有坡度且变断面的隧道开挖技术探讨
关键词:排热风道,台阶,斜坡,变断面控制
1.前言
隧道施工就是要挖除坑道范围内的岩土,并尽量保持坑道围岩的稳定。在坑道开挖过程中,围岩的稳定与否,除了取决于岩体本身的188金宝博平台地质条件外,开挖方法对围岩的稳定状态也有着直接而重要的影响。在选择开挖方法时,应对隧道断面的大小及形式,围岩的188金宝博平台地质条件,支护条件,工区长度等进行综合性分析,采取切当有效的开挖方法。一德路站排热风道由于断面小且带坡度,围岩条件良好但机械设备难以投入使用,遂采取上下两台阶法进行施工。
2.188金宝博平台概况
排热风道为一德路站暗挖通道附属结构通道,设计里程为ZDK9+970.203~995.230,总共含4种断面,两端为水平段,中间为由大断面变小断面的斜挑段,斜挑段坡度为45°,坡度较陡。其中开挖断面宽度最大为5.5m,高度为6.525m,最大开挖面积33.33m2。隧道范围内主要为⑨号围岩(微风化泥质粉砂岩)局部含少量⑧号围岩(强风化泥质粉砂岩)。围岩无断裂现象,呈块状~层状构造,岩质较软。排热风道纵剖面如图2.1所示。
3.隧道施工方法
3.1技术特点
1、台阶开挖法具有较大的工作空间和较快的施工速度,减少对隧道围岩的扰动,有利于开挖面的稳定,尤其是上部开挖支护后,下部断面作业就较为安全。
2、能适应不同断面和多种跨度形式,没有需要拆除的临时支护,节省投资成本。
3、排热风道作为一个仰角45°的上挑通道,埋深最深约为32m,较为靠近珠江,开挖过程中渗水较多;且随着隧道向上开挖,隧道断面会有一个由大而小的过渡(变断面),埋深也将会越来越浅,出现软弱围岩相间的情况,围岩变化频率较大。采用台阶法便于调整施工方案,对出现的新情况及时作出应对,进度稳定,使工期有保障。
4、由于排热风道是一个上挑通道,使得拱架安装难度增大,台阶法可提供一个较大的操纵空间平台,便于拱架安装。
3.2工艺流程
测量放线
拱部超前支护
上导坑开挖、出碴
下导坑开挖、出碴
下部初期支护
超前地质预报
上部初期支护
围岩监控量测
围岩监控量测
围岩监控量测
围岩稳定性评判、
修正施工方案,确定二次衬砌施作时间
仰拱填充施工
下一工序
仰拱
4.施工工艺
4.1隧道开挖
开挖前须做好探孔工作,在上台阶开挖时进行探孔,探孔布设3个,拱顶中心设置一个,两边间距1.5m各布置一个,探孔深度为2.0m,角度为仰角45°,进行探测,探孔无异常后再进行开挖。开挖主要控制开挖面的超欠挖,根据中线和抄平标高确定开挖断面的轮廓尺寸,关键点是拱顶高度及弧度较大的位置,控制关键点位确保一次开挖到位,开挖时应比设计轮廓线外放5cm左右,使钢拱架能顺利安装且保证初支净空,否则钢拱架节点难以并拢。喷浆前应在格栅节点处预留记号,比如埋一根钢筋头,方便下一榀开挖时有一个参照物,确定开挖轮廓高度,尤其是钢格栅节点位置。开挖班负责人需随时了解开挖进度及净空尺寸,确保不超欠挖。探孔及开挖尺寸控制如图4.1所示。
斜坡段台阶的长度应保证在2~3m,过短上台阶无法形成操作平台,难以进行开挖及立拱架工作;随着台阶的加长,预留核心土使得上台阶操作空间越来越小,开挖激起的灰尘难以排放出去,且对于钢拱架运送也会造成障碍,同样难以进行开挖工作,因此保持在2~3m为比较合理的台阶长度。
4.2格栅拱架到位
斜坡段钢拱架无法一次搬运到安装工作面,比较困难的是上、下台阶这段高差的搬运。此时,应在上台阶拱架上预埋吊环以安装定滑轮,钢拱架人工抬到下台阶掌子面后,再用定滑轮把钢拱架吊上去进行安装就位。上台阶钢拱架分两单元,两单元一长一短,长短相差为50cm,以使钢拱架拱顶节点错开隧道中线位置,且每一环钢拱架的长、短单元应相互错开,避免节点在同一直线上。
钢拱架与围岩之间尽量贴近,当钢拱架与围岩之间有较大的间隙时,加设垫块垫紧。上台阶支护在围岩上的连接板应保持水平,尽量使钢拱架不出现歪扭情况。各节钢架以螺栓连接,连接板应密贴。
4.3砂浆锚杆注浆及安装
锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作,注浆材料使用硅酸盐或普通硅酸盐32.5水泥,粒径小于2.5mm的砂子,并须过筛,胶骨比1:0.5~1:1,水灰比0.38~0.45,砂浆标号不小于M20。
砂浆锚杆作业程序是:先注浆,后放锚杆,具体操作是:先将水注入牛角泵内,并倒入少量砂浆,初压水和稀浆湿润管路,然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底,将泵盖压紧密封,一切就绪后,慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下,将砂浆不断压入眼底,注浆管跟着缓缓退出眼孔,并始终保持注浆管口埋在砂浆内,以免浆中出现空洞,将注浆管全部抽出后,立即把锚杆插入眼孔,然后用木楔堵塞眼口,防止砂浆流失。
锚杆孔中必须注满砂浆,发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置,以防止高压喷出物射击伤人。
砂浆应随用随拌,在初凝前全部用完,使用掺速凝剂砂浆时,一次拌制砂浆数量不应多于3个孔,以免时间过长,使砂浆在泵、管中凝结。
