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        務(wù)川至正安高速公路分離式隧道開挖施工關(guān)鍵技術(shù)

        2014-12-26 02:15:26
        交通運輸研究 2014年13期
        關(guān)鍵詞:務(wù)川施作臺階

        林 興

        (貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽550000)

        0 引言

        貴州省務(wù)川至正安高速公路第3 施工段(WZTJ3)穿越務(wù)川、正安兩縣。起點樁號為K60+600.000,與第二施工段終點樁號為K60+600.000相接。起點位于務(wù)川境涪洋鎮(zhèn)的柏香林,路線向西設(shè)分離式跨省道S303 后,在前進村設(shè)涪洋互通,隧道下穿陳家灣后沿魚田溪北岸布線進入洪渡河及芙蓉江的分水嶺,此后連設(shè)隧道經(jīng)過平地園、河壩、山虎廟、蹬嶺崗。本施工段終點位于蹬嶺崗隧道中間。終點樁號為K75+270.00,與第4 施工段起點樁號K75+270.000 相接,全長14.67km。

        1 工程地形、氣象及地質(zhì)條件

        項目位于貴州中部黔北山地高原,芙蓉江、洪渡河流域的正安縣、務(wù)川縣境內(nèi),項目區(qū)屬武陵山脈西南部,山脈大致走向呈南北向,山勢雄偉、陡峭、險峻,水系為烏江水系,芙蓉江、洪渡河以河壩為分水嶺。務(wù)川段為趙家河、涪洋河,正安段為馬河、芙蓉江,全線水系發(fā)育,地表水較豐富。

        項目所在區(qū)域夏無酷暑,冬無嚴寒,氣候宜人,四季分明,氣候溫和,陽光充足,雨量充沛,無霜期長,屬典型的中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。全年平均氣溫在13~17℃之間,無霜期達287d,全年最冷月(1 月)平均氣溫5℃左右,最熱月(7 月)平均氣溫23℃左右。年降雨量900~1 500mm,一般5 月至7 月和10 月雨量較多。相對濕度為38.7mb,平均干燥度0.7,全年日照時數(shù)為1 115.4h,年均降雨量1 180mm,氣候特點是熱量豐富、雨量充沛、水熱同季。

        根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水富存的地層巖性、含水介質(zhì)特征和地下水動力條件,可將地下水劃分為碳酸鹽巖巖溶水、基巖裂隙水、松散巖類空隙水三類。其中,碳酸鹽巖溶水可根據(jù)巖性組合和地下水類型,分為兩個含水巖組類型:鹽酸鹽巖溶溶洞水及孔隙水次之,水質(zhì)為HCO3-Ca.Mg 型。區(qū)內(nèi)地下水總體礦化度少于0.1g/L,總礦化度一般為4.2德國度,pH值為6~7.2,屬低礦化度弱酸~中性軟水。沿線穿越地層年代較多,巖性和地形也較復(fù)雜。存在的不良地段類型和段落也較多,以橋隧形勢穿越或線位避讓,主要形式為軟土路基、崩塌堆積體、壓覆礦產(chǎn)。

        2 隧道Ⅳ級圍巖開挖施工技術(shù)及方法

        工程5 座隧道均為分離式隧道,隧道穿越Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級圍巖,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜,根據(jù)圍巖級別和洞室埋深條件擬定相應(yīng)的支護參數(shù),施工時根據(jù)實際情況采取處置措施。

        隧道Ⅳ級圍巖采用上下臺階法開挖。施工時,先開挖上半斷面,待開挖到一定長度后再同時開挖下半斷面,形成上、下斷面同時并進的施工方法。

        2.1 施工方法

        上臺階開挖采用多功能作業(yè)臺架風(fēng)鉆鉆眼,楔型掏槽;下臺階采用風(fēng)鉆鉆眼;圍巖周邊采取光面爆破。上臺階用挖掘機翻渣,下臺階用裝載機裝渣,自卸汽車運渣。形成挖→裝→運作業(yè)線。施工中合理調(diào)整工序,實行“鉆爆、裝渣、運輸”機械化一條龍作業(yè)。開挖進尺上下臺階一般3m左右,臺階長度4m左右,隧道開挖后及時施作初期支護,下半斷面開挖后初期支護需盡快完成,盡早閉合,仰拱緊跟。正臺階開挖示意圖見圖1,工藝流程見圖2。

        圖2 正臺階開挖工藝流程

        2.2 爆破設(shè)計

        爆破器材選用2號巖石乳化炸藥、導(dǎo)爆索、塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)。毫秒微差有序起爆。上臺階周邊眼采用Φ25mm 小直徑藥卷與導(dǎo)爆索組合裝藥結(jié)構(gòu),光面爆破,其他炮眼采用Φ32mm 藥卷,連續(xù)裝藥;下臺階周邊眼采用Φ25mm 藥卷,預(yù)裂爆破,其他炮眼采用Φ32mm 藥卷,連續(xù)裝藥,每循環(huán)進尺3.0m。藥量分配與主要經(jīng)濟技術(shù)指標見表1。

        表1 Ⅳ級圍巖段臺階法開挖周邊眼光面爆破參數(shù)表

        臺階法爆破設(shè)計,如表2所示。Ⅳ級圍巖上臺階炮眼布置如圖3所示。

        表2 Ⅳ級圍巖上臺階鉆爆參數(shù)表(進尺2.5m)

        表2(續(xù))

        圖3 Ⅳ級圍巖上臺階炮眼布置圖(單位:cm)

