软弱围岩隧道快速施工方法
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隧道工程施工CRD法:原理、工艺及注意事项一、引言随着我国基础设施建设的快速发展,隧道工程在交通运输、城市地下空间利用等领域发挥着越来越重要的作用。
隧道工程施工过程中,针对不同的地质条件、断面尺寸和跨度,需要采用不同的施工方法。
CRD法(Cross-Drift)作为一种大跨度、软弱围岩隧道的施工方法,具有较好的应用前景。
本文将对CRD法的原理、工艺及注意事项进行详细介绍。
二、CRD法原理CRD法是一种分部开挖、钢架支撑、仰拱先行施工的方法。
其主要特点是在隧道断面中部设置竖横中隔壁,将断面分块,达到减小开挖跨度和降低开挖高度的效果。
然后进行分部开挖,分块成环,化大为小,步步封闭,环环相扣形成全断面初期支护封闭结构。
CRD法通过分部开挖、分块成环、步步封闭、环环相扣的方式,达到减小开挖跨度和降低开挖高度的目的,同时通过及时做好初期支护,有效控制围岩变形,确保施工安全。
三、CRD法施工工艺1. 开挖前准备:根据地质调查和设计文件,确定隧道断面尺寸、支护参数和施工方案。
对施工人员进行安全技术交底,确保施工安全。
2. 分部开挖:按照CRD法原理,将隧道断面分成四个部分,分别为上部两个台阶和下部两个部分。
根据围岩实际情况,可将上部再分为两个台阶,开挖后及时架立拱架和喷射混凝土封闭,尽量缩短围岩暴露时间。
3. 初期支护:在开挖过程中,及时进行初期支护,包括喷射混凝土、架立钢架、锚杆等。
初期支护应紧跟开挖面,确保围岩稳定。
4. 仰拱施工:在初期支护完成后,进行仰拱施工。
仰拱应一次开挖长度不宜过大,根据监控量测结果和地质情况综合确定。
5. 中间支护系统拆除:当围岩变形达到设计允许范围,并通过严格考证安全性后,方可拆除中间支护系统。
同时,要及时跟进后续作业。
四、CRD法施工注意事项1. 控制开挖长度和各洞室间距:为了保证施工安全,上导坑、部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距(0.6~0.75m),下部、部的开挖可依据地质情况适当加大。
薛公岭隧道软弱围岩浅埋地段——快速掘进施工技术总结中铁一局一公司晋济项目部符芳芳[ 提要] 山西省汾阳至离石段高速公路八标段施工的薛公岭隧道,左、右线共计1820m 长的Ⅱ、Ⅲ类软弱围岩。
其中右线有860m埋深均在30m 以下,由于软弱围岩段落较长且埋深较浅,增加了隧道快速掘进施工的难度。
本文就薛公岭隧道软弱围岩浅埋地段的快速掘进施工进行总结。
[关键词] 软弱浅埋隧道施工一、工程概述山西省汾阳至离石段高速公路薛公岭隧道地处吕梁山脉基岩中山区,隧道穿越分水岭,基岩冲沟多呈“ V ”字型,地表自然坡度一般为10°~20°,残坡积层厚约0.3~8m,植被十分茂密。
该隧道设计为左右线分离,两线之间距离40m,左线隧道全长2140m,右线隧道全长2035m,隧道最大的埋深约150m。
其中右线隧道出口段有860m 洞顶埋深均在30m 以下,设计洞身Ⅱ类围岩地段280m,Ⅲ类围岩地段580m。
围岩主要为奥陶系马家沟组三段(Om3)角砾状泥灰岩、泥质白云岩及第四系松散残坡积物(Q3),岩体呈碎(块)石状镶嵌结构~角(砾)状松散结构,强~弱风化,溶蚀严重,局部呈蜂窝状、孔洞状,节理裂隙发育,围岩完整性和稳定性差,无地下水。
根据设计围岩情况确定隧道掘进施工采用长台阶法,考虑到洞身的围岩情况较差,把弱爆破、强支护早成环作为掘进施工时的指导原则,根据围岩实际情况合理调整开挖方式和初期支护的有关参数,以确保隧道掘进施工的安全和速度。
二、洞口施工采取的主要措施上半断面开挖后洞口部分实际为重型红粘土,天然含水量达到了25%以上,洞顶覆盖层仅5m,围岩稳定性极差,掘进施工极为困难。
