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中圖分類號:U455
0、引言
近年來,隨著國民經濟的高速發展,交通事業也得到了飛速的發展,隧道的應用越來越廣泛。采用高質量的隧道施工方案,不僅可以縮短交通線路的長度,提高交通線路的標準性,而且能夠提高交通道路的運行速度,減少交通運營期間的養護、維修,保證了交通道路的運行暢通。因此,加強隧道施工中的質量控制至關重要。
1、關于公路隧道施工中的質量問題分析
1.1在隧道施工中常見的質量問題
在臺階開挖時,擴挖下半斷面時開挖面經常控制較差,中部常出現超挖較多,超欠挖嚴重,而墻腳則出現欠挖較嚴重。采用臺階或分部開挖時,拱腳懸空,暴露時間過長,造成拱頂下沉量過大,甚至出現塌方。而在超挖嚴重的區域使用擋板、雜物,則容易造成初期支護與圍巖脫離,形成空洞,這是非常嚴重的質量問題。在圍堰的初噴時,多數問題在于立鋼問題。錨桿的問題也比較突出,錨桿不按設計數量施工,少打或根本不打,特別是拱部。有錨稈長度不夠,砂漿不飽滿,錨桿孔的角度和方向較隨意,錨桿墊板沒有貼緊表面等一些問題經常出現。二次襯砌拱背混凝土灌注不滿,導致拱預厚度不夠,嚴重時外層鋼筋、拱頂脫空。而在襯砌澆筑過程中,經常出現材料供應跟不上,發生機械故障,出現澆筑縫隙,如果沒有按要求進行處理,新老混凝土交接呈不利于結構的穩定的形狀。
2、隧道施工中的機械設備問題
隧道施工的機械設備的質量情況,對施工的生產能力和生產效率產生很大的影響,對施工企業采用什么樣的技術水平有著決定性的作用。對施工機械設的不同選擇和開發,直接影響隧道工程的施工質量。隨著社會的科技進步,隧道施工的機械設備已發生了變化,有由中小型向大型化、多功能化和信息控制智能化方向發展的趨勢。目前就兩種應用問題分析的傳統裝備,分別是鑿巖設備和手持風鉆多功能臺架。對于鑿巖設備,使用成本比較高而且一次投入過大是其不足方面,舊的進口液壓臺車使用保證率很低,使用耗費驚人,還有施工進度不是很穩定、無保證等問題。因此,只有對這些問題明確認識,并加以改進和完善才能促進行業的快速發展。
3、隧道施工環境問題
在公路隧道的施工過程中的環保問題,一直受到人們的關注,從生態角度來看,生態環境一旦遭到破壞,恢復難度很大、投入成本成倍增加,而且難以達到好的效果。我們既要重視硬件,也要加強軟件。隧道施工中應該同時注重隧道保護生態,如果不重點加強施工階段的保護、治理以及恢復的管理,提高工程環境效益就有困難,這樣會導致經濟效益和社會效益也會跟不上。這類破壞不僅會帶來上面提到的問題,而且造成視覺和環境污染。這種問題的出現,主要原因可以歸結為制度中執行不力、不和諧,特別是在施工階段,對環境保護措施落實不到位。很多施工單位在建設時,過分追求景觀,容易造成極高的環境保護成本,工程建設負擔相當重。當然,公路隧道的環境保護,不能單靠施工單位,而是需要設計、監理、施工、業主和地方政府等各方面的大力協作來共同完成。如果在建設過程中在隧道設計時就要采取新工藝,使用新材料充分解決可能的環境問題,在施工過程中,采取一切可能采取的措施,爭取將公路隧道旋工對環境的影響降到最低限度,減少環境破壞,實現可持續發展。
4、隧道施工常見問題處理方法
在設計階段要運用動態設計,同時引入國際上比較合理的施工和設計的思路,在對隧道施工工程的大中型項目施工設計時,要系統的方法收集相關資料,同時技術人員多開展經驗交流活動。根據同類工程及開挖地域的地質、水文等條件進行類比設計,這樣做的一個確定就是,可能會使設計方案同開挖地的實際情況不相符,因此要根據實際情況適時修改設計方案,運用現代的信息技術,實行施工設計的模塊化編制。同時按時組織對施工經驗進行積累、分成不同組進行交流,同時不斷地優化,改進有關的設計方法,減少無效勞動,保證工程施工進度及工程質量;其次,在施工過程中,從人員角度看,要上崗前進行上崗技能培訓、技能和安全知識,提高施工工人的技術水平。注意調節施工的環境,在狹小的施工空間、噪音大,能見度低等情況,會干擾施工人員情緒、對施工技能發揮都有很大影響。第三,由于公路隧道施工過程中,存在許多不確定的影響因素,如隧道的開挖方法、圍巖的支護、地下水的排放、監測點的設置、爆破手段的采用等都會對公路隧道的施工帶來隱患。提高隧道施工管理水平實施有效的用人計劃,在遵守規范的條件下,合理的把人力、設備和資金配合起來,統一使用,達到設備最佳利用率,勞動生產率高,能源消耗低的目的,使得工程施工比較合理。第四、在工程的監測和驗收方面也存在一些不能避免的問題,這些問題都給公路隧道帶來了嚴峻的考驗。如有些隧道施工工程缺少有效的各工序的檢測手段,隧道工程是隱密工程,工程質量的驗收無法達到精確評價,工程隱患難以發現。第五,施工的同時要注重環境保護、我們的施工工藝要隨著科技的進步加以改進,優化施工方案。
5、隧道不同部位的施工方法
5.1洞口施工
洞口段開挖將充分考慮洞內施工需要,修建供風、供水、供電設施及材料堆放場地和機械停放場地。開挖之前先做好截水溝施工。洞口段采用邊坡、仰坡自上而下分層開挖,施工機械以挖掘機為主,盡量不采用爆破,保證不擾動原地層。明洞地段土石方開挖:采用全明挖法,若監理工程師有要求,也可采用拱上明挖拱下暗挖法。邊墻基礎必須置于穩固的地基上。遇有地下水時,須將地下水引離邊墻基礎。洞口場地用裝載機輔以推土機整平壓實:運輸采用自卸車,挖方棄往指定的棄碴場。不允許全斷面一次開挖,要分層分級進行開挖,邊開挖邊防護,在上一級防護工程完成之前不允許開挖下一級。
5.2洞身臺階法施工
臺階法是現在隧道施工常用的一種方法。具體方法是:先對上臺階斷面的開挖輪廓線與炮眼位置進行測量放樣,用油漆標出具子。讓后采用鑿巖機進行鉆眼,頂部鉆眼需在工作平臺上進行。按照規范的要求裝藥爆破,通常采用光面爆破。在斷面上進行噴錨支護,開挖下臺階,噴錨支護。
5.3注漿漿錨桿施工
錨桿孔位應按設計布置,偏差小于10cm,孔深誤差必須保證在10cm內。鉆孔本身應成直線,不應彎曲。方向應沿隧道周邊徑向,但不得平行于巖面。灌孔前應清孔,砂漿應隨備隨用,在砂漿初凝前應使用完。注漿應使用灌漿罐和注漿管,孔口壓力小于0.4MPa。順著錨桿孔注漿,直到孔口有漿液流出為止。每100根錨桿應隨機抽樣三根,作拉拔試驗,以了解錨桿的錨固質量。施作錨桿時,同時應預埋格柵鋼架的定位錨桿。
5.4中間巖體加固
洞口刷坡后立即沿隧道軸向對中間巖柱正面打入巾25mm注漿錨桿,進行注漿。當注漿達到強度后進行另一側洞身的開挖。對拉預應力錨桿的施工:中間巖柱對拉預應力錨桿張拉設備用穿心式單作用于金頂。一端固定另一端張拉。錨桿固定端和張拉端沿縱向間隔一排布置,在同一截面上間隔進行張拉。千斤頂施加預應力時采取邊張拉邊擰緊螺帽的方法。
6、洞內裝飾和施工監控量測
在瓷磚粘貼前,要將基底面清理干凈,并進行濕潤。施工時要粘貼牢固噴涂前,根據材料使用說明書進行噴涂試驗,成功后編制噴涂施工方法,報請監理工程師批準。洞內噴涂做到粘結牢固、顏色一致、清潔美觀。采用隧道周邊收斂儀和拱頂位移儀對開挖面的圍巖進行量測,根據監測數據及時采取措施,預防爆挖后圍巖坍塌及支護失效,確保施工安全和工程質量,并把量測結果及時向設計單位反饋,以便設計單位及時修正設計。
7、結語
根據目前我國隧道工程施工中出現的一些問題,本文對現階段的隧道施工方法進行了分析和論述。并從隧道施工總體上考慮,針對其中存在的問題加以簡要的分析與探討,提出了處理常見問題的一些方法。我們工程技術人員應不斷地努力的研究與創新,采用新的工藝與新的施工方法。使整個交通建設水平上一個臺階,建設更好的隧道服務廣大人民。
參考文獻:
[1]夏智海.淺論提高公路隧道施工質量的措施和方法[J].公路交通科技,2010.
