软弱破碎岩层隧道的新奥法施工.pdf

少di?2,其他各点计划正矢均无变化。应当注意的是,当坡率方向相反时(不是一端水平,另一端斜线,而是由方向不同的两条斜线组成),则在方向相反的两条斜线之间,至少要有一个点间距的i=0的水平线夹在其中作为过渡,以确保相邻坡率差di不大于2,困难时不大于4。213修正后计划正矢f的检算修正后曲线上任意点的计划正矢f必须满足下列条件:(1)fi=fi+ei-(ei-1+ei+1)?2(检算公式)(2)一般情况下fi-fi1 mm;困难时,fi-fi2 mm,如本例第五点(见附表):f5=f5+e5-(e4+e6)?2=46+16-(22+14)?2=44 mmf5-f5=44-43=1 mm(满足条件)该方法曾用于改造水蚌线某段及淮南线某段复心曲线的整正计算,拨量均控制在50 mm以内,拨后曲线均达到优良标准。收稿日期:1997-07-14(责任审编李从熹)软弱破碎岩层隧道的新奥法施工张金柱雷军(铁道部第十二工程局第二工程处)【提要】以京九线雷公山隧道为例,叙述采用超前锚杆预支护、弧形导坑开挖、留核心土的方法进行拱部开挖施工,通过软弱破碎岩层,取得了良好的技术经济效益。【关键词】软岩隧道施工超前支护1前言软弱围岩隧道施工中,由于岩层自稳时间短,通常采用辅助措施对地层进行预支护或预加固。超前锚杆是其中的一种主动支护措施,它主要通过组合、悬吊和挤压对围岩起加固作用,为下一循环提供早期预支护。一方面,它将围岩若干层组合成厚层,将节理发育的岩体串联在一起,阻止岩块沿裂隙面的滑移,在洞室周边形成一定厚度的承载环,从而较充分地发挥围岩的自承作用,另一方面,它又阻止围岩因过度变形而坍塌。京九线雷公山隧道采用新奥法施工,在部分软岩破碎地段为确保开挖面稳定与控制围岩变位,采用超前锚杆预支护、弧形导坑开挖、留核心土的方法进行拱部开挖施工。2工程概况雷公山隧道系电气化铁路双线隧道,全长3 679 m,为京九线上第二座长隧道。采用新奥法施工,复合式衬砌。其地表为第四系全新统残积层或洪积层砂粘土,洞身主要穿越泥钙质粉砂岩、砂砾岩、硅铁质砾岩。地质结构复杂,节理、裂隙发育,褶皱、扭曲严重,断层、向背斜交错;常有断层破碎带、不整合接触带穿插,且岩质软弱、破碎,断层中有泥、角砾石充填,地下水极其丰富。类以下围岩占该隧道总长的8011%。3超前锚杆预支护311超前锚杆施工要点21铁道建筑1997年第11期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.开挖前在开挖面顶部一定范围内,沿坑道设计轮廓线,向岩体内打入一排纵向锚杆,形成一道加固顶部的岩石棚。然后,在此棚保护下进行开挖,至一定距离后(必须保留一定的超前长度),重复上述步骤,如此循环前进。312超前锚杆布置原则(1)超前锚杆的安装必须作为开挖循 环的一个组成部分来完成,旨在增加岩体的自承能力。(2)超前锚杆的设置充分考虑岩体结构面特性和围岩地质情况。如洞口特浅埋地段(埋深仅49 m),采用双层超前锚杆,梅花形布置;一般软岩地段则采用单层超前锚杆。(3)超前锚杆外插角:类围岩中50100,类围岩中5070。(4)超前锚杆纵向两排的水平投影应有不小于100 cm的搭接长度。(5)超前锚杆尾端一般焊接在钢拱架上,以增强共同支护作用。313超前锚杆预支护设计参数附表超前锚杆预支护设计参数锚杆形式设计参数锚杆类型全长粘结式早强砂浆锚杆长度4 m数量每环不少于35根直径22mm材料螺纹钢环向间距014 m纵向间距3 m外 插 角50100钻孔直径43mm314超前锚杆预支护施工工艺(1)材料加工和锚孔布置。将锚杆除锈除油,并调直,按设计要求切断成4 m长,沿拱部设计开挖轮廓线按设计环向间距标出锚杆位置。(2)采用7655型风枪辐射状钻孔,并用高压风吹干净。要尽量准确控制外插角,以防增加超欠挖。