        Ⅳ級圍巖下臺階裝藥參數(shù)如表3所示。

        表3 Ⅳ級圍巖下臺階裝藥參數(shù)表

        3 施工方法及施工順序

        隧道采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工,施工中先按環(huán)形順序開挖上斷面,而后作初期支護。然后開挖上斷面核心土IV,下斷面V、VI采用跳槽開挖,開挖后及時施作相應(yīng)的初期支護。之后,全斷面開挖完成后及時施作仰拱及架設(shè)仰拱型鋼支撐并及時施作仰拱混凝土、填充混凝土,及早封閉成環(huán)然后整體模筑二次襯砌。

        施工過程中應(yīng)加強監(jiān)控測量,根據(jù)測量信息指導(dǎo)隧道施工,若圍巖級別與設(shè)計不符,應(yīng)立即調(diào)整施工方案。

        3.1 隧道的初期支護施工

        隧道錨桿設(shè)計類型有Φ25 中空注漿錨桿。注漿錨桿打設(shè)后立即進行注漿,注漿材料采用純水泥漿,水灰比為0.35~0.45,注漿壓力為0.3~0.5MPa 之間,設(shè)計中可根據(jù)實際情況調(diào)整優(yōu)化注漿壓力以取得最佳注漿效果。

        3.1.1 施工方法

        (1)畫眼:開挖斷面檢查合格后,按設(shè)計要求在巖面上畫出錨桿孔位。

        (2)鉆孔:采用人工手持風(fēng)鉆造孔。鉆孔技術(shù)要求:開口偏差小于5cm;方向偏差小于2%;孔深比錨桿插入部分長3~5cm。

        (3)將錨桿慢慢頂入距孔底3~5cm處。桿體插入后,及時將孔口用水泥砂漿或其他堵塞物堵塞嚴密,并設(shè)置排氣孔。

        (4)錨桿注漿:注漿材料采用純水泥漿,水灰比為0.35~0.45,注漿壓力為0.3~0.5MPa,可根據(jù)實際情況調(diào)整優(yōu)化注漿壓力以取得最佳注漿效果。注漿時應(yīng)使?jié){液慢慢注入,當排氣孔有漿液流出時,關(guān)閉排氣孔,穩(wěn)壓注入3~5min 后停止注漿。

        (5)承壓墊板及螺帽安裝,注漿完畢止?jié){后在錨桿尾部加上墊板、螺帽,不緊固。注漿24h后,對螺帽進行緊固。

        3.1.2 施工技術(shù)措施

        (1)開挖后,立即檢查圍巖面和初噴混凝土,及時施作錨桿。

        (2)錨桿原材料規(guī)格、長度、直徑符合設(shè)計要求,錨桿桿體不能有油污或其他不符合規(guī)范要求的缺陷。錨桿孔位、孔深及布置形式符合設(shè)計要求,注漿漿液配合比嚴格按設(shè)計要求施作,確保其強度達到設(shè)計要求。

        (3)錨桿鉆孔嚴格按設(shè)計要求定出孔口位置,孔位偏差不大于50mm,鉆孔與巖面垂直,鉆孔深度及直徑與桿體相匹配。

        (4)錨桿桿體插入錨桿孔時,保持位置居中,桿體露出的長度不應(yīng)大于噴層厚度,錨桿墊板與孔口混凝土密貼,隨時檢查錨桿頭的變形情況。

        錨桿長度、入孔深度及尾部外露長度必須符合有關(guān)規(guī)范要求,錨桿安設(shè)前必須除油、除銹、調(diào)直,錨桿成孔及安放應(yīng)盡可能垂直巖面,錨桿的錨固力不得小于設(shè)計和規(guī)范規(guī)定的抗拔力,并按規(guī)定進行錨桿抗拔力試驗。

        鋼筋須經(jīng)試驗檢驗合格,使用前除銹,在洞外分片制作,安裝時搭接長度不小于10cm。人工鋪設(shè),必要時利用風(fēng)鉆氣腿頂撐,以便貼近巖面,與錨桿和鋼架綁扎連接(或點焊焊接)牢固。鋼筋網(wǎng)和鋼架綁扎時,應(yīng)綁在靠近巖面一側(cè),受力較好。噴混凝土?xí)r,減小噴頭至受噴面距離和風(fēng)壓,以減少鋼筋網(wǎng)振動,降低回彈。鋼筋網(wǎng)噴混凝土保護層厚度不小于2cm。

        4 結(jié)語

        分離式隧道是目前深埋長的高速公路隧道施工的主要方式,鑒于兩洞的施工進度不同,利用先開挖洞的巖爆發(fā)生情況,對后開挖洞的巖爆發(fā)生情況進行預(yù)測,并采用有限元數(shù)值模擬進行計算分析。做好隧道施工除要掌握隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)外,還要做好工程管理,以保證工程的質(zhì)量。

        [1] 梁永紅,賀建國,王軍.頂山軟巖隧洞施工及安全監(jiān)測[J].東北水利水電,2008(8):121.

        [2] 蘇國韶,燕柳斌,李海,等.高地應(yīng)力與強滲透水壓下軟弱圍巖支護[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009(5):42.

        [3] 張志強,鄭鴻泰.高地應(yīng)力條件下隧道大變形的數(shù)值模擬分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2000(S1):73.

        [4] 林存友.堡鎮(zhèn)隧道圍巖變形破壞特征及支護措施探討[J].筑路機械與施工機械化,2008(7):59.

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