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黄土公路隧道施工和防排水控制_碧森尤信_建筑施工_建筑中文网本文简要介绍如何搞好黄土隧道施工中的初期支护、防排水控制的几点体会。

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摘要:本文简要介绍如何搞好黄土隧道施工中的初期支护、防排水控制的几点体会。

隧道施工十八字方针主要包括:管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测。为了帮助建筑企业进一步了解隧道施工十八字方针,具体情况如下:

首先我们先了解暗挖隧道基本情况:

黄土在我国分布较广,黄土面积约占我国陆地面积的6.6%,华北、西北地区的黄土地层分布连续,厚度较大,发育较典型。在黄土地区开挖隧道成型好,易于施工。只要断面形式及设计参数合理,施工方法得当,支护及时就能充分发挥黄土的自身承载能力的作用。

1 “保围岩”是“新奥法”的核心,只有保护好围岩方可利用围岩。长期以来,无论设计还是施工单位,一贯注重于加强初期支护强度,而忽略了对即将开挖的围岩的保护,常出现设计单位对所设计的支护事先有足够的信心,但施工中还是破坏了,其原因就是未采取有效的措施保护围岩,造成围岩松动范围远超过设计保守的范围。

浅埋暗挖法的基本原理:采用复合衬砌,初支承担全部基本荷载,二衬作为安全储备,初支、二衬共同承担特殊荷载;采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩自承能力;采用不同开挖方法及时支护封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系;采用信息化设计与施工。浅埋暗挖法施工步骤: 施工准备——超前小导管布设——注浆——土方开挖——格栅/钢拱架架立——钢筋网片、连接筋——喷射混凝土——防水施工——二次衬砌。

某黄土高速公路隧道为分离式隧道,上行线隧道长1501m,其中Ⅰ类黄土段537m,纵坡0.52~1.45%;下行线隧道长1310m.Ⅰ类黄土段394m,纵坡1.13~2.54%,隧道中心间距113.4m,隧道中间设三处人行横洞,一处行车横洞。该隧道采用新奥法(NATM)设计和施工,现已建成通车。说明新奥法适用于黄土介质,且效果良好,值得推广。

2 “稳基脚”对于普通单线铁路隧道、双线铁路隧道、双车道、三车道公路隧道,初期支护作用于基脚的应力一般为300~700KPa,甚至高达1MPa以上,而Ⅴ级围岩地基承载力一般为200~400KPa,显然这种情况下如果支护不是封闭的,必然于初期支护基底产生剪切滑面,造成支护下沉、变形,采取的措施是减小作用于基底的应力及加固地基。

暗挖隧道施工十八字方针:

2、水文、地形地貌及工程地质条件隧道区域内有一条主要河流和三个支流通过。

3 “固侧壁”是指一定要保证侧壁稳定,对于IV~V级围岩,在开挖前及开挖初,是处于弹塑性状态,并有向松散状态发展的趋势,如果围岩尚处于弹塑性状态,那么支护的破坏必然是先由侧壁开始的剪切破坏,从这个意义讲,加固侧壁是可以避免支护剪切破坏发生;而一旦围岩由弹塑性状态变为松散状态,那么隧道侧壁便会按普氏理论所讲产生滑面,从这个意义讲加固侧壁可以加固滑面。总之,一旦发现支护位移加剧,采取锚固加固侧壁是个非常有效的方法;

暗挖隧道施工十八字方针是:管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测。

支流分别从西侧和南侧汇入主河,向东流去。河流为季节性河流,流量受季节影响。

4.“早封闭”是“新奥法”支护结构设计的前提。围岩早封闭的概念有两个方面,一是通过初期支护封闭,二是围岩“自封闭”,无论施工采取台阶法、CD法、CRD法、双侧壁法,其中心或前提都是早封闭,但是只有采取全断面法,才可实现围岩的最早封闭,但又有掌子面不稳的危险。所以,软围岩无论采取何种办法,都有掌子面到封闭仰拱有一定距离的情况,这段距离是台阶法、CD法、CRD法、双侧壁法等都必须解决的问题,该段距离是围岩无法“自封闭”的,而且是稳定掌子面所必须的(该段距离的最短长度可根据库伦理论确定),施工中如果能利用“空间效应”,再配套如上述的加固措施,则可以有效地解决该段距离(所谓“空间效应”就是指软围岩开挖后因前方受到掌子面的支撑约束,后方受到已闭合的初期支护支撑约束,中间的距离即使支护未闭合,亦不会失稳,设个距离实践证明为隧道开挖直径)。并非支护封闭越短越好。

