随着我国经济和社会的发展,高速公路、地铁等工程逐渐增多,隧道施工在所难免,一旦出现沉降,将可能造成建筑物开裂、倾斜、塌方等事故。某交通隧道出口地形是,相对高度为50m的低矮山丘,植被覆盖较为茂密,且地表主要为农作物及灌木,洞口地质为灰绿偶夹紫红色以及节理极发育的泥岩夹页岩,呈碎块、薄片状结构,岩质较软,是很容易风化剥落的,而且群殴岩石节理之间通常还存有泥夹层。
2、注浆孔的布置
布孔原则是使浆液扩散范围相互重叠,避免出现“盲区”,造成隧道开挖时涌水或坍塌。浆液的扩散半径一般随渗透系数的增大而增大,由于地质条件的复杂多变,理论计算的半径参数不易选准,又因有多种地层,各地层的参数各不相同,常常偏差较大,设计时可采用工程类比,并根据现场试验选取合理的注浆扩散半径。一般采用渗透注浆时,注浆孔间距为0.5-1.0m;劈裂注浆时,注浆孔间距为0.8-2.0m。
3、进洞方案
应当对进洞超前支护的方案进行优化,一般是会通过进洞双层超前注浆小导管与施作护拱联合支护方案:为加强支护强度,在小导管内安装<22 mm锚杆后注浆,以解决小导管刚度不足的问题,自起拱线以上拱部布置进洞段超前支护拱部设置为小于42mm双层超前注浆小导管;超前注浆小导管纵向每214 m一环 ,每环42根(扩大布设范围),每根长315m ,环向间距40cm ,搭接长度≥111 m。
3、进洞施工流程
3.1施工准备
(1)测量放样
小导管、格栅钢架加工和制作小导管采用小42mm钢管加工,每根长 315 m ,管尖长 10cm,先用氧焊切除缺口,再加工成尖端。导管的管口位置设加强环;格栅钢架加工前根据上半断面开挖轮廓,结合图纸确定加工单元,按1∶1的比例制作加工模具平台,在平台上集中加工各种安装单元钢管末端115m范围内不钻出浆孔,其余部分管壁按15cm间距梅花形钻设小于8mm压浆孔,相邻两孔口方向交错45°角。
(2)在施工之前,设置必要的稳定控制点,用以控制钻孔时钻杆的方向和外插角。测量人员做好醒目标记,将双排小导管的打设位置准确的放样在待施工断面上,并用喷射混凝土封闭开挖的轮廓面,以防止注浆时出现漏浆和确保施工安全。
3.2施作双层超前注浆小导管支护
(1)小导管施工之前,在坡顶开挖截水沟,使地表水可以较顺畅的排入到河流洞口内,以防地表水冲刷边坡和下渗而影响洞口段的稳定。 仰、边坡放样应按设计的要求进行,同时为免因暴露的时间过久而发生坍塌和破坏现象还应及早封闭岩面,清理仰、边坡面的危石并及时对仰、边坡面进行防护。
(2) 注浆
(3)注浆前应派专门的设备管理人员、质检人员,对注浆设备器具进行检查,确保设备的质量合格。为了确保后续注浆工作的连续性和注浆压力能达到设计压力。管理人员、质检人员还要注意现场进行试运转。
(4)浆液的拌合过程应在搅拌机中进行,水泥浆的投料顺序为:根据搅拌机设备容量的大小,将水与外加剂同时放入搅拌机,待水量加足后,搅拌l分钟,然后放入配备比例对应量的水泥,再继续搅拌不少于3分钟。在具体的注浆过程中对浆液的使用要注意,拌和好的浆液必须在规定的时间内注完,否则应予以废弃。
(5)水灰比选用1:1.5、1:1、1:0.8、1:0.6四个等级。注浆自下而上进行,对于打入的钢管应先冲洗管内积物,采用2TG120/105注浆泵注浆,浆液采用HJ1-352型砂浆搅拌机拌和。
3.3、洞口边仰坡开挖和支护
