隧道进洞方案设计
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主要施工步骤:小导管注
浆支护→1部施工(开挖、初喷、锚杆、安装支护钢架、网喷砼)→2部施工(开挖、初喷、锚杆、安装格栅支护钢架、网喷砼及临时仰拱) →3部施工(开挖、初喷、锚杆、安装支护钢架、网喷砼) →4部施工(开挖、初喷、锚杆、安装支护钢架、网喷砼及临时仰拱)→5(6)部施工(开挖、初喷、锚杆、安装支护钢架、网喷砼及临时仰拱)→施工Ⅶ部(拆除中隔墙及横联)→施工Ⅷ部(仰拱二次衬砌)→施工Ⅸ部(拱墙防水层施工)→施工Ⅹ部(拱墙二次衬砌施工)。
隧道进洞施工方案
一.工程概况
黄家湾隧道进口DK593+486~DK 593+531段45米,邱家梁隧道进口DK596+765~DK596+797段32米均为Ⅴ级围岩,岩性为砂岩及泥岩夹砂岩,局部呈互层状,节理发育。此类地质状况的围岩极不稳定,在进洞口处埋深很浅,施工开挖过程中如果方法不当极易造成塌方。
二.施工方法及工艺
为确保施工安全,在黄家湾隧道进口、邱家梁隧道进口的施工中采用中壁法开挖施工方案,采取拱墙格栅钢架及拱部小导管注浆超前支护的施工方案,现对施工方案阐述如下。
1 中壁法开挖施工
1)施工方法及顺序(见下图)。
采用中壁法施工,在开挖断面中部设置临时隔墙实现化大为小,分步开挖,步步
中壁法分部施工间隔示意
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中壁法施工步骤示意
中壁法施工步骤示意图
封闭成环,以环环相套形成初期支护。采用网喷砼、锚杆、钢架、临时仰供、超前导管(锚杆)等五种组合形式的初期支护为主要的承载体系,在施工中加强监控量测,以量测信息反馈指导施工。
中壁法施工上部台阶高度黄家湾隧道进口控制在3.0米左右,邱家梁隧道进口控制在4.5米左右。
2)中壁法施工的工艺要点
超前支护:Ⅴ级围岩采用管超前严注浆,用钢架为支点,使用超前注浆小导管防护,小导管采用φ42 mm钢管,管上钻梅花型注浆孔,小导管布于隧道拱部,环向间距0.4m,长3.5M,外插角5~10o,每2榀钢架(钢架间距0.8~1.0m)打设一次。
早成环、环套环:及时进行初期支护,开挖后立即初喷混凝土,打锚杆挂网,架立钢架,从开挖到施喷混凝土的时间不应超过围岩的自稳时间;每一步开挖后初期支护都必须成环,设临时仰拱。为确保钢架整体受力,在施工时设纵向连接筋,将每榀钢架连成一体,在钢架底下垫砼预制块,以增大基底承压面积;在拱脚加设锁脚锚杆,一般在拱脚处布置二排锁脚锚杆。
控制台阶段长度:分部施工的断面循环进尺宜为0.8~1m,上下台阶长度3~5m,不宜过长。
及时施作仰拱及填充:形成封闭受力结构,全断面初期支护完成8~10m后,每次拆除中隔墙4~5m(拆除中隔墙受力状态发生变化,每次拆除不能过长),一次性施作仰拱砼4~5 m。
重视监控量测:利用微机对现场量测结果进行计算分析,及时进行信息反馈处理,指导施工。
3)中壁法施工作业循环时间、循环进尺安排
一侧的超前导坑与另一侧的后续导坑拉开距离后(不小于15m)两侧可平行作业,每循环进尺0.8~1m。每一侧各主要工序的作业时间为:超前支护3h、导坑上部开挖与初期支护4.5h、导坑下部开挖与初期支护4.5h,共计12h;每天可完成2个循环,进尺1.6~2m;每月可完成48~60m。
4)中壁法施工开挖方式
中部根据地质情况采用机械开挖或人工钻爆,爆破采用短循环、弱爆破,严格控制单孔装药量,周边轮廓用风镐人工开挖修凿。
2 超前小导管超前支护
1)超前小导管施工工艺流程框图及文字说明
