王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工技术.pdf

王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工技术杨光荣收稿日期:作者简介:杨光荣()陕西渭南人 工程师研究方向:隧道施工技术:(中铁十八局集团建筑安装工程有限公司 天津市)摘要:目目的的 探讨如何开展小净距隧道围岩工程的夹岩加固施工技术 方方法法 结合王家岩小净距隧道工程实例 重点分析了基于留核心土法以及超前小导管技术的围岩加固技术 结结果果 经本工程的加固技术施工后 围岩物理力学参数得到显著改善 完成了加固目标 结结论论 对于小净距隧道围岩工程可采取留核心土法以及超前小导管施工技术等进行围岩加固 能够有效提高加固效果 值得推广 关键词:小净距隧道 围岩 夹岩加固 施工技术 中图分类号:文献标识码:文章编号:()():/小净距隧道是一种比较特殊形式的隧道结构因其不会受到地质、施工线路等因素影响 施工比较便利 造价少 在当前公路工程施工建设中应用广泛 毕志刚等人提到 此种技术的优势明显 值得引入到我国隧道工程施工中 有利于促进我国公路行业的更好发展 但此类技术在地质较为软弱的围岩部分容易导致其变形 对此本工程在小净距隧道施工中加入了留核心土法以及超前小导管施工技术 旨在起到有效的加固效果提高小净距隧道施工的稳定性 工程概况该工程为四川省万源市巴通至万源高速公路 标段 该路段起点为长石乡龙王沟村 终点为万源市官渡镇 左段起点 终点 全 长 右 段 起 于 止于 全长 终点和达陕高速公路 形段充分连接隧道区位于四川盆地东北缘与陕西南部和湖北西部山区之间的过渡地带 场地最高点为隧道以北 公里的天子坟 海拔 最低点为隧道出口后河河床 海拔 两者之间高度差为 是一个中山构造、山脊、台地峡谷侵蚀溶蚀地貌 区内自然坡脚为 左右 局部地形为左右 地形特征为陡坡山脉与山间狭长深切“”形冲沟的连接 后河是该地区最低的侵蚀基准面 水流方向几乎平行于隧道轴线 岩层走向与隧道走向呈大角度相交隧道所在地气候湿润 雨量充足 地表出露的中三叠统雷口坡组()可溶灰岩和泥灰岩起到了溶蚀的效果 岩溶孔隙、溶蚀裂隙较发育场地岩溶发育强度属弱岩溶发育 岩溶的发育使得其岩体完整性受到影响 导致隧道围岩强度不断降低 给隧道开挖施工开展增添难度 隧道穿越侏罗系中千佛岩组()、下白田坝组()、三叠系上须家河组()和雷口坡组()岩性主要为砂岩、泥岩、页岩、泥灰岩和白云石由于含水介质和持水空间的不同 洞内地下水可分为第四系松散土层孔隙水、基岩裂隙潜水和碳酸盐岩溶解水 王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工技术为了保证施工中围岩结构稳定性 减少由于隧道间净距小而导致的围岩变形、爆破等问题更好地满足小净距隧道中夹岩加固施工要求 需要确定好施工要求和工序 例如 对于王家岩隧道出口的级围岩 采用留核心土法施工 前隧道与后隧道面的错距不得小于 初期支护及(总第 期)(.)年第 期 九江学院学报(自然科学版)()时跟进 封闭落底 确保围岩、中岩壁及支护处于良好的应力状态 后隧道初期支护(底部成环)应在第一隧道二次衬砌前 为减少后洞开挖爆破对第一洞二次衬砌的影响 第一洞二次衬砌应在后洞洞面后大于 并满足围岩稳定条件 主洞留核心土法施工这种方式适合应用在类围岩比较差的路段以及类围岩衬砌施工 在施工之前 需要开展超前支护施工 上台阶每周期类围岩开挖进尺不得超过 榀钢架距离 上台阶每周期类围岩开挖进尺不得超过 榀钢架距离 下台阶每循环进尺不得超过 榀钢架的距离 在隧道开挖后期应该及时做好初期支护 封闭成环 封闭位置与隧道表面之间的距离应小于 核心土和下台阶应在上台阶支护完成且喷射混凝土强度达到设计强度的 后进行施工 具体留核心土法施工详见图 图 留核心土法施工图(注:图 中、表示开挖顺序、表示开挖到衬砌的顺序)对于仰拱距掌子面距离 通常情况下 级围岩应该小于 如果洞口及地质条件比较差时 