钢筋网采用小于8mm钢筋,喷C20混凝土厚为8cm,钢筋网网格间距 25cm×25cm洞口边仰坡防护采用锚网喷防护,锚杆小于22mm,梅花形布置,间距115m,每根长度315m。施工机械以挖掘机为主,洞口段土石方采用分层明挖,预留20~30cm保护层厚度,自上而下分层进行开挖,采用人工开挖到位。防止仰坡坍塌且有利于施工操作其边仰坡清刷时自上而下分块进行,清刷至上下断面分界位置 ,采取“清刷一块防护一块”的方案 ,并预留核心土 。
3.4、施作护拱
洞口第一环双层超前注浆小导管施作环节完成后 , 自开挖面向洞外安装上断面格栅钢架 , 长度至洞口里程为止 ,形成明洞护拱 。
(1)安装钢筋网和挂板
护拱混凝土为厚度为40cm且C20。喷射混凝土在钢架外采用网格为25cm×25 cm,且小于8mm的钢筋铺设网片,然后在格栅钢架内侧挂设木板,绑扎在钢架上 ,采用灌喷法喷射混凝土使之形成护拱 。
(2)安装格栅钢架
格栅钢架自掌子面向洞外安装,安装时第一榀应当要和超前注浆小导管焊接牢固。格栅钢架使之形成一个整体,其每80cm支立一榀 ,格栅与格栅间采用小于22mm钢筋纵向联结,环向间距1m ,并在每侧拱脚打3根小于22 mm、长315 m的锁脚锚杆 ,锚杆端头用焊接格栅固定。
3.5洞口开挖
开挖前在上半断面沿隧道开挖轮廓精确放样,开挖时根据围岩情况选择合适的施工工艺。如开挖困难时可采用小药量松动爆破 ,以保证围岩本体的稳定 。软弱的页岩、泥岩采用挖掘机、风镐开挖,尽量不爆破。除此以外,应局部软弱地带可以风镐清除,同时要尽量地减小对围岩的扰动,防止坍塌事件的出现。
4、施工原则
由于地质体的不均质性及隧道工程对于不良地质环境的敏感性,哪怕是某一局部的不良地质条件(如拱顶局部遇含水砂层等),也可能酿成隧道坍方的大事故。要做到不损坏、断裂和渗漏,不出现洞内坍塌及涌水、涌砂事故,确保地面交通和商贸等各种社会活动的正常进行,保持良好的环卫、环保条件。努力将地表沉降控制在30mm以内;施工时必须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针,确保工程质量和施工安全。
5、注浆故障及处理要点
(1)注浆时,若多台注浆机可同时注浆时,则应采取群孔注浆,否则,将串浆孔堵塞,采取隔孔注浆,到注串浆孔时,必须先清除孔内杂物。
(2)若果注浆量很大的话,可是其注浆压力长时间不升高,就应当添加外加剂,把浆液的稠度及配合比调整,进行低压力小泵量注浆或间歇性注浆,以缩短胶凝时间,以增加浆液在围岩裂隙中的停留时间不能超过浆液的胶凝时间。
(3)注浆过程中若注浆压力出现不稳定现象,则注浆导管可能发生堵管现象。这时为了疏通注浆管,要注意应及时抖动管道或者使用锤击,若是没有明显效果,则需更换管道。
6、注浆效果检查
注浆结束后应对注浆效果进行检查,如果未达到设计要求,则应补孔重新注浆。注浆效果检查可采用以下三种方法:
(1)在两个注浆孔之间注浆质量较差的部位钻探取出浆液固结体岩芯,并观察检查孔的稳定情况与漏水情况等,做室内试验,测定芯样的物理力学指标,据此判断注浆效果的优劣;
(2)详细分析注浆记录,查看每个孔的注浆持续时间、压力、注浆量及在注浆过程中是否存在跑浆、漏浆现象及漏注区域,用注浆量估算浆液的扩散半径,分析是否形成预设的固结圈;
(3)评价注浆效果应用声波探测仪测量注浆岩体声速、弹模等。
总之,该方法可以为开挖创造安全良好的施工条件,结合隧道围岩的地质条件是千变万化,采用小导管注浆工艺的设计参数亦是多种多样的,具体施工时应及时辨识现场的地质情况,掌握运用小导管注浆工艺的相关条件。
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