云台山隧道泥砂岩互层段开挖施工技术
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沉积 岩 , 岩 层以水 平为多 , 对于 隧道开 挖为不 利岩 层组合 , 加上储存在砂 岩中 的水 对不透 水泥 岩的长 久软 化 , 岩层 间结合力较差 ; 开挖时 拱顶易 掉块 , 两 侧拱肩 易超 挖出现 ∀ 门# 形 洞室现象。2) 泥岩易 风化破碎 , 开挖 暴露后 , 岩体很快 风化剥 落 , 一旦裂隙水渗出 , 围岩随之松胀软 化 , 其工程 性质明显恶化 ; 如果 支护措施不力或调 整不 及时 , 加 固措施 跟不 上 , 则围岩 会收 敛不 停 , 从而导致初期支护变形破坏。 3) 在泥岩砂岩 两种软硬 不同的 岩石互层的情况下 , 爆 破时 周边 眼、 辅 助眼 以及 装药量 等均 需根 据实际情况及时调整 , 施工中调 整不及时 , 造成开挖断面不规 则。 4) 泥岩强度较低 , 爆破时用药量低 , 控制爆破 较好时 , 开挖面很规 整 , 给人 围岩不 错的假 象 , 施 工中加 大循环 进尺 , 支护 不及时 , 不 能及时封闭 成环 , 或者 不能 及时 发现围 岩的 变形情 况 , 从而 酿成 重大事故。 5) 泥 砂岩 中水 的 存在 , 导 致 涌水 向初 期 支护 底部 集 中 , 使围 岩软化 , 造 成支护下 沉 , 产生支 护变异 和断面 异常 , 底部 渗水也会软化隧道路面基础 , 在下面形成空洞 , 使路面存在隐患。
3. 3 光面爆破控制超欠挖
本隧道 YK 60+ 030~ YK 60+ 195, ZK 59+ 800~ ZK60+ 100 两泥砂岩段均属 类浅埋 , 岩体风化 严重 , 岩 层破碎 , 垂 向节理发 育 , 且岩 体软硬 不均 , 部分地 段渗水 较大 , 围岩稳 定性差 , 开 挖时 极易坍塌 , 为 控制好 超欠挖 , 采用 了光面 爆破技 术。施工前 专门 进行了 钻爆设计。考虑到泥砂岩性质的 特殊性 , 选择炮眼 深度为 1. 7 m, 周边眼间距为 35 cm, 最小抵 抗线为 55 cm, 周边眼 装药集 中度 0. 10 kg / m, 开挖几个 循环后 , 效果并不理想 , 分析原因 : 1) 围 岩软硬 不均 , 而实际布 置周 边眼 及装药 时按 钻爆设 计均 匀布置 。 2) 人工开孔位置 不准 , 偏 差较大 , 而 且钻 眼深度、 角 度控 制不严 。 3) 泥砂岩易坍塌 , 为确 保施 工安全 , 要 求初 期支护 必须 紧跟 掌子 面 , 但紧跟开挖面的钢支 撑对下 一循环 钻孔 作业的周边眼施钻角 度控制带来很大的障碍 , 造成外插角偏大 , 钻孔深度越大 , 超挖越大。 针对上述 问题 , 对钻爆 施工方 案进行 了调整 : 1) 利用全 站仪 在开挖断面上对周 边眼 进行准 确定 位。 2) 钻孔孔 位偏 差控 制在 5 mm 内 , 严格控制钻眼深度 , 钻眼时 , 定人定位 定孔 , 炮眼 深度改 为 1. 2 m 。3) 根据现场实际情况调整爆破参数 , 砂岩时加大周边眼 间距为 45 cm~ 50 cm, 周边眼 装药集中度 0. 15 kg/ m~ 0. 2 kg/ m; 泥岩时 , 周边眼间距为 30 cm~ 35 cm, 最小 抵抗线 为 60 cm, 周边 眼装药集中度 0. 07 kg/ m~ 0. 10 kg/ m, 在特别 破碎时 , 打眼 但不 装药。根据现场实测数据 , 调整方案后光爆效果较好。
2 地质特性及施工中易发生的问题 2. 1 地质特性