4.4砼喷射
4.4.1喷射前准备
1、喷射前应对受喷岩面进行处理。用高压风吹净岩面,喷射混凝土前,先喷一层水泥砂浆,待终凝后再喷射混凝土。
2、设置控制喷射混凝土厚度的标志,一般采用埋设钢筋头做标志,亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝,每1~2m设一根,作为施工控制用。
3、若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面,喷射前应按不同情况进行处理。
⑴大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。
⑵小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。
⑶大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。
4.4.2混凝土搅拌、运输
湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机,施工配料应严格按配合比进行操作,速凝剂在喷射机喂料时加入。拌合物需搅拌均匀,不产生结团,搅拌时间通过现场搅拌试验确定。搅拌好之后通过竖井下料管进行下料,隧道下采用专用料斗车接应,卸料区要保证干净平整。混凝土随拌随运,过多容易受潮,少了无法保证供应,应根据喷射进度及时提供。
4.4.3喷射作业
1、喷射操作程序应为:打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。
2、喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行,喷射顺序应自下而上。喷射时先将低洼处大致喷平,再自下而上顺序分层、往复喷射。
⑴喷射混凝土分段施工时,上次喷混凝土应预留斜面,斜面宽度为200~300mm,斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。
⑵分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土,再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射,使回弹不致裹入最后喷层。
⑶分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度,既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力,也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7~10cm,拱部控制在5~6cm,并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时,为避免产生堕落现象,两次间隔时间宜为2~4h。
3、喷射速度要适当,以利于混凝土的压实。风压过大,喷射速度增大,回弹增加;风压过小,喷射速度过小,压实力小,影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压,起始风压达到0.5MPa后,才能开始操作,并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压:边墙0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa.
4、喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离,喷射角度尽可能接近90°,以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5~2.0m;喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动,一圈压半圈,喷射手所画的环形圈,横向40~60cm,高15~20cm;若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时,可将喷嘴稍加偏斜,但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度大小,会形成混凝土物料在受喷面上的滚动,产生出凹凸不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷混凝土的质量。
5、喷射混凝土终凝2小时后,应进行养护。采用喷雾养护,养护时间不小于14d。
6.结语
排热风道虽然只是一项小188金宝博平台,但由于坡度大,开挖操作困难,且多处断面变化使工况变的更为复杂,施工中稍不注意就可能出现问题。因此每道工序,每个环节我们都应该严格控制,把188金宝博平台一次性做好做完美,不拖后续工作的后腿,成为安全与质量均无问题的优质188金宝博平台。
参考文献
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