進口1946m的施工任務。其中YK57+750~YK57+850的施工,埋深最淺,對隧道施工影響最大。在
施工過程中,我單位采取“環向切槽,預留核心土”施工與加強超前支護相結合的方式順利的通過
了淺埋地段。
關鍵詞:淺埋地段;洞內加固;施工方法
一前言
近年來隨著國家經濟實力的日益強大,正在加大基礎設施建設的投入,鐵路、公路等交通工程建設正在全國范圍內飛速展開。隧道做為一種專門的地下通道,在交通工程中越來越被廣泛的應用,近年來尤其是大跨徑、4~5Km以上的長隧以及跨海通道正在一些地區展開施工。而所有土建工程中,對地質情況依賴性最大的就要算隧道工程了。在修建時要穿過各種各樣的復雜地質條件,難度較大的應該是淺埋地段的施工。因此研究隧道在淺埋地段的施工方法,有著十分重要的意義。
二 工程概況
青島濱海公路仰口隧道地處青島市嶗山區王哥莊鎮,全長3888m,為山東省公路隧道第一長隧。隧道沿途地形較起伏,海撥高程在133~434m,相對高差達301m,高差較大,山體受構造抬升而隆起,侵蝕剝蝕作用強烈,山峰尖峭,山坡陡峻,多呈尖脊狀,地表植被較發育,松林密布,灌木叢生,北東向構造中的次級構造反映比較明顯,導致破碎帶、斷裂、北東向節理密集帶等不良地質段較多,巖性主要為花崗巖。隧道YK57+750~YK57+850段為超淺埋地段,如何順利的通過此地段是該隧道施工的重點與難點。
三 YK57+750~YK57+850超淺埋段的施工的特點
⑵圍巖差、裂隙發肓
河流周圍為山洪沖積的塊石及砂粒石堆積體,在該段施工時河水順著堆積體內的縫隙下流,形成隧道涌水,涌水將堆積體之間的砂粒石帶走,使堆積體更加疏松,容易引起隧道坍塌。
⑶山洪沖刷,增加覆蓋層壓力
該段施工時恰逢雨季,山洪對地表的沖刷產生的沖切力,增加覆蓋層荷載,會使堆積體更加不穩定,增加隧道施工的難度。
⑷水位降低,水井干涸,影響當地水環境
隧道涌水將會降低地表水位,使隧道周圍的水井干涸,這將影響到下游村莊數百人的生產、生活用水,破壞當地居民的生活環境及當地水環境。因此,該段施工時,如何保證隧道不坍塌及確保地下水位不影響生活環境是本隧道施工的另一個難點。
四 施工方法
1、加強超前支護
YK57+750~YK57+850段為超淺埋地段,在支護體系上應該加強超前支護,才能有效的改善地表覆蓋層的密實度,加強超前支護如下:
超前支護采用超前小導管,布置于拱部。長3.5m,用φ40水煤氣管制作,環向間距20cm,縱向1.5m一環,兩環之間梅花形布置,每相鄰兩根的外插角不一樣,分另為10°和45°以增大注漿范圍和減少外插角一樣時因間距過密而形成軟弱層
①加強洞內圍巖量測,隨時掌握圍巖變形情況,設置地表觀測點,及時了解地表下沉情況
②開挖時短進尺,盡量以人工配合反鏟挖掘機開挖,遇到孤石采用小炮刷炮,嚴禁擾動圍巖。
③注水泥―水玻璃雙液漿堵水,嚴禁地表水下滲,即可保證當地水環境,還能減少因地表水下滲帶走孤石間填充物而引起的疏松。
④支護及時,每開挖出50cm后,及時進行支護,根據圍巖變形情況,必要時設置臨時仰拱。
2、“環向切槽,預留核心土”的施工工法
一般Ⅴ級圍巖的施工大多采用較保守的雙側壁導坑法(即“眼鏡法”)施工。其施工順序如下:
①施工兩側上導坑拱部Φ32小導管注漿超前支護,開挖支護左右側上、下導坑。左側上下導坑均超前右側上下導坑2~3m。每側上導坑超前下導坑4~6m。
②施工中導坑拱部Φ32小導管注漿超前支護,開挖中部上、下導坑。上導坑超前下導坑4~6m,中部上導坑落后于兩側下導坑2~3m。
③待噴射砼混凝土初期支護沉降及圍巖收斂結束后,在初期支護后注漿,使初期支護與地層緊密結合。漿液采用水泥砂漿。
④注漿體達到強度后,合理布置拆除步長,拆除洞內臨時支護,每次拆除4~6m。拆除后立即澆注仰拱砼,仰拱超前洞身襯砌20m左右。
⑤在噴射混凝土表面進行找平,鋪設防護水層后全斷面一次性澆注二次襯砌。拱部2/3范圍內設3根注漿管,每9m進行一次壓漿,保證初期支護與二襯之間密實。
其工藝流程如圖3所示。
“眼鏡法”施工是大跨度隧道在軟弱圍巖施工中使用的常規方法,其指導思想就是將大斷面隧道分割成小斷面的隧道進行施工。但經過研究后發現“眼鏡法”施工在仰口隧道中不適用,主要表現在:
⑴“眼鏡法”施工進度緩慢,保證不了業主工期的要求。
⑵“眼鏡法”工序繁多,施工節點較多,對工藝組織要求較高,各工序之間相互制約,相互干擾,雖然能保證隧道不坍塌,但質量、安全隱患較多,增加管理難度。
⑶施工成本較高,僅“臨時支護安裝拆除一項”就近100萬的直接成本。
因此,不管從工期角度還是從成本角度來說,必須找到一個合適仰口隧道淺埋地段的施工方法。經過經濟技術分折后決定采用“環向切槽,預留核心土”的施工工法,其工藝如下:
①施工放樣:測量班利用全站儀,根據三維坐標放出開挖輪廓線。
②環向切槽:掘進班根據所放的輪廓線,開挖出切槽。開挖時以人工用風鎬開挖為主,盡量避免對圍巖的擾動,保持圍巖的原始應力狀態。遇到孤石用小炮刷炮。環向切槽深度為50cm。
③切槽部位的支護:利用核心土作為施工平臺,快速的對切槽部位進行支護,根據設計,支護采用I22工字鋼架雙層鋼筋網及超前小導管組成的強支護體系,在施工時要注意,超前小導管與工字鋼架的連接要焊接牢固。工字鋼架要立于穩固的基礎上,鎖腳錨桿要深入穩定的巖層,在不具備條件時,鎖腳錨桿采用至少3對φ32水煤氣管制成鋼花管,長度為3.5m,并進行注漿處理。鎖腳錨桿與工字鋼架之間要焊接牢固,嚴禁采用點焊。
④核心土的施工:核心土施工技術要求不高,土方時利用反鏟挖掘機裝土,自卸車運土,遇到石方時,可以采用爆破開挖。
⑤下導左側導坑的施工:當上導距下導超過20m時對下導進行開挖,為了保證不影響上導的施工,下導采用左右分部開挖。為了加快下導的開挖,對下導開挖時預留光爆層,又因為上導的開挖為下導開挖提供了臨空面。這樣下導開挖時就可以放較大的炮,增加每個循環的進尺。
⑥下導預留光爆層的開挖:下導導坑的掘進為光爆層提供了臨空面,因此光爆層的開挖會有較好的光面效果,但在施工時要及時把上導的鋼架順接下來,以減少拱架懸空的時間。在土質地段,光爆層開挖要左右交替,預留馬口,上一馬口不支護起來,不能開下一個馬口。
環向切槽,預留核心土的施工技術有如下特點:
⑴第一次開挖量小,采用人工手持風鎬開挖為主,松動小爆