泥岩、 砂岩是沉积 岩中 分布最 广的 两种岩 类 , 均属 外源沉 积 岩类中由陆源碎 屑物质 和黏 土矿物 组成 的陆源 碎屑 岩类 , 泥岩 、 砂岩按组成物质粒径大小相区别。泥岩是泥质沉积物经成岩作用 装土码 砌 ; 2) 拱肋爆破 部位 用两层 草帘 包裹 , 用尼 龙绳 网或 铁丝 网包住 , 外挂旧输 送带防护 ; 3) 墩柱爆破部位 用两层草帘包裹 , 用 尼龙绳网或铁丝网 包住 , 外 挂旧输 送带 防护 , 下部 用编 织袋 装上 码砌 ; 4) 基础防 护重点用编织袋装上 码砌 ; 5) 拱桥附近门面房门 、 窗户用 草袋填上封堵。前面设置一排栅 栏 , 以荆 笆的围墙 作为围 挡防护 ; 6) 附近施工电缆不拆时断电 , 提水站断水。
6. 4 防护措施
1) 拱顶中部上面爆 破区域覆盖两层草帘 , 草帘上 采用纺织袋
On construction scheme of dismantlement and blasting for an arch bridge in Yu temple of Hequ county
HU Jun fei Abstract: Aiming at the dismantlement of the old br idge, wher e the regular blast can not be dismantled because of the surrounding buildings and houses, the paper indicates the successful implementat ion of the directional blasting with the premise of the safety, points out some factual preventiv e measur es and pr ev ention principle, and accumulates the construction experience for the blasting and dismantlement of arch br idg es. Key words: r einforced concr ete arch bridg e, dr illing hole, blasting firing circuit , parameter o f blasting
6. 2 爆破地震安全距离
采用允许 的最 大 同 时 起爆 药 量 来 控 制 爆破 震 动 , 公 式 为 : V Q max = R 3 ( ) 3/ 。其 中 , Q max 为 允许 的 最大 同 时起 爆 药 量 , K kg ; R 为爆区中心至被保护物的距离 , m, 管子 以 40 m 计 ; V 为允 许的振动速 度 , cm/ s, V = 2 cm/ s; K 为衰 减系 数, K = 150; 为 指 数, = 1. 8。则 Qm ax = 403 ( 2/ 150) 3/ 1. 8 = 47 kg 。 设计中 最大同时起爆药 量为 15 kg, 远 小于 允许的 最大 同时 起爆药量 47 kg 。
为解决上述问 题 , 经讨 论后决 定采 用微台 阶法 开挖 , 为了 克 服传统 微台阶法施工互相干扰的缺点 , 把台阶由 两个调整 为三个 ( 见图 1) , 上中下台阶高度分别为 2. 2 m, 2. 8 m, 3. 0 m, 每 台阶长 度 3 m 左右 , 三台阶同时开挖 , 每循环长度不大于 1 m, 开挖后 , 拱 部、 中下台阶 左右边墙同 时立拱架 1 榀 , 间距 75 cm, 同时完 成挂 网、 锚杆及喷射混凝土 的施 工 , 仰拱及 填充 紧跟边 墙左 右交 错施 工 , 每循环不大于 5 m, 为确保拱 架稳定 , 除严 格控制 锚杆安 装角 度、 药卷饱满度外 , 特别破碎地段 用 50, 长 4. 0 m 小 导管进 行锁 脚 , 改进后的方案效果显著 , 根据统 计 , 每天最少 进尺 3 m 。微台 阶法施工 , 大大缩短了 上下 台阶拱 架的 连接 时间 , 边墙 完成 后能 及时进行仰拱及填 充的 施工 , 缩短 了仰 拱封 闭的时 间 , 改善 了初 期支护的受力条件 ; 而且台阶短 , 不易积水 , 避免了对初 期支护拱 脚的浸泡 , 仰拱及时跟进也避免了积水对隧道路面 基础的浸泡。