经反复研究并结合现场的实际情况,施工中采取了以下措施:1、加强洞口边仰坡的防护原设计洞口边仰坡仅采用浆砌片石进行防护,为确保施工过程中洞口的稳定,开挖后及时对边仰坡增设锚网喷进行防护,采用3.5m 长的砂浆锚杆,1m× 1m 梅花型布置,挂φ 8 钢筋网片(间距20cm×20cm),15cm 厚喷射砼,同时完善了洞顶的截水沟,防止洞门受到冲刷,确保了洞门边仰坡的稳定,2、加强进洞前的超前支护原设计洞身仅拱部采用4.5m长的φ50超前注浆小导管进行预支护,由于实际洞口段围岩情况极差,采用原设计的超前支护无法保证洞身开挖时的安全,一般应增设大直径的长管棚进行超前支护,实际施工中结合现场的机械设备情况,在洞口处沿上半断面开挖轮廓打入6m 长φ 50 超前注浆小导管三排,环向间距30cm,排距30cm,进行超前支护,这样使用普通的凿岩机即可进行超前小导管的施工。
城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法一、前言随着城市发展的进步,城市交通建设也在不断提升,城市隧道的开挖施工工法也变得越来越重要。
而城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法就是一种适用于软弱围岩条件下的大断面隧道开挖的工法。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法的特点主要包括:施工速度快、效率高、适应范围广、安全可靠、节约成本等。
三、适应范围该工法适用于软弱围岩条件下的大断面隧道开挖,特别适用于城市地下交通、给水排水、供电通信等重点工程。
四、工艺原理城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法的工艺原理主要是通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释,让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括:确定施工方案、预处理围岩、施工设备调试、开挖施工、支护装置安装、二次支护和辅助工程等。
在每个施工阶段都有详细的描述,包括施工过程中的每一个细节。
六、劳动组织为了保证施工的顺利进行,劳动组织是非常重要的。
本文将介绍劳动组织的具体内容,包括施工人员的分工、作业流程的组织和协调等。
七、机具设备城市隧道软弱围岩大断面开挖施工工法所需的机具设备包括:掘进机、支承设备、运输设备、辅助设备等。
本文将详细介绍这些机具设备的特点、性能和使用方法。
八、质量控制为了确保施工过程中的质量达到设计要求,质量控制是非常重要的。
本文将介绍施工质量控制的方法和措施,包括施工过程中的检验、测试、监测等。
九、安全措施在施工过程中,安全事项是至关重要的。
特别是对施工工法的安全要求,安全措施至关重要。
本文将介绍施工中需要注意的安全事项,包括危险因素和相应的安全措施。
十、经济技术分析对施工工法的施工周期、施工成本和使用寿命进行分析是评估和比较的重要依据。
液压破碎锤开挖软弱围岩隧道施工工法液压破碎锤开挖软弱围岩隧道施工工法一、前言隧道工程中,遇到软弱围岩通常会给施工带来一系列问题,如掘进速度慢、安全风险高等。
而液压破碎锤作为一种高效、安全的开挖工具,广泛应用于软弱围岩隧道施工中。
本文将详细介绍液压破碎锤开挖软弱围岩隧道的施工工法,包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点液压破碎锤开挖软弱围岩隧道的工法具有以下特点:1)高效快速:液压破碎锤具有高频率、高能量的打击力,能够快速破碎围岩,提高掘进速度;2)安全可靠:采用液压控制系统,操作简便,减少了人工破碎的危险性;3)适应性强:能够适应各种软弱围岩,如黏土、软石等;4)对环境友好:噪音低、震动小,不会对周围环境和建筑物造成影响。
三、适应范围液压破碎锤开挖软弱围岩隧道的工法适用于软弱围岩较多的情况,如泥质岩、许多软固土、次生岩溶层等。
同时,该工法适用于直径较大的隧道掘进,可以满足高速、高效、安全的施工要求。
四、工艺原理液压破碎锤开挖软弱围岩隧道的工艺原理是通过液压破碎锤的高频率冲击力,将围岩破碎、锤击产生的破碎岩屑通过挖掘装置清理,实现隧道的掘进。