(3)将水注入注浆泵内(约占泵体积2?3),并倒入少量砂浆,初压水和稀浆湿润管路,然后再将已拌好的砂浆倒入泵内,将注浆管插至锚孔眼底,将泵盖压紧密封,开始注浆。随着砂浆不断压入眼底,注浆管跟着缓缓退出眼孔,直至砂浆注满眼孔。(4)立即把锚杆插入眼孔,接着用推、锤击方法,把锚杆插至孔底,然后用木楔堵塞孔口,防止砂浆流失。(5)及时清洗、整理注浆用具,除掉砂浆凝聚物,准备下一循环使用。315施作超前锚杆注意事项(1)锚杆一定要除锈除油,以保证杆体与浆液间的粘结力。(2)砂浆采用的中、细砂,使用前应过筛,最大颗粒不超过215 mm。(3)砂浆严格按配合比拌合,拌合要均匀,随拌随用,一次拌制数量不应多于3个孔,以免时间过长,造成砂浆在泵、管中凝结。(4)注浆作业开始或中途停止超过30 m in时,应测定砂浆坍落度,其值小于10 cm时不得使用。(5)注浆时注浆管插至距孔底510 cm,随砂浆的注入缓慢匀速拔出。杆体插入后,若孔口无砂浆溢出,说明孔内砂浆不满,应及时补注。(6)杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%,锚杆安放后不得随意敲击。如隧道围岩特别松散、破碎,则应采用双层、三层超前锚杆。在地下水丰富的地段如遇孔内流水,应在附近另钻排水孔,再安设锚杆。如水量太大,则应采用速凝早强药包锚杆或带孔钢管锚杆,向围岩进行压力注浆。4隧道开挖、支护超前锚杆预支护施作后,即可采用弧形开挖、留核心土的方法进行隧道拱部开挖。31铁道建筑1997年第11期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.弧形开挖、留核心土的方法是将断面分成弧形拱部、上部核心土、下部台阶进行分部开挖。由于上部留有核心土支挡着开挖面,而且能及时地施作拱部初期支护,所以开挖工作面较稳固。弧形开挖、留核心土的方法总的指导原则是:“短开挖、少扰动、快封闭、强支护”。其施工工艺为:(1)弧形开挖、留核心土进行拱部施工开挖前根据掌子面实际地质情况确定光面爆破参数,尽量减少对围岩的扰动并控制超欠挖。根据确定的光面爆破参数在拱部的弧圈内进行炮眼布置,采用7655型风枪钻孔,并用高压风把孔内吹干净。采取微震爆破或人工用风镐开挖。如围岩特别松散、破碎,则不宜用爆破开挖,每循环进尺控制在016112 m之间。留核心土的大小根据围岩情况确定,一般面积为5 m215 m、长度不小于5 m。(2)施作喷锚网支护排除危石,用高压风吹洗岩面,以利喷混凝土与岩面密贴结合。喷混凝土封闭岩面,厚度不小于3 cm。设系统锚杆和定位钢筋;随开挖面起伏铺设钢筋网,与岩面间隙为23 cm,其搭接长度不小于10 cm,与锚杆点焊牢固,以在喷混凝土时不晃动为准。(3)架立格栅钢架在拱脚部位垫设25a槽钢,架立格栅钢架。钢架单元间采用栓接,根据设计轮廓调整钢架,使其符合要求。把钢架与超前锚杆、系统锚杆和定位钢筋焊接牢固。钢架与围岩间用混凝土块塞紧,保证钢架外面形成保护层,使初衬与围岩紧密结合。钢架间设纵向拉筋,环向间距1 m。根据围岩情况确定钢架纵向间距,一般在016112 m间调整。(4)二次喷混凝土至设计厚度24 cm,完成拱部初期支护。喷射混凝土时,应更靠近受喷面一些,与垂直方向偏离一个小角度,以求混凝土与钢架之间获得较好的握裹效果。拌合物的水灰比应稍大些,以喷在钢筋后面的混凝土不滑落为准,这样能使喷射混凝土粘结在钢筋后面,防止堆积在钢筋的迎喷面。(5)施工注意事项爆破开挖时一定不能使核心土松动,否则会使其失去支挡掌子面的作用。拱脚部位的50 cm厚的岩石应以人工采用风镐挖槽施工,这样能减少对围岩的扰动。垫设25a槽钢,保证钢架落在坚实稳固的基础上。钢拱架单元间的接头是受力的薄弱环节,所以螺栓一定要上齐、拧紧。格栅钢架要按确定的中线、水平和间距垂直架立,其上下、左右偏差应小于5 cm,倾斜角应小于20。