1 工程概况
云台山隧道是山西 阳翼高速公路的重要 控制项目 , 隧道位于 翼城县桥上镇高 儿坡 村和 沁 水县 龙港 镇 关门 村一 带 , 左 线全 长 3 375 m, 右线全长 3 280 m 。隧道 主要 围岩 为灰 岩、 页岩、 砂 岩、 泥岩、 煤层 等 , 强 ~ 微 风化 , 层间结 合比较 差 , 节理发 育 , 呈块、 碎 状镶嵌结构 , 岩石受到 构造 作用 和风化 作用 的影响 , 断 裂构 造发 育。隧道围 岩赋存 岩溶水、 裂隙 水和孔 隙水 , 其中裂 隙水主 要赋 存于强 ~ 中等风化基岩及断裂破碎带中 , 局部地 段地下水 活动强 烈 , 会加剧围岩失 稳。 L20 标 承担 的左 线出 口 , 右线 进口 共 计有 变小 ; 保证足够的堵塞 长度 ; 确保炮孔堵塞质量 , 必要时 采取覆盖 措施 ; 拱顶药包的防护在草帘覆盖一层的基础上采用编 织袋装上 , 厚度不小于 2 位抵抗线。2) 对震动的控制。用微差 起爆网路调整 单响最大药量避免产生大的震动 ; 单响最大药量控制小于 20 kg。
6. 5 防护措施及一般原则
1) 覆盖防护。将覆盖材料直接覆盖在 被爆体上的 一种防护 , 防护材料为胶带、 沙袋、 草袋。主要防 护方法 有 : a. 强防护 。三层 草袋捆绑在竹夹板上作第一层防护 , 外挂胶 袋两层。然后 用 8 号 铁线捆牢。应做到接头部分必须搭接 , 搭接宽度不小于 50 cm, 上 下两端也必须大于孔位 50 cm 。必要时外部加钢 丝网层。 b. 一般 防护。一般 采用 一层 竹 夹板 三 层草 袋 捆 绑防 护。 c. 底 层 防护 。 有条件时用 2 层 ~ 3 层沙 袋防护 , 可 确保杜 绝飞石产 生。 2) 保护 性防护。对 于需要保 护的电 缆、 管道等 设施进行 保护性 防护 , 若 有管槽 , 则在管槽上盖 钢板 后堆沙 袋三 层 , 对于较 近房 屋及 需保 护建筑 可用竹笆吊挂进行 保护 性防 护。 3) 落地 防护。在 拱桥 倒 塌方向 , 用沙袋或土堆砌与桥等宽 , 高 0. 5 m 防护带 , 以减 少拱桥 触地飞溅 , 降低落地振动造成的 危害。 4) 隔挡 防护。可根据 实际 情况 , 在重点建筑物一 侧用 脚手架 搭设 一定 高度防 护挡 , 防 止爆 体落地气浪、 飞 石、 冲击波 对建设物造成危害 , 防护墙可 用竹笆或 两层草袋建成。
3. 3 光面爆破控制超欠挖
本隧道 YK 60+ 030~ YK 60+ 195, ZK 59+ 800~ ZK60+ 100 两泥砂岩段均属 类浅埋 , 岩体风化 严重 , 岩 层破碎 , 垂 向节理发 育 , 且岩 体软硬 不均 , 部分地 段渗水 较大 , 围岩稳 定性差 , 开 挖时 极易坍塌 , 为 控制好 超欠挖 , 采用 了光面 爆破技 术。施工前 专门 进行了 钻爆设计。考虑到泥砂岩性质的 特殊性 , 选择炮眼 深度为 1. 7 m, 周边眼间距为 35 cm, 最小抵 抗线为 55 cm, 周边眼 装药集 中度 0. 10 kg / m, 开挖几个 循环后 , 效果并不理想 , 分析原因 : 1) 围 岩软硬 不均 , 而实际布 置周 边眼 及装药 时按 钻爆设 计均 匀布置 。 2) 人工开孔位置 不准 , 偏 差较大 , 而 且钻 眼深度、 角 度控 制不严 。 3) 泥砂岩易坍塌 , 为确 保施 工安全 , 要 求初 期支护 必须 紧跟 掌子 面 , 但紧跟开挖面的钢支 撑对下 一循环 钻孔 作业的周边眼施钻角 度控制带来很大的障碍 , 造成外插角偏大 , 钻孔深度越大 , 超挖越大。 