同时,还需要施工工法与实际工程之间的联系,采取相关技术措施,如合理的爆破设计、支护结构的选择等,以确保施工工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺液压破碎锤开挖软弱围岩隧道的施工工艺分为以下几个阶段:1)准备工作:包括现场勘察、材料准备、机具设备的调试等。
2)围岩爆破:根据围岩的特性,合理设计爆破方案,并采取必要的安全措施。
3)液压破碎锤开挖:根据实际施工情况,选用合适的液压破碎锤进行开挖,控制打击力度和频率。
4)岩屑清理:使用挖掘装置将破碎的岩屑清理出隧道,确保施工环境安全整洁。
5)支护工艺:根据隧道围岩的情况,选择合适的支护材料和结构进行支护,提供施工环境的稳定性和安全性。
6)施工验收:对施工质量进行验收,检查施工工艺的可行性和效果。
浅析软弱围岩隧道快速施工方法
摘要:随着科学技术和生产管理水平的进步,我国修筑长大软弱围岩隧道的能力不断提高。
这不但表现在克服各种软弱围岩复杂工程地质技术手段上,以及在施工软弱围岩的成洞速度和工程质量上。
现总
结一下本人对隧道的施工经验,仅供同行参考。
关键词:软弱围岩快速施工
一、洞口段施工
一般来讲,洞口段围岩破碎松散,开挖后,围岩不能形成自然拱,易导致坍塌。
洞口段采用边坡、仰坡自上而下分层开挖,施工机械以挖掘机为主,尽量少采用爆破,保证不扰动原地层。
洞口段开挖及填筑将充分考虑洞内施工需要,修建供风、供水、供电设施及材料堆放场地和机械停放场地,合理布置。
二、洞身开挖
1、围岩开挖方法
在开挖过程中坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则,上部环形采用弱爆破施工,核心土采用弱爆破配合挖掘机开挖。
(1)部开挖非常重要,直接影响其它步骤的正常实施,开挖每次进尺不宜超过1.5m,开挖范围以同时满足人工开挖(1)部、施作初期支护(2)部、并正确使用挖掘机开挖核心土(3)的最小尺寸要求,最大限度发挥机械施工效率,减少人工开挖作业量,加快施工速度。
(1)部施工时要保留核心土(3)部,(3)
部的作业即可作为(1)、(2)的作业平台,从力学角度讲,它可以对(2)部拱脚形成反压,稳定拱脚,减小拱部下沉。
2.钢架(格栅)
根据围岩的工程地质特征,为施工安全,开挖后及时初喷砼5cm 尽早封闭岩面,并保证钢架(格栅)的砼保护层厚度。
安装时为尽量减少拱顶下沉,严禁基脚处超挖,且将该处进行适当夯实处理,围岩承载力较小时,加大钢板或木板,增加承压面积,钢架两基脚处加锁脚锚杆。
钢架(格栅)不仅是作为初期支护之前的施工支护,而且是复合式衬砌结构的一部分,应严格按设计实施。
3、开挖核心土(3)及中槽(4)
为了(1)、(2)部的施工方便,(3)部的长度不宜超过3m。
为加快施工速度,采用反铲挖掘机开挖(3)部时,挖掘机大臂及挖斗严禁碰撞ii部;中槽(4)部可用挖掘机或装载机开挖,开挖长度控制在6m以内。
4.开挖马口(5)、(7)部
为保证(2)部稳定,两侧马口开挖时,应前后错开相距1m。
用风镐开挖,坚持短进尺,每次挖1m,自上而下进行,同时应保证两榀钢架(格栅)不能同时悬空,边挖边接长钢架(格栅)。
基脚处做夯实处理,以保证稳定。
开挖完毕,即喷砼封闭岩面。
该部施工时,切不可盲目冒进。
5、施作仰拱
这一步是具体体现新奥法施工的一条重要原则:早日成环。
隧道
施工,仰拱对衬砌结构的稳定起至关重要的作用。
由于隧道开挖后,变形较大,侧压力也较大,为防止边墙内挤侵限,按“早成环”的原则,应及时施作仰拱封闭结构,以保证围岩稳定。
6、浇筑二次衬砌砼
二次衬砌的施作时间,应满足下列条件:各测试项目所显示的位移率明显减缓、各项收敛速度<0.2mm/d或拱顶位移速度<
0.15mm/d、已产生的各项位移已达到预计总位移量的80~90%、初期支护表面没有再发展的明显裂缝,浅埋地段应及时进行二次衬砌。
施工顺序及流程图:
如下图(横断面示意图)和(纵断面示意图)、流程图
横断面示意图
1、上部环形断面开挖
2、上部初期支护
3、核心土开挖
4、下部断面开挖
5、下部断面初期支护
6、铺设防水层及模筑二次衬砌
7、隧底填充
洞身开挖流程图
三、隧道超前支护、初期支护施工
1、超前管棚施工