破反鏟挖掘機為輔的開挖方法,減少了對圍巖的擾動,最大限度的維持了圍巖原始應力狀態。
⑵出碴時間短,有利于盡快的采取措施,穩定圍巖。
⑶開挖高度僅為1m-0.5m,不易引起正面塌方,萬一某一部位塌方,核心土可做為工作的平臺,利于塌方處理作業。
⑷先行開挖環行空間,為核心部位的鉆爆開創良好的減振條件,保護周邊圍巖的穩定性,起到很大的作用,效果良好。
⑸下導預留光爆層,在開挖導坑時可以不考慮下導的支護,同時由于上導提供了爆破的臨空面,可以加快下導的掘進。
⑹預留光爆層的施工,最大限度減少了對下導圍巖的擾動,有利于隧道的穩定。
實踐證明“環向切槽,預留核心土”的施工工法是適合仰口隧道大跨度淺埋段的施工方法。不僅有效的防止了坍塌,保證業主要求的工期,日進尺達到3m,是“眼鏡法”的6倍,節約了施工成本。
五 注意的問題
①軟弱圍巖施工時盡量減少放炮開挖對圍巖的擾動,能保持圍巖受力的均量性,增加圍巖的穩定性。
②支護時,在圍巖發生變形時主動支護,能有效的減少圍巖的變形,避免坍塌。
關鍵詞:大跨度車站隧道;輔助工法;力學原理
一、大跨度隧道的施工方法、輔助工法及適用條件
1、國內外大跨度隧道的施工方法簡介
隨著隧道工程建設的發展,以及施工技術研究工作的深入和機械設備的不斷更新,尤其是新奧法理論的日趨完善和TBM施工方法在世界范圍內的廣泛應用,大跨度隧道施工方法相比80年代以前有了很大的改進。傳統的挖掘方法已經基本淘汰,取而代之的是更快、更安全、更有效、更有利于圍巖及掌子面穩定的大斷面開挖掘進的多種施工新技術。
根據國內外大跨度隧道施工狀況及施工經驗,其施工方法主要有以下幾種:
(1)中隔壁工法(CD法)
(2)交叉中隔壁工法(CRD法)
(3)雙側壁導坑法
(4)二導坑(洞)法
(5)全斷面法
(6)臺階法和臺階分部法
2、輔助工法及其適用條件
選擇合理的施工方法及其輔助工法對順利施工和保證施工安全具有十分重要的作用。如下為常見的的輔助工法:
(1)超前錨桿:是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內向前上方傾斜一定外插角,或者沿隧道橫向在拱腳附近以向下方傾斜一定外插角的密排砂漿錨桿。適用于IV~V類圍巖,開挖臨空后的數小時內可能剝落或局部坍塌。
(2)超前小導管注漿:是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內向前上方傾斜一定外插角,或者沿隧道橫向在拱腳附近以向下方傾斜一定外插角的密排注漿鋼花管。適用于較干燥的砂土層、砂卵(礫)石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段的隧道施工。
(3)長管棚超前支護加固地層:是將鋼花管安插在已鉆好的孔中,沿隧道開挖輪廓外排列形成鋼管棚,管內注漿,有時還可以加鋼筋籠,并與強有力的型鋼鋼架組合成預支護系統,以支撐和加固自穩能力極低的圍巖,對防止軟弱圍巖的下沉、松弛和坍塌等有顯著的效果。適用于含水的砂土質地層或破碎帶,以及淺埋隧道或地面有重要建筑物地段。
(4)設計臨時仰拱:當軟弱地層中施工,及時封閉而使結構閉合式關鍵。當采用分部開挖法施工不能及時形成閉合結構時,應設置臨時仰拱,以提高施工的安全度,有效地擬制結構及地面沉降。
二、隧道施工力學基本原理
地下工程的基本目的是在各類地質體中修筑為各種目的服務的、長期穩定的洞室結構體系。從結構角度看,這個結構體系是由周圍地質體和各種支護結構構成的,即洞室結構體系=周圍地質體+支護結構。它的形成則是通過一定的施工過程或者說是一定的力學過程來實現的。這個過程大體上可作如下表達:
開挖支護時間
原始巖土體毛洞 支護體系 穩定洞室
與之相適應的力學過程如下所示:
開挖支護 時間
初始應力狀態 坑道開挖后應力狀態 支護體系應力狀態 終極應力狀態
(一次應力狀態) (二次應力狀態)(三次應力狀態) (四次應力狀態)
施工中必須遵循的基本技術原則是:圍巖是隧道的主要承載單元,要在施工中充分保護和愛護圍巖。為了充分發揮圍巖的結構作用,應允許有控制的圍巖變形。在施工中,必須進行實地量測監控,及時提出可靠地、足夠數量的量測信息,以指導施工和設計。并且使隧道斷面能在較短時間內閉合是極為重要的。
隧道施工力學基本原理有如下幾個主要方面:
(1)要全面、正確地認識各種因素對隧道工程施工的影響,不僅要研究初始地應力、地下水、巖土體的物理力學特性等自然因素的影響,還要研究在設計或施工過程中做優化工作的人為因素的影響。
(2)在復雜條件下的隧道工程中,要特別注意施工過程的設計和控制,科學地遵循圍巖的動態響應規律,使人為的開挖和支護因素對圍巖的損傷程度盡量最小,在滿足安全性、經濟性、合理性的前提下因地制宜地運用開挖和支護手段,把有害的影響及隱患控制在較低的限度內。
(3)施工前對工程進行動態施工力學優化分析,針對不同的開挖順序以滿足圍巖穩定和地表沉降為目標,做出幾個較優的施工方案。
(4)應加強勘察、設計、施工、科研四個方面的緊密聯系,互相滲透,根據實際中出現的新情況和新資料不斷修正原有的認識和調整原有的施工方案,要有允許隨時修改原有施工方案的靈活性,使之更符合實際情況。
(5)根據優化施工方案進行施工時要不斷深化和修正原有的認識,做好圍巖動態響應的觀測及監測工作,以判斷現有施工方案的合理性,必要時應及時調整現有的施工及支護方案,以保證后續工程進程的安全性及經濟性、合理性。
關鍵詞:山區,復雜地質條件,隧道施工方法
Abstract: in this paper, the mountainous area under complex geological conditions of the design of the tunnel on problems, can effectively help engineers to deal with complex geological conditions in engineering design, avoid design course, because of the risk of consideration not cause. And the complicated topographical tunnel construction method is discussed.