1、管超前。指采用超前管棚或超前导管注浆加固地层。掌子面未开挖前先进行超前管棚或超前导管注浆加固地层,使松散、软弱地层经注浆加固后形成一个壳体,增强其自稳能力,防止地层坍塌现象产生。导管采用φ32~φ50mm钢管,管的尖端和管上小孔专门加工。沿导洞拱部排管,排管呈扇状,管距约为20~30cm,仰角约为5°左右。

隧道位于黄土梁峁区,黄土披覆在起伏不平的基岩顶面之上,并承袭了下伏基岩的古地形。在稳定提升的新构造运动下,黄土经流水长期侵蚀,形成现今梁峁起伏,河谷深切的地势。总的地形是南部和西部地势相对较高,北部和东部相对较低,高差为305m.梁峁上天然植被很少,因梁峁至沟底的各种流水侵蚀活跃,谷坡的崩塌、滑坡、泄溜很普遍,水土流失严重。在主河及支流河谷中,均可见河漫滩口及一、二级阶地,此种地形分布面积大而且连续。阶地类型主要为堆积阶地,但冲蚀层厚度较薄,一般为10m左右。在较大的冲沟口处,多分布有冲洪积或坡洪积堆。

5.“快衬砌”,对于“快衬砌”这一措施,在实际操作中,应首先强调初期支护“早封闭”,然后执行“快衬砌”。因为从发现支护不稳到开始二次衬砌,需要进行挂防水板、绑扎钢筋等工序,时间快则3天,慢则一周,尤其是防水板悬挂后支护的变形将看不到,隐患更大;此外,有时因空间不足,二次衬砌也难以实施。无论围岩好坏,二次衬砌距掌子面的距离均不得大于150m,无论围岩好坏,仰拱、铺底均须紧跟下台阶;

2、严注浆 在导管超前支护后,立即进行压注水泥浆液填充砂层孔隙,浆液凝固后,土体集结成具有一定强度的“结石体”使周围地层形成一个壳体,增强其自稳能力,为施工提供一个安全环境,严注浆包含以下三个方面内容:

黄土隧道顶部覆盖着新第三系上新统三趾马红土层,为棕红色粘土,夹钙质结核,底部常见砂砾石层。结构致密,呈硬塑状,属低液性粘土。天然含水量较低,一般在10%左右,无胀缩性,垂直节理发育,堆积厚度变化较大,2-40m不等。

6.“勤量测”是“新奥法”的灵魂,是隧道工程师的耳目,如果不搞或不认真搞量测,对施工情况的判别及方案的制定必然是盲目的、有害的,“新奥法”也就未落实到位,作为隧道工程师来说,还徘徊在“新奥法”殿堂之外。对于量测管理基准,应通过量测统计确定,在没有此基础之前,暂时确定:日变形速率超过10mm/d时,应加强观测,施工时应注意方法,日变形速率超过20mm/d时,应立即停止掘进,采取加固措施。

超前导管注浆(单浆液或双浆液)

在三趾马红土之上为中更新统离石黄土(Q2eol),属浅黄色、褐黄色、粉质粘土,夹有数层古土壤,含钙质结核,为硬塑状,结构较致密,天然含水量很低,垂直节理发育,厚度10m—100m.隧道地区地层中主要发育两级节理,一组近南北向,一组近东西向,节理密度大多为2~3m一条,局部地段0.5~1.0m一条。在强风化带,节理裂缝的张开程度和密度明显增加,沿节理裂隙附近,岩石风化程度增强,强度明显降低。

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拱脚及墙部开挖前按规定预埋管注浆。

3、黄土隧道工程施工

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初期支护背后注浆(低压力0.2~0.4Mpa)

3.1黄土隧道的施工方法黄土隧道施工前,应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位,在施工时要加强支护措施,防止坍塌,以保施工安全。

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3、短开挖 根据地层情况不同,采用不同的开挖长度,一般在地层不良地段每次开挖进尺采用0.5m~0.8m,甚至更短,由于开挖距离短可争取时间架立钢拱架,及时喷射混凝土,减少坍塌现象的发生。

施工中应遵循“重地质、超前报、管超前、弱爆破、少扰动、短进尺、架紧贴、强支护、早喷锚、勤量测、修设计、调自承、严治水、紧封闭”的施工原则,施工工序紧凑,精心组织施工。

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4、强支护。一定按照喷射混凝土——开挖——架立钢架——挂钢筋网——喷混凝土的次序进行初期支护施工。采用加大拱脚办法以减小地基承载应力。

开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法),初期支护紧跟开挖面施作。

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