超前管棚设置于隧道洞口两端,钢管设置于衬砌拱部,平行路面中线布置,钢管前端加工成尖锥形。
为增强钢管刚度,管内宜用标号在m30以上的水泥砂浆填充,注浆利用单液注浆,以水泥为主,
添加5%的水玻璃。
2、超前锚杆施工
超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆,直径不小于22mm的螺纹钢筋,环向间距40cm。
实际施工时锚杆方向应根据岩体结构面产状确定,以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则,与隧道纵向开挖轮廓线间的外插角宜为5-10度,长度应大于循环进尺,以3-5m为宜
3、初期支护喷射混凝土施工
初期支护是承担施工阶段全部地层荷载(包括土、水压力)的主要结构,必须有足够的强度,刚度和抗渗性,限制围岩变形,控制地表下沉。
提高喷射砼的密实性,减少它的收缩变形裂缝,防止渗漏是施工的关键。
为了达到喷射砼防裂抗渗,施工中必须把好用料级配关,控制水灰比,选择好施工工艺,采取以下措施:
a、采用高质量的喷射砼。
首先从砂石料入手,使用最佳级配的砂石,石子采用瓜米石,其最大粒径控制在10mm以内。
其次掺用一定量的速凝剂和防水剂。
b、认真处理受喷面。
当受喷面有滴水、淋水或涌水时,根据现场情况,治水先堵(注浆堵水)或排水(埋设导管引水)等方法,保证喷射砼不带水作业。
c、喷射作业应分段、分片依次进行,喷射顺序应自下而上,每段长度不得小于6m,并紧跟开挖面,下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不得小于4h。
4、初期支护锚杆施工
锚杆为梅花形布置,采用风钻钻孔,钻至规定深度后,用高压风吹孔,打入锚杆。
砂浆锚杆及药卷锚杆在吹孔后,先灌浆或放入药卷,再打入锚杆。
四、隧道防排水施工
1、隧道施工防排水综合性强,技术难度大,也是施工的一道关键工序。
结构防水是根据工程地质和水文地质条件、隧道结构特点、施工方法和使用要求等因素进行设计和施工,采用“防、排、堵相结合”的综合治理原则。
2、防排水技术措施
a、洞内永久性防排水结构物施工时,其断面形状、尺寸、位置和埋设深度应符合设计要求;衬砌背后设置排水暗沟、盲沟、引水管时,应根据隧道的渗水部位和开挖情况选择排水位置,并配合衬砌进行施工;洞内内侧布置排水边沟,将路面水排出洞外。
洞门上方设置截排水沟,截排地表水。
b、洞身段二次衬砌与初期支护之间应设置防水层,并在初期支护变形基本稳定后,二次衬砌施工前进行,可在拱部和边墙按环状铺设,开挖和衬砌作业不得损坏防水层,当发现层面有损坏时应及时修补。
c、施工缝、沉降缝采用橡胶止水带或塑料止水带防水时,止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破,并加强混凝土振捣,以排除止水带底部气泡和空隙,使止水带和混凝土紧密结合。
五、设计、施工、监理单位密切配合
隧道施工受地质困素影响极大,开挖揭露出的地质情况可能千变万化,在设计阶段也不可能全部预知,因此在施工中要有一个再认识的过程,各个环节要紧密配合,出现问题及时处理。
施工单位应及时将量测结果向设计部门反馈,设计部门应按反馈的量测信息及时修正设计、调整支护参数,监理部门应积极配合,做到设计、施工、监理一体化。
六、总结
以下是本人多年施工的一点心得,不足之处敬请指正:
1、施工前对隧道山体进行调查及施工中作好超前地质预报工作,可对施工起到很好的指导作用;
2、水影响着软弱围岩的稳定性,施工中应做好临时排水措施,拱脚处不能有积水,积水破坏基础,使拱架下沉。
3、加强监控量测,及时调整支护参数,超挖部分必须用同级混凝土进行回填,特别是在拱脚处。
4、施工前对施工人员进行技术培训,过程中加以指导,可大大缩短每工序的施工时间。
在软弱围岩隧道施工中,只要能按照如上所述精心组织,科学安排,合理施工,相关方面密切配合,是能保质、保量、安全、快速的完成隧道土石方的开挖任务的。
参考文献:
《2009年版公路工程标准施工招标文件》
《一级建造师执业资格考试用书公路工程管理与实务》。