Keywords: mountain area, complex geological conditions, tunnel construction method
中圖分類號:U492.6+2文獻標識碼: A 文章編號:
引言
我國是一個多山的國家,75%左右的國土是山地或重丘,公路建設中,過去的普遍做法是盤山繞行或者切坡深挖。據統計資料,汽車翻越山嶺平均時速不足30km,不到經濟時速的一半,汽車的機械損壞和輪胎磨損極為嚴重,低等級道路的汽油耗量比高等級公路多20%-50%;而且,劈山筑路會造成許多高邊坡,在雨量充沛的地區,它嚴重破壞自然景觀,造成塌方滑坡和水土流失。因此,為了根除道路病害保護自然環境,在山區高等級公路建設中必須重視隧道方案,并努力提高公路隧道工程科學技術水平。
1關于工程設計程序問題
山區地質條件與一般的地面結構在力學上有很大的不同:巖石的應力不易確定、材料組成不易評估、巖體與支護的相互作用不明了等等。因此,隧道設計一般都應用巖體分類系統,根據不同的巖石組成確定設計方案。但是,巖體的分類系統只能對隧道的基本特征進行評估,而工程師如何根據地質狀況做出正確的施工判斷才直接影響隧道工程的質量。這就對工程師對資料的掌握及分析有很高的要求。在對地質環境進行勘察時,只有非常簡單的地質條件才能在勘察基礎上建立一個永久模型。一般的情況則是在設計了施工進展中對最初建立的模型進行不斷調整和完善,是一個動態模型。數值分析和隧道的開挖過程、順序以及對支護系統的即時調整應同時進行,才可以使的方案比較完善、合理、安全。
2隧道開挖方式探究
隧道開挖的方式有多種,比較常見的主要有暗挖、半明挖和明挖三種,根據不同的經濟要求、安全、技術條件以及具體地形來確定采取何種開挖方式。明挖只能用在覆蓋層較薄的情形下,需要考慮的主要問題有作業過程中地形的穩定性及基坑排水情況。如果區域內有較復雜的地質結構、地下水較多時,在深基坑開挖易引起山體滑坡的危險。半明挖適用于地下水位在隧道以下及地質松散的情況下。當前最主要使用的隧道施工方法是暗挖,因為其適用于覆蓋層較厚的情況,絕大多數的山區均有較厚的覆蓋層,且地質條件比較復雜,暗挖的施工方式非常適合山區的隧道開挖。
3隧道門洞的施工方法
隧道洞口段的施工對整個隧道有很重要的影響,所以國內外工程技術都比較重視。許多國家對此還設有專門的條款來規范。隧道進洞順延山坡坡度是國外目前比較常見使用的方法,這樣可以不破壞洞口巖體的穩定性,達到一種比較自然的狀態。國內則通常在預加固的保護下要求及時做洞門。
在多年的發展下,在隧道洞門設計和施工過程中的環保理念有了很多理論成果,比如用小坡的削竹式洞門代替了過去的大挖柱式洞門;在環境比較敏感的地區順應自然,采用“零開挖”減少了挖土的面積;在有河流的山脈地帶,使用棚洞結構進行過渡避免泥石流等地質災害的發生帶來的人員傷亡。總的來說,開挖隧道對環境的影響主要在門洞的形式上,隧道洞口的設計和施工是環保建設的重點。
3.1洞口的預加固
隧道的洞口處于隧道的最,周圍巖石的支撐保護能力比較弱。所以,洞口的預加固顯得尤為重要,在增加洞口圍巖支護能力的基礎上,保證后續施工的進行。預加固過程中需要注意的事項:
1.在地質比較疏松的地帶,在施工前要避免過度加固帶來的安全隱患,在施工方案上對高壓水平旋噴法、小管棚、大管棚三種方法進行優先比對選取。
2.若在施工過程中出現仰拱突起、邊墻開裂的情況,說明仰拱和變強在加固過程中收到的力增大,要及時加強對仰拱和邊墻的支護。
3.2洞口施工段注意事項
1.要做好充分的準備工作,有一套比較完整的進洞施工方案,對場地的布置、預加固、施工方法要詳細的說明。在方案審批合格后開始施工。過程中不能隨意改變原計劃的方案,對地質的變化情況進行實時的檢測,一旦發現情況,應立即上報。
2.堅持“早進晚出”,由于山區的地質比較復雜,需要減少施工過程對仰坡的破壞。必須首先完成洞口周圍的排水系統的建設。各項施工要有統一的安排,達到協調統一的要求。
3.洞口開挖過程中,嚴格執行“先加固,后開挖”的要求,,襯砌做到先墻再拱,有仰拱的地方必須先做仰拱。洞口若要用臺階施工法,避免臺階太長引起隧道的不穩定。
4.洞門的建設應該盡早完成,避免拉長施工戰線帶來洞口的穩定性下降。
洞口是隧道的門戶,所以洞口的施工的質量對隧道質量的影響可見一斑。初期的支護和洞口的預加固是洞口建設的重中之重,是隧道結構中起頭的一部分。各項施工要協調統一起來,對山區復雜的地質環境要有因地制宜的的精神,碰到問題要具體分析之后綜合解決。
4通風技術處理
隧道的主要副主通道是斜井,在山區的隧道建設需要從正反四個工作面同時進行施工,而且山區的海拔較高,氣壓低,正常條件下的通風技術需要經過改進才可以應用,如何進行改進,是提高工作效率、加快進度的關鍵因素。
4.1使用大功率通風機
由于山區隧道位置的獨特性,在通風技術中使用大功率的高風量通風機是一個不錯的方法。在通風計算中要注意管道的直徑和風阻力、風壓力成冪指數的關系。
4.2減少機械的尾氣排放量
決定通風的主要因素是施工中內燃機的尾氣排放量。在挖掘隧道時,出渣車一般都要超重運行以保證工作效率,所以尾氣排放量遠高于計劃。因此需要平時加強內燃機的保養和使用,條件允許的情況下可以用電動機械設備代替內燃機。
4.3加強通風管理
施工的通風管理的提高,可以提高工作人員的效率、節能減排、降低成本,所以說是施工中的關鍵因素。因此要建立科學合理的通風管理體系,配備專業的作業人員進行通風,加強管理機制的建設三個方面來加強施工中的通風工作。5應對突況的措施5.1在隧道作業中,要時刻做好準備應對一切可能出現的意外情況。抽水設備要準備充足,將作業中產生的水及時抽走,預防積水對墻基的浸泡帶來的意外情況。
5.2施工中安排足夠的人員不間斷的檢測地質條件的變化,加強預報工作,對可能出現的情況進行安全隱患的排查。采取超前探水措施,預防突水涌泥淹井的危險。如果涌水量較大,可采取徑向注漿等多種注漿措施進行堵水。
5.3強化施工單位的安全生產責任制。施工單位根據設計要求制定防范措施,監理單位審查防范措施并檢查隨動施工風險管理制度。施工單位是隧道安全工作的責任主體,不許加強風險防范和風險管理,落實各項防范措施。加大隱患的排查力度。
6總結
關鍵詞:公路;隧道防排水;施工控制
防排水技術一直是我國公路隧道施工技術攻克的難點之一。公路事業的蓬勃發展加上我國廣闊的山地地形,因此開挖隧道在我國公路建設中一直是不可避免的。那么如何才能在隧道施工中對防排水技術加以應用呢?在本文中,筆者對公路隧道防排水的施工控制方法進行了分析和探討。
一、公路隧道防排水的設計原則
不同公路隧道防排水設計類型有著不同的特點:(1)對水環境的影響:排水型隧道對地下水環境有較大影響(地下水流失),防水型隧道對地下水環境影響較小(基本沒有流失);(2)襯砌壓力:排水型隧道沒有水壓,防水型隧道全水壓;(3)防水層范圍:排水型隧道的拱與墻,防水型隧道全斷面鋪設;(4)抗侵蝕能力:排水型隧道二襯混凝土抗侵蝕能力較差,防水型隧道二襯混凝土抗侵蝕能力較差較好;(5)工程投資:排水型隧道投資較少,防水型隧道較多;(6)維護費用:排水型隧道的維護費用與使用時間呈正比,防水型隧道維護費用較低。
例如,在法國的公路隧道大多以排水為主,并要求圍巖水和污染水分開排放;但是“全封閉、不排水”是德國新建隧道的設計理念,它不允許地下水流入隧道。
二、公路隧道防排水的施工控制方法
1.隧道施工中混凝土初噴時的防排水措施。
建議采用超前固結注漿的施工方法。具體措施是在開挖前對掌子面前方斷層、破碎帶、含水層等施作超前措施并采用單液或雙液固結注漿,不僅增強了圍巖穩定性,而且對防水、堵水也起到一定作用[1]。