小导管施工采用风钻钻孔,将小导管沿孔打入或用风钻顶入。小导管在洞外焊接加工,管头3.3m以外加工成花管。为减少拱架超挖量及加强小导管尾端支撑,在拱架工字钢腹部钻孔,以便小导管从中穿过。
超前小导管施工工艺框图
小导管采用外径42mm,壁厚3.5mm,长3.5m的热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊接加劲箍筋,管壁钻φ8mm压浆孔,尾部1m内不设压浆孔。
成孔较容易时,选用麻花钻钻孔,后顶进管,此时孔深较设计长1m;成孔较难时,改为装扩孔偏心钻头,套管跟进。
初钻用低压顶进,以保持方向,防止孔位偏斜。
采用注单液水泥浆进行围岩加固,注浆压力0.5~1.0Mpa。并可掺入BR型等类增强防水剂,提高防水效果。
止浆墙用喷射混凝土形成,喷射范围是整个掌子面和掌子面退后3m范围环向开挖面。
注浆管的止浆和固定:在注浆管预定的位置,用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的柱塞,把管子插入孔内,再用台车把管顶入孔内。使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧,然后在麻丝与孔口空余部分填充CS胶泥。
2)超前小导管注浆施工
(1)施工方法
超前小导管注浆施工,小导管环向布置在拱部开挖轮廓线,采用台车配合风钻钻孔,沿孔打入注浆小导管(φ42钢管、管壁交错钻渗浆孔),注浆前喷射混凝土封闭掌子面,拌合机拌制水泥砂浆,水泥砂浆配合比经现场试验确定,采用注浆泵注浆。
注浆选定参数:
浆液:采用纯水泥浆液;水灰比:1:1~1:1.5;
注浆压力:0.5~1.0MPa;单孔进浆量:0.1m3。
注:上述注浆参数均为暂定,施工时再根据现场试验注浆效果进行调整。
首先施工1#、3#、5#等奇数号孔,再施工2#、4#、6#等偶数号孔,同时利用偶数号检查注浆效果及补充注浆。
注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏浆,注浆顺序由下向上,注浆时选取最佳注浆压力和注浆量,注浆压力为0.5~1.0MPa,必要时可在孔口处设置止浆塞。止浆塞应能承受规定的最大注浆压力。注完浆的钢管要立即堵塞孔口,防止浆液外流。小导管注浆示意图如下页图。
(2)施工顺序为:施工准备→喷射早强混凝土封闭掌子面→施作超前小导管→注浆→掘进。
3初期支护
锚杆采用风钻钻眼,在作业平台车上进行钢架、锚杆及挂网等的安装及湿喷砼。
初期支护必须紧跟开挖面,以控制围岩变形和减少围岩暴露时间;初期支护形式包括锚杆、钢筋网、工字钢架及喷射混凝土;初期支护对于新奥法施工作为永久衬砌的一部分。
1)锚杆施工
锚杆材料的品种应符合设计要求,并应进行以下检验:
外观质量检验:杆体直径要均匀、一致,无严重锈蚀、弯折;
抗拉强度试验应满足工程要求;加工后的锚杆的杆体尺寸应符合设计要求,车丝部分无偏心,有焊接件时焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷;
锚杆须具备防腐蚀性能,加工时必须浸锌处理(光亮型热浸锌),厚度大于80цm;锚杆使用前,应在现场进行工艺、力学试验。
(1)中空注浆锚杆
中空注浆锚杆采用组合式中空注浆锚杆,由中空锚杆杆体、硬质塑料锚头、止浆塞、垫板螺母组成。
中空注浆锚杆采用YT28气腿式风钻钻孔,将锚杆用风钻顶入。用YZB-80注浆泵压注水泥砂浆,注浆压力0.3~0.8Mpa,水灰比控制在0.45~0.5:1,压力控制在0.3~0.8Mpa。在安装锚杆垫板时应确保垫板与锚杆垂直,并与初喷混凝土面密贴紧