针对上述 问题 , 对钻爆 施工方 案进行 了调整 : 1) 利用全 站仪 在开挖断面上对周 边眼 进行准 确定 位。 2) 钻孔孔 位偏 差控 制在 5 mm 内 , 严格控制钻眼深度 , 钻眼时 , 定人定位 定孔 , 炮眼 深度改 为 1. 2 m 。3) 根据现场实际情况调整爆破参数 , 砂岩时加大周边眼 间距为 45 cm~ 50 cm, 周边眼 装药集中度 0. 15 kg/ m~ 0. 2 kg/ m; 泥岩时 , 周边眼间距为 30 cm~ 35 cm, 最小 抵抗线 为 60 cm, 周边 眼装药集中度 0. 07 kg/ m~ 0. 10 kg/ m, 在特别 破碎时 , 打眼 但不 装药。根据现场实测数据 , 调整方案后光爆效果较好。
2 地质特性及施工中易发生的问题 2. 1 地质特性
泥岩、 砂岩是沉积 岩中 分布最 广的 两种岩 类 , 均属 外源沉 积 岩类中由陆源碎 屑物质 和黏 土矿物 组成 的陆源 碎屑 岩类 , 泥岩 、 砂岩按组成物质粒径大小相区别。泥岩是泥质沉积物经成岩作用 装土码 砌 ; 2) 拱肋爆破 部位 用两层 草帘 包裹 , 用尼 龙绳 网或 铁丝 网包住 , 外挂旧输 送带防护 ; 3) 墩柱爆破部位 用两层草帘包裹 , 用 尼龙绳网或铁丝网 包住 , 外 挂旧输 送带 防护 , 下部 用编 织袋 装上 码砌 ; 4) 基础防 护重点用编织袋装上 码砌 ; 5) 拱桥附近门面房门 、 窗户用 草袋填上封堵。前面设置一排栅 栏 , 以荆 笆的围墙 作为围 挡防护 ; 6) 附近施工电缆不拆时断电 , 提水站断水。
6. 4 防护措施
1) 拱顶中部上面爆 破区域覆盖两层草帘 , 草帘上 采用纺织袋
On construction scheme of dismantlement and blasting for an arch bridge in Yu temple of Hequ county
HU Jun fei Abstract: Aiming at the dismantlement of the old br idge, wher e the regular blast can not be dismantled because of the surrounding buildings and houses, the paper indicates the successful implementat ion of the directional blasting with the premise of the safety, points out some factual preventiv e measur es and pr ev ention principle, and accumulates the construction experience for the blasting and dismantlement of arch br idg es. Key words: r einforced concr ete arch bridg e, dr illing hole, blasting firing circuit , parameter o f blasting
6. 2 爆破地震安全距离
采用允许 的最 大 同 时 起爆 药 量 来 控 制 爆破 震 动 , 公 式 为 : V Q max = R 3 ( ) 3/ 。其 中 , Q max 为 允许 的 最大 同 时起 爆 药 量 , K kg ; R 为爆区中心至被保护物的距离 , m, 管子 以 40 m 计 ; V 为允 许的振动速 度 , cm/ s, V = 2 cm/ s; K 为衰 减系 数, K = 150; 为 指 数, = 1. 8。则 Qm ax = 403 ( 2/ 150) 3/ 1. 8 = 47 kg 。 设计中 最大同时起爆药 量为 15 kg, 远 小于 允许的 最大 同时 起爆药量 47 kg 。