由于我國的隧道施工(包括公路隧道和鐵路隧道)通常都采取爆破開挖的方法,因此,對爆破的質量有著較高的要求,它的質量高低直接關系到圍巖穩定性的強弱,而且還對隧道的防排水效果有著莫大的影響。所以筆者建議如果可以采用預爆破或者光面爆破,應該盡量采用這兩種爆破方式,爆破的質量越高,對隧道防排水(主要是防水)效果的影響就越小。
除此之外,我們還可以采取對不同層裂隙漏水位置設置暗埋式排水管并多層噴混凝土的方式,達到二次襯砌和防水層之間無水壓的目的。雖然我國采用此種方法的時間還不是很長,然而也正是因為此種原因,它的開放應用前景十分廣闊。在應用的過程中,注意關注歐洲國家采用此法的最新動態,學習經驗,吸收教訓,盡量少走彎路。
2.二次襯砌之前的公路隧道防排水施工控制方法
2.1土工布的鋪設。
現代隧道在鋪設防水板之前,普遍采用300-400g/m2土工布作為防水板的墊層,其目的有兩個:保護防水板,避免防水板直接與初期支護或圍巖接觸,造成損傷;濾水作用,通過土工布的過濾把一部分地下水泄到墻角的排水管道,減少水壓力,對阻止排水管道阻塞也能起到一定的作用。在鋪設時由拱頂向兩側對稱鋪設,采用專用塑料墊圈作固定點,使用射釘槍或鐵錘將水泥釘通過墊圈中央打入噴射混凝土中,用以固定土工布[2]。
2.2防止防水板的破壞。
相關的研究顯示,防水板的破壞原因是二次襯砌間與噴射混凝土的壓力(部分由于兩者收縮變形的失調)不協調而導致剪力的發生,會造成防止防水板破壞;除此之外,噴射混凝土表面的粗糙不平也是導致防止防水板破壞的誘因之一。防水板的破壞極大地影響了防水板的防水效果。目前,能夠用來避免防水板破壞的措施主要有以下幾種:
第一,檢測噴射混凝土表面。假若發現錨桿露頭、鋼筋、噴混凝土尖,應該首先將它們去除,然后采用砂漿罩面,其主要目的就是要使防水板的表面光滑平整。
第二,噴射混凝土表層應該防止使用碎石,首先采用卵石作為粗集料,并且在初凝之前,應當機械壓抹,至少人工壓抹。
第三,恰當地增加防水板墊層,即土工布的厚度。例如,筆者建議防水板的墊層可以采用雙層的土工布,防水板的防護力度因此將得到加強。于此同時,防水板的厚度也可以恰當地增加一些。最好能夠達到1.2毫米至1.5毫米。
2.3橡膠防水帶的安裝。
預埋式橡膠防水帶在隧道施工中通常采用的安裝方式,橡膠防水帶具有施工簡便、構造簡單以及質量可靠等諸多的優點,因此在隧道防排水施工中比較受到青睞。
目前橡膠防水帶安裝通常先鉆鋼筋孔,然后將制成的鋼筋卡卡緊止水帶一半,另一半止水帶緊貼在擋頭板上。止水帶現場接頭一般采用搭接,通過膠粘劑進行粘合。也有采用鋼釘把遇水膨脹止水帶固定在預留槽內安裝方法,這種方法簡單、快捷,而且施工效果良好。為減少接縫防水失效的可能性,最好避免止水帶接頭。如果無法避免,接頭不應設在拱頂,可設在邊墻處,接頭要有利于排水,不應反向搭接[3]。
2.4二次襯砌施工措施
目前,國內公路隧道二次襯砌普遍采用抗滲或防水混凝土。施工中普遍存在的問題是背后混凝土振搗不密實,往往留下空洞,二次襯砌出現蜂窩麻面等現象,給防排水留下很大的隱患,部分是施工的原因,也有材料自身的原因。通過提高施工人員素質、采用合適的材料、采用二次襯砌背后壓漿等方法,可以收到良好的效果。
3.公路隧道防排水比較常用的防排水措施。
3.1安裝環向排水管。
環向排水盲管的作用是在巖面與初期支護噴射砼之間、初期支護噴射砼與防水板之間提供過水通道,并使之下滲匯集到縱向排水管。環向排水管的設置視地下水施工滲漏情況具有較大的靈活性。
3.2安裝縱向排水管。
縱向排水管是沿隧道縱向設置在襯砌底部外側的透水盲管。Ø為10cm的帶孔軟式透水管或者彈簧排水盲管是當前常用的縱向盲管,其主要作用就是將防水板墊層下與環形排水管排出的水匯集到橫向排水管當中,最后流出。在安裝之前,應該將安裝基面整平;在安裝的時候,必須保持適當的排水坡度,并且中間不能夠有扭曲和凹陷等等,避免泥沙在再次沉淀而導致排水管的堵塞與淤積。
3.3安裝橫向排水管。
橫向排水管位于襯砌基礎和路面的下部,布設方向與隧道軸線垂直,是連接縱向排水盲管和中央排水管的水力通道。硬質塑料管通常被作為橫向排水管來使用,在施工的過程中,通常要提前留好接頭,在地面施工的時候將其連接到中央排水管。
橫向盲管的檢查內容主要包括:查看接頭是否密實和牢靠,查看接頭位置是否有斷裂,在最大程度上確保縱向盲管和中央排水管之間的水路通常。排水管的斷裂通常會導致排出水漫出地面,發生路面冒水翻漿,對過往汽車的行駛安全產生不利的影響。為了減輕路面負荷對橫向盲管的壓力,應該在橫向盲管上面建立適當的緩沖區,否則很容易導致橫向盲管的變形,甚至破裂,對正常的隧道排水功能造成不利影響。
結束語:
要解決好隧道滲漏水問題,不僅設計方案要合理,更要嚴格按圖施工,注重過程控制[4],并且還要考慮運營期間的維護問題,要作為一個系統工程來考慮。
參考文獻:
[1]東西高速公路項目中標段專用技術條款(CCTP),隧道分冊[Z],2006.
[2]關寶樹. 隧道工程設計要點集[M]. 北京:人民交通出版社,2003.
1設計情況
隧道位于半徑10000m的曲線上,8‰的下坡。隧道全長采用Ⅴ級圍巖加強襯砌,拱部小導管超前注漿,小導管長4m,環向間距0.4m,縱向間距2.4m,初期支護采用Ⅰ20b型鋼鋼架。洞身DK378+380-DK378+643下穿甘家溝泥石流淺埋段,拱墻設φ50鋼花管系統注漿,漿液采用水泥-水玻璃雙液漿。洞內采用直徑φ89大管棚超前支護,管棚長10m,環向間距0.4m,管棚內設鋼筋籠,灌注水泥砂漿充填密實,管棚間設超前小導管預支護。其中DK378+436~DK378+460段拱頂180°范圍設置管棚直徑為Φ108,環向間距為30cm;管棚間的超前小導管間距為30cm,小導管為Φ50mm×5mm;小導管注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。預留變形量為30cm。鋼架為I20b,鋼架間距50cm,拱墻噴混凝土厚度30cm。洞內徑向注漿管長度為3m,環向間距為150cm,縱向間距為150cm,全環注水泥-水玻璃雙液漿。設計采用了地表注漿加固圍巖,注漿范圍以隧道邊墻凈空外左(上游)8m和右(下游)5m范圍內地表注漿加固,加固高度為隧道拱部以上5m至邊墻底部。隧道橫斷面設計。為防止地表水下滲,在溝心部位設計有地表鋪砌。
2地質條件分析及施工方案的確定
甘家溝石流溝的特點是泥石流堆積體厚度遠遠大于隧道洞室的高度,整個隧道完全從堆積體內部穿過,地面線就是河床形狀,兩側比較寬闊平坦,中心有一小河溝,平時有少量水流,汛期有較大洪水。隧道最淺埋深僅有15m的,其他地段埋深30~40m,隧道底部以下仍有較厚深度的堆積層,受古老河床的形狀影響,隧底下部堆積層的厚度深淺不等,基底承載力不等,靠近古河床中心地段承載力最低,泥石流堆積體內富含地下水,滲透系數1.34m/d。對于隧道工程來說,泥石流堆積體由粒徑不同的圓礫土、角礫土和千枚巖以及部分夾雜砂質飽水黃土組成,由于形成時間很短,結構松散,密實性差不具有穩定性。其孔隙率大,飽含水,且具有地下流動性,整體承載能力較低,不能滿足隧道工程需要。必須對洞室周圍進行加固處理,重造圍巖,對基底一定深度進行加固,以滿足隧道工程的需要。根據以上分析,決定在開挖之前首先應采取地表注漿技術,對DK378+380-DK378+643段進行注漿加固,形成帷幕,有地下水地段采用水泥水玻璃雙液漿,無水地段采用單液漿,注漿目的為改良地層性質,重造圍巖。其次,開挖前再次進行洞內注漿,增強和提高圍巖強度。按照三臺階施工方法,進行開挖,嚴格控制每部臺階長度,及早封閉仰拱。仰拱底部采用樹根樁加固技術,進行基底加固,改良底部圍巖性質,提高基底的承載能力。施工中引進TSP超前地質預報技術,對前方圍巖情況進行預測。