可以适当的减少仰拱封闭距离 对于二次衬砌距掌子面距离 可以结合测量结果进行确定其中 级围岩应该小于 洞口及浅埋段距离应小于 如果地质条件很差时 需要二衬及时跟进在施工中 需要做好测量与监管工作 在拱顶下沉、水平收敛速率达/或者位移累计超过 的情况下 需要及时停止施工 分析问题产生原因 采取对应措施进行处理 结合测量结果引导隧道施工工作的顺利进行 如果围堰等级不满足施工要求 需要对施工方案进行修改 小净距隧道级围岩施工工序纵断面见图图 小净距隧道级围岩施工工序纵断面图图 中 先掘进洞(后掘进洞)侧壁导坑上半断面开挖及初期支护 先掘进洞(后掘进洞)侧壁导坑下半断面开挖及初期支护 拱部 核 心 土 弧 形 开 挖 及 拱 部 初 期 支 护 中部核心土开挖 下部核心土开挖及仰拱初期支护 仰拱模筑钢筋砼施作 拱墙模筑钢筋砼施作 中夹岩加固方法及工艺对于小净距段 需要添加 小导管 对 级围岩进行加固处理 小导管外径 热轧无缝钢管 壁厚 长 前端加工成尖锥 管壁呈梅花形 间距 设有 灌浆孔 小导管环向间距为 水平插入角 纵向间距 (详见图)侧拱初期支护施工结束后 应进行小导管灌浆 钻孔采用凿岩台车或气动凿岩机 灌浆采用灌浆泵 灌浆材料为水泥浆 其配合比按照试验结果进行确定 灌浆参数如下:水泥浆水灰比(质量比)为 灌浆压力 灌浆前 孔口应配备能承受规定最大灌浆压力和水压的止浆塞图 小净距隧道 级围岩中夹岩加固图小净距隧道岩质夹层注浆加固施工时 隧道开挖支护后 在岩质夹层上设有注浆孔 利用小导管注入水泥浆 以便在后一隧道到达前加固岩第 期 杨光荣:王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工技术柱 后洞开挖支护结束后 应对围岩稳定性进行检测 决定是否采用补充注浆加固以提高岩柱稳定性 初期支护 药卷锚杆施工 施工准备 在施工前 需要结合设计图纸内容 做好锚杆杆体、锚垫板加工处理工作 并对其进行质量检测 保证锚杆质量 每段工程取具有代表性的路段开展锚杆抗拔试验 锚杆抗拔力不得小于/根 在满足施工要求以后 才能开展施工 钻孔 在测量放样过程中 根据设计图纸内容确定锚杆位置 利用风动钻岩机钻孔 实际锚杆放样时 允许偏差控制在 之内 清孔 采用高压风清孔禁止使用高压水洗孔 防止造成塌孔 在完成清孔工作以后 需要对孔径、深度等进行检查 注入药卷 提前把药卷两端设有排气孔 放入到清水中浸泡 直到不会出现冒泡的状况 在注入过程中 需要把浸泡好的药卷利用锚杆传递到眼底 直到堵塞孔口 插杆 确定好锚杆位置完成安装后 不可随意触碰 在 之内不可挂重物 安装垫板 只有当螺栓孔中的药卷满足设计强度 的要求后 才能开展垫板安装工作在安装垫板过程中 应该确保垫板和锚杆轴线处于垂直状态 严禁不合理的安装方式 若锚杆孔的轴线和孔口平面不处于垂直状态时 要想保证垫板可以对岩面充分结合 一般会采用两种方式进行处理 一个是在螺帽下方安装一块垫板 另一个在垫板后利用砂浆找平 钢筋网 根据设计要求加工钢筋网 在加工棚中使用/的钢筋制作钢筋网片 长度为/铺设并悬挂在隧道中初喷混凝土厚度为 在其上方安装一个钢筋网 并用系统锚杆固定 钢筋网与喷涂表面之间的距离控制在 保护层不得低于 搭接长度为 格 喷射过程中 适当缩小喷头与喷面之间的距离 调整喷角 保证钢筋网背面混凝土夯实 型钢钢架制作与安装型钢采用弯轨机冷弯 在加工场加工 现场组装 型钢加工成型后应详细标识 分类堆放 防锈后方可使用 钢架采用人工安装运输至现场 新安装的钢架和先前安装的钢架通过纵向连接杆焊接连接 使其形成一个整体 钢架安装施工工艺流程见图 图 钢架安装施工工艺流程图 小导管 小导管在现场加工 喷射混凝土封闭岩面 设置自制台车 利用 凿岩机成孔孔径 将小导管导入到岩层中 根据围岩等级 采用双层或单层 小导管 在管壁周围 以梅花形钻取 的灌浆孔 间距为 钻孔角度、深度、密度、泥浆比均要符合设计要求 灌浆压力符合规范标准 靠近开挖面的钢架作为超前小导管的支点 小导管尾部与钢架焊接 钢管打入后进行灌浆 