为解决上述问 题 , 经讨 论后决 定采 用微台 阶法 开挖 , 为了 克 服传统 微台阶法施工互相干扰的缺点 , 把台阶由 两个调整 为三个 ( 见图 1) , 上中下台阶高度分别为 2. 2 m, 2. 8 m, 3. 0 m, 每 台阶长 度 3 m 左右 , 三台阶同时开挖 , 每循环长度不大于 1 m, 开挖后 , 拱 部、 中下台阶 左右边墙同 时立拱架 1 榀 , 间距 75 cm, 同时完 成挂 网、 锚杆及喷射混凝土 的施 工 , 仰拱及 填充 紧跟边 墙左 右交 错施 工 , 每循环不大于 5 m, 为确保拱 架稳定 , 除严 格控制 锚杆安 装角 度、 药卷饱满度外 , 特别破碎地段 用 50, 长 4. 0 m 小 导管进 行锁 脚 , 改进后的方案效果显著 , 根据统 计 , 每天最少 进尺 3 m 。微台 阶法施工 , 大大缩短了 上下 台阶拱 架的 连接 时间 , 边墙 完成 后能 及时进行仰拱及填 充的 施工 , 缩短 了仰 拱封 闭的时 间 , 改善 了初 期支护的受力条件 ; 而且台阶短 , 不易积水 , 避免了对初 期支护拱 脚的浸泡 , 仰拱及时跟进也避免了积水对隧道路面 基础的浸泡。
1 工程概况
云台山隧道是山西 阳翼高速公路的重要 控制项目 , 隧道位于 翼城县桥上镇高 儿坡 村和 沁 水县 龙港 镇 关门 村一 带 , 左 线全 长 3 375 m, 右线全长 3 280 m 。隧道 主要 围岩 为灰 岩、 页岩、 砂 岩、 泥岩、 煤层 等 , 强 ~ 微 风化 , 层间结 合比较 差 , 节理发 育 , 呈块、 碎 状镶嵌结构 , 岩石受到 构造 作用 和风化 作用 的影响 , 断 裂构 造发 育。隧道围 岩赋存 岩溶水、 裂隙 水和孔 隙水 , 其中裂 隙水主 要赋 存于强 ~ 中等风化基岩及断裂破碎带中 , 局部地 段地下水 活动强 烈 , 会加剧围岩失 稳。 L20 标 承担 的左 线出 口 , 右线 进口 共 计有 变小 ; 保证足够的堵塞 长度 ; 确保炮孔堵塞质量 , 必要时 采取覆盖 措施 ; 拱顶药包的防护在草帘覆盖一层的基础上采用编 织袋装上 , 厚度不小于 2 位抵抗线。2) 对震动的控制。用微差 起爆网路调整 单响最大药量避免产生大的震动 ; 单响最大药量控制小于 20 kg。
6. 5 防护措施及一般原则
1) 覆盖防护。将覆盖材料直接覆盖在 被爆体上的 一种防护 , 防护材料为胶带、 沙袋、 草袋。主要防 护方法 有 : a. 强防护 。三层 草袋捆绑在竹夹板上作第一层防护 , 外挂胶 袋两层。然后 用 8 号 铁线捆牢。应做到接头部分必须搭接 , 搭接宽度不小于 50 cm, 上 下两端也必须大于孔位 50 cm 。必要时外部加钢 丝网层。 b. 一般 防护。一般 采用 一层 竹 夹板 三 层草 袋 捆 绑防 护。 c. 底 层 防护 。 有条件时用 2 层 ~ 3 层沙 袋防护 , 可 确保杜 绝飞石产 生。 2) 保护 性防护。对 于需要保 护的电 缆、 管道等 设施进行 保护性 防护 , 若 有管槽 , 则在管槽上盖 钢板 后堆沙 袋三 层 , 对于较 近房 屋及 需保 护建筑 可用竹笆吊挂进行 保护 性防 护。 3) 落地 防护。在 拱桥 倒 塌方向 , 用沙袋或土堆砌与桥等宽 , 高 0. 5 m 防护带 , 以减 少拱桥 触地飞溅 , 降低落地振动造成的 危害。 4) 隔挡 防护。可根据 实际 情况 , 在重点建筑物一 侧用 脚手架 搭设 一定 高度防 护挡 , 防 止爆 体落地气浪、 飞 石、 冲击波 对建设物造成危害 , 防护墙可 用竹笆或 两层草袋建成。
