支护施工能够保证铁路隧道使用性,只有做好这些具体的施工工艺和程序,才能提高铁路隧道施工的整体质量。
【参考文献】
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