喷混凝土作业应分段、分部、分块,按先下后上的顺序进行。喷嘴与受喷面距离一般为1 m,且作均匀的螺旋形转动。喷射混凝土表面要达到有光泽、粘结好,无干斑、流淌现象。在拱部初期支护保护下,用挖装机开挖核心土和下台阶,随时接长格栅钢拱架支撑和喷混凝土、封底。根据初期支护的变形情况确定二次混凝土衬砌时间,采用衬砌台车全断面施作混凝土衬砌。5效益雷公山隧道的部分软岩地段采用超前锚杆预支护,取得了较好的经济效益。与小导管预注浆法比较,每双线米节省钢材3011 kg(节省2214%),水泥、型钢弯制及注浆管加工费429元,注浆机械台班费200元,节省费用734元。采用弧形开挖、留核心土的方法施工基本消除了隧道施工中的大塌方,且每米节省机械、材料、人工费15%。采用超前锚杆预支护和弧形开挖、留核心土的方法开挖软岩隧道,方法简单,工序少,干扰小,加快了施工进度,缩短了工期,使雷公山隧道提前51天贯通。6结束语对雷公山隧道部分软岩地段采用超前锚杆41铁道建筑1997年第11期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.预支护和弧形开挖、留核心土的方法施工可得出如下结论:(1)可以使开挖面稳定和有效抑制围岩的变位。(2)对机械设备、材料没有特殊要求,工艺简单,容易推广使用。(3)经济、社会效益显著,取得了良好的施工实绩。改回日期:1997-09-10(责任审编邵根大)SDQ-1型隧道清扫车的研制与应用任振慈李坤华(太原铁路分局太原工务段)(太原铁路分局)【提要】运煤列车在隧道内遗洒的煤灰污物及其次生的有害气体对线隧设备产生严重腐蚀,危害职工身体健康。SDQ-1型隧道清扫车的研制成功,提高了清扫效率,降低了劳动强度,改善了工作环境,获得良好的社会效益和经济效益。【关键词】隧道清扫车研制应用1问题的提出太岚线是太原分局煤炭运输的重要支线。古交地区有国家重点大型煤矿5座,太岚线是其主要外运通道。由于该线位于山区,坡度大,曲线多,隧道长,全线54 km线路有隧道22座,总延长17136 km,其中千米以上隧道有6座,总延长11 km。当满载的运煤列车下山通过隧道时,由于空气迅速流动,形成局部漩涡,加上列车的剧烈震动,使一些煤炭遗洒在隧道内,造成道床污染,遇到隧道的渗漏水形成酸性物质,严重腐蚀设备。因此,必须对隧道内的煤粉及时清除,使线隧设备免遭腐蚀。太原工务段横岭桥隧工区共管辖隧道2座,桥梁1座,涵洞5座。主要任务是负责横岭1号、2号隧道(共长4 500 m)的清扫工作。自太岚线开通至1990年的7年间,就有2人得矽肺病,其余职工均有不同程度的肺病及呼吸道疾病。1988年经太原防疫站测试,隧道内各类有害气体和粉尘均严重超标,因此本工区职工一般工作34年就要调到其它工作岗位。我段为了改善职工工作条件,先后购置了各种防尘防毒面具,但问题没有得到根本解决。煤粉和有害气体危害职工身体健康是问题的一方面,另一方面线路的钢轨、扣件、轨枕锚栓以至隧道衬砌均受严重腐蚀,工务设备使用寿命大为缩短,尤其常常造成锚栓失效,扣压力不足,威胁行车安全。保持隧道清洁主要靠人工清扫并用单轨车运出洞外,这种落后的清扫方法,劳动强度大,清扫效率低,对人体危害大,外运时极不安全,而且清扫费用也高。仅横岭工区2座隧道,每年至少清扫6遍,每次清扫出的煤粉40余吨,每年需消耗大量的人力财力。因此,迫切需要实行清扫机械化作业。2研制过程为了实现隧道内清扫机械化作业,由太原科研所、太原工务段、天津环卫所等单位共同研制隧道清扫车。清扫车总的设计要求是能达到全机械化或半机械化完成隧道的清扫工作。在清扫过程中保持作业人员的工作环境清洁,不再受二次污染。1993年11月经实地考察和技51铁道建筑1997年第11期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.