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廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù)淺析

時(shí)間:2023-03-18 16:59:02 交通物流畢業(yè)論文 我要投稿
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廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù)淺析

摘要:結(jié)合工程實(shí)例,介紹廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù),供同行參考借鑒。
關(guān)鍵詞:隧道 斷層 破碎帶 支護(hù)施工
        1 工程概況
        蓮花山隧道橫穿蓮花山,屬低山丘陵地貌,地表起伏較大,進(jìn)出口地面坡度30°~50°,植被發(fā)育。進(jìn)口位于饒平縣東鎮(zhèn)新村,出口位于潮安縣鐵鋪鎮(zhèn)洪厝鋪村,附近為縣X086,交通方便。進(jìn)口里程為DK174+123,出口里程為DK181+771,中心里程為DK177+947,全長7648m,隧道最大埋深245m。全隧道設(shè)無軌運(yùn)輸斜井兩座。
        本隧道DK181+618-DK181+718段通過V級圍巖斷層破碎帶,巖體局部破碎,多為強(qiáng)風(fēng)化碎塊狀,可見綠泥石化,為斷層破碎帶,致使圍巖自穩(wěn)能力極差,成型困難。根據(jù)圍巖情況,結(jié)合施工生產(chǎn)要素及施工生產(chǎn)能力,按照“早預(yù)報(bào)、勤量測、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉”的施工原則,在拱部超前小管棚注漿預(yù)固結(jié)圍巖的保護(hù)下,采用三部臺階法進(jìn)行施工。拱部預(yù)留核心土,周邊采用風(fēng)鎬開挖,核心土及中槽運(yùn)用PC200挖掘機(jī)開挖。
        2 施工方法
        2.1 超前小管棚施工
        2.1.1 工藝原理 在破碎松散巖體中超前鉆孔,打入小導(dǎo)管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液,漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中,并將其中的空氣、水分排出,使松散破碎體膠結(jié)、膠化,形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的以漿膠為骨架的固結(jié)體,從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和穩(wěn)定性;使超前小管棚與固結(jié)體形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體,在殼體的保護(hù)下進(jìn)行開挖支護(hù)施工。
        2.1.2 小管棚及注漿設(shè)計(jì) 采用4.5m/根的Ф42mm小導(dǎo)管布設(shè)在拱部,外插角5°~7°,環(huán)向間距40cm,縱向2.4m/一環(huán);壓注1:1水泥漿液,采用425#普通硅酸鹽水泥,漿液中摻水泥用量3~5%的40Be’水玻璃,以縮短漿液的膠化固結(jié)時(shí)間,控制漿液的擴(kuò)散范圍。
        2.1.3 施工要點(diǎn)
        2.1.3.1 小導(dǎo)管加工4.5m/根的Ф42mm小鋼管一端加工成尖錐形,距另一端100cm的位置開始至尖錐端之間按梅花型間距為20cm布設(shè)Ф6mm的孔眼4排,以利于小導(dǎo)管推進(jìn)和漿液滲入破碎巖體。
        2.1.3.2 小導(dǎo)管安設(shè) 如巖體松軟,采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)直接推送,如遇夾有堅(jiān)硬巖石處,先用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼成孔后再推進(jìn)就位。
        在施作小導(dǎo)管前應(yīng)注意:第一,噴3~5cm厚混凝土封閉掌子面作為止?jié){墻,為注漿作好準(zhǔn)備工作;第二,準(zhǔn)確測量隧道中心線和高程,并按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管的位置,誤差±15mm;第三,用線繩定出隧道中心面,隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導(dǎo)管的方向,以控制外插角達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn);第四,施工順序?yàn)閺膬蓚?cè)拱腰向拱頂進(jìn)行,為提前注漿留好作業(yè)空間。
        2.1.3.3 注漿 選用UB6型注漿泵注漿,采用漿液攪拌桶制漿。為防止?jié){液從其他孔眼溢出,注漿前對所有孔眼安裝止?jié){塞,注漿順序從兩側(cè)拱腳向拱頂。由于巖體孔隙不均勻,考慮風(fēng)鎬環(huán)形開挖的方便,同時(shí)要達(dá)到固結(jié)破碎松散巖體的目的,保證開挖輪廓線外環(huán)狀巖體的穩(wěn)定,形成有一定強(qiáng)度及密實(shí)度的殼體,特別是確保兩側(cè)拱腳的注漿密實(shí)度和承載力,采取注漿終壓(0.8~1.2MPa)和注漿量雙控注漿質(zhì)量,拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定拱腳終壓為1.2MPa,拱腰范圍為1.0MPa,拱頂為0.8MPa。注漿時(shí)相鄰孔眼需間隔開,不能連續(xù)注漿,以確保固結(jié)效果,又達(dá)到控制注漿量的目的。
        2.2 開挖 為控制超欠挖及減少對圍巖的擾動(dòng),拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺階開挖,核心土及中槽均采用挖掘機(jī)開挖,開挖進(jìn)尺根據(jù)圍巖穩(wěn)定性確定為0.6~1.2m,邊墻按鋼拱架的兩個(gè)單元分兩個(gè)臺階施工,上下臺階相距2m,左右邊墻錯(cuò)開2m。
        2.3 初期支護(hù)
        2.3.1 初期支護(hù)參數(shù) 系統(tǒng)錨桿3.5m/根,拱部為Ф25中空注漿錨桿,邊墻為Ф22砂漿錨桿,縱向、環(huán)向間距為1.0m,梅花型布置;拱墻設(shè)I20b鋼拱架,間距60cm,鋼拱架拱腳設(shè)Ф42鎖腳錨管,4m/根,每側(cè)2根;掛Ф8雙層鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm,噴射混凝土厚28cm。