作者:吳廣明單位:中交二公局蘭渝項目經理部
關鍵詞城市地鐵盾構法隧道防水技術隧道防水隧道堵漏
中圖分類號:U231+.3 文獻標識碼:A 文章編號:
一、國內外隧道建設及防水情況
國內外已建成大量地鐵、隧道,逐步形成了較成熟的結構設計計算理論與工程實踐體系,但是在隧道及地下工程的防水方面認識則相對落后。地鐵不可避免地要經過含水量較高的地層(如上海地鐵所處地層大多為飽和含水軟粘土層),所以必將受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水、堵漏措施,地下水就會侵入隧道,影響其內部結構與附屬管線,乃至危害到地鐵的運營安全和降低隧道使用壽命。
盾構隧道滲漏水的位置是管片的接縫、管片自身小裂縫、注漿孔和手孔等。其中以管片接縫處為防水重點。通常接縫防水的對策是使用密封材料,以西德為代表的歐洲方面,采用非膨脹合成橡膠,靠彈性壓密,以接觸面壓應力來止水,以耐久性與止水性見長。以日本為代表的方面,則采用水膨脹橡膠,靠其遇水膨脹后的膨脹壓止水。它的特點是可使密封材料變薄、施工方便,但耐久性尚待驗證。國內主要采用水膨脹橡膠,并已開始研究開發水膨脹類材料與密封墊兩者的復合型。
二、盾構法隧道的防水設計
一般而言,盾構法隧道防水的原則是“以防為主、多道防線、綜合治理”。盾構法隧道防水主要要求是在一定的水壓作用下,除了管片必須具有防水抗滲能力外,更應滿足管片環縱縫在預定張開量下的防水能力。其防水施工的內容主要包括:管片自防水、管片外防水涂層、管片接縫防水(彈性密封墊防水、嵌縫防水)、螺栓孔防水、滲漏處理(盾尾充填注漿等)。
1、管片結構的自防水
管片結構自防水是防水的根本,只有襯砌管片混凝土滿足自防水的要求,隧道的防水才有了基本保證。因此,管片結構的自防水是盾構法隧道防水的首要措施,在設計和施工中,主要通過滿足管片混凝土的抗滲要求和管片預制精度要求來實現。盾構法隧道襯砌管片多用外加劑防水混凝土,抗滲可達S12以上,滲透系數K
2、管片外防水涂層
管片外防水涂層需根據管片材質而定,凡有較深裂紋的管片一般都要增加外防水涂層。對鋼筋混凝土管片而言,一般要求:①涂層應能在盾尾密封鋼絲刷與鋼板的擠壓磨損條件下保持完好,不損傷、抗滲水;②當管片弧面的裂縫寬度達0.3mm時,仍能抗0.8MPa的水壓,長期不滲漏;③涂層應具有防迷流的功能,其體積電阻率、表面電阻率要高:④涂層應具有良好的抗化學腐蝕、抗微生物侵蝕能力和足夠的耐久性,且無毒或低毒;⑤涂層要有良好的施工季節適應性,施工簡便,成本低廉。
管片外防水涂層,除應涂抹于管片背面外,還應涂抹在環、縱面橡膠密封條外側的混凝土上。但應指出,若管片制作質量高,采用抗侵蝕水泥,不做外防水層也是可以的。
3、管片接縫防水
管片接縫防水是盾構法隧道防水的核心,而管片接縫防水的關鍵是接縫面防水密封材料的采用及其設置。管片接縫防水措施主要包括:密封墊防水、嵌縫防水、螺栓孔防水、二次襯砌防水等。
(1) 彈性密封墊防水
在使用高精度管片的基礎上,采用彈性密封原理、線性密封方式、密封材料預制成型施工法,制成具有特殊斷面形式的彈性密封墊。它通常加工成框形、環形,套裹在環片預留的凹槽內,形成線防水。
彈性密封墊防水的各種要求:
① 功能要求
短期防水要求密封材料因壓縮產生的接觸面應力大于設計水壓力;長期防水要求接觸面應力不小于設計水壓力;密封墊在設計水壓力下允許張開值應滿足下式:
δ≤BD/(ρmin-0.5D)十δ。十δs
式中:δ--環縫中彈性防水密封墊在設計水壓力下允許的縫張開值(mm);
ρmin--隧道縱向撓曲的最小曲率半徑(mm);
D--襯砌外徑(mm);
B--管片寬度(mm);
δ。--生產、施工中可能產生的環縫間隙(mm);
δs--鄰近建筑物引起的接縫張開值(mm)。
② 耐久性要求
包括防水功能耐久性、耐水性、耐動力疲勞性、耐干濕疲勞性、耐化學腐蝕性等。
③ 密封材料種類
可分為單一材料的、合成材料的及水膨脹的。現多采用水膨脹橡膠。它大大改善了盾構法隧道的防水性,是今后的發展方向。在設計時必須根據實際情況確定合適的膨脹倍率、膨脹時間及環境可能造成的影響。
(2)嵌縫防水
嵌縫防水是以接縫彈性密封墊防水作為主要防水措施的補充措施。即在管片環縫、縱縫的內側設置嵌縫槽,用止水材料在槽內嵌填密實來達到防水目的。
嵌縫填料要求具有良好的不透水性、粘結性、耐久性、延伸性、抗老化性,特別要能與潮濕的混凝土良好結合,并具有不流墜的抗下垂性,以便在潮濕環境下進行施工。目前多采用環氧樹脂、聚硫橡膠、聚氨脂、環氧焦油等作為嵌縫材料。
嵌縫作業在環片拼裝完成后過一段時間才能進行,亦即在盾構推進力對它無影響,襯砌變形相對穩定時進行。
(3) 螺栓孔防水
螺栓孔防水也是管片接縫防水的一種補充方式。管片拼裝完成后,若管片接縫外側的防水彈性密封墊止水效果好,一般不會從接縫內側的螺栓孔發生滲漏。但在密封墊失效和環片拼裝精度差的部位,螺栓孔處會發生滲漏,因此,必須對螺栓孔進行專門的防水處理。
目前,我國普遍采用橡膠、聚乙稀及合成樹脂等做成環形密封墊圈,靠擰緊螺栓時的擠壓作用充填到螺栓孔間,以達到止水的目的。在日本,采用塑料螺栓孔套管進行防水,
(4) 二次襯砌防水
在管片的上述接縫防水措施不能完全滿足止水要求時,可在其內側再澆筑一層素混凝土或鋼筋混凝土二次襯砌,構成雙層襯砌。
二次襯砌做法各異,主要有直接在管片內側澆筑混凝土內襯砌;在管片內表面先噴一層15~20mm厚的找平層后,粘貼油氈或合成橡膠類防水卷材,再在防水卷材內側澆筑混凝土內襯。混凝土內襯的厚度根據防水及施工的需要確定,一般為150~300mm。
目前,大多數國家都致力于研究解決單層襯砌防水技術,逐步以單層襯砌防水取代二次襯砌防水,從而提高盾構法隧道建造的經濟效益。
三、盾構法隧道的堵漏
滲漏水調查是堵漏過程中的首要環節。調查的內容一般側重于漏水或漏泥的位置和型式、混凝土管片的損壞情況等。主要是查清滲漏水的原因和水的滲入途徑,并由此制定滲漏水治理方案。
盾構法圓環隧道的滲漏水治理效果很大程度上取決于堵漏作業人員的經驗。而缺少嚴格、正確的滲漏水調查也是堵漏失敗的一大原因,這一點必須得到足夠的重視。
1、盾構法隧道滲漏水的原因
(1) 管片壁后注漿的質量差、充填不密實,不能使圍巖和襯砌整體協調受力,造成受力不均,局部變形過大,首道防水層失去作用而引起滲漏水。
(2) 管片在制作時養護不合理、水灰比過大,出現氣孔和微裂紋。
(3) 管片在運輸、拼裝中受擠壓、碰撞、缺邊掉角。
(4) 遇水膨脹橡膠密封墊粘貼不牢,或過早浸水使膨脹止水效果降低。
(5) 管片拼裝質量差、螺栓未擰緊,造成接縫張開過大:手孔、注漿孔等薄弱部位封孔質量差,螺栓孔未加防水密封墊圈等。
2、盾構法隧道的堵漏措施
首先查明滲漏水的詳細情況和原因,再根據滲漏出現的不同部位、不同形式,采用下列具體措施:
(1) 對于集中成片滲漏區,宜利用環片注漿孔注漿壁后回填。即鉆穿注漿孔,再注入超細早強水泥漿、有溶性聚氨酯漿液等堵漏。
(2) 對于管片環縫、縱縫的局部線漏、滴漏,宜采用鉆新孔環片壁后注漿堵漏。具體方法是:在滲漏嚴重處先打一小孔,直徑一般為2-3cm,插入塑料細管引排滲漏水,同時插入注漿管,向管片壁后壓注水玻璃水泥漿、聚氨酯漿等材料封堵滲漏水通道。當確認不滲漏水時剪斷注漿管,最后用快凝水泥封閉孔及周邊縫。
(3) 對于管片裂縫引起的滲漏水,可根據裂縫寬度,按如下兩種情況處理:
① 寬度大于0.2mm的裂縫應先注漿堵漏,再用氯丁膠乳、丙烯酸乳液等進行表面涂抹封閉裂縫,這些材料具有很大的彈性、粘結性和自身強度,能適應裂縫以后的發展變形。
② 寬度小于等于0.2mm的微裂縫,據實踐調查表明,在具有一定厚度(300mm以上)和承受的水壓不大時,不會出現影響隧道使用的明顯滲漏;當水壓不太大時,會出現潮濕裂縫或輕微滲漏水,這時混凝土的裂縫具有自愈能力,同時滲漏水對鋼筋銹蝕影響也不明顯。因此,處于地下水中的混凝土裂縫的允許寬度,其上限一般定為0.2mm。對于這類型裂縫,只需采用AS混凝土墻面涂料、SWF水泥密封材料等作表面涂刷封閉處理,即能達到堵漏的要求。
四結束語
對于隧道防水防水施工,主要有以下幾點體會:
(1) 整條隧道推進和拼裝的質量必須得到保證,這是前提條件。如有的隧道在盾構推進時軸線控制不佳、經常出現較大糾偏動作,影響了管片拼裝質量,使隧道襯砌因出現開裂或接縫張開過大而滲漏水。
(2) 要選擇合理的施工時期。通常要求堵漏應在隧道變形穩定以后進行,而且最好安排在枯水期施工。但事實上,受制于工期和現場條件,這往往很難做到。
(3) 設計要合理,施工應精心。一方面,設計要便于施工。防水設計應從現場的實際情況出發.以達到規定的防水要求。選取的方案既要考慮到防水的效果.又要考慮其實際的可操作性。另一方面,施工應嚴格遵循設計的要求。每一道工序都要加強檢查,確保其達到規定的工藝要求。
總的來說,防水作為隧道的一項基本要求,應貫徹于工程的全過程中,僅靠專項的防水施工要達到理想的效果是很困難的。
參考文獻:
1.盾構法隧道施工技術及應用周文波編著中國建筑工業出版社
2.日本隧道盾構新技術尹旅超 朱振宏 李玉珍等編譯
關鍵詞:袖閥管注漿;隧道穿越樓房施工;帷幕注漿
地鐵隧道的施工,一般都是在繁華地段開展,所以在施工過程中必然要穿越道路橋梁、樓房等建筑物。而隧道施工過程中就會遇到為了保護建筑物安全而打設隔離樁的情況,但是在施工過程中,由于受到場地的限制,而打設隔離樁的施工機械又相對較大,所以,在遇到樓房間距很小,或者隧道很小的情況的時候,就很難進行隔離樁施工。本文就通過對地鐵隧道的建設過程中,在近距離穿越某住房樓的施工措施和施工保護進行分析。
一.工程介紹
某市地鐵A站到B站之間屬于暗挖區段,受影響的住房樓有3棟,其中K4+350~K4+450是近距離穿越建筑物區段。3棟樓房中,有兩棟是現澆混凝土結構筏形基礎,地下5層,地上11層,另外一座是磚混結構筏形基礎,地上7層。該隧道是馬蹄形,其右線結構外緣與樓房的最小垂直凈距離是6.3米、最小水平距離是0.57米。改工程所處地段的地下水位較高,地質復雜,容易發生坍塌。另外樓房對不均勻沉降的抵抗能力最大允許值才20毫米,而且場地條件有限,還受到噪聲的限制,所以不能實施地面降水、打設隔離樁的操作,所以常規的工程措施不能保證樓房不均勻沉降合格。所以以保證工程施工安全、保障樓房安全為前提,本工程決定采用水平袖閥管全斷面帷幕注漿方案進行施工操作。
二.水平袖閥管注漿施工
(一)袖閥管注漿工藝原理
根據各工程地質的具體情況,為了實現定量可控灌漿、重復灌漿,可對袖閥管灌漿長度進行調整。袖閥管的結構主要是由橡皮套、PVC外管、以及密封圈和鍍鋅注漿內管組成,規格是外?68mm、內?56mm,不能向管內返漿,只能向管外出漿的單向閉合裝置。在進行袖閥管灌漿的時候,可以使用高灌漿壓力,在一個孔內關注多種漿料,比如超細水泥-水玻璃雙液漿,這是一種具有可灌性、良好滲透性的漿料,這樣一來,灌入的漿體就會在地體進行均勻的分布,從而提高地層的穩固性袖閥管注漿的結構和裝置圖如圖所示:
袖閥管注漿結構圖
袖閥管裝置
(二)施工工藝流程
為了減少因為地下水流失固結產生較大沉降,在工程隧道開挖之前,首先就是要進行孔位的布設,布置實驗監測孔,在建設止漿墻,止漿墻建好之后,進行鉆孔,然后就是在鉆好的孔內插入袖閥管,接著就是下套殼料,最后就是注入漿料。
三.袖閥管灌漿施工工藝關鍵技術
(一)袖閥管灌漿技術
袖閥管注漿的施工工藝技術,一般包括:泥漿護壁成孔,澆注套殼料,以及裝袖閥管、固管止漿、灌漿等。具體袖閥管灌漿工藝步驟如下圖所示:
(1)袖閥管布置參數。袖閥管直徑為外?68mm、內?56mm,注漿孔直徑是?108mm。注漿孔間距是0.9米,行距0.7米,蔣葉青的擴散半徑是0.8米,開挖長度是27米,有5米是預留止漿墻,循環長度是32米。邊墻開挖和拱部開挖的加固范圍分別是3米和4米。
(2)鉆孔。本工程采用的是水平袖閥管灌注的方法,所以水平袖閥管注漿效果的好壞,直接受鉆孔偏差控制的影響,由此工程采用XY-100型探礦鉆機進行引孔,采取水平定向鉆進技術,在施工過程中,利用楔形鉆頭進行方向的調節,達到鉆孔的精度要求,鉆孔的誤差控制如下表:
鉆孔誤差控制標準(cm)
由于該工程路段的地質多屬流砂層,為了防止發生坍塌,就要使用優質的稀泥漿進行護壁。另外在實施鉆孔措施的時候,為了不破壞已經鉆好的孔,進行鉆兩孔在鉆孔的鉆孔技術,并在成孔之后和注漿管進行連接,向孔內輸送大量清水時采用注漿泵,以便于將孔內的沉渣、泥漿沖出空外。
(3)灌注套殼料。水平袖閥管灌漿中的灌注套殼料工藝是整個灌漿技術的核心工藝技術,用清水將鉆孔進行清理之后,就要采用鉆桿泵將套殼料送達孔低,然后從上往下進行套殼料的灌注,直到在鉆孔口流出標準濃度的原漿液。本工程采用的套殼料主料是砂料,輔料是水泥,該套殼料的配比是砂土:水泥:水:粉煤灰:膨潤土=3:1:2.5:1.2:0.5,主要用于封閉鉆孔孔壁與袖閥管之間的環狀空間,在進行高壓注漿的時候,避免漿液沿孔壁、管壁外流,要求套殼料的凝固時間在5-9小時之內,施工時要根據地下水的實際情況,對漿液的配比進行調整。
(4)安裝袖閥管。袖閥管的安裝,首先就要將袖閥管放入注漿鉆孔中,并保證注漿管上部要高出地面15厘米以上,下部要直至孔底。接著為了能利用重力作用,保證袖閥管不再浮上來,就要在在內部封閉的袖閥管內注入水,然后將套管慢慢的提出。接下來就是在地下1米處,對袖閥管孔壁與外花管之間的環狀間隙,采用碎石或者沙石將其進行填充,用速凝水泥沙漿對高于地面1米處至地面路段和孔口周圍進行封堵,避免注漿過程中出現冒漿情況。
四.注漿效果評定與沉降監測
(一)注漿效果。根據本工程的實際情況以及設計要求,注漿壓力在加固后要達到1.5MPa,在每個循環注漿結束后都要進行鉆孔取芯實驗,效果現實良好。注漿要持續10分鐘以上,之后,再進行物探方法進行效果檢測,除了臺階出現少量滲水之外,效果較好。
(二)稱將測量點的布置與監測。為了能及時發現在管幕布設中,以及在后續開挖過程中的地面沉降點,就要加大檢測力度,制定嚴格的建筑物、洞內、外的沉降監測。在隧道縱向和橫向每7米布置4組地面沉降觀測點,檢測頻率為3小時左右1次,本工程的監測數據,是運用水平袖閥管全斷面帷幕注漿技術,在該隧道開挖至K4+400處產生的數據。監測內容有地面沉降監測、樓房基礎沉降監測、拱頂下沉以及地面裂縫、圍巖壓力、房屋裂縫及傾斜等的檢測。監測到的地表沉降值最大為6.9毫米,對樓房的安全完全沒有影響。該變形觀測點以及鋼筋應力布置平面圖如下:
五.總結
本工程是隧道穿越樓房的施工,根據施工地段的實際情況,所以采用了水平袖閥管全斷面帷幕注漿技術,在施工結束后的施工效果評價中可以知道,該技術的在本工程中的施工效果較好,在減少施工過程中對近距離的樓房干擾的同時,也保證了隧道穿越對樁基產生的變形作用。這種進行了改良的施工方法,對今后在涉及較多建筑物的隧道施工中具有較高的參考價值,所以有較高的推廣價值。
參考文獻:
[1]張東,薛洪松,路剛等.袖閥管注漿在隧道穿越樓房施工中的應用[J].建筑技術,2009,40(11):999-1001.