形成管栅支护环水泥浆水灰比调整在 之间 水泥浆由稀变稠 先注浆 然后逐步增稠至 当位于土层中时 小导管应以不低于 的压力灌入水泥浆 其他部分应以 的压力灌入水泥砂浆 喷射混凝土 在混凝土喷射之前 需要根据施工要求做好开挖断面验收工作 采取湿喷工艺选择的施工设备为湿喷混凝土机械手及普通湿喷机 在选择普通硅酸盐水泥时 其细度模数不得小于 的中粗砂 粒径 连续级配碎石化验通过以后拌和用水 喷射混凝土需要根据设计配比进行搅拌 配合比和搅拌均匀情况需要进行全面检查 检查次数不得低于两次 在喷射混凝土之前 需要对隧道断面情况进行检查 清理欠挖部分及所有开裂、破碎的岩石 清除浮石和墙角虚碴 利用高压水枪进行清洗 在喷射混凝土施工过程中 一般按照先墙后拱、自下而上的要求实施 每次施工长度不得大于 喷嘴应反复螺旋运动 螺旋直径为 保证混凝土喷射质量 二次衬砌洞身初期支护施工结束后 当围岩收敛比较稳定的情况下 安排人员进行洞身二次衬砌 先完成仰拱、填筑、铺底、短边墙衬砌混凝土施工再进行拱墙二次衬砌混凝土施工 拱墙采用整体式液压模板台车 将混凝土从入口搅拌站运输至九江学院学报(自然科学版)年第 期工作面 在衬砌混凝土浇筑前 做好隧道中线和水平测量 检查开挖断面 完成放线定位、支模、混凝土制备和运输等准备工作 衬砌背后注浆施工工艺流程见图 图 衬砌背后注浆施工工艺流程图结合隧道中线和水平测量结果 对断面情况进行检查 确定满足施工要求 认真记录 墙脚地基需要挖设到标高位置 在混凝土灌注之前需要将杂物进行清理 排出多余的积水 找平支撑面 结合隧道中线和标高情况 确定衬砌立模位置 并进行放线定位在采用拼装式拱架模板过程中 在立模之前需要在洞外样台完成模板的试拼工作 对其尺寸和形状进行检查 对于不满足要求的位置进行调整 在准备好配件以后 需要在模板表面涂抹一层防锈剂 洞内重复施工过程中应该全面检查拱架模板尺寸需要根据尺寸要求进行放样处理利用整体移动模板台车 在洞外完成拼装 并对各个设备运行情况进行检查 保证进洞以后正常应用 每次脱模以后及时检查 结合放线位置安装拱架模板 混凝土浇筑、养护与拆模上述工序完成后 由监理工程师进行全面检查 检查通过以后才能开展混凝土浇筑 在混凝土浇筑过程中 保证充分振捣 让衬砌展现出一定的抗渗性能 将施工缝科学处理 在模筑过程中 采用对称灌注 两侧同时施工 防止未凝混凝土给拱架模板产生一定影响 在完成混凝土浇筑以后 及时拆模 并对其进行养护 根据混凝土表面湿润度 适当洒水 养护时间不得小于 施工效果经该工程的留核心土法以及超前小导管施工技术进行加固后 围岩物理力学参数得到显著改善 其中围岩夹岩密度达到/杨氏模量为 泊松比为 黏聚力为 孔隙比为 有效完成了加固目标 加固效果显著 结语综上 在王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工过程中 围岩容易出现形变等问题 对该工程采用留核心土法以及超前小导管施工技术进行加固 加固结果显示围岩夹岩的其物理力学性质得到显著改善 有效实现了加固目标 保证王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工工作有序进行提高了施工质量和安全 值得推广参考文献:毕志刚 毛晓辉 吕文国 等.浅埋偏压小净距大断面公路隧道进洞施工技术研究.河南城建学院学报 ():.邓立平.高速公路小净距隧道的技术工艺.交通世界 ():.李玉楼 张林 陶张志 等.西南山区软弱围岩小净距隧道施工关键技术.公路 ():.张兵.软弱围岩小净距隧道中夹岩柱关键施工技术.科技视界 ():.张海云.滑坡体段分离式小净距隧道进洞施工技术.中国新技术新产品 ():.刘泾堂.浅埋偏压小净距隧道施工病害处治技术.城市道桥与防洪 ():.周定权.公路小净距段隧道中夹岩稳定问题与施工控制措施.广东交通职业技术学院学报 ():.毕志刚 李文杰 吕文国 等.闽南小净距隧道中夹岩力学特性与加固措施.科学技术与工程 ():.(责任编辑 罗江龙)第 期 杨光荣:王家岩小净距隧道围岩中夹岩加固施工技术