廈深鐵路蓮花山隧道施工技術(shù)淺析

      2.3.2 噴射混凝土材料 
        2.3.2.1 機(jī)具 噴混凝土采用Bz—5型混凝土噴射機(jī),壓力為0.2~0.4MPa。
        2.3.2.2 水泥及細(xì)骨科 采用P.O425普通硅酸鹽水泥;細(xì)骨料選用潮洲韓江砂,砂率控制在50%,含泥量≤3%。
        2.3.2.3 粗骨科 采用規(guī)格為5~10mm的碎石,經(jīng)試驗(yàn)檢測指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求。
        2.3.2.4 粘稠劑 選用STC型粘稠劑,經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn),最佳摻量為水泥用量的10%,3min初凝,6min終凝,而且可大量減少回彈量。
        2.3.2.5 水灰比 水灰比過大、過小都會使混凝土回彈量增加,浪費(fèi)大量的材料;經(jīng)現(xiàn)場多次試驗(yàn)確定,水灰比為0.47的混凝土噴射效果最佳。
        2.3.3 噴射混凝土 開挖后為縮短圍巖的暴露時(shí)間,防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化,必須先初噴混凝土3~5cm厚再封閉圍巖;待鋼拱架、系統(tǒng)錨桿及鋼筋網(wǎng)安設(shè)好后,再噴混凝土10~12cm;最后在下一循環(huán)噴射混凝土?xí)r分兩次噴射至設(shè)計(jì)厚度。
        噴射作業(yè)分段、分片由下向上依次分層進(jìn)行,每段長度為3m。噴頭噴射方向與巖面偏角小于10°,夾角為45°;噴頭至受噴面距離在0.6~1.0m之間,噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng),一般繞圈直徑在0.4m為宜。
        2.3.4 掛鋼筋 鋼筋網(wǎng)片采用Ф8圓鋼,除銹處理后按設(shè)計(jì)加工成100cm×200cm的網(wǎng)片;掛設(shè)時(shí)網(wǎng)片必須隨受噴面的起伏鋪設(shè),與受噴面間留3cm作為保護(hù)層,網(wǎng)片與系統(tǒng)錨桿焊接牢固,確保噴射混凝土?xí)r不移動(dòng)。
        2.3.5 安裝鋼拱架 型鋼除銹后按設(shè)計(jì)要求分節(jié)加工成型,鋼拱架分節(jié)間通過鋼板用螺栓聯(lián)接。
        2.3.5.1 鋼拱架嚴(yán)格按設(shè)計(jì)間距架立。
        2.3.5.2 為充分發(fā)揮鋼拱架的承載能力,首先要求鋼拱架必須垂直且與線路方向垂直;其次,架立拱部鋼拱架時(shí),嚴(yán)格控制左、右拱腳標(biāo)高,以防拱架偏斜,影響與邊墻鋼拱架的圓順連接或侵入襯砌厚度。
        2.3.5.3 為方便拱部鋼拱架與邊墻鋼拱架的連接,在拱腳連接處鋪不小于20cm厚的粗砂或石屑。邊墻鋼拱架底部必須置于基巖上,以防下沉變形。
        3 監(jiān)控量測
        開挖完成后,在拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標(biāo)高處埋設(shè)測點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測。測試元件用Ф12圓鋼加工而成,每根元件長46cm,錨入基巖內(nèi)10cm,初期支護(hù)28cm,外露初支面8cm。水平收斂量測采用收斂儀進(jìn)行觀測。量測頻率開始6h觀測1次,然后根據(jù)變形量的減小而減小量測頻率,即12h、24h,根據(jù)量測結(jié)果及時(shí)調(diào)整工序及預(yù)留變形量、開挖進(jìn)尺等,便于指導(dǎo)施工,確保施工安全。量測點(diǎn)每隔5~10m布設(shè)1組。經(jīng)量測,拱頂最大累計(jì)下沉量為10mm,水平最大累計(jì)收斂量為11mm。
        4 結(jié)束語
        通過對斷層破碎帶采用超前小導(dǎo)管棚預(yù)支護(hù)、人工環(huán)形及周邊開挖技術(shù)和錨噴初期支護(hù)措施,且通過現(xiàn)場監(jiān)控量測得出以下結(jié)論:
        4.1 周邊人工開挖可減小對圍巖的擾動(dòng),有效控制超欠挖。
        4.2 超前小管棚注漿預(yù)支護(hù),可以大量減少拱部圍巖的掉塊,保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。
        4.3 通過現(xiàn)場監(jiān)控量測,將預(yù)留變形量由設(shè)計(jì)的15cm調(diào)至8cm。

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