[2]張東,薛洪松.袖閥管注漿在隧道近距離穿越樓房中的應用[C].//2009中國城市地下空間開發高峰論壇論文集.2009:116-118.
關鍵詞:隧道施工;地質條件;超前預報
中圖分類號: U455 文獻標識碼: A 文章編號:
隨著我國日新月異的告訴發展,隨著綜合國力的日益增強,我國各個城市的規模也越來越大,全國各地城市人口流量迅速增長,車輛交通環境越來越緊張,從而導致交通狀況越來越惡化。為了改善城市的交通緊張的問題,興建各種交通環境成為刻不容緩的工作。在各種改善交通環境的措施當中,地下隧道得到了普遍的認可。例如,在最近的幾年間,地下隧道在北京、上海、深圳等各大城市都有相應的新建工程項目。由于施工量的增多,其產生的各種問題也逐漸浮出水面。我國地大物博,修建隧道的地質區域不盡相同,如何在惡劣的不良地質條件下進行施工以及影響因素有著研究的重要意義。同時,對不良地質隧道施工的超前預報,也是成為了安全高效施工的一大保證。
不良的地質地段與特殊地質地段隧道施工時應注意的幾個方面:
1.1 施工準備階段施工方案的確定
在工程施工之前的開始階段,施工單位應該對設計所提供的地質資料進行詳細的了解與分析,對各個方面透徹深入的研究,隨后制定完備詳盡的施工方案,做好充足的準備。在施工中達到高效、安全、優質的目的。反之,如果準備不充足,就算地質條件足夠好,也會因為施工方法或者措施不夠合適導致施工進度的延誤與施工安全的影響。
1.2不良地質地段施工應該注意的方面
不良地質地段的隧道施工時,應該以安全施工為前提,綜合全面的考慮到整個隧道工程的地質條件、水文條件、斷面的尺寸、形式、結構、施工機械設備的條件、工期以及經濟性等各方面的可行性。與此同時,時刻注意施工進度中,周圍施工環境的變化,并且對施工方式、施工進度作出相應的更改,以保證安全施工、高效施工,并且避免由于施工工程的失誤,所造成的經濟損失。
2 不良地質條件隧道施工超前預報
2.1 不良地質條件隧道施工超前地質預報技術的意義與基本情況
在我國隧道建設工程越來越多,各地施工地質條件變得越來越復雜,同時對技術的要求也越來越高,隨之施工難度也越來越大。在施工當中,由于地質隧道內的可供觀測人員觀測的空間位置十分有限,多數觀測方案會受到限制。所以如何采取措施、采取哪種措施來規避風險、保證正常施工安的全和進度、降低成本損耗,已經成為不良地質條件下隧道施工的研究方向。
在國外,發達國家在進行隧道修建工程施工中,隧道施工的地質預測工作都是非常重要的、不可缺少的環節。在設計圖紙上,各研究人員明確的要求在施工單位施工過程中做好超前地質預報工作。這在我國亦然,重視隧道地質超前預報工作已經成為廣大工程技術人員和管理者的共識。
在隧道工程項目中,一般的慣例做法的原則是一次性投資。即當前投資中就已經包括了可能產生的風險投資在內。如果在以后在工程施工中,所產生的各種風險,均由施工單位或承包商承擔。由于隧道施工中不良地質條件的超前預報工作和高水平的隧道的施工地質技術可以極大地避免和減少坍方、突水突泥、瓦斯爆炸、巖爆等地質災害,保證施工順利進行,可以極大地降低成本,所以這項技術引起了施工團體和單位的高度重視。
在我國,隧道施工的領域,隧道施工的超前地質預報工作雖早有開展,預報方法也多,但沒有系統的、成熟的技術,其大多剛剛處于研發、試用階段。
2.2 超前預報的基本方法
2.2.1地質調查法
地質調查法是根據當前施工隧道中已有的資料資料和隧道內地質素描,通過地層層序對比、地層分界線及構造線地下和地表相關性分析、斷層要素與隧道幾何參數的相關性分析、臨近隧道內不良地質體的前兆分析等,利用常規地質理論、地制作圖和趨勢分析等,推測開挖工作面前方可能揭示地質情況的一種超前地質預報方法
2.2.2 超前地質鉆探法
超前地質鉆探法是在掌子面架設探孔,同時采用水平鉆機組進行超前的鉆探,再根據鉆機在鉆進過程中產生的推力、扭矩、鉆速、成孔難易及鉆孔出水情況(必要時會提取巖芯進行分析)來確定前方的地層和巖性情況,同時對進行涌水量、水壓測試及水質分析,來判定掌子面前方地層之中含水情況和性質的方法。
2.2.3 物探法
隧道施工的超前預報物探法是根據地震波的回波原理,同時通過人工制造一系列規則布置的輕微震源,由三維地震波接收器在計算機的監控下采集這些震源所發出地震波沿隧道前方及四周區域傳播而遭遇不良地質體(如地層層面、節理面、巖溶面、特別是斷層破碎帶等)被反射返回的地震波數據。這些回波信號的傳播速度、延遲時間、波形、強度和方向是與相應的不良地質體的性質和分布狀況緊密相關的,通過分析可以得到前方地層的地質力學參數和空間位置數據,從而形成預測預報結果。
2.2.4地質雷達
地質雷達采用的是時間域脈沖雷達,將寬頻帶的脈沖發射到地下介質中,利用電磁波在不同介質電性界面(地質體)上的反射特性,通過接收反射信號,經軟件處理后確定探測目標的形態及屬性。
2.2.5水平聲波剖面法
是彈性波反射法的一種,其實質是:將發射源、接收效能器布置在隧道兩側的淺孔內,發射、接收位置均在平行于隧道地面的同一水平面上,即構成一“水平聲波剖面”,在該剖面內向空間激發并接收震動(聲波)信號:采用時域、頻域中的時差、頻差與地質相結合的方法確定反射面的空間方位并“投影”到該剖面上,從而確定反射面的出露里程及性質。
2.2.6紅外探測
由于分子振動和轉動,圍巖每時每刻都在由內向外發射紅外波段的電磁波,從而形成紅外輻射場,同時將圍巖的地質信息以場強的形式傳播出來。當掌子面前方或任意空間存在不良地質體(活動水體、溶洞、煤層瓦斯、煤層自燃等)時,會引起圍巖紅外輻射場強的畸變,利用紅外探測儀對場強的測量分析來確定這種畸變,達到對掌子面前方或空間不良地質體的預測。
3 對超前地質預報的認識
超前地質預報的多種方法原理不盡同,效果也同樣的各有所長,如何應用以及應用選擇其中合理的方法與組合,對于超前地質預報工作有著重要的意義。
超前地質預報顧名思義,其主要是預報,是為了引起響應工程中施工人員的注意,并準備采取相應措施,堅決不能在預報位置發現沒有出現不良地質體的時候,就認為危險沒有了。對每一個超前地質預報的細節都必須高度重視。
綜上,超前地質預報質量要高,必須做到以下三點:一是施工現場配合要好,基本數據采集真實、可靠。二是操作人員素質要高,熟悉地質規律。三是充分利用施工設計資料,觀察時候無比仔細觀測對比現場開挖的地質情況。
結束語
重視隧道地質預報的工作已經成為了各隧道施工單位管理者的重中之重的課題,在隧道工程的施工中,各種情況千差萬別。超前地質預報工作雖然有所開展,但是技術不夠成熟,施工中要盡可能的區別情況,具體情況具體分析。雖然不良地質給隧道施工造成了不少困難,但是只要掌握了不良地質的各種特性、規模以及在隧道施工中的露出位置,采取適當的處置措施,就可以減少相應的損失。
參考文獻